Методическая статья

Построение профилей постоянной нагрузки (изотонический) и постоянной скорости (изокинетический) крутящего момента-скорости-мощности in vivo для подошвенных сгибателей крыс

1.3K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/68858

⸱

3 октября 2025 г.

 ,  ,  ,  , 
1Neuromechanical Performance Research Lab, Department of Human Health and Nutritional Sciences, College of Biological Sciences, University of Guelph, 2Aurora Scientific Inc.

* These authors contributed equally

В этой статье

Краткое содержание

В данной работе мы представляем новый протокол для неинвазивного измерения зависимости крутящего момента-угловой скорости-мощности in vivo в подошвенных сгибателях крыс с использованием чрескожной стимуляции мышц. Эта установка позволяет легко тестировать изотонические сокращения мышц на системе датчика силы/регулятора длины, чтобы лучше представить характер повседневных движений с постоянной нагрузкой.

Аннотация

Понимание соотношения крутящего момента, скорости и мощности мышц имеет решающее значение для оценки динамической производительности мышц, которая имеет последствия для здоровья и болезней. В то время как в исследованиях динамометрии на людях для оценки этой взаимосвязи используются изокинетические (постоянная скорость) или изотонические (постоянная нагрузка) сокращения, модели грызунов почти исключительно полагались на изокинетические сокращения из-за сложности проведения экспериментов с изотоническими зажимами нагрузки на коммерчески доступных системах. Изотонические сокращения лучше согласуются с условиями постоянной нагрузки движений, которые происходят за пределами лаборатории. В данной статье мы представляем новый и минимально инвазивный протокол чрескожной электростимуляции и пошаговый рабочий процесс для оценки соотношения изотонического крутящего момента, угловой скорости и мощности in vivo для подошвенных сгибателей крысы. Изотонические и изокинетические кривые крутящего момента-угловой скорости-мощности сравнивались у 10 крыс Спрага-Доули. Изотонические сокращения приводили к более высокой максимальной скорости укорачивания (Vmax) и пиковой мощности по сравнению с изокинетическими сокращениями, при которых использовался средний крутящий момент. Тем не менее, изокинетическая пиковая мощность лучше согласуется с изотонической пиковой мощностью при измерении пикового крутящего момента от изокинетических сокращений из-за уменьшения кривизны кривой крутящего момента-угловой скорости. Кроме того, крутящий момент и скорость при пиковой мощности различались в зависимости от используемого типа протокола. Все наборы данных сильно соответствуют уравнению Хилла (R2 > 0,98), хотя изотонические данные имели самые «слабые» соответствия, вероятно, из-за более изменчивой природы сокращений постоянной нагрузки. Основываясь на этих выводах, рекомендуется использовать изотонические сокращения, когда это возможно, особенно если вы стремитесь оценитьVmax или пиковую мощность. Если вместо этого необходимо использовать изокинетические тесты, в настоящем документе приводится ценное руководство, позволяющее понять ограничения и максимизировать возможность перевода на сокращения при постоянной нагрузке.

Введение

Базовое исследование того, как мышечная производительность изменяется с физическими упражнениями, созреванием, старением или болезнью, часто включает только оценку силы или крутящего момента во время изометрических сокращений (т.е. при постоянной длине мышц или угле сустава соответственно). Тем не менее, со времени новаторской работы А.В. Хилла в 1930-х годах1, эксперименты по мышечной производительности постепенно расширились и включили в себя динамические условия, оценивая взаимосвязь между силой, скоростью и их произведением, мощностью 2,3,4,5,6,7,8. По мере увеличения скорости укорачивания вероятность образования силообразующих актин-миозиновых мостиков уменьшается, создавая обратную гиперболическую форму кривой сила-скорость 1,2. Таким образом, мощность обеспечивает общее представление о динамических характеристиках мышцы, демонстрируя компромисс между субмаксимальной силой и субмаксимальной скоростью при достижениимаксимальной мощности. В частности, исследования на людях продвинулись в использовании динамометрии всего тела (например, HUMAC или Biodex), что позволило оценить соотношение крутящего момента-скорости-мощности с использованием изокинетической10 (постоянной угловой скорости) или изотонической 11,12,13,14,15,16 (постоянная нагрузка) перемещения. Из этих двух типов движений изотонические сокращения лучше согласуются с условиями постоянной нагрузки движений, которые происходят за пределами лаборатории, что ставит задачу переноса нагрузки на задействованные мышцы, в то время как изокинетические сокращения более неестественны, поскольку преобразующий силу рычаг динамометра может двигаться только с фиксированной угловой скоростью 12,16,17. 18.

За последние два десятилетия также был достигнут значительный прогресс в области малых динамометрических систем для оценки мышечной производительности у грызунов 19,20,21,22,23,24. Модели на грызунах предоставляют почти бесконечные возможности для доклинического исследования заболеваний, которые негативно влияют на мышцы, включая диабет 2 типа25, ожирение26, рак кахексии27, саркопению19,28, спастический церебральный паралич 29,30, мышечную дистрофию Дюшенна31, десминопатию32и многое другое. Повторные продольные измерения мышечной производительности с использованием живых животных стали возможными благодаря использованию электрической стимуляции периферических нервов или чрескожных мышц под анестетиком33,34. К сожалению, поскольку эти сокращения должны быть вызваны электричеством, они больше способствуют упрощенному и контролируемому характеру изокинетических, а не изотонических сокращений (которые требуют более тонкого подхода) для построения соотношения крутящий момент-скорость-мощность. Кроме того, имплантация манжет периферических нервов или прямая стимуляция мышц с помощью игольчатого электрода являются инвазивными процедурами, требующими хирургического вмешательства или осторожного введения постоянных электродов через кожу, и, таким образом, повторное использование сопряжено с риском побочных эффектов или несоответствий, которые могут исказить результаты между повторными сеансами тестирования на одном и том же животном.

Здесь представлена новая установка для оценки in vivo соотношения крутящего момента-угловой скорости-мощности у крыс с использованием последовательной и минимально инвазивной процедуры чрескожной (т.е. вне кожи) стимуляции мышц на системе датчика силы/регулятора длины. Кроме того, в данном исследовании проводится сравнение изотонических и изокинетических кривых крутящего момента-скорости-мощности, построенных по этому методу, с техническими/методологическими рекомендациями, основанными на нюансах обеих процедур.

Протокол

Все протоколы были одобрены Комитетом по уходу за животными Университета Гвельфа (AUP #4905) и соответствовали рекомендациям Канадского совета по уходу за животными.

