Induzione e valutazione di Exertional scheletrico danno muscolare negli esseri umani

L'obiettivo generale di questa procedura è quello di indurre e quantificare in modo sicuro il danno muscolare scheletrico da sforzo ai muscoli del quadricipite femorale in soggetti umani che utilizzano contrazioni eccentriche volontarie. Questo protocollo di danno muscolare può aiutare i ricercatori a rispondere a domande chiave riguardanti i meccanismi di adattamento e rigenerazione muscolare dopo un infortunio. Il vantaggio principale di questa tecnica è che possiamo studiare i processi di adattamento muscolare nei soggetti umani, eliminando la necessità di traduzione interspecie dei risultati.

Sebbene questo metodo possa essere utilizzato per studiare il danno muscolare nel contesto dell'esercizio, può anche essere utilizzato per studiare i danni causati da lesioni evidenti. A dimostrare la procedura sarà Jake Sorensen, uno studente di dottorato del mio laboratorio. Per creare il protocollo del test di forza isocinetica, iniziare aprendo il software di controllo del dinamometro sul computer.

Seleziona il nuovo protocollo dall'elenco a discesa, quindi nella scheda unilaterale, programma una serie di tre ripetizioni a una velocità di 60 gradi al secondo sia per le contrazioni di assenza che per quelle di avvicinamento inserendo uno nel campo delle serie di numeri, digitando tre alla fine per riga di ripetizioni e digitando 60 sia nella velocità di allontanamento che nella velocità verso le righe. Quindi, crea un test di forza isometrica con una serie di tre contrazioni isometriche della durata di cinque secondi ciascuna con un angolo articolare di 70 gradi digitando un uno nel campo delle posizioni nella scheda unilaterale e digitando un tre nella riga finale delle ripetizioni sotto la colonna della posizione uno. Quindi selezionare 70 nella riga etichettata angolo.

Quindi, programma il protocollo di esercizi eccentrici che danneggiano i muscoli facendo clic sulla scheda unilaterale e digitando 10 nel campo del numero di serie. Nella prima colonna, digita 10 nella riga etichettata Termina per ripetizioni. Quindi digita 180 nella riga successiva, con l'etichetta Velocità di allontanamento e 120 nella riga con l'etichetta Velocità verso.

Infine, nella riga etichettata coppia, digitare da 200 a 600 a seconda della forza prevista del soggetto e inserire 60 nel campo etichettato tempo di riposo in secondi. Inizia creando una scala analogica visiva disegnando una linea di 100 millimetri orizzontalmente su una pagina. Sul lato sinistro della linea, indica l'assenza di indolenzimento e sul lato destro della linea, indica un dolore estremo.

Successivamente, accompagna il soggetto nella sala prove e chiedigli di fare due squat a corpo libero per raccogliere le misurazioni del dolore di base. Esegui entrambi gli squat con le braccia dritte davanti alle spalle e i piedi alla larghezza delle spalle, in cui viene raggiunta la profondità corretta una volta che la parte superiore delle gambe è parallela al pavimento. Quindi, chiedi al soggetto di indicare l'intensità del dolore che ha avvertito nei muscoli del quadricipite femorale durante gli squat tracciando una linea verticale nel punto appropriato sulla scala analogica visiva.

Infine, quantifica il livello di dolore del soggetto misurando la distanza in millimetri dall'estremità senza dolore della scala analogica visiva al segno del soggetto. Dopo un breve riscaldamento su un cicloergometro, chiedere al soggetto di sedersi sulla sedia del dinamometro. Regolare le impostazioni di posizione del dinamometro in modo che l'asse di rotazione del ginocchio sia allineato con quello del braccio di leva e fissare la gamba al braccio dell'albero.

Registrare queste impostazioni per una configurazione ripetibile in futuro. Stabilizzare il soggetto con le cinghie per spalle, fianchi, caviglie e cosce. Successivamente, informa il soggetto che si contrarrà contro il braccio di leva che rimarrà fermo.

