Plastyczność nerwowo-mięśniowa w odpowiedzi na otyłość: skutki przeciążenia mechanicznego, zaburzeń metabolicznych i wieku (PLANEUROB)

Ograniczone dane dostępne w literaturze sugerują, że insulinooporność, stany zapalne niskiego stopnia i naciek lipidów w mięśniach mogą negatywnie wpływać na zdolność wytwarzania momentu obrotowego i sprzyjać zmęczeniu nerwowo-mięśniowemu. Insulinooporność ma zatem wpływ na perfuzję krwi w aktywnych mięśniach poprzez wpływ na autonomiczny układ nerwowy (Petrofsky i in. 2009). Insulinooporność jest również związana z zaburzeniem aktywności pompy Na+/K+, sprzężeniem wzbudzenie-skurcz, wewnątrzkomórkowym stężeniem ATP (Orlando i wsp. 2016) oraz funkcją mitochondriów (Slattery i wsp. 2014). Oczekuje się, że wszystkie te efekty zwiększą rozwój zmęczenia obwodowego u otyłych pacjentów z cukrzycą typu 2, a upośledzona funkcja mitochondriów może skutkować upośledzoną zdolnością regeneracji powysiłkowej. Zapalenie może również wpływać na wytwarzanie momentu obrotowego. Niektóre badania wykazały ujemną korelację między wytwarzaniem momentu obrotowego mięśni a stanem zapalnym u otyłych nastolatków (Ruiz i wsp. 2008) oraz seniorów (Visser i wsp. 2002). Stan zapalny wiąże się ze zmniejszeniem masy mięśniowej, co może wynikać z zahamowania syntezy białek (Guillet i wsp. 2012). Zapalenie może również mieć negatywny wpływ na nerwowe czynniki produkcji momentu obrotowego, poprzez stymulację aferencji III i IV, jak sugerowano u zdrowej osoby (Dousset i wsp. 2007). Nigdy jednak tego nie wykazano. Wreszcie obrzęk związany z reakcją zapalną może modyfikować architekturę i wymiary mięśni, jak wykazano u osób zdrowych (Ishikawa i wsp. 2006) lub cierpiących na choroby zapalne (Kaya i wsp. 2013). Do tej pory konsekwencje zapalenia o niskim stopniu złośliwości, połączonego lub nie ze starzeniem się, na mięśniowe i nerwowe czynniki produkcji siły u otyłych dorosłych, nie zostały jeszcze scharakteryzowane eksperymentalnie. Infiltracja lipidów w mięśniach może mieć również negatywny wpływ na syntezę białek mięśniowych (Tardif i wsp. 2014), a zwłaszcza na siłę. Było to często zgłaszane u nieotyłych osób starszych (Sipilä i Suominen 1994). Co ciekawe, inne badanie wykazało ujemną korelację między zawartością lipidów wewnątrzmięśniowych a poziomem dobrowolnej aktywacji mięśnia czworogłowego uda u nieotyłych osób starszych (Yoshida i wsp. 2012), co może wyjaśniać omówioną powyżej korelację. Według naszej wiedzy nie ma dostępnych danych dotyczących dorosłych otyłych pacjentów. Można jednak przypuszczać, że naciek lipidowy miałby hamujący wpływ na poziom aktywacji jednostek motorycznych, a co za tym idzie na wytwarzanie siły. Jest również prawdopodobne, że naciek lipidowy ogranicza adaptacje architektury mięśni do nadwagi (tkanka kurczliwa i tkanka tłuszczowa konkurują o rozwój w ograniczonej objętości mięśni). Matematyczne modelowanie wpływu naciekania lipidów na mechanikę mięśni (Rahemi i in. 2015) sugeruje, że lipidy domięśniowe mogą zakłócać aktywność skurczową poprzez ograniczenie skracania pęczków mięśniowych i poprzecznej deformacji mięśnia podczas skurczu mięśnia. Jednak te teoretyczne przewidywania nie zostały jeszcze potwierdzone przez dane eksperymentalne.

Projekt badawczy PLANEUROB to fizjologiczne badanie obserwacyjne porównujące wpływ przeciążenia mechanicznego, zaburzeń metabolicznych i wieku na wytwarzanie momentu obrotowego, męczliwość i wydolność funkcjonalną u osób otyłych. Uczestnicy będą musieli wykonać protokół zmęczenia, dostosowany test Margaria i 6-minutowy test marszu podczas jednej sesji. Uzyskane zostaną również próbki krwi, ultrasonograf mięśniowy i ocena aktywności fizycznej.

Dane zostaną przeanalizowane przy użyciu oprogramowania LabChart 7.3 Pro (ADInstrument, Nowa Południowa Walia, Australia), ImageJ (NIH Image, Bethesda, Maryland, USA) i Statistica 8.0 (StatSoft, Inc.), a istotność zostanie zaakceptowana na dwustronnej poziom alfa p<0,05. Normalność i jednorodność zmiennych zostanie sprawdzona odpowiednio za pomocą testu Shapiro-Wilka i testu Barletta. Jeśli zweryfikowana zostanie normalność i jednorodność zmiennych, wartości bezwzględne zmiennych (moment obrotowy, EMG, średnia szarość itp.) zostaną porównane przy użyciu analizy wariancji dwóch czynników (wiek x zaburzenia metaboliczne) (ANOVA) z powtarzanymi pomiarami. Jeśli analizy ujawnią znaczący wpływ jakiegokolwiek czynnika lub interakcji czynników, zostaną przeprowadzone testy post-hoc Newmana-Keulsa w celu określenia różnic między różnymi warunkami.