ПРИМЕЧАНИЕ: Материалы, перечисленные в таблице материалов , необходимы для создания электрододержателя, позиционирования крысы в системе датчика силы/регулятора длины, а также сбора данных о крутящем моменте, положении и угловой скорости.

1. Животные

  1. Получить 10 самок крыс породы Спрэг Доули (возраст: 11 недель; масса тела: 228 ± 21 г).
  2. Разместите крыс при температуре 23 °C в группах по два или три человека и предоставьте им доступ к глобальной диете Teklad с 18% белка и воде комнатной температуры.

2. Держатель электродов по индивидуальному заказу

  1. Изготовьте индивидуальный держатель электродов для чрескожной стимуляции в основном из коммерчески доступных строительных частей, инструкции по сборке которых представлены в Дополнительном файле 1.
  2. Индивидуальный дизайн и 3D-печать держателя электрода с файлом STL, прикрепленным к дополнительному файлу 1.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Этот электрододержатель содержит отверстия, установленные для крепления стальных оцинкованных гладких гвоздей размером 1-1/2 дюйма. Положение гвоздей в этих отверстиях должно регулироваться в зависимости от размера/положения отдельной испытуемой крысы. К этим гвоздям припаяны катодные и анодные провода, которые подключаются к мощному двухфазному стимулятору для чрескожной стимуляции подошвенных сгибателей.

3. Первичная настройка механических испытаний in vivo

  1. Включение системы in vivo
    1. Включите тепловой насос и установите его на 37 °C.
    2. Включите компьютер. Откройте программное обеспечение DMCv5.5.
    3. На блоке стимулятора нажмите на большой выключатель питания On и меньший переключатель On output.
    4. Включите выключатель питания для двухрежимной рычажной системы.
    5. Нажмите Протокол в программном обеспечении. Загрузите протокол, который обеспечивает сокращение частотой 500 мс 100 Гц (длительность импульса 0,1 мс) под углом 90° (т. е. нейтральный угол по умолчанию для программного обеспечения).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Шаги по разработке протокола выходят за рамки настоящего исследования, и с ними можно ознакомиться в руководствах по эксплуатации для данной системы.
    6. Установите Усилие смещения на 350 мН×м (максимальный крутящий момент, который может быть зарегистрирован этой системой; крыса вряд ли превысит это значение 28,35,36,37,38), затем загрузите протокол.
    7. Переведите переключатель на системе в положение «Выполнить». Убедитесь, что ножная педаль (обозначена на рисунке 1) зафиксирована на месте.
  2. Подготовка крысы
    1. Обезболивание крысы с помощью изофлурана с использованием стандартных операционных процедур в соответствующем научно-исследовательском учреждении39 (например, здесь были использованы рекомендации по обучению анестезии грызунов Университета Гвельфа, при этом изофлуран был установлен на 4% и скорость потока кислорода установлена на 2,5 л/мин для начальной индукции, а изофлуран был снижен до 1,5-2% и скорость потока кислорода до 1,5 л/мин для поддержания). Расположите крысу ртом/носом в ротовом конусе на нагретой платформе (Рисунок 1). Контролируйте дыхание и частоту пульса крысы на всем протяжении тела, чтобы обеспечить постоянную и безопасную глубину анестезии, ссылаясь на стандартные операционные процедуры39.
    2. Нанесите глазную мазь на глаза, чтобы предотвратить пересыхание глаз.
    3. Полностью сбрейте левую ногу от волос с помощью электрической бритвы.
    4. Нанесите имеющийся в продаже крем для удаления волос на всю ногу с помощью ватной палочки (например, ватной палочки). Подождите 3 минуты, затем соскребите крем таким количеством ватных палочек, которое необходимо. Стремитесь к тому, чтобы нога была как можно более обнаженной.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Этот шаг необходим, потому что волосы нарушат контакт между электродами, проводящим гелем и кожей при попытке провести электрическую стимуляцию.
    5. Полностью очистите ногу, смочив ватные шарики дистиллированной водой и протерев ими ногу.
    6. Обсушите ногу бумажным полотенцем.
  3. Позиционирование крысы
    1. Оберните хирургическую ленту вокруг стопы и ножной педали, чтобы зафиксировать ногу на месте. Он должен быть максимально плотным. Убедитесь, особенно, в том, что пятка зафиксирована в прорези в нижней части ножной педали. С помощью ручки регулировки 3 (обозначена на Иллюстрации 1) переместите ножную педаль ближе или дальше по мере необходимости, чтобы обеспечить выпрямление колена.
    2. ПРИМЕЧАНИЕ: Истинного полного разгибания колена здесь добиться сложно, поэтому не волнуйтесь, если колено не полностью разгибается.
    3. Установите зажим, надавливая на средний проксимальный отдел большеберцовой кости, чтобы зафиксировать голень на месте (см. Рисунок 1для визуального изображения). С помощью ручек регулировки 1 и 2 (обозначены на рисунке 1) расположите ножную педаль так, чтобы она находилась на одной линии с зажимом.
  4. Установка электродов
    1. С помощью пинцета распределите проводящий гель по обоим электродам, а также по задней части ноги крысы.
    2. Расположите электроды, как показано на рисунке 1, убедившись, что между электродами и ногой есть гель. Дистальный электрод идет дистальнее икроножной мышцы, в то время как проксимальный электрод проходит на проксимальном конце икроножной мышцы, где он встречается с коленным суставом. Найдите эти места, пальпировав «выпуклость» икроножной мышцы на задней стороне голени.
    3. Поверните шестерню (обозначена на рисунке 1), чтобы поднять электроды на место, чтобы обеспечить постоянный контакт во время стимуляции. Не нажимайте на него слишком сильно, иначе он будет оказывать нежелательный пассивный крутящий момент на ножную педаль. Должен быть лишь небольшой изгиб оси (обозначен на рисунке 1), которая удерживает электроды, чтобы гарантировать, что она останется на месте во время стимуляции.
  5. Включение автосохранения
    1. Вернитесь к программному обеспечению DMCv5.5. В верхней части экрана нажмите «Настройка», затем «Папка автосохранения».
    2. Перейдите в папку, в которую вы хотите сохранить файлы данных, затем нажмите «Текущая папка».
    3. Введите имя базы (например, идентификационный код крысы) в поле «База автосохранения », затем нажмите «Включить автосохранение». Теперь все файлы данных будут сохраняться в выбранной папке с этим базовым именем автосохранения. Не забудьте добавить к базовому имени в зависимости от используемого протокола (например, "C1Black-70deg" для сжатия 100 Гц под углом 70° лодыжки; в качестве имени файла это будет отображаться как "C1Black-70deg.ddf" в выбранной папке автосохранения).