Dovresti istruire il soggetto in base alle istruzioni sullo schermo del computer a completare tre contrazioni della durata di cinque secondi ciascuna. Avviare il protocollo isometrico sul computer. Imposta i limiti del ROM, calibra il dinamometro e consenti al soggetto di esercitarsi nel test due o tre volte con uno sforzo submassimale per familiarizzare il soggetto con il test.

Una volta che il soggetto è pronto, chiedigli di incrociare le braccia sul petto. Inizia il test e incoraggia verbalmente il soggetto a fornire il massimo sforzo per ogni contrazione. Registra le misurazioni di base di coppia, potenza e lavoro.

Lasciare riposare il soggetto per due o tre minuti, quindi caricare il protocollo del test di forza isocinetica sul computer. Informare il soggetto che completerà tre contrazioni di estensione e flessione contro il braccio di leva che si muoverà a una velocità fissa. Fai loro sapere che il braccio di leva si fermerà quando raggiungeranno la fine del raggio di movimento e l'obiettivo è contrarsi il più energicamente possibile durante l'intero raggio di movimento per ogni contrazione.

Dopo alcuni test pratici submassimali per familiarizzare con il soggetto, chiedigli di incrociare le braccia sul petto e iniziare il test. Incoraggia verbalmente il soggetto a fornire il massimo sforzo e a respirare normalmente. Registra le misurazioni di base di coppia, potenza e lavoro.

Da uno a tre giorni dopo aver raccolto le misurazioni isometriche e isocinetiche della linea di base, chiedere al soggetto di tornare in laboratorio per completare il protocollo di esercizi eccentrici che danneggiano i muscoli. Dopo il riscaldamento, orientare e fissare il soggetto nel dinamometro utilizzando le impostazioni di regolazione precedentemente registrate e caricare il protocollo di allenamento. Istruire il soggetto a contrarsi contro il braccio di leva per avviare il movimento del braccio dell'albero ad ogni contrazione.

Quindi, spiega che mentre il braccio dell'albero si muove verso di loro a una velocità fissa, il loro obiettivo è contrarsi contro di esso il più energicamente possibile. Quando il soggetto è pronto, inizia la prima serie di contrazioni premendo il pulsante di avvio sullo schermo e, mentre esegue le contrazioni eccentriche, incoraggialo verbalmente a mantenere il massimo sforzo per ogni contrazione. Infine, subito dopo l'esercizio che danneggia i muscoli, ripetere sia i test di forza isocinetici che isometrici, nonché alle 24, 48, 72 e 96 ore successive.

Inoltre, ripetere la misurazione del dolore a 24, 48, 72 e 96 ore dopo il test da sforzo. I risultati di sette giovani uomini non allenati mostrano che, rispetto al pre-esercizio, la forza isometrica e isocinetica è diminuita rispettivamente a 24 e 48 ore dopo l'esercizio, e successivamente è tornata simile ai valori pre-esercizio. Al contrario, il dolore è aumentato significativamente a 24, 48 e 72 ore dopo l'esercizio.

Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in modo sicuro e affidabile se eseguita correttamente. Ricorda che è importante considerare i limiti fisici di ogni soggetto e adattare i parametri di conseguenza. I parametri dell'angolo articolare nel protocollo dovrebbero essere ridotti per gli individui con un raggio di movimento limitato e la forza target dovrebbe essere ridotta per gli individui più deboli.

Dopo questa procedura, è possibile eseguire altri metodi come l'ottenimento di un campione di sangue o di muscoli per rispondere a ulteriori domande relative alle risposte cellulari e molecolari al danno. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come indurre e quantificare in modo sicuro ed etico il danno muscolare da sforzo nei soggetti umani. Infine, non dimenticare che questo protocollo ha un piccolo potenziale per causare rabdomiolisi.

I soggetti devono essere sottoposti a screening per segni e sintomi di rabdomiolisi, che includono urine marrone scuro, nausea ed estrema debolezza muscolare durante le visite di follow-up.