Name: Acoplamento de Neurovascular do músculo esquelético, capacidade oxidativa e função Microvascular com Balcão único espectroscopia de infravermelho próximo (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-02-20T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 4 s
Description: Aprenda a avaliar a capacidade oxidativa do músculo esquelético e o acoplamento neurovascular usando espectroscopia de infravermelho próximo. Este método não invasivo permite medir a hiperemia reativa em ambientes clínicos e laboratoriais.

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Este trabalho foi apoiado por uma Universidade do Texas em subvenção do programa de pesquisa interdisciplinar de Arlington.

Este protocolo segue as diretrizes do Conselho de revisão institucional da Universidade do Texas em Arlington e está em conformidade com as normas estabelecidas pela versão mais recente da declaração de Helsinque. Nesse sentido, escrito consentimento informado foi (e deve ser) obtidos antes do início dos procedimentos de investigação.
1. instrumentação
Nota: A seguinte descrição de instrumentação baseia-se no infravermelho próximo (NIR) espectrômetro e dados aquisição sistema usado no nosso laboratório (ver Tabela de materiais). Assim, as instruções seguintes etapas que são necessárias para o funcionamento ideal destes dispositivos. Estas etapas incluem a calibração da sonda NIR usando o software que acompanha e calibração fantasma e a aplicação de um pano escuro para eliminar a luz ambiente. Caso o hardware de coleta de dados diferentes e/ou o software é utilizado, os investigadores devem consultar seus próprios manuais de usuário específico para calibração e considerações de luz ambientes. A Figura 1 ilustra a montagem experimental e instrumentação descrito imediatamente abaixo.
<ol><li>Instrua o assunto se encontram em decúbito dorsal com as pernas dentro de uma câmara de pressão negativa (LBNP) inferior do corpo (figura 1A), para que a sua linha de cintura é aproximadamente mesmo com a abertura para a caixa do LBNP. Para obter instruções sobre como construir uma câmara LBNP, consulte referências17.
</li>
	<li>Coloque três eletrodos de eletrocardiograma sobre o assunto: um sobre o assunto e dois em uma posição inferior, médio-clavicular do lado esquerdo medial à crista ilíaca. Essa configuração fornece os melhores resultados devido ao acesso limitado aos membros inferiores, instrumentação dos membros superiores e movimento do braço durante o exercício de aperto de mão.</li>
	<li>Coloque um módulo de monitor de pressão arterial não-invasiva no pulso dominante do sujeito. Coloque as algemas de pressão arterial de dedo em cada dedo e conectá-los ao módulo (figura 1B). Certifique-se que o dedo de trapo de pressão arterial é devidamente calibrado de acordo com o manual que acompanha seu dispositivo.</li>
	<li>Instrua o sujeito a compreender um dinamômetro de aperto de mão (HGD) com seu braço não-dominante em uma posição ligeiramente abduzido. O braço deve ser posicionado confortavelmente em uma mesa de cabeceira. A distância e o ângulo da HGD devem ser ajustados para permitir a força de preensão ideal com movimento mínimo do braço (Figura 1).</li>
	<li>Fixe o HGD para uma mesa de cabeceira.</li>
	<li>Medir a contração voluntária máxima (MVC) do participante. Diga-o participante que, quando solicitado, eles devem apertar o HGD tão duro quanto possível utilizando apenas os músculos na mão e antebraço. Instrua o assunto que eles devem abster-se de recrutar sua parte superior do braço, peito, ombro ou músculos abdominais ao realizar a máxima aderência.</li>
	<li>Repita etapa 1.6 três vezes, separados pelo menos 60 s. Record a força máxima alcançada (melhor de 3). Esta força máxima será usada para calcular a intensidade do exercício para a capacidade oxidativa do músculo esquelético e neurovasculares de acoplamento (abaixo).</li>
	<li>Coloque uma braçadeira rápida inflação ao redor do braço superior da mão exercitar. Conectar-se a companhia aérea do controlador de inflação rápida à braçadeira.</li>
	<li>Identifica dos dedos flexor profundo. Use um marcador de pele para demarcar as fronteiras do músculo palpável.</li>