4. Оптимизация тока для стимуляции 100 Гц

  1. Протокол 100 Гц при 90° уже загружен с шага 3.1.5. Установите стимулятор на 20 мА. Это будет очень низкий уровень стимуляции, и он даст понять исследователю, нужно ли ему вносить какие-либо коррективы в размещение электрода/геля (например, если траектория крутящего момента выглядит неравномерной или нога выскальзывает из зажима), не вызывая сильной мышечной усталости 28,35,36,37,38.
  2. Нажмите кнопку Запустить тест, чтобы запустить протокол. Должны быть заметны сокращающиеся мышцы. После выполнения протокола нажмите кнопку Анализ , чтобы проверить, какой крутящий момент был создан, убедившись, что выбрано поле Коррекция базовой линии .
  3. Дав 2 минуты отдыха, увеличьте мощность до 30 мА и снова запустите протокол. Нажмите кнопку Анализ , чтобы проверить, какой крутящий момент был создан, убедившись, что выбрано поле коррекции базовой линии (это поле гарантирует, что пассивный крутящий момент вычитается из общего крутящего момента для получения измерения активного крутящего момента).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Использование этого инструмента коррекции базовой линии работает только при наклоне лодыжки под углом 90°. При всех остальных углах для расчета активного крутящего момента необходимо использовать метод, описанный в шаге 5.1. В то время как для молодых здоровых крыс рекомендуется 2 минуты отдыха, это время отдыха может потребоваться больше (например, 3-5 минут) у стареющих или больных моделей.
  4. Повторите вышеописанный шаг для 40 мА. Если крутящий момент снизился по сравнению с 30 мА, то 30 мА является оптимальным стимулом. Если крутящий момент на 40 мА был больше, увеличьте его до 50 мА и снова стимулируйте после 2 минут отдыха. Если крутящий момент снизился, то оптимальным током стимуляции было 40 мА.
  5. Повторяйте этот процесс до тех пор, пока не будет найден оптимальный стимул (т.е. больше не будет наблюдаться увеличение крутящего момента после дальнейшего увеличения тока стимуляции). Обычно оптимальным током возбуждения является 40 мА или 50 мА.

5. Изотонические сокращения для соотношения крутящий момент-скорость-мощность

  1. Создайте протокол, который будет индуцировать изометрическое сокращение с частотой 500 мс 100 Гц под углом лодыжки 70° (т.е. с наибольшим тыльным углом, на который может дойти эта рычажная система) (файл протокола доступен в Дополнительном файле 2). Запустите этот протокол. Запишите максимальный активный крутящий момент (т.е. общий крутящий момент за вычетом базового пассивного крутящего момента до стимуляции), полученный во время этого сокращения. Используйте это значение для определения зажимов нагрузки в изотонических протоколах.
  2. На экране «Протокол » создайте протокол для перемещения голеностопного сустава в положение тыльным сгибанием, а затем стимулируйте в течение 500 мс, прежде чем вернуться в нейтральное положение (рис. 2; файл протокола .dpf представлен в дополнительном файле 2).
  3. Рассчитайте изотонические нагрузки, соответствующие 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% и 80% от максимального активного крутящего момента при 70°, зарегистрированного на шаге 5.1. Не забудьте также добавить базовый пассивный крутящий момент обратно на грузовой зажим (см. пример на Иллюстрации 2). Запустите эти зажимы нагрузки в случайном порядке, выполнив описанные ниже действия.
  4. В программном обеспечении DMCv5.5 в поле Сила смещения (которое в настоящее время установлено на 350 с шага 3.1.6) введите рассчитанное значение крутящего момента (т. е. из значений, рассчитанных на шаге 5.3 выше), соответствующее первому срабатывающему зажиму нагрузки. Теперь загрузите изотонический протокол, созданный на шаге 5.2, и эта новая сила смещения будет применена. При установке этой субмаксимальной силы смещения укорачивание произойдет, когда крутящий момент, создаваемый подошвенными сгибателями, достигнет этого значения, и останется фиксированным на этом значении (Рисунок 2).
  5. Нажмите кнопку Начать тест, чтобы запустить протокол. Произойдет изотоническое сокращение.
  6. Повторите вышеуказанные два шага с 2-минутным отдыхом между каждым изотоническим зажимом нагрузки, пока не будут выполнены все восемь изотонических сокращений (10–80%).

6. Изокинетические сокращения для соотношения крутящий момент-скорость-мощность

  1. Установите Усилие смещения на 350 мН×м, если оно еще не установлено.
  2. Создайте восемь протоколов изокинетического укорачивания, соответствующих скоростям укорачивания 50, 100, 200, 300, 400, 600, 800 и 1000°/с (файлы протоколов доступны в Дополнительном файле 2). В этих протоколах сначала пассивно переместите лодыжку на 70° (т.е. на самый дальний угол сгибания, доступный в этой системе), затем установите стимуляцию 100 Гц на начало укорочения и продолжайте по мере того, как лодыжка перемещается на 120° (т.е. самый подошвенный угол сгибания, доступный в этой системе) (Рисунок 3). После окончания стимуляции установите лодыжку так, чтобы она вернулась к стандартному нейтральному углу системы 90°.
  3. Проводите каждый из этих изокинетических тестов в случайном порядке, с 2 минутами отдыха между каждым тестом.

7. Анализ файлов изотонических и изокинетических тестов

  1. Анализ изотонических проб
    1. Поскольку в изотонических испытаниях используется постоянная нагрузка, запишите угловую скорость во время укорачивания. Чтобы проанализировать угловую скорость из этих тестов, откройте файл данных. Увеличьте ту часть трассы положения, которая представляет, когда произошло изотоническое укорочение. Нажмите «Анализ мышц».
    2. Чтобы рассчитать средний наклон во время укорачивания, посмотрите на столбец Положение и выполните расчет: Средняя угловая скорость = (Минимальная позиция - максимальная позиция)/Общее время. Обратите внимание, что «Минимальное положение» представляет собой наиболее тыльный угол сгибания, который является начальным положением сустава.
  2. Анализ изокинетических тестов
    1. Поскольку в изокинетических испытаниях используется постоянная скорость, запишите крутящий момент, создаваемый во время укорачивания.
      ПРИМЕЧАНИЕ: В настоящем исследовании демонстрируются два различных метода регистрации крутящего момента по этим протоколам: средний крутящий момент во время укорачивания и пиковый крутящий момент во время укорачивания. Преимущества и недостатки каждого из них представлены в Репрезентативных результатах.
    2. Откройте файл данных. Чтобы записать средний крутящий момент, увеличьте кривую крутящего момента на этапе укорачивания. Нажмите, чтобы открыть окно «Анализ мышц ». Из значений, приведенных в столбце крутящего момента, запишите средний крутящий момент следующим образом: Средний крутящий момент = Интегрирование/Общее время.
    3. В том же окне «Анализ мышц » запишите пиковый крутящий момент в соответствии со значением, указанным в поле «Максимальный крутящий момент ».

