Terapia ciepłem i badanie funkcji mięśni

Osoby młodsze i starsze wezmą udział w treningu interwałowym na jednej nodze o wysokiej intensywności prostowników prawego kolana (4 interwały po 4 minuty na 80% maksymalnej mocy tlenowej z 4 minutowymi przerwami między nimi, 3x w tygodniu przez 6 tygodni).

Czynność mięśni i siła krytyczna prostowników kolana będą mierzone przed i po 6 tygodniach leczenia.

Badani będą wykonywać intensywne ćwiczenia prostowania kolan na jednej nodze 3 razy w tygodniu przez 6 tygodni. Konkretnie, badani będą siedzieć na niestandardowym ergometrze do prostowania kolan i wykonywać dynamiczne prostowanie kolana jedną nogą (podobnie jak jazda na jednej nodze) podczas wykonywania ćwiczenia. Po 6-minutowej rozgrzewce przy ~20% maksymalnej mocy tlenowej tej nogi (określonej podczas stopniowego testu wysiłkowego wyprostu jednej nogi w kolanie), badani wykonują 4 ataki po 4 minuty przy ~80% maksymalnej mocy tlenowej. Pomiędzy każdym treningiem nastąpi 4-minutowa regeneracja przy ~40%. Na koniec ćwiczeń przewidziane jest wyciszenie. W sumie badani wykonają 40 minut ćwiczeń wyprostu kolana na jednej nodze, 3 razy w tygodniu przez 6 tygodni.

Maksymalna moc aerobowa (określona na podstawie stopniowanej próby wysiłkowej) zostanie ponownie ustalona po 3 tygodniach, aby odpowiednio dostosować intensywność treningu.

• HIIT

Osoby młodsze i starsze wezmą udział w termoterapii pojedynczej nogi (mięsień czworogłowy uda, 120 minut diatermii krótkofalowej w celu podniesienia temperatury mięśnia do ~39C) 3 razy w tygodniu przez 6 tygodni.

Czynność mięśni i siła krytyczna prostowników kolana będą mierzone przed i po 6 tygodniach leczenia.

• Diatermia krótkofalowa

Osoby młodsze i starsze wezmą udział w terapii pozorowanej jednonogi, treningu termoterapii prostowników prawego kolana (120 minut z aparatem do diatermii krótkofalowej ułożonym na nodze, ale nie włączonym) 3 razy w tygodniu przez 6 tygodni.

Czynność mięśni i siła krytyczna prostowników kolana będą mierzone przed i po 6 tygodniach leczenia.

Młode osoby (18-35 lat) zostaną poddane 2-tygodniowemu unieruchomieniu nóg podczas 2-godzinnego zabiegu pozorowanej terapii cieplnej każdego dnia. W przypadku zabiegu pozorowanego urządzenie grzewcze zostanie przyłożone do kończyny, ale bez wiedzy uczestnika nie zostanie włączone.

Funkcja mięśni i siła krytyczna prostowników kolana zostaną zmierzone przed i po 2 tygodniach unieruchomienia nogi.

Młode osoby (18-35 lat) zostaną poddane 2-tygodniowemu unieruchomieniu nóg podczas 2-godzinnej terapii cieplnej każdego dnia. Terapia ciepłem polegać będzie na 120 minutach diatermii krótkofalowej w celu podniesienia temperatury mięśnia czworogłowego uda do ~39°C.

Funkcja mięśni i siła krytyczna prostowników kolana zostaną zmierzone przed i po 2 tygodniach unieruchomienia nogi.

• Unieruchomienie nóg

Tolerancja wysiłku mięśniowego, wyrażona ilościowo jako siła krytyczna, zostanie oceniona przed i po każdej interwencji. Głównym rezultatem będzie zmiana mocy krytycznej, wyrażona w watach, wywołana przez każdą interwencję.

Konkretnie, uczestnicy wykonają 3-5 różnych mocy wyjściowych ćwiczenia rozciągania kolana na jednej nodze tak długo, jak to możliwe. Następnie linia najlepszego dopasowania między całkowitą wykonaną pracą a czasem trwania każdej próby mocy wyjściowej zostanie wykorzystana do ilościowego określenia mocy krytycznej, wyrażonej w watach.

Funkcja tętnicy oporowej zostanie oceniona za pomocą techniki biernego ruchu nóg (PLM) przed i po każdej interwencji. Główną zmienną będącą przedmiotem zainteresowania będzie zmiana szczytowego przepływu krwi wywołanego przez PLM przed i po każdej interwencji.

