Индукция и оценка физической нагрузке скелетных мышц нарушения у людей

Общая цель данной процедуры заключается в безопасном индуцировании и количественной оценке экзерционального повреждения скелетных мышц четырехглавой мышцы бедра у людей с помощью произвольных эксцентрических сокращений. Данный протокол повреждения мышц может помочь исследователям ответить на ключевые вопросы, касающиеся механизмов адаптации и регенерации мышц после травмы. Основным преимуществом этого метода является возможность изучения процессов мышечной адаптации непосредственно у людей, что исключает необходимость межвидового переноса результатов.

Хотя данный метод может быть использован для изучения повреждения мышц в контексте физических упражнений, он также применим для изучения повреждений, вызванных явной травмой. Процедуру продемонстрирует Джейк Соренсен, аспирант моей лаборатории. Чтобы создать протокол изокинетического теста силы, начните с запуска программного обеспечения для управления динамометром на компьютере.

Выберите новый протокол из выпадающего списка, затем на вкладке «unilateral» (односторонний) запрограммируйте один подход из трех повторений со скоростью 60 градусов в секунду как для концентрического, так и для эксцентрического сокращений: введите «1» в поле количества подходов (number sets), «3» в строке количества повторений (end by reps) и «60» в строках скорости удаления (speed away) и скорости приближения (speed toward). Далее создайте тест на изометрическую силу с одним подходом из трех изометрических сокращений продолжительностью пять секунд каждое при угле в суставе 70 градусов: введите «1» в поле позиций (positions) на вкладке «unilateral» и «3» в строке количества повторений (end by reps) в столбце для позиции 1. Затем выберите значение «70» в строке с пометкой «angle» (угол).

Затем запрограммируйте протокол эксцентрических упражнений для повреждения мышц: перейдите на вкладку «unilateral» и введите 10 в поле количества подходов. В первом столбце введите 10 в строке с меткой «end by reps». Затем введите 180 в следующей строке с меткой «speed away» и 120 в строке с меткой «speed toward».

Наконец, в строке с надписью torque введите значение от 200 до 600 в зависимости от ожидаемой силы испытуемого, а в поле с надписью rest time in seconds введите 60. Начните с создания визуально-аналоговой шкалы, начертив горизонтальную линию длиной 100 миллиметров на странице. С левой стороны линии укажите «отсутствие болезненности», а с правой стороны — «крайняя степень болезненности».

Затем сопроводите испытуемого в помещение для тестирования и дайте инструкцию выполнить два приседания с собственным весом для получения базовых показателей болезненности. Оба приседания следует выполнять, удерживая руки прямо перед плечами, а стопы — на ширине плеч; надлежащая глубина приседания достигается, когда верхние отделы бедер становятся параллельны полу. После этого попросите испытуемого указать интенсивность болезненности, которую он или она почувствовал(а) в четырехглавых мышцах бедра во время приседаний, проведя вертикальную линию в соответствующем месте на визуально-аналоговой шкале.

Наконец, количественно определите уровень болезненности испытуемого, измерив расстояние в миллиметрах от края визуально-аналоговой шкалы, соответствующего отсутствию боли, до отметки испытуемого. После короткой разминки на велоэргометре попросите испытуемого сесть в кресло динамометра. Отрегулируйте настройки положения динамометра так, чтобы ось вращения коленного сустава совпадала с осью рычага, и закрепите ногу на рычаге вала.

Запишите эти настройки, чтобы в будущем можно было точно воспроизвести условия эксперимента. Зафиксируйте испытуемого с помощью ремней на плечах, бедрах, голенях и бедрах. Затем сообщите испытуемому, что ему необходимо будет сокращать мышцы, оказывая усилие на рычаг, который останется неподвижным.

Следуя подсказкам на экране компьютера, проинструктируйте испытуемого выполнить три сокращения продолжительностью по пять секунд каждое. Запустите изометрический протокол на компьютере. Установите пределы амплитуды движений (ROM), откалибруйте динамометр и дайте испытуемому потренироваться выполнять тест два или три раза с субмаксимальным усилием, чтобы он ознакомился с процедурой.

Когда испытуемый будет готов, попросите его скрестить руки на груди. Начните тест и в устной форме мотивируйте испытуемого прилагать максимальные усилия при каждом сокращении. Запишите исходные показатели крутящего момента, мощности и работы.

Дайте испытуемому отдохнуть две-три минуты, затем загрузите протокол изокинетического теста силы на компьютере. Сообщите испытуемому, что ему необходимо выполнить три сокращения на разгибание и сгибание против рычага, который будет перемещаться с постоянной скоростью. Объясните, что рычаг остановится при достижении конца амплитуды движений, и цель состоит в том, чтобы максимально сильно сокращать мышцы на всем протяжении амплитуды при каждом повторении.

После нескольких субмаксимальных пробных тестов для ознакомления испытуемого попросите его скрестить руки на груди и начните тестирование. Вербально стимулируйте испытуемого прилагать максимальные усилия и дышать в обычном режиме. Зафиксируйте исходные показатели крутящего момента, мощности и работы.

Через один-три дня после проведения исходных изометрических и изокинетических измерений пригласите испытуемого вернуться в лабораторию для выполнения протокола эксцентрических упражнений, вызывающих повреждение мышц. После разминки расположите и зафиксируйте испытуемого в динамометре, используя ранее записанные настройки регулировки, и загрузите протокол упражнений. Проинструктируйте испытуемого сокращать мышцы, воздействуя на рычаг, чтобы инициировать движение оси при каждом сокращении.

Затем объясните, что по мере того, как рычаг вала движется к ним с постоянной скоростью, их цель состоит в том, чтобы сокращать мышцы против него с максимально возможной силой. Когда испытуемый будет готов, начните первую серию сокращений, нажав кнопку запуска на экране, и в то время как они выполняют эксцентрические сокращения, просите их вслух поддерживать максимальное усилие при каждом сокращении. Наконец, сразу после упражнения, вызывающего повреждение мышц, повторите тесты на изокинетическую и изометрическую силу, а также через 24, 48, 72 и 96 часов после этого.

Кроме того, повторите измерение болезненности через 24, 48, 72 и 96 часов после физического теста. Результаты семи неподготовленных молодых людей показывают, что по сравнению с состоянием до нагрузки, изометрическая и изокинетическая сила снизились в течение 24 и 48 часов после нагрузки соответственно, после чего вернулись к значениям, близким к исходным. Напротив, болезненность была значительно выше через 24, 48 и 72 часа после нагрузки.

После освоения эта методика может выполняться безопасно и надежно при условии правильного соблюдения всех этапов. Помните, что важно учитывать физические ограничения каждого испытуемого и соответствующим образом адаптировать параметры. Параметры угла в суставах, указанные в протоколе, следует уменьшить для лиц с ограниченной амплитудой движений, а целевую силу — для лиц с меньшей физической силой.

После выполнения данной процедуры можно применить другие методы, такие как забор проб крови или мышечной ткани, чтобы ответить на дополнительные вопросы, касающиеся клеточных и молекулярных реакций на повреждение. После просмотра этого видео у вас должно появиться четкое представление о том, как безопасно и этично индуцировать и количественно оценивать повреждение мышц вследствие физической нагрузки у людей. Наконец, не забывайте, что данный протокол имеет небольшой потенциал вызвать рабдомиолиз.

Во время повторных визитов следует обследовать субъектов на наличие признаков и симптомов рабдомиолиза, которые включают темно-коричневую мочу, тошноту и выраженную мышечную слабость.