8. Подгонка кривой данных о крутящем моменте и угловой скорости

  1. В электронной таблице создайте отдельный лист для изотонических данных и изокинетических данных для каждой крысы. На каждом листе организуйте данные в два столбца: сила и скорость. Включите в эти данные максимальный крутящий момент при 70°, соответствующий скорости 0°/с. Обозначьте каждый лист как [Имя крысы], за которым следует [ISOT] или [ISOK], соответствующие изотоническим или изокинетическим данным, соответственно (например, "C1BLACK ISOT" или "C1BLACK AVG ISOK", где C1BLACK — это имя крысы; дополнительные примеры см. на рисунке 4).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Эти соглашения об именовании необходимы для кода Python, используемого на следующем шаге. Эти конкретные соглашения об именовании являются обязательными только в этом файле электронной таблицы.
  2. Перейдите по ссылке в Дополнительном файле 3, чтобы запустить пользовательский код Python, используя дополнительные инструкции, связанные с кодом, представленные в Дополнительном файле 3. После выполнения кода появится окно, в котором исследователю будет предложено выбрать таблицу, содержащую отдельные листы для изотонических и изокинетических данных каждой крысы, которая была создана на шаге 8.1. Если этот код правильно организован на основе описания на шаге 8.1 и рисунке 4, он отобразит окно, демонстрирующее подогнанную кривую крутящего момента-скорости-мощности для каждого набора данных (примеры на рисунке 4). В этом коде все данные подгоняются под следующее уравнение1:
    figure-protocol-1
    При этом Fmax является максимальным изометрическим крутящим моментом 100 Гц при 70°, F и V представляют крутящий момент изотонического зажима нагрузки и угловую скорость соответственно, а a и b представляют термодинамические постоянные Хилла с единицами крутящего момента (N•m) и скорости (°/с) соответственно.
    ПРИМЕЧАНИЕ: После того, как код переборет каждый набор данных о силе и скорости, он создаст новый файл Excel, содержащий для каждой подогнанной кривой следующие данные: максимальная скорость укорачивания (Vmax), Fmax, коэффициенты a и b, кривизна кривой крутящего момента-скорости (a / Fmax), пиковая мощность, значение крутящего момента, соответствующее пиковой мощности, значение угловой скорости, соответствующее пиковой мощности, и значение R2, представляющее, насколько хорошо собранные данные вписываются в уравнение (рис. 4).

9. Сравнение изотонических и изокинетических профилей крутящего момента-скорости-мощности

  1. Чтобы исключить риск смещения, связанного с порядком тестирования, 1) чередуйте проведение изотонических тестов сначала и сначала изокинетических тестов; и 2) рандомизируйте порядок сокращений в каждом наборе изотонических (нагрузочные зажимы с максимальным крутящим моментом 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 и 80% максимального крутящего момента) и изокинетических (угловые скорости 50, 100, 200, 300, 400, 600, 800 и 1000°/с). Выберите диапазон изокинетических угловых скоростей в соответствии с предыдущими исследованиями подошвенных сгибателей крыс in vivo 23.
  2. Используйте двустороннее повторное измерение ANOVA для оценки сходств и различий между кривыми крутящего момента-скорости-мощности, полученными с помощью трех используемых здесь методов (изотонический, изокинетический со средним крутящим моментом при укорачивании и изокинетический с пиковым крутящим моментом при укорачивании) для следующих переменных: Vmax, коэффициенты a и b , кривизна, пиковая мощность, крутящий момент при пиковой мощности, угловая скорость при пиковой мощности, и R2. Примените коррекцию Бонферрони ко всем попарным сравнениям. Установите уровень альфа в значение α = 0.05.

Результаты

На рисунке 5A показаны соотношения крутящего момента и скорости, сгенерированные на основе исходных данных, а на рисунке 5B используются средние значения Fmax и коэффициенты a и b для построения графиков этих данных, подогнанных под уравнение Хилла1 , вместе с кривыми крутящего момента и мощности, в которых крутящий момент и скорость были умножены вместе для расчета мощности. Все методы (изотонический, изокинетический с использованием среднего крутящего момента, изокинетический с использованием пикового крутящего момента) демонстрируют ожидаемую форму зависимости крутящего момента от скорости, при этом угловая скорость укорачивания гиперболически уменьшается с увеличением крутящего момента, и наоборот, а также при пиковой мощности, создаваемой на субмаксимальных уровнях как крутящего момента, так и скорости.

На рисунке 6 показаны данные, полученные в результате подгонки кривой данных о крутящем моменте и угловой скорости. Кривая, полученная в результате изотонических тестов, предсказывает большееVmax , чем обе изокинетические кривые (P = 0,002 по сравнению с обеими; Рисунок 6А). Изотоническая кривая также дала большую пиковую мощность, чем изокинетическая кривая при использовании среднего крутящего момента (P = 0,006), но это несоответствие было преодолено за счет использования пикового крутящего момента из изокинетических испытаний, что дало пиковую мощность, которая не отличалась от изотонической кривой (P = 1,00) (рис. 6B). Это увеличение пиковой мощности при использовании пикового крутящего момента на изокинетической кривой было достигнуто математически за счет уменьшения кривизны кривой крутящего момента-скорости по сравнению с использованием среднего крутящего момента (P < 0,001) (рис. 6G), несмотря на сохранение того жеVmax (P = 1,00) (рис. 6A). Это уменьшение кривизны из-за использования пикового крутящего момента в изокинетических испытаниях также привело к завышению крутящего момента при пиковой мощности по сравнению с изотонической кривой (P < 0,001), в то время как изокинетическая кривая, использующая средний крутящий момент, лучше согласовывалась с крутящим моментом при пиковой мощности из изотонической кривой (P = 1,00) (рис. 6C). С учетом сказанного, изокинетическая кривая, использующая средний крутящий момент, недооценивает скорость при пиковой мощности по сравнению с изотонической кривой (P < 0,001) (рис. 6D). Использование пикового крутящего момента для изокинетической кривой приблизило скорость на пиковой мощности к скорости изотонической кривой, но все еще с небольшой недооценкой (P = 0,043) (рис. 6D). Наконец, в то время как все наборы данных хорошо соответствовали уравнению Хилла (все R2 > 0,98), изотоническая кривая была немного слабее, чем две другие (P = 0,015-0,029). В совокупности эти результаты демонстрируют, как динамические сокращения при постоянной нагрузке, которые лучше напоминают реальные движения, дают другие результаты по сравнению с более часто используемыми динамическими сокращениями постоянной скорости при оценке соотношения крутящего момента, скорости и мощности.

