Abstract
通过自愿偏心（延长）收缩收缩引起的肌肉损伤提供了研究人类肌肉的适应和恢复的优秀典范。在这里我们讨论的离心运动协议的设计诱导四头肌肌肉，在力量，疼痛，和血浆肌酸激酶水平的变化标志着损害。因为它是在人参加演出，并消除了结果的种间翻译此法简单，伦理和适用广泛。科目的速度进行伸膝肌群的最大300离心收缩 120°/上等速测力秒。损害的程度是衡量使用强度的损失，疼痛，和血浆肌酸激酶水平的相对非侵入等速和等距的措施在几天后的锻炼。因此，它的应用，可向特定人群，以试图确定肌肉机制适应和再生。
Protocol
以下程序均符合杨百翰大学机构审查委员会（IRB）的标准。
1.准备收缩协议
注意：下面的协议说明基于所述Biodex Advantage软件。导航软件和如果使用不同的系统操作所述测力计将是不同的。
- 等速强度测试协议
- 为了使等速协议，开测功机控制软件的计算机上，并选择“协议”选项卡，然后在屏幕顶部的工具栏上的“记录”选项卡。从下拉列表中选择“新建协议”。
- 在“学习型”框中，选择“测试”选项。
- 从下拉菜单中选择以下参数：在“模式”菜单中选择等速。在“联合”菜单中选择膝盖。在下面 ＆＃34;模式“菜单中选择扩展/屈选择两个伸屈运动心收缩选择。”销售代表“下的”同归“下拉菜单。
- 在60°/秒，为离开那里，向收缩既有速度“单方面”标签计划1套3次重复。要做到这一点，输入“1”变成了“＃组”字段和“结束通过销售代表”行中输入“3”。然后在这两个“速度与千寻”和“速度走向”行键入60。
- 使用90°为解剖参考点，并设置繁多的运动限制，以约10°，距离110°朝向（0°=全面推广，135° =完全屈曲）。为了做到这一点，选择在屏幕左侧的“设置光盘”按钮。校准杠杆臂，使得90°是平行于地面（如使用所提供的计算机屏幕上的杠杆臂角度指示器指示）。然后用90°作为所述解剖重ference点，向（0°=全面推广，135°=完全屈曲）的运动限制的范围内设定为约10°，距离110°。
注：此处给出的首选关节角度设置，但这些设置应根据具体情况逐案与固定屈曲畸形或其他限制对象的工作特别是当修改。 - 在名称在屏幕左下方的“描述”字段的协议，并选择保存顶部菜单栏上的按钮。
- 等距强度测试协议
- 重复步骤1.1.1开始制作等距协议。
- 从“学习型”中的“测试”选项。
- 从下拉菜单中选择以下参数：在“模式”菜单中选择“等距”。在“联合”菜单中选择“拐点”。在“模式”菜单中选择“扩展/屈”。下的“ContractioN的方向“菜单中选择”离开“，在”同归“菜单中选择”代表“。
- 程序与1组3个等距收缩持续每5秒，在70°的关节角度进行测试。要做到这一点，输入“1”变成了“位置”字段中的“单方面”选项卡。在“结束由众议员”行中的位置＃1列中，键入“3”。在标有“角度”行选择“70”。
- 选择90°为解剖参考点和远限制到70°。
- 在名称在屏幕左下方的“描述”字段的协议，并选择保存顶部菜单栏上的按钮。
- 肌肉损坏了离心运动协议
- 为了使离心运动的协议，开测功机控制软件的计算机上，并选择“协议”选项卡。然后选择屏幕顶部的工具栏上的“记录”选项卡。现在，点击“新建协议＆＃34;从下拉列表中。
- 从“学习型”中的“运动”选项。
- 从下拉菜单中选择以下参数：在“模式”菜单中选择“等速”。在“联合”菜单中选择“拐点”。在“模式”菜单中选择“扩展/屈”。在“收缩”菜单中选择“CON / ECC”。
- 在“单方面”选项卡中，节目10套重复10次180°/秒，距离120°/秒速度向与集之间的60秒休息。
- 输入“10”变成了“＃设置”字段。
- 在第一列（标示为＃1），标记该行中输入“10”，“通过重复次数结束”。然后，标有“速度与千寻”下一行中输入“180”。在标有“速度走向”下一行，键入“120”。在标有“扭矩”的行，键入200到600取决于S的预期强度ubject。
- 通过＃10＃套2重复步骤1.3.4.2。