	<li>Certifique-se de que o espectrômetro NIR é devidamente calibrado de acordo com o manual do usuário incluído com seu dispositivo. Limpe a pele sobre a qual se posicionará a sonda NIR com uma compressa com álcool prep.</li>
	<li>Coloque a sonda NIR sobre o centro da barriga do músculo (dos dedos flexor profundo) e afixá-lo de forma segura para o antebraço.</li>
	<li>Embrulhe a sonda e antebraço com pano escuro, minimizando a interferência de luz ambiente (Figura 1, Figura 1).</li>
	<li>Quando estiver pronto para executar a parte funcional sympatholysis do estudo, sele o assunto na câmara LBNP.</li>
</ol>2. capacidade oxidativa do músculo
Nota: Um rastreamento de dados representativos, ilustrando o procedimento experimental para medir a capacidade oxidativa do músculo esquelético é representado na Figura 2. Esta abordagem experimental anteriormente foi validada contra na vivo fósforo MRS18 e em situ músculo respirometria19e está ganhando aceitação generalizada20.
<ol><li>Instrumentar o assunto como indicado acima (Instrumentação).</li>
	<li>Instrua o sujeito a mentir ainda por 2 min enquanto monitoramento deoxyhemoglobin (HHb) e da oxihemoglobina (HbO2) através da sonda NIR. Nota: Este período de descanso permite que o sujeito para se recuperar de qualquer artefato de movimento associado com o processo de instrumentação e garante medições de linha de base estável. Se depois de 2 min sem flutuações significativas ocorreram, o assunto pode ser considerado em um estado estacionário, ou de base de descanso.</li>
	<li>Antes da oclusão do manguito, informe o seu assunto que você irá insuflar a braçadeira. Infle o braço superior do manguito pelo menos 30 mmHg acima da pressão arterial sistólica por 5 min (i.e., suprasystolic). Instrua o assunto para manter o seu braço mais ainda e relaxada possível durante a insuflação do manguito e seguir deflação do manguito. Nota: Este 5 min protocolo de oclusão artéria braquial manguito reflete intimamente que o padrão clínico atualmente aceito para oclusão vascular testa21,22,23,24,25.</li>
	<li>Registre o valor inicial/linha de base (antes da oclusão do manguito) e o valor do nadir de saturação de tecido (StO2) durante a oclusão do manguito e determinar o ponto médio entre estes dois valores. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq1.jpg">
</li>
	<li>Permitir que o assunto recuperar a oclusão do manguito e retornar aos valores de base de descanso. Uma vez que o assunto tem mantido uma linha de base de descanso pelo menos 1 min completa, continue para a próxima etapa.</li>
	<li>Instruir o sujeito a apertar e manter um aperto de mão isométrico a 50% de seu MVC. Incentive o assunto para manter a sua contração isométrica até o tecido elimina a saturação em 50%. Após atingir esse valor, diz o assunto para relaxar a sua mão e informá-los que não há mais exercício ou movimento é necessária.</li>
	<li>Dentro de 3-5 s seguinte exercício cessação, administrar a seguinte série de oclusão de braçadeira rápida (uma série = 1 inflação + 1 deflação), como previamente estabelecido18: Série #1 - 6: 5 s na/5 s fora Série #7 - 10: 7 s na/10 s fora Série #11-14:10 s na/15 s fora Série #15-18:10 s na/20 s fora</li>
	<li>Depois de completar a série de inflação/deflação 18th , instrua o assunto para descansar, permitindo que a saturação de tecido retornar aos valores de base inicial. Depois esses valores permaneceram consistentes pelo menos 2 min, repita as etapas de 2.4 e 2.5.</li>
	<li>
Calcular a capacidade oxidativa do músculo esquelético
	<ol>
<li>Calcule a inclinação da mudança no StO2para cada uma das oclusões do 18 manguito individuais, formando os pontos de recuperação monoexponential ilustrados na Figura 2.</li>
		<li>Ajustar os dados calculados de 2.7 para a seguinte curva de19,monoexponential18,26 y = fim - Δ x e-kt Nota: 'y' é a taxa de consumo de oxigênio muscular relativo (mV̇O2) durante a insuflação do manguito, 'End' representa o mV̇O2 , imediatamente após a cessação do exercício; Delta ('Δ') significa a mudança no mV̇O2 de descanso ao final do exercício; 'k' é o ajuste constante de velocidade; ' t ' é tempo. Tau é calculada como 1/k.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. reativa hiperemia
