Degeneração muscular da coluna lombar inibe a recuperação muscular induzida pela reabilitação

OBJETIVO: Determinar o efeito do exercício na indução das vias musculares hipertróficas, fibróticas, inflamatórias e adipogênicas em pacientes com infiltração gordurosa leve versus grave do músculo multífido. Justificativa. Os objetivos deste objetivo são 1) medir as respostas moleculares do músculo a uma sessão bem definida de exercício pré-operatório e 2) determinar se as respostas moleculares morfológicas ou induzidas pelo exercício preveem a recuperação estrutural muscular e os ganhos funcionais até 6 meses de pós-operatório.

Projeto. Este será um estudo longitudinal de 40 pacientes com infiltração gordurosa leve (< 20%) versus grave (> 50%). Controles sem exercício também serão importantes e os investigadores pretendem usar uma porção de tecido biopsiado de outros experimentos como controles adicionais. Antes da cirurgia, os pacientes serão submetidos a exames clínicos e de ressonância magnética. Além disso, os pacientes serão submetidos a uma sessão de exercício 6 horas antes da cirurgia e, em seguida, serão imediatamente submetidos a um protocolo de imagem de ressonância magnética curto para medir as alterações de perfusão induzidas por exercício (IVIM). Seis horas após a sessão de exercícios, os investigadores coletarão biópsias do multífido durante a cirurgia para caracterizar as respostas hipertrófica, fibrótica, adipogênica e inflamatória. Para análises primárias, os grupos de pacientes serão selecionados com base na gravidade da infiltração gordurosa muscular. As idades e os sexos dos grupos serão pareados porque os investigadores sabem que a expressão gênica induzida pelo exercício varia com a idade. O procedimento cirúrgico e a manipulação do disco no intraoperatório serão documentados para contabilizar o potencial de disco e outros efeitos específicos da cirurgia na estrutura muscular. Seis meses após a cirurgia, medidas repetidas da estrutura muscular serão feitas por ressonância magnética. Às 6, 12 e 24 semanas, a força (dinamômetro isocinético) e a função específica do paciente (dados do questionário) serão obtidas de acordo com o protocolo padrão.

Métodos:

Exame Físico: Um fisioterapeuta com experiência em lesões da coluna realizará o exame clínico. Idade, sexo e índice de massa corporal (IMC), duração dos sintomas, uso de drogas anti-inflamatórias, amplitude de movimento ativa e passiva, testes provocativos de tensão neural (medindo a amplitude de movimento articular [ADM]), força e resistência medida em um dinamômetro isocinético (MedX Holdings Inc.), estado neurovascular, Índice de Incapacidade de Oswestry (81), Questionário de Atividade Física de Baecke (BPA), Questionário de Crenças para Evitar o Medo (FABQ) e Escala de Catastrofização da Dor (PCS) são medidas importantes que capturam tanto física quanto fatores psicossociais conhecidos por estarem relacionados à lombalgia e serão coletados no local clínico. Essa tela será usada para confirmar que os sintomas discogênicos estão isolados em níveis abaixo de L4, o que nos permite usar o vasto lateral como uma biópsia muscular de controle interno.

RM clínica: imagens padrão de RM axial, sagital oblíqua e coronal oblíqua da coluna serão coletadas de todos os pacientes agendados para cirurgia. Para identificar a gravidade da lesão discal (grau Pfirrmann), infiltração gordurosa muscular (grau Kjaer) e para confirmar a localização da lesão, imagens de RM axial e sagital T1 e T2 sem supressão de gordura ou com contraste realçado da articulação da coluna serão usadas.

Ressonância magnética multimodal: A imagem será realizada em uma única sessão em um sistema de ressonância magnética 3T de última geração (GE MR750). A quantidade e distribuição do volume muscular da coluna, volume de gordura e volume do tecido conjuntivo serão realizadas a partir de varreduras supinas usando FSPGR 3D de alta resolução (1mm3), separação de gordura e água IDEAL e sequências de pulso UTE, respectivamente, usando uma coluna vertebral de 32 canais bobina matriz. O IVIM será usado para quantificar a ativação muscular regional em resposta a uma sessão de exercício.

Protocolo de exercícios: Antes da cirurgia, os pacientes serão submetidos a um protocolo de exercícios para a coluna lombar em um dinamômetro de extensão lombar MedX com um sistema de contenção pélvica que permite o isolamento dos músculos da coluna lombar. O protocolo de exercício consiste em 1 série de 20 repetições (intervalo de 15 a 25 repetições) a uma taxa de 5 segundos/repetições com um peso inicial de 60 a 80% de sua pontuação de força computadorizada. Os pacientes serão instruídos a atingir um nível de esforço de 7/10 na escala de esforço percebido (RPE) de Borg dentro de sua faixa de ADM passiva disponível em flexão-extensão.

Protocolo de dieta: É importante ressaltar que os pacientes permanecerão NPO (sem comida ou água) após a sessão de exercícios, mas terão uma dieta padronizada por 24 horas antes da sessão de exercícios e cirurgia, o que atenua os efeitos da dieta na expressão gênica (137, 150 -152). As refeições noturnas serão padronizadas (19h: 11 kcal/kg; 60% carboidrato [CHO], 25% gordura [FAT], 15% proteína [PRO]; 22h (3 kcal/kg; 95% CHO, 2% FAT, 3 % PRO) porque a composição da refeição pode impactar agudamente a expressão de genes e proteínas.

Coleta e armazenamento da biópsia muscular: As biópsias musculares serão coletadas dentro de 6 horas após a sessão de exercícios no horário agendado da cirurgia. Os indivíduos serão excluídos da análise se suas biópsias não forem colhidas dentro de 1 hora do ponto de tempo prescrito. As biópsias serão obtidas com um grampo de biópsia padrão nas margens média e profunda do músculo multífido, conforme observado no objetivo nº 1, e imediatamente colocadas em RNAlater (Qiagen) para análise subsequente de qPCR ou congeladas em nitrogênio líquido para medições de abundância/fosforilação de proteínas.

qPCR e western blotting: A expressão gênica e a abundância de proteínas serão medidas por qPCR e western blotting, respectivamente. Resumidamente, a PCR em tempo real será realizada em um Bio-Rad CFX384 usando placas customizadas (PrimePCR, Bio-Rad). A expressão do gene alvo será calculada em relação aos valores da subunidade ribossômica 18S, pois achados preliminares demonstram que ela é mais estável do que a gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (GAPDH; dados não apresentados). Para os genes em que encontramos uma mudança de expressão superior a 3 vezes, o western blotting será usado para avaliar a abundância de proteínas, conforme descrito anteriormente.