- 60类中的“休息时间秒”字段。
- 的90°到“解剖参考”字段。
- 选择在屏幕的左侧向（0°=完全伸展，135°=完全屈曲）“设置的ROM”按钮的运动限制到40°，距离110°设置范围。这些设置提供运动，通过它的主题必须提供抵抗测功机的臂的范围内。为安全起见，测功机将停止，如果这个问题停止这种指定的运动范围内提供移动性。
- 设定的运动范围中，选择在屏幕左侧的“设定ROM”按钮。校准杠杆臂，使得90°是平行于地面（如使用所提供的计算机屏幕上的杠杆臂角度指示器指示）。然后用90°作为解剖参考点，S等运动限制到40°，距离110°朝向范围（0°=全面推广，135°=完全屈曲）。
注：这些关节的角度设置是一个典型的健康主题的建议。这些应该进行修改，以适应能力，从一个人到另一个。
- 设定的运动范围中，选择在屏幕左侧的“设定ROM”按钮。校准杠杆臂，使得90°是平行于地面（如使用所提供的计算机屏幕上的杠杆臂角度指示器指示）。然后用90°作为解剖参考点，S等运动限制到40°，距离110°朝向范围（0°=全面推广，135°=完全屈曲）。
- 名称中的“描述”字段的协议，并在顶部工具栏中选择“保存”按钮。
2.测量基线
- 测量酸痛
- 在页面上绘制水平100毫米线做一个视觉模拟评分。
- 上线的左侧表示“否疼痛”，并在该行的右手侧表示“极端疼痛”（ 图1）。此方法通常用于评估延迟性肌肉酸痛1,10,11。
- 指示主题做两体重蹲。执行武器举行straigh都蹲在肩膀和双脚与肩同宽，前面T出。当上腿与地板平行返回到开始位置之前达到适当的深度。
- 让拍摄对象表示他或她在股四头肌觉得通过对视觉模拟评分适当的位置画一条垂直线的股四头肌在深蹲肌肉酸痛的力度。
- 通过测量受试者的印记从视觉模拟评分的无酸痛结束毫米的距离量化酸痛的主题的水平。
- 血清肌酸激酶
注意：处理血液之前戴防护手套，并在锐器容器按医院或大学政策使用后立即针的处理。- 遵循标准化放血过程从禁食条件下受验者的手臂的肘前区域撤出血液以获得5至6毫升血液12。
- 离心机在15 XG血液样本在3 15分钟 °C到从血细胞中分离血清。
- 用移液管，转移血清样品放入适当标记的主题和时间点离心管。
- 储存在-80℃以备后用的样品。
- 测定血清样品用于使用根据制造商的协议市售的试剂盒的肌酸激酶活性。可替代地，血清样品可以运输到当地的医疗诊断实验室进行分析。
- 主题准备
- 前主体的访问四十八小时，指示他们要避免剧烈的或不熟悉的运动，非甾体类抗炎药和酒精。
- 当拍摄对象到达时，收集体重，身高，性别和之前安装的腿主导地位的信息。腿霸主地位通过询问用哪条腿，他们会选择踢球的主题被确定。
- 有subjec在50进行的强度试验上前t升温到150瓦用于在自行车测功计10分钟。
- 热身后，问这个问题的测力计的椅子上坐下。调整倾斜，高度，深度，斜倚，并且座椅和轴臂的旋转，以适应受试者。使用股骨外侧髁作为参考并对齐膝的旋转轴与该测力计轴臂的。调整轴臂长度，使得它仅仅是接近内踝，并用带固定。主题应能舒适地跖屈全运动范围。
- 离开座位的前边缘和腿部的后面之间有足够的空间（25毫米），以允许膝关节的最大屈曲，而不会挤压或不适。
- 受稳定与肩，髋，踝关节和大腿绑带。以分离膝伸肌和避免辅助肌受累，至关重要的是，该主题被牢固地稳定。
- 有主题演出3-5实践分机之前开始收缩协议可能存在的，并根据需要调整膝关节/屈曲机动，运动的监控范围和不适的迹象。
- 现在，测功机的可调部件正确安装到这个问题，录制在以后的访问重复设置的座椅位置设置和轴手臂的位置。
注：重要的是，受试者是安全和舒适。测功机配备有用于在紧急的情况下，主体和操作都紧急停止按钮。
- 力测量
- 这个问题是在座位上正确定向和等距强度试验加载协议之后，指导如何执行测试的主题。
- 告诉他或她将被收缩对杠杆臂，将留固定的主题。请告诉主体按照计算机屏幕做3宫缩持续5秒EAC的提示H。