Nota: Um rastreamento de dados representativos, ilustrando o procedimento experimental para medir a hiperemia reativa é retratado na Figura 3.
<ol><li>Com o assunto deitado em decúbito dorsal e instrumentado como descrito acima (Instrumentação), instrua o assunto para que fique o mais imóvel possível.</li>
	<li>Uma vez que o assunto tem alcançado um estado de repouso consistente, continue a gravar pelo menos 1 min de dados de base e em seguida rapidamente insuflar um manguito de pressão arterial na parte superior do braço a uma pressão de suprasystolic (30 mmHg acima da pressão arterial sistólica).</li>
	<li>A marca de 5 min, rapidamente, esvazie a braçadeira enquanto gravava a resposta hiperemiada.</li>
	<li>Continue gravando para pelo menos de 3 min para capturar a recuperação do sujeito.</li>
	<li>
Cálculo de hiperemia reativa Nota: Os parâmetros NIRS calculados são representados na Figura 3.<ol>
<li>Calcule a linha de base StO2 como o StO média2 por 1 min completo prévio ao aparecimento de oclusão arterial do manguito.</li>
		<li>Determine a taxa metabólica do músculo esquelético descanso como a taxa de dessaturação (i.e., inclinação média) durante o manguito oclusão (definido como inclinação 1)27,28.</li>
		<li>Calcule a hiperemia reativa como segue: a) a média ascendente após lançamento do manguito (i.e., reperfusão taxa, definida como inclinação 2), calculado a partir do momento da liberação do manguito pela fase linearmente crescente do rastreamento rebote; b) StO2 valor máximo alcançado após liberação do manguito (denotada como StO2máx); c) a área de hiperemia reativa sob a curva (AUC); calculado a partir na época do lançamento do manguito para 1-, 2 - e 3-min postar manguito-oclusão (AUC AUC 1-min, min 2 e 3 AUC-min, respectivamente); e d) o hiperemiada reserva, calculado como a mudança na StO2 acima da linha de base e relatado como uma mudança de % (por cento). Este valor é calculado como a mais alta saturação alcançada durante o pós-oclusiva rebote menos a saturação média calculada no passo 3.5.1 (veja acima). Nota: Grandes diferenças nos dados de base afetará grandemente a interpretação da reserva hiperemiada.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. funcional Sympatholysis
Nota: Um rastreamento de dados representativos, ilustrando o procedimento experimental para medir sympatholysis funcional é representado na Figura 4.
<ol><li>Instrumentar o assunto como indicado acima (Instrumentação).</li>
	<li>Certifique-se de um selo hermético na câmara LBNP.</li>
	<li>Com o assunto deitado ainda e em repouso, colete 3 min de dados de base.</li>
	<li>A marca de 3 min, ligue o aspirador. Ajuste o vácuo para que a pressão no interior da câmara LBNP está entre-20 e -30 mmHg. Permita o vácuo concorrer a 2 min enquanto monitora a resposta do sujeito.</li>
	<li>A marca de 5 min, desligue o aspirador e permitir que o assunto descansar por 3 min.</li>
	<li>A marca de 8 min, iniciar o prompt de voz guiando o assunto através do exercício de aperto de mão rítmica (20% MVC).</li>
	<li>Confirme que o assunto é manter seu aperto em toda a totalidade de cada fase emocionante e relaxar completamente durante entre cada repetição. Monitorar a sua saída de força e confirmar que eles estão conseguindo 20% MVC com cada aperto. Continue o exercício até a marca de 11 min.</li>
	<li>A marca de 11 min, ligue o vácuo incentivando o assunto para continuar o exercício rítmico. Permita o vácuo executar a partir de 11-13 min e, em seguida, desligá-lo.</li>
	<li>Com o assunto continuar realizando exercício de aperto de mão rítmica em 20% dos seu MVC para um adicional 2 min. Após a cessação do exercício, tem o resto do assunto tranquilamente e fica quieto.</li>
	<li>
Cálculo funcional Sympatholysis
	<ol>
<li>Normalize a mudança na oxihemoglobina com LBNP ao total sinal lábil (TLS), determinada durante a oclusão de braçadeira 5 min: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq2.jpg"> <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq3.jpg">
</li>
		<li>Calcule cada evento como a média final de 20 min de cada evento.</li>
		<li>Calcule a atenuação induzida pelo exercício da redução da oxihemoglobina: <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq4.jpg">
</li>
	</ol>
</li>
</ol>