Все отдельные данные находятся в открытом доступе по адресу: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.29099018.v2

figure-results-1
Рисунок 1: Изображение того, как крыса настроена на тестирование in vivo механической функции подошвенного сгибателя. Крысу располагают на подогреваемой платформе под действием изофлуранового анестетика. Нога плотно прикрепляется к ножной педали с закрепленной пяткой, а в большеберцовую кость вставляется зажим для фиксации голени на месте. Ручки регулировки 1, 2 и 3 помогают оптимально расположить ногу в положении до колена и анатомически выровнять ее по оси ножной педали. Проводящий гель наносится на проксимальные и дистальные участки группы мышц-сгибателей подошвы. Держатель электродов фиксирует электроды на месте для чрескожной стимуляции. Шестерня на специальном устройстве для удержания электродов прижимала электроды к коже, расположенной над подошвенными мышцами-сгибателями. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-2
Рисунок 2: Пример исходного крутящего момента, положения и кривых стимуляции для изометрической стимуляции с частотой 100 Гц под углом лодыжки 70°, которые затем были использованы для определения пикового крутящего момента в изотонических сокращениях с нагрузками, установленными на уровне от 10% до 80% от пикового крутящего момента. Приведен пример расчета и установки изотонической нагрузки для 30% изотонического сокращения. Обратите внимание, что при настройке зажима нагрузки («Сила смещения») рассчитанная нагрузка представляет собой процент от пикового активного крутящего момента 100 Гц (т. е. общий крутящий момент за вычетом базового пассивного крутящего момента), но базовый пассивный крутящий момент добавляется обратно, потому что система не может различить общий крутящий момент и активный крутящий момент. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-3
Рисунок 3: Пример исходного крутящего момента и следов положения изокинетических сокращений, от которых измерялся пиковый и средний крутящий момент во время укорачивания. Представленные испытания проводятся на скоростях 50, 100, 200, 300, 400, 600, 800 и 1000°/с (указаны на панелях трассировки положения). Пунктирные вертикальные линии в показаниях «Стимуляция» указывают на начало и окончание электростимуляции (реальная стимуляция не видна на этих фотографиях считывания данных). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-4
Рисунок 4: Изображение шагов, необходимых для подгонки кривой, крутящего момента (обозначенного здесь как «сила») и данных о скорости. После размещения каждого отдельного набора данных о крутящем моменте и скорости на отдельном листе, помеченном как [Имя крысы] [ISOK или ISOT] (ISOT = изотонический, ISOK = изокинетический), выполняется выполнение кода. Появится окно с предложением выбрать файл Excel. После выбора файла, содержащего все помеченные листы, каждая кривая появится по одной, что позволит визуально проверить их на предмет отсутствия ошибок во введенных данных. Каждая кривая демонстрирует максимальную скорость укорачивания (Vmax), максимальное значение крутящего момента (Fmax), которое было бы введено на основе измеренных данных, коэффициенты a и b кривой, кривизну кривой крутящего момента-скорости (a / Fmax), пиковую мощность, значение крутящего момента, соответствующее пиковой мощности («Opt Force»), значение угловой скорости, соответствующее пиковой мощности («Opt Vel»), а значение R2 показывает, насколько хорошо собранные данные вписываются в уравнение. После щелчка по каждой кривой будет автоматически сгенерирован файл Excel, содержащий все данные, полученные в результате подгонки кривой для каждой кривой, по которой только что был сделан щелчок. Не забудьте сохранить этот файл перед закрытием. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-5
Рисунок 5: Кривые крутящий момент-угловая-скорость-мощность. (A) Кривые крутящего момента и угловой скорости, построенные на основе исходных данных для изотонических испытаний (зеленый), изокинетических испытаний с использованием среднего крутящего момента при укорачивании (синий) и изокинетических испытаний с использованием пикового крутящего момента при укорачивании (оранжевый). (B) Средние кривые, полученные в результате подгонки этих данных к уравнению Хилла1, вместе с кривыми крутящего момента-мощности, созданными путем умножения крутящего момента и угловой скорости. Данные на панели А представлены в виде среднего значения ± стандартного отклонения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-6
Рисунок 6: Данные, полученные путем подгонки кривой данных о крутящем моменте и угловой скорости. Сравнение (A) Vmax, (B) пиковой мощности, (C) крутящего момента при пиковой мощности, (D) скорости при пиковой мощности, (E) коэффициента a, (F) коэффициента b, (G) кривизны и (H) R2 между кривыми, полученными в результате изотонических испытаний (ISOT), изокинетических испытаний с использованием среднего крутящего момента (ISOK AVG) и изокинетических испытаний с использованием пикового крутящего момента (ISOK PEAK). *Достоверная разница (P < 0,05). Данные представлены в виде среднего значения ± стандартного отклонения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Дополнительный файл 1: Инструкции по сборке держателя электродов и файлы для 3D-печати (https://doi.org/10.6084/m9.figshare.28574951.v1)

Дополнительный файл 2: Файлы протокола .dpf для системы 3-в-1 компании Aurora Scientific (https://doi.org/10.6084/m9.figshare.29099018.v2)

Дополнительный файл 3: Код на Python для подгонки кривой данных о крутящем моменте и угловой скорости (https://github.com/ahinks192/Torque-Velocity-Curve)

Обсуждение

Настоящее исследование демонстрирует новую установку для тестирования in vivo механической функции подошвенного сгибателя крови крысы с использованием чрескожной электрической стимуляции. В частности, настоящее исследование демонстрирует, как оценить зависимость крутящего момента, угловой скорости и мощности с использованием изотонических сокращений, которые лучше согласуются с условиями движений, происходящих за пределами лаборатории, с постоянной нагрузкой и скоростью, чем изокинетические сокращения. Тем не менее, также показано, как измерения зависимости изокинетического крутящего момента, угловой скорости и мощности могут быть оптимизированы для имитации результатов изотонических сокращений. Благодаря повторяемости этой экспериментальной установки, эти оценки динамической производительности на уровне суставов могут значительно улучшить понимание того, как возраст, болезни, иммобилизация и различные физические упражнения влияют на сократительную функцию мышц на моделях грызунов. Действительно, эта установка ранее использовалась для сравнения механической функции подошвенного сгибателя у молодых и старых крыс, а также до и после кастинга и тренировочных вмешательств 35,36,37,38,28.

