腰椎肌肉退化抑制康复诱导的肌肉恢复

目的：确定运动对多裂肌轻度和重度脂肪浸润患者诱导肌肉肥大、纤维化、炎症和脂肪形成途径的影响。 理由。 该目标的目标是 1) 测量肌肉对定义明确的术前运动的分子反应，以及 2) 确定基线形态学或运动诱导的分子反应是否预测肌肉结构恢复和功能增益高达 6术后几个月。

设计。 这将是一项针对 40 名轻度 (< 20%) 与重度 (> 50%) 脂肪浸润患者的纵向研究。 非运动控制也很重要，研究人员打算使用来自其他实验的一部分活检组织作为额外的控制。 手术前，患者将接受临床和 MRI 检查。 此外，患者将在术前进行大约 6 小时的运动，然后立即进行简短的 MRI 成像方案以测量运动引起的灌注变化 (IVIM)。 运动后 6 小时，研究人员将在手术过程中收集多裂肌的活组织检查，以表征肥大、纤维化、脂肪形成和炎症反应。 对于初步分析，将根据肌肉脂肪浸润的严重程度选择患者组。 组的年龄和性别将被匹配，因为研究人员知道基线和运动诱导的基因表达随年龄而变化。 手术过程和术中对椎间盘的操作将被记录下来，以说明椎间盘和其他手术对肌肉结构的潜在影响。 术后六个月，将通过 MRI 重复测量肌肉结构。 在第 6、12 和 24 周时，将按照标准方案获得强度（等速测力计）和患者特定功能（问卷数据）。

方法：

身体检查：具有脊柱损伤经验的物理治疗师将进行临床检查。 年龄、性别和体重指数 (BMI)、症状持续时间、消炎药使用、主动和被动活动范围、激发性神经张力测试（测量关节活动范围 [ROM]）、力量和耐力等速测力计 (MedX Holdings Inc.)、神经血管状态、Oswestry 残疾指数 (81)、Baecke 身体活动问卷 (BPA)、恐惧回避信念问卷 (FABQ) 和疼痛灾难化量表 (PCS) 是捕获身体和已知与 LBP 相关的社会心理因素，并将在临床现场收集。 该屏幕将用于确认椎间盘源性症状被隔离到 L4 以下的水平，这使我们能够使用股外侧肌作为内部控制肌肉活检。

临床 MRI：将收集所有计划接受手术的患者的脊柱标准轴位、矢状位斜位和冠状位斜位 MR 图像。 为了确定椎间盘损伤的严重程度（Pfirrmann 等级）、肌肉脂肪浸润（Kjaer 等级）并确认损伤位置，将使用脊柱关节的 T1 和 T2 非脂肪抑制或对比增强的轴向和矢状 MR 图像。

多模式 MRI：成像将在最先进的 3T MRI 系统 (GE MR750) 上一次完成。 脊柱肌肉体积、脂肪体积和结缔组织体积的数量和分布将使用高分辨率 (1mm3) 3D FSPGR、IDEAL 脂肪水分离和 UTE 脉冲序列分别使用 32 通道脊柱进行仰卧扫描阵列线圈。 IVIM 将用于量化响应运动回合的局部肌肉激活。

锻炼方案：手术前，患者将在 MedX 腰椎伸展测力计上接受腰椎锻炼方案，该腰椎伸展测力计带有骨盆约束系统，可隔离腰椎肌肉。 锻炼方案包括 1 组 20 次重复（范围 15-25 次），每次重复 5 秒，起始重量为其计算机强度分数的 60-80%。 将指导患者在其可用的被动 ROM 范围内将 7/10 的运动水平设定为 Borg 感知运动率 (RPE) 量表的屈曲-伸展运动水平。

饮食方案：重要的是，患者在运动后将保持 NPO（不进食或饮水），但在运动和手术前 24 小时将采用标准化饮食，这减轻了饮食对基因表达的影响（137、150 -152). 晚餐将标准化（1900h：11 kcal/kg；60% 碳水化合物 [CHO]，25% 脂肪 [FAT]，15% 蛋白质 [PRO]；2200h（3 kcal/kg；95% CHO，2% FAT，3 % PRO) 因为膳食成分会严重影响基因和蛋白质表达。

肌肉活检的采集和储存：肌肉活检将在预定手术时间的运动回合后 6 小时内采集。 如果受试者的活检未在规定时间点的 1 小时内采集，则受试者将被排除在分析之外。 如目标#1 中所述，将使用标准活检夹在多裂肌的中部和深部边缘进行活检，并立即放入 RNAlater (Qiagen) 中进行后续 qPCR 分析或冷冻在液氮中进行蛋白质丰度/磷酸化测量。

qPCR 和蛋白质印迹：基因表达和蛋白质丰度将分别通过 qPCR 和蛋白质印迹测量。 简而言之，实时 PCR 将在 Bio-Rad CFX384 中使用定制板（PrimePCR，Bio-Rad）进行。 目标基因表达将根据 18S 核糖体亚基的值进行计算，因为初步发现表明它比甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH；数据未提供）更稳定。 对于我们发现表达变化超过 3 倍的基因，将使用蛋白质印迹法评估蛋白质丰度，如前所述。