Inducción y evaluación de daños de esfuerzo del músculo esquelético en seres humanos

El objetivo general de este procedimiento es inducir y cuantificar de forma segura el daño muscular esquelético inducido por el ejercicio en los músculos del cuádriceps femoral en sujetos humanos mediante contracciones excéntricas voluntarias. Este protocolo de daño muscular puede ayudar a los investigadores a responder preguntas clave sobre los mecanismos de adaptación y regeneración muscular tras una lesión. La principal ventaja de esta técnica es que podemos estudiar los procesos de adaptación muscular en sujetos humanos, eliminando así la necesidad de traducir los resultados entre especies.

Aunque este método puede utilizarse para estudiar el daño muscular en el contexto del ejercicio, también puede emplearse para analizar el daño causado por lesiones evidentes. El procedimiento será demostrado por Jake Sorensen, un estudiante de doctorado de mi laboratorio. Para crear el protocolo de prueba de fuerza isocinética, comience por abrir el software de control del dinamómetro en la computadora.

Seleccione un nuevo protocolo en la lista desplegable, luego en la pestaña unilateral, programe un conjunto de tres repeticiones a una velocidad de 60 grados por segundo para las contracciones de alejamiento y acercamiento, ingresando un uno en el campo de número de series, escribiendo tres en la fila finalizada por repeticiones y escribiendo 60 en ambas filas de velocidad de alejamiento y velocidad de acercamiento. A continuación, cree una prueba de fuerza isométrica con una serie de tres contracciones isométricas que duren cinco segundos cada una a un ángulo articular de 70 grados, escribiendo un uno en el campo de posiciones en la pestaña unilateral y escribiendo un tres en la fila finalizada por repeticiones bajo la columna de posición uno. Luego, seleccione 70 en la fila etiquetada como ángulo.

A continuación, programe el protocolo de ejercicio excéntrico que causa daño muscular haciendo clic en la pestaña unilateral y escribiendo 10 en el campo de número de series. En la primera columna, escriba 10 en la fila etiquetada como finalizar por repeticiones. Luego escriba 180 en la siguiente fila, etiquetada como velocidad de alejamiento, y 120 en la fila etiquetada como velocidad de acercamiento.

Por último, en la fila etiquetada como torque, escriba un valor entre 200 y 600 según la fuerza prevista del sujeto, e introduzca 60 en el campo etiquetado como tiempo de reposo en segundos. Comience elaborando una escala analógica visual dibujando una línea horizontal de 100 milímetros a través de una página. En el extremo izquierdo de la línea, indique sin dolor muscular, y en el extremo derecho de la línea, indique dolor muscular extremo.

A continuación, acompañe al sujeto a la sala de pruebas e indíquele que realice dos sentadillas con el peso corporal para recopilar mediciones basales de dolor muscular. Realice ambas sentadillas con los brazos extendidos hacia adelante, alineados con los hombros, y los pies separados a la anchura de los hombros, alcanzando la profundidad adecuada cuando los muslos superiores queden paralelos al suelo. Luego, pida al sujeto que indique la intensidad del dolor que sintió en los músculos del cuádriceps femoral durante las sentadillas, trazando una línea vertical en el lugar correspondiente de la escala visual analógica.

Finalmente, cuantifique el nivel de dolor del sujeto midiendo la distancia en milímetros desde el extremo sin dolor de la escala visual analógica hasta la marca del sujeto. Después de un breve calentamiento en un ergómetro de ciclo, pida al sujeto que se siente en la silla del dinamómetro. Ajuste la posición del dinamómetro de manera que el eje de rotación de la rodilla se alinee con el del brazo de palanca, y asegure la pierna al brazo del eje.

Registre estas configuraciones para poder repetirlas en el futuro. Estabilice al sujeto con correas en los hombros, caderas, tobillos y muslos. A continuación, informe al sujeto que realizará contracciones contra el brazo de palanca, el cual permanecerá estacionario.