Важным преимуществом использования изотонических протоколов по сравнению с изокинетическими протоколами является то, что изотонические протоколы могут быть более индивидуализированы для конкретной крысы. Изотонические протоколы начинаются с определения максимальной производительности по созданию крутящего момента, затем зажимы нагрузки нормализуются до этого конкретного значения (т.е. изотоническая кривая имеет вариации как по оси крутящего момента, так и по оси скорости на рисунке 5А). С помощью изокинетических протоколов Vmax не может быть определено заранее, таким образом, невозможно нормализовать диапазон субмаксимальных угловых скоростей до максимального значения скорости и вместо этого использовать стандартизированный диапазон угловых скоростей (т.е. изокинетическая кривая имеет изменение только по оси крутящего момента). Этот стандартизированный диапазон может стать проблемой для крыс, которые по своей природе имеют более медленную способность производить скорость (например, со старением16,40), поскольку тесты охватывают только меньший диапазон их кривой крутящего момента-угловой скорости, при этом некоторые из стандартизированных скоростей потенциально могут быть близки к Vmax или превышают его. Таким образом, изотонические сокращения обеспечивают большую уверенность в получении полного представления кривой крутящего момента-угловой скорости и, следовательно, производства мощности в любой момент времени при любом состоянии здоровья. Другими словами, как недавно отметил Томпсон18, изокинетические испытания не дают различий между измерениями пикового крутящего момента и мощности, потому что скорости ограничены для всех участников, в то время как изотонические испытания разъединяют измерения крутящего момента и мощности, индивидуализируя нагрузки до максимальной способности данного участника к крутящему моменту и лучше фиксируя компромисс между крутящим моментом и скоростью.

Способность к лучшей индивидуализации изотонических сокращений может объяснить, почему соотношение крутящего момента-скорости-мощности, построенное из изотонических сокращений, дало более высокоеVmax по сравнению с любым из изокинетических методов (рис. Следовательно, если основной целью исследования является оценка измененийVmax (например, до и после тренировочного вмешательства), следует использовать изотонические сокращения, поскольку изокинетические сокращения могут недооценивать это значение. Однако, если исследование заинтересовано в выяснении изменений пиковой мощности, значения мощности, полученные в результате изокинетических сокращений, могут быть аналогичны изотоническим сокращениям за счет регистрации пикового крутящего момента (в отличие от среднего крутящего момента) во время изокинетического укорочения (рис. 6B).

Измерение крутящего момента при пиковой мощности и скорости при пиковой мощности также может быть ценным для оценки того, на что больше полагается производство крутящего момента или скорости для динамических характеристик. Например, если болезнь не демонстрирует изменения пиковой мощности, но увеличивает крутящий момент на пиковой мощности и снижает скорость на пиковой мощности, то это заболевание непропорционально влияет на скорость, и производство крутящего момента компенсируется для сохранения выходной мощности. При попытке получить значения крутящего момента при пиковой мощности и скорости при пиковой мощности от изокинетических сокращений, аналогичные значениям, полученным от изотонических сокращений, следует использовать оба изокинетических метода, продемонстрированных в настоящем исследовании. Для крутящего момента при пиковой мощности регистрация среднего крутящего момента от изокинетических сокращений близко соответствует сумме, полученной из соотношения изотонического крутящего момента и скорости (рис. 6C). И наоборот, для скорости при пиковой мощности регистрация пикового крутящего момента от изокинетических сокращений более точно соответствует сумме, полученной из соотношения изотонического крутящего момента и скорости, однако все еще с занижением на 15% (рис. 6D). В недавнем комментарии18 отмечалось, что для всестороннего описания функциональных возможностей мышцы может быть желательно регистрировать как изотонические, так и изокинетические тесты, независимо от того, рекомендуется ли проводить изотонические тесты для оценки пиковой мощности и изокинетические тесты, необходимые для оценки пикового крутящего момента во время укорочения мышц.

Экспериментальная установка, представленная в настоящем исследовании, также имеет преимущества для улучшения рабочего процесса в лаборатории по сравнению с традиционными методами (например, постоянными электродами, манжетами периферических нервов) оценки механических характеристик in vivo у грызунов. Специальный держатель электродов позволяет быстро регулировать высоту электродов и расстояние между электродами (через отверстия в красном держателе электрода; Рисунок 1) Подойдет под любую индивидуальную длину крысиной ноги. Эти функции также упрощают согласование размещения/расположения электродов на одной и той же крысе между отдельными сеансами тестирования, что особенно полезно для лонгитюдных обучающих исследований. Действительно, типичная тренировка с отягощениями (4 подхода по 8-10 повторений) на этой установке была завершена со скоростью ~15 минут на крысу, или 10 крыс за ~2,5 часа с непрерывным тестированием 35,36,37. Кроме того, хотя это и не является предметом обсуждения, данная исследовательская группа разработала меньший по размеру держатель электрода для тестирования механической функции подошвенного сгибателя мыши in vivo.

Несмотря на методологические преимущества такой схемы, следует отметить некоторые ограничения. Здесь мы использовали диапазон движений голеностопного сустава от 70° до 110°, потому что это предел используемой нами системы преобразователей силы, и более расширенное положение ноги для оптимизации создания крутящего момента, как было показано в наших предыдущих экспериментах 35,36,37,38,28 - однако эта установка позволяет модифицировать эти положения (например, положение согнутого колена, различный диапазон движений голеностопного сустава, различные настройки активации) в соответствии с экспериментальными потребностями конкретного исследователя. Следует также отметить, что эта установка не полностью отражает динамическое поведение переменной длины, характерное для функции мышц in vivo во время локомоции, поскольку изменения нагрузки могут происходить во время переходов между углами сустава, которые, к сожалению, не могут быть реализованы в этих контролируемых экспериментах с одним суставом. Наконец, в настоящем протоколе используется уравнение Хилла для подгонки данных о крутящем моменте и угловой скорости, которые предполагают гиперболическую кривую. Хотя эта форма кривой надежна для определения пиковой мощности (которая возникает при субмаксимальных уровнях силы и скорости), она может переоценивать Vmax из-за часто наблюдаемой двойной гиперболической формы соотношения силы и скорости 2,42. Следовательно, если цель исследователя состоит в том, чтобы в первую очередь оценитьVmax с использованием представленной здесь экспериментальной установки, можно было бы рекомендовать подогнать эти данные к более сложной двойной гиперболической кривой также 2,42.