- 告诉主体维护每个收缩的最大努力。告诉主体在宫缩时呼吸。让拍摄对象在测试过程中交叉于胸前交叉双臂。
- 启动等距协议，允许受实践与次最大努力的考验。这种做法审判将在熟悉受制于测试，以及提供特定的测试热身。允许受试者练试验2至3倍。
- 一旦受试者是准备好了，开始测试和口头鼓励受试者以提供每个收缩的最大努力。
- 记录扭矩，功率，和工作。该软件还计算变异系数（基于性能重复性试验有效性的统计表示，较低的值表示较高的再现性）。如果变异系数超过15％，重复测试。重复测试高达4倍。如果主体是无法生成系数Ø˚F方差后4尝试小于15％使用从产生方差值的最低系数的集合的数据。
- 允许受到两到三分钟休息，然后加载等速协议来获取等速强度数据。
- 这个问题被固定在座位上后，指导如何进行等速测试。
- 告诉他们会做对杠杆臂，将在一个固定的速度动议三项屈伸收缩的主题。给该主题的目标是在整个每个收缩运动的整个范围内为有力地收缩。
- 告诉他们，当他们到达运动范围的结束杠杆臂将停止。让拍摄对象在测试过程中交叉于胸前交叉双臂。提醒受不宫缩时屏住呼吸
注意：当从收缩的屈曲部件收集的数据可能并不感兴趣的研究者，主体谁为屈伸演习提供最大的努力学分倾向于延长演习中，以便获得更好的力量的一致性。
- 开始测试和口头鼓励受提供最大的努力。
- 记录扭矩，功率，和工作。该软件还计算变异系数（基于性能重复性试验有效性的统计表示，较低的值表示较高的再现性）。如果变异系数超过15％，重复测试。
- 重复测试高达4倍。如果主体是无法产生偏差小于15％的系数后4次尝试，从产生偏差值系数最低的一组使用的数据。
- 这个问题是在座位上正确定向和等距强度试验加载协议之后，指导如何执行测试的主题。
3.感应损坏
- 一到第2部分的基线测量三天后，让主体回归到实验室进行的损伤诱导部协议
- 对一个周期测功计在50受试者热身10分钟，以150瓦
- 经过热身，东方和使用记录在2.3.7步调整设置固定在测功机的主题，加载肌肉损伤离心运动的协议和指导如何正确地执行演习的主题。
- 告诉它们将收缩对杠杆臂，以启动轴臂的移动对每个收缩的主题。告诉主体，由于轴臂以固定利率向他们移动，他们的目标是尽可能有力地收缩反对。
- 允许受试者把握位于座椅的任一侧的手柄。
- 告诉主体在宫缩时呼吸;在偏心阶段呼气。
- 当拍摄对象准备就绪后，按下屏幕上的启动按钮启动第一套收缩。
- 口头鼓励的主题，以保持最大的EF堡垒每个收缩。
- 按照指导的主题，通过10套10重复与集之间有1分钟的休息时间在屏幕上的提示进行操作。
- 一旦10套完成允许受试者1至5分钟，以其余重复协议之前。
注：套偏心协议下可用的最大数量是10然而这可以根据所使用的测力计和软件变化。其余部分提供时间如有必要，运营商重新加载协议。 - 重复该过程两次，总共300主要离心收缩。
4.肌肉损伤评估
- 重复两等速和作为有害运动后立即在后24，48，72和96小时在2.4中描述等角强度试验。
- 重复测量疼痛于24，48，72部分2.1所述，破坏运动后96小时。一定要使用新的视觉模拟评分对每个评估使主体不能看到他们以前的响应。
- 重复抽血破坏运动后48和120小时为肌酸激酶检测部分2.2所描述的，或由实验方案规定的时间点。
- 绘制关于对时间的曲线图上的x轴的y轴的肌酸激酶，强度和酸痛数据。
- 观察这些变量是如何偏离，并在运动后的日子里向基线值回归，说明损伤修复，分别为。
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Representative Results
使用这里介绍的方法，基线酸胀，血清肌酸激酶活性和强度（等距和等速）测量是在7未受过训练的年轻男子。第二天，受试者接受了肌肉损伤上述离心收缩协议。为了提供肌肉损伤的指标，跟进的实力，疼痛和血清肌酸激酶活性的评估进行的。强度运动后以及24，48，72，和96小时后，立即进行测定。疼痛测定24，48，72，和运动后96小时。血清肌酸激酶在48和120小时的运动后测得的。使用方差用Dunnett多重比较测试的单向重复测量分析，以运动后的值进行比较，以在运动前值这些数据进行分析。相比运动前，等距和等速力分别减少到24和48小时后的运动，以及返回类似运动前的值此后（ 图2）。酸痛24,48被显著增加，运动后72小时（ 图3）。血清肌酸激酶升高显著运动后48小时（ 图4）。 图5示出在天以下破坏性锻炼非典型等距力曲线。
