Метаболическое здоровье у людей с травмой спинного мозга (SCI) (SCI)

Возрастающая распространенность метаболических нарушений у лиц с застарелой травмой спинного мозга (ТСМ) подчеркивает острую необходимость ранних вмешательств для профилактики и улучшения качества жизни. Люди с ТСМ, хотя часто и относительно молоды, подвержены высокому риску развития резистентности к инсулину и диабета 2 типа вскоре после начала травмы. Скелетные мышцы являются основным местом утилизации глюкозы с пищей, однако взаимосвязь между адаптацией скелетных мышц после ТСМ и развитием метаболических нарушений остается малоизученной. В течение 6 месяцев после ТСМ мышцы нижних конечностей атрофируются до 45%, и у людей наблюдается 3-кратное увеличение уровня внутримышечного жира по сравнению со здоровыми людьми (AB). Более того, в течение 6 мес после ТСМ устойчивые к утомлению и окислительные мышечные волокна I и IIa типов трансформируются в высокоутомляемые, гликолитические мышечные волокна IIax и IIx типов с нарушением окислительного метаболизма. Поддержание адекватной мышечной массы и метаболической функции никогда не рассматривалось как потенциальная стратегия предотвращения хронических метаболических нарушений у лиц с ТСМ. Ожидается, что раннее предотвращение этих вредных адаптаций будет более эффективным, чем попытки обратить вспять изменения через несколько месяцев или лет после ТСМ.

Среди доступных экспериментальных стратегий для обращения вспять атрофии и улучшения метаболизма скелетных мышц у людей с ТСМ, по-видимому, существует консенсус в отношении того, что сокращение мышц с помощью нервно-мышечной электрической стимуляции (НМЭС) является наиболее эффективным подходом. Исследователи недавно показали, что 8-недельные упражнения с отягощениями NMES у людей с длительно существующей травмой спинного мозга эффективно увеличивали размер миофибрилл и распределение миофибрилл типа IIa; однако это вмешательство не увеличило распределение волокон типа I. Существует потребность в новых программах NMES, которые индуцируют ключевую молекулярную адаптацию как к силовым, так и к аэробным упражнениям, чтобы поддерживать окислительный, устойчивый к усталости и чувствительный к инсулину фенотип после ТСМ.

Здесь исследователи предлагают раннее вмешательство комбинированной NMES (Comb-NMES). Эта программа сочетает электрически индуцированное сопротивление и аэробные упражнения на группу мышц-разгибателей колена (квадрицепсы) с целью поддержания или даже улучшения мышечной массы и метаболической функции. Предлагаемая программа Comb-NMES повторно нагружает парализованные мышцы-разгибатели колена с помощью как низкочастотной электрической стимуляции (аэробная тренировка) для улучшения окислительного метаболизма и сохранения волокон типа I, так и высокочастотной (тренировка с отягощениями) электрической стимуляции с динамическими сокращениями для предотвращения атрофии и сохранения типа IIа волокна.

Исследователи проверят следующую центральную гипотезу о том, что по сравнению с контрольной группой у тех, кто получал Comb-NMES в течение 6 недель раньше после ТСМ, будет поддерживаться лучший метаболический профиль всего тела, в значительной степени обусловленный сохранением парализованной мышечной массы, фенотипа волокон ( поддержание волокон типа I и IIa) и окислительно-метаболическая функция мышц. Исследователи проверят эту гипотезу в контролируемом клиническом исследовании пациентов с ТСМ со следующими конкретными целями:

Цель 1: количественно оценить влияние Comb-NMES на клинически важные показатели метаболической функции.

Гипотеза 1. По сравнению с контрольной группой, 6 недель Comb-NMES (3 дня в неделю) будут поддерживать более высокую толерантность к глюкозе и чувствительность всего организма к инсулину.

Цель 2: количественно оценить клеточные, молекулярные и функциональные адаптации в четырехглавой мышце, которые отвечают за улучшение мышечного метаболизма и общего метаболического профиля.

Гипотеза 2.1. По сравнению с контрольной группой, 6 недель Comb-NMES (3 дня в неделю) будут поддерживать лучшее использование глюкозы в мышцах, окислительный метаболизм, размер мышц, силу и устойчивость к утомлению, а также здоровый фенотип мышечных волокон (гомогенное распределение типа волокна I, IIa и IIx).

Гипотеза 2.2. Вызванные Comb-NMES улучшения общего метаболического профиля будут отражаться в изменениях характеристик метаболитов, связанных с функцией митохондрий мышц и промежуточным метаболизмом.