Представленные здесь изотонические и изокинетические соотношения крутящего момента-угловой скорости и мощности хорошо (R2 > 0,98) согласуются с уравнением Хилла (рис. 6H). Однако, учитывая отмеченные выше ограничения для зависимости изокинетического крутящего момента, угловой скорости и мощности, рекомендуется использовать изотонические испытания, когда это возможно, особенно если целью является оценка пиковой мощности. Если вместо этого необходимо использовать изокинетические тесты, результаты этой статьи можно использовать в качестве руководства для понимания ограничений и максимизации переводимости на сокращения при постоянной нагрузке.

Раскрытие информации

Кристофер Рэнд и Мэтью Борковски работают в компании Aurora Scientific, Inc.

Благодарности

Мы благодарим персонал службы по уходу за животными в области здравоохранения и питания за помощь в уходе за нашими крысами. Этот проект был поддержан Советом по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады (NSERC), грант номер RGPIN-2024-03782, а также грант Альянса NSERC (ALLRP 603969-25) от Aurora Scientific inc.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
1-1/2" стальные оцинкованные гладкие гвозди;Hillman Group Canada ULC, Пикеринг, Онтарио, Канадаhttps://shop.hillmangroup.ca/ccrz__ProductDetails?sku=461146&cclcl=en_USДля индивидуально изготовленного держателя электрода (инструкции по строительству приведены в дополнительном рисунке 1)
Оборудование для крысAurora Scientific Inc. (Аврора, Онтарио, Канада)806D 
Индивидуальная насадка для удержания электродов, разработанная на Tinkercad (программное обеспечение с открытым исходным кодом) и на 3D-печатиAutodesk Tinkercad www.tinkercad.comДля индивидуально изготовленного держателя электрода (инструкции по строительству приведены в дополнительном рисунке 1)
Мощный двухфазный стимуляторAurora Scientific Inc. (Аврора, Онтарио, Канада)701C
Детали LEGOBrickLink.comСм. дополнительную рисунок S1 для кодов BrickLink.com для всех LEGO® ЧастиДля индивидуально изготовленного держателя электрода (инструкции по строительству приведены в дополнительном рисунке 1)
Электродный гель Spectra 360Спектрыhttps://www.orthocanada.com/en/spectra-electrode-gel?utm_term=&utm_campaign=Canada+EN+-+Search+-+OrthoCanada&utm_source=adwords&utm_medium=ppc&hsa_acc=1971735470&hsa_cam=136169080&hsa_grp=139530010212&hsa_ad=586754644289&hsa_src=g&hsa_tgt=dsa-19959388920&hsa_kw=&hsa_mt=&hsa_net=adwords&hsa_ver=3&gad_source=1&gad_campaignid=136169080&gbraid=0AAAAAD1V26BmzV4eR9tkH_8Truu4W7uu6&gclid=Cj0KCQjwnJfEBhCzARIsAIMtfKLpFSpoPZdXDBtyR8sRgHYCfYuELZFPs4g8U6r8t4_chBuz5KF0pBIaAoQ3EALw_wcB
Ночная мазь для глаз SystaneSystanehttps://www.amazon.ca/dp/B004RSQGWC?ref=nb_sb_ss_w_as-reorder_k0_1_12&=&crid=38CVEZ82H7F4&=&sprefix=eye+ointment
Десять самок крыс рода Спраг-ДоулиCharles River Laboratories (Сенневиль, Квебек, Канада)Код штамма: 001
Хирургическая лента для транспоры3M (Милтон, Онтарио, Канада)1527
Крем для удаления волос Veet PureVeethttps://www.walmart.ca/en/ip/Veet-Pure-Hair-Removal-Cream-Legs-Body-Sensitive-Skin-400-mL/10032637
Водонагреватель/циркуляторAurora Scientific Inc. (Аврора, Онтарио, Канада)827A 