图1： 用于量化股四头肌的肌肉酸痛的视觉模拟量表 股四头肌 肌肉。受试者被指示做两体重深蹲，然后在该行表示酸胀，他们在四头肌肌肉下蹲动作时感觉到的程度。研究者通过测量从规模的无酸痛结束毫米大关的距离量化这一点。“http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54859/54859fig1large.jpg”目标=“_空白”>点击此处查看该图的放大版本。
图2： 长力（A）和60°/ s的等速膝伸肌的力量（B）前（PRE），后（IMM POST），24，48，72，和一个回合后96小时1天300最大努力延长收缩。数据被表示为运动前力值的百分比（平均值±SD）。与一个Dunnett检验多重比较方差单向重复测量分析数据进行分析。 *表示从预（P <0.05）显著差异。这个数字是改编自参考3。 请点击此处查看大图已经这个数字rsion。
图3： 运动前（预）的疼痛响应曲线有一天，当以及在24，48，72，和96小时以下300最大省力延长收缩。这些数据是在对数刻度10表示（平均值±SD）。 *表示从运动前（P <0.05）显著差异。这个数字是改编自参考3。 请点击此处查看该图的放大版本。
图4： 血清肌酸激酶（CK）活性（平均值±SD）24小时前（PRE），48后最大的300省力延长续120小时ractions（LC）。数据显示为运动前值上的日志10的范围的百分比。 *表示从预（P <0.05），NS表示无显著差异显著差异。 请点击此处查看该图的放大版本。
图5： 一个主题的膝伸肌谁发现非典型响应等长收缩力。力测量后立即（IMM POST）24，48，300最大努力延长收缩回合后72和96小时相比，在这个问题的运动前（PRE）值并没有减少。 请点击此处查看该图的放大版本。
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Discussion
有几个步骤是获得本协议的预期效果的关键。首先，受试者必须充分熟悉到收缩的协议，特别是测力。要确保拍摄理解他们应该做的，给他们练习之前，数据采集强度测试的机会到底是什么。谁不熟悉充分使用这些程序的主体会显示损伤诱导下过天的学习曲线。这可以是一个混杂变量呈现强度测量无效。 图5从谁可能没有被正确熟悉的个人资料显示。本课题显示，由于越来越多的实力，也许，尽管破坏性锻炼学习在实验的过程中。第二，该受试者群体的选择也可以是该协议的关键。劳力肌肉损伤可能取决于许多f起受受试者变化很大行动者，包括个人的训练的状态。习惯了离心运动的个人将比较不习惯的人表现出很大的损伤小。选择的受试者群体时，这可能是一个重要的考虑因素。如果研究者有兴趣观察大损伤反应，人口不习惯离心运动将是最有可能提供这一结果。最后，这是至关重要的受试者一致地定位在测力计上的反复访问。研究者应该记录在测功机每个科目的每个可调节部件的位置设置，并相应地调整它的每个后续测试。这将最大限度地减少可变性因体位的不同。