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<li>Ryan, T. E., Southern, W. M., Brizendine, J. T., McCully, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activity-induced+changes+in+skeletal+muscle+metabolism+measured+with+optical+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Sci+Sports+Exerc%22%5BJournal%5D)">Activity-induced changes in skeletal muscle metabolism measured with optical spectroscopy.</a> Med Sci Sports Exerc. 45 (12), 2346-2352 (2013).</li>
<li>Southern, W. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduced+skeletal+muscle+oxidative+capacity+and+impaired+training+adaptations+in+heart+failure%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rep%22%5BJournal%5D)">Reduced skeletal muscle oxidative capacity and impaired training adaptations in heart failure.</a> Physiol Rep. 3 (4), (2015).</li>
<li>Ryan, T. E., Brizendine, J. T., McCully, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparison+of+exercise+type+and+intensity+on+the+noninvasive+assessment+of+skeletal+muscle+mitochondrial+function+using+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">A comparison of exercise type and intensity on the noninvasive assessment of skeletal muscle mitochondrial function using near-infrared spectroscopy.</a> J Appl Physiol. 114 (2), 230-237 (2013).</li>
<li>Adami, A., Cao, R., Porszasz, J., Casaburi, R., Rossiter, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reproducibility+of+NIRS+assessment+of+muscle+oxidative+capacity+in+smokers+with+and+without+COPD%5BTitle%5D)+AND+%22Respir+Physiol+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Reproducibility of NIRS assessment of muscle oxidative capacity in smokers with and without COPD.</a> Respir Physiol Neurobiol. 235, 18-26 (2017).</li>
<li>Lacroix, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reproducibility+of+near-infrared+spectroscopy+parameters+measured+during+brachial+artery+occlusion+and+reactive+hyperemia+in+healthy+men%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Reproducibility of near-infrared spectroscopy parameters measured during brachial artery occlusion and reactive hyperemia in healthy men.</a> J Biomed Opt. 17 (7), 077010(2012).</li>
<li>Bopp, C. M., Townsend, D. K., Warren, S., Barstow, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relationship+between+brachial+artery+blood+flow+and+total+%5Bhemoglobin%2Bmyoglobin%5D+during+post-occlusive+reactive+hyperemia%5BTitle%5D)+AND+%22Microvasc+Res%22%5BJournal%5D)">Relationship between brachial artery blood flow and total [hemoglobin+myoglobin] during post-occlusive reactive hyperemia.</a> Microvasc Res. 91, 37-43 (2014).</li>
<li>Willingham, T. B., Southern, W. M., McCully, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+reactive+hyperemia+in+the+lower+limb+using+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Measuring reactive hyperemia in the lower limb using near-infrared spectroscopy.</a> J Biomed Opt. 21 (9), 091302(2016).</li>
<li>Kragelj, R., Jarm, T., Erjavec, T., Presern-Strukelj, M., Miklavcic, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parameters+of+postocclusive+reactive+hyperemia+measured+by+near+infrared+spectroscopy+in+patients+with+peripheral+vascular+disease+and+in+healthy+volunteers%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Parameters of postocclusive reactive hyperemia measured by near infrared spectroscopy in patients with peripheral vascular disease and in healthy volunteers.</a> Ann Biomed Eng. 29 (4), 311-320 (2001).</li>
<li>Gurley, K., Shang, Y., Yu, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+optical+quantification+of+absolute+blood+flow%2C+blood+oxygenation%2C+and+oxygen+consumption+rate+in+exercising+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Noninvasive optical quantification of absolute blood flow, blood oxygenation, and oxygen consumption rate in exercising skeletal muscle.</a> J Biomed Opt. 17 (7), 075010(2012).</li>
</ol>

