Zdrowie metaboliczne u osób z urazem rdzenia kręgowego (SCI) (SCI)

Rosnąca częstość występowania zaburzeń metabolicznych u osób z długotrwałym urazem rdzenia kręgowego (SCI) wskazuje na pilną potrzebę wczesnej interwencji w celu zapobiegania i poprawy jakości życia. Osoby z SCI, choć często stosunkowo młode, są narażone na wysokie ryzyko rozwoju insulinooporności i cukrzycy typu 2 wkrótce po wystąpieniu urazu. Mięśnie szkieletowe są głównym miejscem usuwania glukozy z diety, jednak związek między adaptacjami w mięśniach szkieletowych po SCI a rozwojem zaburzeń metabolicznych pozostaje słabo poznany. W ciągu 6 miesięcy po SCI mięśnie kończyn dolnych zanikają nawet o 45%, a osoby wykazują 3-krotny wzrost poziomu tłuszczu śródmięśniowego w porównaniu z osobami sprawnymi (AB). Co więcej, w ciągu 6 miesięcy po SCI, odporne na zmęczenie i utleniające włókna mięśniowe typu I i typu IIa przekształcają się w wysoce męczące, glikolityczne włókna mięśniowe typu IIax i IIx z upośledzonym metabolizmem oksydacyjnym. Utrzymanie odpowiedniej masy mięśniowej i funkcji metabolicznych nigdy nie było celem jako potencjalna strategia zapobiegania przewlekłym zaburzeniom metabolicznym u osób z SCI. Oczekuje się, że wczesne zapobieganie tym szkodliwym adaptacjom będzie skuteczniejsze niż próba odwrócenia zmian kilka miesięcy lub lat po SCI.

Wśród dostępnych strategii eksperymentalnych mających na celu odwrócenie atrofii i poprawę metabolizmu mięśni szkieletowych u osób po SCI, wydaje się, że panuje zgoda co do tego, że skurcz mięśni poprzez elektryczną stymulację nerwowo-mięśniową (NMES) jest najsilniejszym podejściem. Badacze niedawno wykazali, że 8 tygodni ćwiczeń opornych na NMES u osób z długotrwałym SCI skutecznie zwiększyło rozmiar włókien mięśniowych i rozmieszczenie włókien mięśniowych typu IIa; jednakże ta interwencja nie zwiększyła rozmieszczenia włókien typu I. Istnieje zapotrzebowanie na nowe programy NMES, które indukują kluczowe adaptacje molekularne zarówno do ćwiczeń oporowych, jak i aerobowych, aby utrzymać fenotyp oksydacyjny, odporny na zmęczenie i wrażliwy na insulinę po SCI.

Tutaj badacze proponują wczesną interwencję połączonego NMES (Comb-NMES). Ten program łączy opór indukowany elektrycznie i ćwiczenia aerobowe na grupę mięśni prostowników kolana (mięsień czworogłowy) w celu utrzymania lub nawet poprawy masy mięśniowej i funkcji metabolicznych. Proponowany program Comb-NMES wielokrotnie obciąża sparaliżowane mięśnie prostowników stawu kolanowego za pomocą stymulacji elektrycznej o niskiej częstotliwości (trening aerobowy) w celu poprawy metabolizmu oksydacyjnego i zatrzymania włókien typu I oraz stymulacji elektrycznej o wysokiej częstotliwości (trening oporowy) z dynamicznymi skurczami w celu zapobiegania atrofii i utrzymania typu włókna IIa.

Badacze przetestują następującą centralną hipotezę, że w porównaniu z grupą kontrolną, osoby leczone Comb-NMES przez 6 tygodni wcześniej po SCI utrzymają lepszy profil metaboliczny całego ciała, w dużej mierze napędzany utrzymaniem sparaliżowanej masy mięśniowej, fenotypem włókien ( utrzymanie włókien typu I i IIa) oraz oksydacyjne funkcje metaboliczne mięśni. Badacze przetestują tę hipotezę w kontrolowanym badaniu klinicznym pacjentów po urazie rdzenia kręgowego, mając na uwadze następujące konkretne cele:

Cel 1: Określenie ilościowe wpływu Comb-NMES na klinicznie ważne pomiary funkcji metabolicznych.

Hipoteza 1. W porównaniu z grupą kontrolną, 6 tygodni Comb-NMES (3 dni w tygodniu) utrzyma wyższą tolerancję glukozy i wrażliwość całego organizmu na insulinę.

Cel 2: Określenie ilościowe adaptacji komórkowych, molekularnych i funkcjonalnych w mięśniu czworogłowym uda, które są odpowiedzialne za poprawę metabolizmu mięśni i ogólny profil metaboliczny.

Hipoteza 2.1. W porównaniu z grupą kontrolną, 6 tygodni Comb-NMES (3 dni w tygodniu) pozwoli na utrzymanie lepszego wykorzystania glukozy w mięśniach, metabolizmu oksydacyjnego, wielkości mięśni, siły i odporności na zmęczenie, a także zdrowego fenotypu włókien mięśniowych (jednorodna dystrybucja typu włókna I, IIa i IIx).

Hipoteza 2.2. Wywołana przez Comb-NMES poprawa ogólnego profilu metabolicznego znajdzie odzwierciedlenie w zmianach sygnatur metabolitów związanych z funkcją mitochondriów mięśni i metabolizmem pośrednim.