Ссылки

  1. Hill, A. V., Sec, R. S. The heat of shortening and the dynamic constants of muscle. Proc R Soc Lond B Biol Sci. 126 (843), 136-195 (1938).
  2. Alcazar, J., Csapo, R., Ara, I., Alegre, L. M. On the shape of the force-velocity relationship in skeletal muscles: the linear, the hyperbolic, and the double-hyperbolic. Front Physiol. 10, 769(2019).
  3. Araújo, C. G. S., et al. Muscle power versus strength as a predictor of mortality in middle-aged and older men and women. Mayo Clin Proc. 100 (8), 1319-1331 (2025).
  4. Farris, D. J., Sawicki, G. S. Human medial gastrocnemius force-velocity behavior shifts with locomotion speed and gait. Proc Natl Acad Sci U S A. 109 (3), 977-982 (2012).
  5. Clemente, C. J., Richards, C. Muscle function and hydrodynamics limit power and speed in swimming frogs. Nat Commun. 4, 2737(2013).
  6. Yeo, S. H., Monroy, J. A., Lappin, A. K., Nishikawa, K. C., Pai, D. K. Phenomenological models of the dynamics of muscle during isotonic shortening. J Biomech. 46 (14), 2419-2425 (2013).
  7. Lappin, A. K., Monroy, J. A., Pilarski, J. Q., Zepnewski, E. D., Pierotti, D. J., Nishikawa, K. C. Storage and recovery of elastic potential energy powers ballistic prey capture in toads. J Exp Biol. 209 (13), 2535-2553 (2006).
  8. Charles, J. P., Kissane, R. W. P., Askew, G. N. The impacts of muscle-specific force-velocity properties on predictions of mouse muscle function during locomotion. Front Bioeng Biotechnol. 12, 1436004(2024).
  9. Jinha, A., Herzog, W. Muscle power: a simple concept causing much confusion. J Sport Health Sci. 14, 101005(2025).
  10. Andersen, L. L., et al. Changes in the human muscle force-velocity relationship in response to resistance training and subsequent detraining. J Appl Physiol. 99 (1), 87-94 (2005).
  11. Hinks, A., et al. Power loss is attenuated following a second bout of high intensity eccentric contractions due to the repeated bout effect’s protection of rate of torque and velocity development. Appl Physiol Nutr Metab. 46 (5), 461-472 (2020).
  12. Dalton, B. H., Power, G. A., Paturel, J. R., Rice, C. L. Older men are more fatigable than young when matched for maximal power and knee extension angular velocity is unconstrained. Age. 37 (3), 49(2015).
  13. Power, G. A., Dalton, B. H., Rice, C. L., Vandervoort, A. A. Delayed recovery of velocity-dependent power loss following eccentric actions of the ankle dorsiflexors. J Appl Physiol. 109 (3), 669-676 (2010).
  14. Dalton, B. H., Allen, M. D., Power, G. A., Vandervoort, A. A., Rice, C. L. The effect of knee joint angle on plantar flexor power in young and old men. Exp Gerontol. 52, 70-76 (2014).
  15. Power, G. A., Dalton, B. H., Rice, C. L., Vandervoort, A. A. Peak power is reduced following lengthening contractions despite a maintenance of shortening velocity. Appl Physiol Nutr Metab. 38 (12), 1196-1205 (2013).
  16. McNeil, C. J., Rice, C. L. Fatigability is increased with age during velocity-dependent contractions of the dorsiflexors. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 62 (6), 624-629 (2007).
  17. Knight, K. L., Ingersoll, C. D., Bartholomew, J. Isotonic contractions might be more effective than isokinetic contractions in developing muscle strength. J Sport Rehabil. 10 (2), 124-131 (2001).
  18. Thompson, B. J. It’s time to re-evaluate the reporting of common measures from isokinetic dynamometers: isokinetic for torque, isotonic for power. Front Sports Act Living. 7, 1472712(2025).
  19. Leeuwenburgh, C., Gurley, C. M., Strotman, B. A., Dupont-Versteegden, E. E. Age-related differences in apoptosis with disuse atrophy in soleus muscle. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 288 (5), R1288-R1296 (2005).
  20. Padilla, C. J., et al. Profiling age-related muscle weakness and wasting: neuromuscular junction transmission as a driver of age-related physical decline. Geroscience. 43 (3), 1265-1281 (2021).
  21. Fuqua, J. D., et al. Impaired proteostatic mechanisms other than decreased protein synthesis limit old skeletal muscle recovery after disuse atrophy. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 14 (5), 2076-2089 (2023).
  22. Ochi, E., Nakazato, K., Ishii, N. Effects of eccentric exercise on joint stiffness and muscle connectin (titin) isoform in the rat hindlimb. J Physiol Sci. 57 (1), 1-6 (2007).
  23. Warren, G. L., Stallone, J. L., Allen, M. R., Bloomfield, S. A. Functional recovery of the plantarflexor muscle group after hindlimb unloading in the rat. Eur J Appl Physiol. 93 (1-2), 130-138 (2004).
  24. Herzog, W., Leonard, T. R. Force enhancement following stretching of skeletal muscle: a new mechanism. J Exp Biol. 205 (Pt 9), 1275-1283 (2002).
  25. Lewis, M. T., Kasper, J. D., Bazil, J. N., Frisbee, J. C., Wiseman, R. W. Skeletal muscle energetics are compromised only during high-intensity contractions in the Goto-Kakizaki rat model of type 2 diabetes. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 317 (2), R356-R368 (2019).
  26. Hill, C., James, R., Cox, V., Tallis, J. Does dietary-induced obesity in old age impair the contractile performance of isolated mouse soleus, extensor digitorum longus and diaphragm skeletal muscles. Nutrients. 11 (3), 505(2019).
  27. Yuan, L., et al. The atypical β-blocker S-oxprenolol reduces cachexia and improves survival in a rat cancer cachexia model. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 14 (1), 653-660 (2023).
  28. Hinks, A., Power, G. A. Age-related differences in the loss and recovery of serial sarcomere number following disuse atrophy in rats. Skeletal Muscle. 14 (1), 18(2024).
  29. Hulst, J. B., Minamoto, V. B., Lim, M. B., Bremner, S. N., Ward, S. R., Lieber, R. L. Systematic test of neurotoxin dose and volume on muscle function in a rat model. Muscle Nerve. 49 (5), 709-715 (2014).
  30. Wang, X., et al. Human neural stem cells transplanted during the sequelae phase alleviate motor deficits in a rat model of cerebral palsy. Cytotherapy. 26 (12), 1491-1504 (2024).
  31. Baltgalvis, K. A., Call, J. A., Cochrane, G. D., Laker, R. C., Yan, Z., Lowe, D. A. Exercise training improves plantar flexor muscle function in mdx mice. Med Sci Sports Exerc. 44 (9), 1671-1679 (2012).
  32. Sam, M., Shah, S., Fridén, J., Milner, D. J., Capetanaki, Y., Lieber, R. L. Desmin knockout muscles generate lower stress and are less vulnerable to injury compared with wild-type muscles. Am J Physiol Cell Physiol. 279 (4), C1116-C1122 (2000).
  33. Mintz, E. L., Passipieri, J. A., Lovell, D. Y., Christ, G. J. Applications of in vivo functional testing of the rat tibialis anterior for evaluating tissue engineered skeletal muscle repair. J Vis Exp. (116), e54487(2016).
  34. Song, H., Nakazato, K., Nakajima, H. Effect of increased excursion of the ankle on the severity of acute eccentric contraction-induced strain injury in the gastrocnemius: an in vivo rat study. Am J Sports Med. 32 (5), 1263-1269 (2004).
  35. Hinks, A., Patterson, M. A., Njai, B. S., Power, G. A. Age-related blunting of serial sarcomerogenesis and mechanical adaptations following 4 weeks of maximal eccentric resistance training. J Appl Physiol. 136 (5), 1209-1225 (2024).
  36. Hinks, A. A., Vlemmix, E., Power, G. A. Submaximal eccentric resistance training increases serial sarcomere number and improves dynamic muscle performance in old rats. Physiol Rep. 12 (19), e70036(2024).
  37. Hinks, A., Vlemmix, E., Power, G. A. Submaximal eccentric training during immobilization does not prevent serial sarcomere loss or impairments in mechanical function in old or young rats. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 80 (7), glaf082(2025).
  38. Vlemmix, E., Hinks, A., Power, G. A. Serial sarcomerogenesis does not contribute to the initial repeated bout effect in skeletal muscle. J Biomech. 187, 112767(2025).
  39. Oh, S. S., Narver, H. L. Mouse and rat anesthesia and analgesia. Curr Protoc. 4 (2), e995(2024).
  40. Paris, M. T., McNeil, C. J., Power, G. A., Rice, C. L., Dalton, B. H. Age-related performance fatigability: a comprehensive review of dynamic tasks. J Appl Physiol. 133 (4), 850-866 (2022).
  41. Hinks, A., et al. Time course changes in in vivo muscle mechanical function and Ca2+ regulation of force following experimentally induced gradual ovarian failure in mice. Exp Physiol. 109 (5), 711-728 (2024).
  42. Edman, K. A. Double-hyperbolic force-velocity relation in frog muscle fibres. J Physiol. 404 (1), 301-321 (1988).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

in vivoload clamp

Похожие статьи