Os autores declaram que eles têm não tem interesses financeiro concorrente.

Os métodos aqui descritos permitem avaliação não-invasiva, clínica de hiperemia reativa, acoplamento neurovascular e capacidade oxidativa do músculo esquelético em uma única visita clínica ou laboratório.
Considerações críticas
Embora NIRS é relativamente robusto e fácil de usar, recolha destes dados exige cuidadosa colocação do optodes diretamente sobre o ventre muscular, preso firmemente no lugar para evitar artefato de movimento e cobert...

A resposta hiperemiada para um breve período de isquemia do tecido tem emergido como uma medida-chave não-invasiva da função vascular (micro). Durante a oclusão de uma artéria de canalização, a jusante arteríolas dilatar-se em um esforço para compensar o insulto isquêmico. Após a liberação da oclusão, a diminuição da resistência vascular resulta em hiperemia, a magnitude do que é ditada pela capacidade de dilatar a microvasculatura a jusante. Enquanto a hiperemia reativa é um forte preditor independente de eventos cardiovasculares1,2 e, portanto, um ponto de extremidade clinicamente significativo, seu significado funcional para exercer tolerância e qualidade de vida é menos claro.
Com efeito, o exercício dinâmico representa um grande estresse cardiovascular que exige uma resposta altamente coordenada neurovascular para coincidir com a entrega de oxigênio a demanda metabólica. Por exemplo, fluxo de sangue do músculo esquelético pode aumentar quase 100-fold durante o músculo isolado contrações3, que iria sobrecarregar a capacidade de bombeamento do coração se tal resposta hemodinâmica foram extrapolada para o exercício de todo o corpo. Nesse sentido, para evitar hipotensão severa, simpático (i.e., vasoconstritor) aumenta a atividade nervosa para redistribuir o débito cardíaco de tecidos inativos e viscerais e para o músculo esquelético ativo4. Efluxo simpático também é direcionado para o músculo esquelético exercício5; no entanto, sinalização metabólica local atenua a resposta vasoconstritora para assegurar adequada de tecido oxigênio entrega6,7,8,9,10, 11. coletivamente, este processo é denominado funcional sympatholysis12e é imperativo para o regulamento normal do fluxo de sangue do músculo esquelético durante o exercício. Desde que o fluxo de sangue do músculo esquelético é um determinante-chave da capacidade aeróbia — um preditor independente de qualidade de vida e doença cardiovascular morbidade e mortalidade13— noções básicas sobre o controle de oxigênio de tecido e fluxo de sangue muscular esquelético entrega durante o exercício é de grande importância clínica.
Entrega de oxigênio é apenas metade da equação de Fick, no entanto, com utilização de oxigênio satisfaça a outra metade da equação. Entre os principais determinates da utilização de oxigênio, a fosforilação oxidativa mitocondrial desempenha um papel essencial no fornecimento de energia adequada para processos celulares em repouso e durante o exercício. Com efeito, deficiências na capacidade oxidativa do músculo podem limitar funcional capacidade e qualidade de vida de14,15,16. Várias medidas são comumente usadas para fornecer um índice da capacidade oxidativa muscular, incluindo biópsias de músculo invasivo e caro e demorado de ressonância magnética espectroscopia (MRS) técnicas.
Aqui, propomos uma abordagem não-invasiva, romance, usando espectroscopia de infravermelho próximo (NIR), para avaliar cada um desses três principais clínicos pontos de extremidade (hiperemia reativa, sympatholysis e capacidade oxidativa do músculo) em uma única visita clínica ou laboratório. As principais vantagens desta abordagem são triplo: primeiro, esta técnica é facilmente transportável, custo relativamente baixo e fácil de executar. As abordagens atuais do ultra-som Doppler para medir a hiperemia reativa são altamente dependente do operador — que requer grande habilidade e treinamento — e requer software de hardware e pós-processamento de aquisição de dados sofisticados, de alto custo,. Além disso, este poderia concebivelmente ser introduzido a clínica e/ou grandes ensaios clínicos para cabeceira de monitoramento ou testes de eficácia terapêutica. Em segundo lugar, em virtude da metodologia, esta técnica incide especificamente sobre a microvasculatura do músculo esquelético, aumentando a especificidade global da técnica. Abordagens alternativas usando ultra-som Doppler concentrar inteiramente em navios de conduíte upstream e inferir alterações a jusante, que podem umedecer o sinal. Em terceiro lugar, esta técnica é completamente não-invasivo. Capacidade oxidativa do músculo esquelético é tradicionalmente avaliada com invasiva e biópsias musculares dolorosas e sympatholysis funcionais podem ser avaliadas com injeção intra-arterial de simpaticomiméticos e sympatholytic. Essa abordagem evita esses requisitos todos juntos.