许多不同dynameters可用。而这里所提供的方法是特定于Biodex测力计和控制软件，这些方法可占操作系后适于与其他测力计使用摹分歧。使用如这里介绍的测力计的提供对用于诱导人类肌肉损伤一些其它方法的优点。这些优势包括精确量化在演习期间所做的总功，控制角速度和精确测量的力量和强度损失。然而，损伤诱导的其它方法可以在一个测力计，不提供或不优选的情况下使用。胡巴尔和同事13所使用的重复椅子坐和上升的方法来有效地诱导的肌肉损伤。在这项研究中，受试者进行降低到椅子延长收缩。斯图普卡和同事14使用期间，受试者在同心一个重复最多的120％进行收缩的延长部件传统伸膝锻炼。下坡行驶也是造成肌肉损伤15,16的有效刺激。如果研究人员是损伤诱导的这些其他方法可以是优选感兴趣观察从一个更真实的或特定的运动刺激，或从一个封闭的动能上链机芯的损害。这个协议，研究人员可以考虑另一种修饰是采血的肌酸激酶测定频率。为了得到血清肌酸激酶运动后的最翔实的图片，研究人员可能选择采取血液样本，每24小时的损害后5〜6天。这将确保高峰期血清肌酸激酶值不会错过。也这将提供作为到的变化在血清肌酸激酶，如曲线是否遵循单或双相形状的性质更好的信息。
此协议的一个限制是，强度损失，血清肌酸激酶和疼痛，是损害的间接标记。而损伤的直接证据可以通过获得肌肉样品并用电子显微镜观察到的，在啮齿动物研究中使用的其他组织学方法不检测VOLU在人体肌肉17,18 ntary收缩诱导的损伤。考虑到能够直接检测在人类自主收缩引起的损伤情况下肌肉损伤的方法有限，损坏的间接指标是最好的选择10名。
二者的数据收集和分析的各个方面，可能需要排除故障。在肌肉损伤协议中，受试者必须触发对每个离心收缩轴臂的运动。主题，直到阈力值满足触发轴运动和离心收缩在扩展膝盖位置对承包固定臂做到这一点。阈值力值是程序性进入收缩协议（步骤1.3.4.2）的扭矩值的10％。主体可能满足在伸展膝盖开始位置的门槛难度力，已建成了多套特之后。研究人员可以帮助主体到达THReshold通过拉动轴臂以引发收缩。可替代地，能够减少程序性到协议（1.3.4.2）的每个收缩的转矩值，使得该阈值是较低的。然而，扭矩值不能设置得太低，因为如果这个问题超出了扭矩值轴手臂将停止收缩将被中断。在肌酸激酶和酸痛数据的性质也可以为研究者一些麻烦。这些数据集常常不是正态分布。两个变量往往显示方差不均匀性，使得增加的变异性较高的平均值发生。由于这些变量的性质，对数变换往往是适当的归一化分布和均匀化之前的统计分析的方差。可替代地，可以使用非参数检验。
在本文所描述的运动引起的肌肉损伤协议具有广阔的应用前景。主要海峡使用的协议的ength是研究支配肌肉的修复，再生，和适应直接在人受试者的细胞和分子过程的潜力。此外，延迟性肌肉酸痛和临时实力的损失往往是剧烈的，或新的锻炼不良的后果。利用如一个在这里描述的基于运动损伤协议，提供了研究人员验证的模型可以测试营养，营养食品，或药物干预或为了防止延迟性肌肉酸痛以下锻炼其他治疗的有效性。
总之，本手稿描述了一种安全可靠的方法以引起和量化在人类收缩诱导的骨骼肌损伤。它使用由一测力计控制以诱导损伤膝伸肌的离心收缩。肌肉损伤无创性与延迟性肌肉酸痛评估，血清肌酸激酶和强度损失。而该协议对损害诱导和力的测量的特定测力计写入，该协议可以适于一起用于与其他测力计以及收缩诱导损伤其它模式中使用。
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Biodex Dynomometer | Biodex Medical Systems | 850-000 | Other models are available and should produce similar results |
| Creatine Kinase kit | Sigma-Aldrich | MAK116 | |
| Serum Vacutainers | BD Bioscience | 367812 | |
| Winged safety push button blood collection set | BD Bioscience | 367338 | |
| Cryogenic vials | Sigma-Aldrich | V5007 | We use the 2 ml vials to store serum aliquots |
References
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