Konkretnie, PLM zostanie przeprowadzone z członkiem zespołu badawczego, który porusza stawem kolanowym pacjenta w zakresie ruchu 90 stopni, z częstotliwością 1 Hz przez 60 sekund. Ten ruch bierny wywołuje reakcję przekrwienia, która zostanie określona ilościowo za pomocą ultrasonografii dopplerowskiej tętnicy udowej i wyrażona w ml/min. Najwyższa 1-sekundowa średnia przepływu krwi występująca podczas ruchu zostanie zidentyfikowana jako reakcja szczytowego przepływu krwi.

Główną zmienną będącą przedmiotem zainteresowania będzie zmiana szczytowego przepływu krwi wywołanego przez PLM przed i po każdej interwencji.

Maksymalne tempo przepływu krwi osiągnięte podczas ćwiczeń zostanie określone przed i po każdej interwencji. Główną zmienną będącą przedmiotem zainteresowania będzie zmiana maksymalnego wysiłkowego przepływu krwi przed i po każdej interwencji, wyrażona w ml/min.

Konkretnie, przepływ krwi podczas wysiłku będzie oceniany przez ilościowe określenie szczytowej odpowiedzi przekrwienia, wyrażonej w ml/min, na aktywne ćwiczenie wyprostu jednej nogi w kolanie. Po rozgrzewce badani wykonują ćwiczenie maksymalnego wyprostu jednej nogi w kolanie przez 3 minuty, podczas gdy przepływ krwi jest oceniany ilościowo za pomocą ultrasonografii dopplerowskiej (Logiq E, GE) tętnicy udowej. Średnie tempo przepływu krwi osiągnięte podczas ostatnich 30 sekund ćwiczenia zostanie określone jako maksymalny przepływ krwi podczas wysiłku, wyrażony w ml/min.

Pole przekroju poprzecznego włókien mięśniowych pobranych z biopsji leczonego mięśnia obszernego bocznego zostanie wykorzystane do ilościowego określenia wielkości mięśnia przed i po każdej interwencji. Główną zmienną będącą przedmiotem zainteresowania będzie zmiana średniego pola przekroju włókien mięśniowych, wyrażona w mikrometrach kwadratowych, od stanu przed i po każdej interwencji.

W szczególności próbki biopsji mięśnia zostaną umieszczone na korku w gumie tragakantowej. Zamrożone próbki zostaną przyklejone do szkiełka mikroskopowego w celu barwienia. Szkiełka będą inkubowane z przeciwciałami znakowanymi fluorescencyjnie. CSA zostanie określone ilościowo dla każdego włókna za pomocą oprogramowania Olympus CellSens, a następnie uśrednione dla wszystkich włókien na szkiełku.

Mitochondrialna funkcja mięśni będzie mierzona w permeabilizowanych włóknach pobranych z biopsji mięśnia obszernego bocznego przed i po każdej interwencji.

W szczególności maksymalne sprzężone oddychanie (tj. OXPHOS lub Stan 3) będzie mierzony za pomocą elektrody typu Clark (O2K, Oroboros) i wyrażany w pikomolach tlenu zużywanego na sekundę.

Główną zmienną będącą przedmiotem zainteresowania będzie zmiana maksymalnego oddychania pary przed i po każdej interwencji.

Pole przekroju leczonego mięśnia obszernego bocznego będzie mierzone za pomocą rezonansu magnetycznego przed i po każdej interwencji. Główną zmienną będącą przedmiotem zainteresowania będzie zmiana pola przekroju poprzecznego, wyrażona w centymetrach kwadratowych, przed i po każdej interwencji.

W szczególności MRI zostanie użyte do oceny pola przekroju poprzecznego całego mięśnia obszernego bocznego. Uczestnicy będą skanowani w pozycji leżącej na skanerze MRI 3,0 Tesli (Siemens). Zastosowana zostanie standardowa sekwencja impulsów MRI 2-D firmy Siemens z przypomnieniem gradientu echa (GRE). Obrazy będą wykonywane w plasterkach co 5 mm, co daje całkowity czas sekwencji około 2 minut. Zapewni to obrazy przekroju poprzecznego mięśnia obszernego bocznego od podstawy kości udowej (kłykci dystalnych) do pachwiny. .