<table><tbody><tr><td>Máquina de espectroscopia de infravermelho próximo OxiplexTS de canal duplo</td><td>Iss Medical</td><td>101</td><td></td></tr><tr><td>NIRS sensor muscular</td><td>Iss Medical</td><td>201.2</td><td></td></tr><tr><td>E20 Sistema de inflação rápida de manguito</td><td>Hokanson</td><td>E20</td><td></td></tr><tr><td>AG101 Fonte de ar</td><td>Hokanson</td><td>AG101</td><td></td></tr><tr><td>Smedley Dinômetro de aperto de mão (gravação)</td> <td>Stolting</td><td>56380</td><td></td></tr><tr><td>Powerlab 16/35, Gravador de 16 Canais</td><td>ADInstruments</td><td>PL3516</td><td></td></tr><tr><td>Conjunto de NIBP Humano</td><td>ADInstruments</td><td>ML282-SM</td><td></td></tr><tr><td>Bio Amp</td><td>ADInstruments</td><td>FE132</td><td></td></tr><tr><td>Quad Bridge Amp</td><td>ADInstruments</td><td>FE224</td><td></td></tr><tr><td>Connex Spot Monitor</td><td>Welch Allyn</td><td>71WX-B</td><td></td></tr><tr><td>Origin(Pro) software gráfico</td><td>OrignPro</td><td>Pro</td><td></td></tr><tr><td>unidade</td><td></td> padrão dos <td>instrumentos de pesquisa da fisiologia</td> da<td>câmara da pressão negativa do corpo inferior</td></tr></tbody></table>

acoplamento de neurovascular do músculo esquelético, capacidade oxidativa e função microvascular com 'balcão único' espectroscopia de infravermelho próximo

Skeletal Muscle Neurovascular Coupling, Oxidative Capacity, and Microvascular Function with 'One Stop Shop' Near-infrared Spectroscopy

Exercício representa um grande estresse hemodinâmico que exige uma resposta altamente coordenada neurovascular para coincidir com a entrega de oxigênio a demanda metabólica. Hiperemia reativa (em resposta a um breve período de isquemia do tecido) é um preditor independente de eventos cardiovasculares e fornece dicas importantes para a saúde vascular e vasodilatador capacidade. Capacidade oxidativa do músculo esquelético é igualmente importante na saúde e na doença, como determina o fornecimento de energia para processos de myocellular. Aqui, descrevemos uma abordagem simples e não-invasiva usando espectroscopia de infravermelho próximo para avaliar cada um desses grandes clínicos pontos de extremidade (hiperemia reativa, acoplamento neurovascular e capacidade oxidativa muscular) durante uma única visita clínica ou laboratório. Ao contrário de ultra-som Doppler, imagens/espectroscopia de ressonância magnética, ou medições de fluxo baseado em cateter invasivo ou biópsias de músculo, nossa abordagem é menos operador-dependente, baixo custo e completamente não-invasivo. Dados representativos do nosso laboratório juntamente com dados de Resumo de literatura publicada anteriormente ilustram a utilidade de cada um desses pontos de extremidade. Uma vez que esta técnica é dominada, aplicativo para populações clínicas irá fornecer uma visão mecanicista importante exercício intolerância e disfunção cardiovascular.

Capacidade oxidativa do músculo esquelético
A Figura 2 ilustra uma resposta participante representante durante uma avaliação de capacidade oxidativa do músculo esquelético NIRS-derivado. Painel A mostra a saturação do tecido perfil durante um 5 min arterial algemá-protocolo de oclusão, exercício de empunhadura e oclusão arterial intermitente durante a recuperação do exercíc...