Debe instruir al sujeto según las indicaciones que aparecen en la pantalla del ordenador para realizar tres contracciones que duren cinco segundos cada una. Inicie el protocolo isométrico en el ordenador. Establezca los límites de ROM, calibre el dinamómetro y permita que el sujeto practique la prueba de dos a tres veces con un esfuerzo submáximo para familiarizarlo con el procedimiento.

Una vez que el sujeto esté listo, pídale que cruce los brazos sobre el pecho. Comience la prueba y anime verbalmente al sujeto para que realice un esfuerzo máximo en cada contracción. Registre las mediciones basales de torque, potencia y trabajo.

Permita que el sujeto descanse de dos a tres minutos, y luego cargue el protocolo de prueba de fuerza isocinética en la computadora. Informe al sujeto que realizará tres contracciones de extensión y flexión contra el brazo de palanca, el cual se moverá a una velocidad constante. Hágale saber que el brazo de palanca se detendrá cuando alcance el final del rango de movimiento, y que el objetivo es contraer con la máxima fuerza posible durante todo el rango de movimiento en cada contracción.

Después de algunas pruebas de práctica submáximas para familiarizar al sujeto, pídale que cruce los brazos sobre el pecho y comience la prueba. Anímelo verbalmente a realizar un esfuerzo máximo y a respirar normalmente. Registre las mediciones basales de torque, potencia y trabajo.

De uno a tres días después de recopilar las mediciones basales isométricas e isocinéticas, haga que el sujeto regrese al laboratorio para completar el protocolo de ejercicio excéntrico que causa daño muscular. Tras un calentamiento, coloque y asegure al sujeto en el dinamómetro utilizando los ajustes previamente registrados y cargue el protocolo de ejercicio. Instruya al sujeto para que contraiga el músculo contra el brazo de palanca con el fin de iniciar el movimiento del brazo del eje en cada contracción.

Luego, explique que, a medida que el brazo del eje se mueve hacia ellos a una velocidad constante, su objetivo consiste en contraerse contra él con la mayor fuerza posible. Cuando el sujeto esté listo, inicie el primer conjunto de contracciones presionando el botón de inicio en la pantalla, y mientras realicen las contracciones excéntricas, anímelos verbalmente para que mantengan un esfuerzo máximo en cada contracción. Finalmente, inmediatamente después del ejercicio que causa daño muscular, repita las pruebas de fuerza isocinética e isométrica, así como a las 24, 48, 72 y 96 horas posteriores.

Además, repita la medición del dolor muscular a las 24, 48, 72 y 96 horas posteriores a la prueba de ejercicio. Los resultados de siete hombres jóvenes no entrenados muestran que, en comparación con los valores previos al ejercicio, la fuerza isométrica e isocinética disminuyó hasta las 24 y 48 horas posteriores al ejercicio, respectivamente, y posteriormente regresó a valores similares a los previos al ejercicio. Por el contrario, el dolor muscular aumentó significativamente a las 24, 48 y 72 horas después del ejercicio.

Una vez dominada, esta técnica puede realizarse de forma segura y confiable si se lleva a cabo correctamente. Recuerde que es importante considerar las limitaciones físicas de cada sujeto y adaptar los parámetros en consecuencia. Los parámetros del ángulo articular en el protocolo deben reducirse para individuos con rango de movimiento limitado y la fuerza objetivo debe disminuirse para individuos más débiles.

Tras seguir este procedimiento, se pueden realizar otros métodos, como obtener una muestra de sangre o músculo, para responder preguntas adicionales relacionadas con las respuestas celulares y moleculares al daño. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo inducir y cuantificar de manera segura y ética el daño muscular por ejercicio en sujetos humanos. Por último, no olvide que este protocolo tiene un pequeño potencial de causar rabdomiólisis.

Los sujetos deben ser evaluados en busca de signos y síntomas de rabdomiólisis, que incluyen orina de color marrón oscuro, náuseas y debilidad muscular extrema durante las visitas de seguimiento.