Aqui, descrevemos uma abordagem simples e não-invasiva usando espectroscopia de infravermelho próximo para avaliar hiperemia reativa, acoplamento neurovascular e capacidade oxidativa do músculo esquelético em uma única visita clínica ou laboratório.

Acoplamento de Neurovascular do músculo esquelético, capacidade oxidativa e função Microvascular com 'Balcão único' espectroscopia de infravermelho próximo

Exercise represents a major hemodynamic stress that demands a highly coordinated neurovascular response in order to match oxygen delivery to metabolic ...

Os objetivos específicos deste experimento são avaliar de forma não invasiva a capacidade oxidativa do músculo esquelético, avaliar a regulação do fluxo sanguíneo do músculo esquelético do exercício e medir a hiperemia reativa. Esses métodos podem ajudar a responder a questões importantes relacionadas à fisiopatologia da intolerância ao exercício e doenças cardiovasculares. A principal vantagem dessa técnica é que podemos avaliar de forma não invasiva a função macro e microvascular e a capacidade oxidativa esquelética em qualquer ambiente clínico ou laboratorial.Geralmente, os indivíduos novos neste método terão dificuldades devido à natureza dependente do operador da espectroscopia de infravermelho próximo. É importante obter um posicionamento consistente e preciso da sonda, pois pequenos desvios do posicionamento ideal podem ter um grande impacto na qualidade do sinal. Comece instruindo o sujeito a deitar em decúbito dorsal com as pernas dentro de uma câmara LBNP de modo que sua linha de cintura fique aproximadamente nivelada com a abertura da caixa LBNP.Em seguida, coloque de forma ideal três eletrodos de eletrocardiograma no sujeito, dois em uma localização hemiclavicular inferior e um no lado esquerdo do sujeito medial à crista ilíaca. Para prosseguir, coloque um módulo monitor de pressão arterial não invasivo no pulso dominante do sujeito. Faça uso de manguitos de pressão arterial de dedo devidamente calibrados.Coloque-os em cada dedo. Agora instrua o sujeito a agarrar um HGD com a mão não dominante em uma posição ligeiramente abduzida. Faça com que o sujeito posicione o braço confortavelmente na mesa de cabeceira e, em seguida, ajuste a distância e o ângulo do HGD para obter a força de preensão ideal com o mínimo de movimento do braço.Em seguida, prenda o HGD a uma mesa de cabeceira. Em seguida, meça a contração voluntária máxima do sujeito. Diga ao participante que, quando solicitado a apertar o HGD o mais forte possível, utilize apenas os músculos da mão e do antebraço.O sujeito deve abster-se de recrutar os músculos do braço, tórax, ombro ou abdômen. Faça três medições separadas por 60 segundos e registre a maior força exercida. Em seguida, coloque um manguito de insuflação rápida ao redor do braço da mão em exercício.Conecte a linha de ar do controlador de inflação rápida ao manguito. Em seguida, palpe o flexor profundo dos dedos e marque suas bordas. Em seguida, limpe a pele sobre o músculo com um lenço umedecido com álcool e coloque a sonda NIR sobre o centro da barriga do músculo.A identificação adequada do flexor profundo dos dedos é crucial para o posicionamento correto da sonda no infravermelho próximo. Para fazer isso, instrua o sujeito a realizar uma leve pegada no dinamômetro enquanto palpa a face medial anterior do antebraço. Fixe a sonda firmemente no antebraço e envolva-a com um pano escuro para minimizar a interferência da luz ambiente.Depois de completar a instrumentação, instrua o sujeito a ficar imóvel por dois minutos e registre o valor inicial da saturação do tecido antes da oclusão do manguito. Em seguida, infle o manguito do braço a pelo menos 30 milímetros de mercúrio acima da sistólica por cinco minutos. É muito importante que o sujeito esteja quieto e relaxado durante todas as insuflações e deflações do manguito para minimizar os artefatos de movimento.Agora registre o menor valor de saturação do tecido durante a oclusão do manguito. Depois de desinflar o manguito, deixe o sujeito retornar aos valores basais de repouso. Uma vez que o sujeito tenha mantido uma linha de base em repouso por pelo menos um minuto inteiro, instrua-o a apertar e manter um aperto de mão isométrico a 50% de sua contração voluntária máxima.Incentive o sujeito a manter sua contração isométrica até que o tecido dessature em 50%Em seguida, diga ao sujeito para relaxar a mão e que não é necessário mais exercício ou movimento. Dentro de três a cinco segundos, administre uma série rápida de oclusão do manguito consistindo em 18 insuflações e deflações de durações progressivamente maiores. Após a 18ª série, instrua o sujeito a descansar e ficar o mais imóvel possível.Assim que a saturação retornar à linha de base por pelo menos dois minutos, repita as 18 oclusões do manguito mais uma vez. Instrumente o sujeito como antes e sele o assunto na câmara LBNP. Certifique-se de que a vedação seja hermética.Em seguida, com o sujeito deitado e em repouso, colete três minutos de dados basais. Na marca de três minutos, ligue o vácuo para diminuir a pressão da câmara em 20 a 30 milímetros de mercúrio. Execute o aspirador por dois minutos enquanto monitora a resposta do sujeito.Na marca de cinco minutos, desligue o aspirador e deixe o sujeito descansar por três minutos. Em seguida, na marca de oito minutos, inicie um prompt de voz guiando o sujeito através de um exercício rítmico de preensão manual a 20% de contração voluntária máxima. Observe que o sujeito está mantendo um aperto consistente em 20% do máximo e relaxando completamente entre as pegadas.Faça isso até a marca de 11 minutos. Em seguida, ligue o aspirador enquanto o sujeito continua o exercício. Após dois minutos, desligue o aspirador e peça ao sujeito que continue o exercício por mais dois minutos.Quando isso acabar, faça com que o sujeito descanse em silêncio e fique quieto. A avaliação da capacidade oxidativa do músculo esquelético derivada do NIRS inclui um perfil de saturação do tecido durante um protocolo de oclusão do manguito arterial de cinco minutos, exercício de preensão manual e oclusão arterial intermitente durante a recuperação do exercício. O perfil de dessaturação-resaturação tecidual esperado mostra que durante as oclusões arteriais intermitentes durante o período de recuperação, a taxa de dessaturação é diretamente proporcional à taxa de consumo de oxigênio muscular.Os dados calculados de recuperação do consumo de oxigênio muscular devem se ajustar a uma curva mono-exponencial e a constante de tempo de recuperação derivada. O perfil de hiperemia reativa derivado do NIRS fornece informações valiosas sobre a reatividade vascular e o teste é facilmente adaptável e clinicamente significativo. Em um indivíduo controle saudável, quando LBNP é sobreposto a uma leve preensão manual, a diminuição reflexa na oxigenação muscular é atenuada em cerca de 50% A falha em atenuar a atividade nervosa simpática durante o exercício interrompe o equilíbrio entre o fornecimento e a utilização de oxigênio e causa isquemia muscular funcional.Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como avaliar de forma não invasiva a capacidade oxidativa do músculo esquelético, a hiperemia reativa e a simpatólise funcional usando espectroscopia de infravermelho próximo disponível comercialmente. Ao tentar este procedimento, é importante permitir que os sujeitos se recuperem adequadamente entre cada estímulo. Uma vez dominada, essa coleta de dados pode ser concluída em 60 minutos ou menos.Após este procedimento, outros métodos, como a espectroscopia de correlação difusa, que avalia a perfusão microvascular, podem ser incorporados para fornecer mais informações mecanicistas sobre o fornecimento e utilização de oxigênio do músculo esquelético.

skeletal-muscle-neurovascular-coupling-oxidative-capacity

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Aprenda a avaliar a capacidade oxidativa do músculo esquelético e o acoplamento neurovascular usando espectroscopia de infravermelho próximo. Este método não invasivo permite medir a hiperemia reativa em ambientes clínicos e laboratoriais.

Acoplamento de Neurovascular do músculo esquelético, capacidade oxidativa e função Microvascular com Balcão único espectroscopia de infravermelho próximo (Vídeo) | JoVE Journal

Acoplamento de Neurovascular do músculo esquelético, capacidade oxidativa e função Microvascular com 'Balcão único' espectroscopia de infravermelho próximo

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