Abstract
Krimp veroorzaakte spierschade via vrijwillige excentrieke (verlenging) contracties biedt een uitstekend model voor het bestuderen van de spieren aanpassing en herstel van de mens. Hierin bespreken we het ontwerp van een excentrieke oefening protocol op schade in de quadriceps spieren, gekenmerkt door veranderingen in kracht, pijn, en plasma creatine kinase niveaus veroorzaken. Deze werkwijze is eenvoudig, ethische en breed toepasbaar omdat het wordt uitgevoerd bij proefpersonen en elimineert de interspecies vertaling van de resultaten. Subjects uitvoeren 300 maximale excentrische contracties van de knie extensoren met een snelheid van 120 ° / sec op een isokinetische dynamometer. De omvang van de schade is meetbaar met behulp van relatief niet-invasieve isokinetische en isometrische maatregelen van kracht verlies, pijn, en plasma creatine kinase niveaus gedurende een aantal dagen na de oefening. Derhalve kan de toepassing worden gericht op specifieke populaties in een poging om de mechanismen voor spier identificerenaanpassing en regeneratie.
Protocol
De volgende procedures zijn in overeenstemming met de normen van de Brigham Young University Institutional Review Board (IRB).
1. Bereid de samentrekking Protocollen
Opmerking: Het volgende protocol instructies zijn gebaseerd op de Biodex Advantage software. Navigeren in de software en de exploitatie van de bank zal anders zijn als verschillende systemen worden gebruikt.
- Isokinetic Strength Test Protocol
- Om de isokinetische protocol, geopend rollenbank control software op de computer te maken en selecteer het tabblad "Protocol" en selecteer het tabblad "Record" op de werkbalk aan de bovenkant van het scherm. Selecteer "Nieuwe Protocol" in de keuzelijst.
- In het vak "Studie Type" de optie "Test".
- Selecteer de volgende parameters uit de dropdown menu's: Onder het menu "Mode" select Isokinetic. Onder de "Joint" menu selecteer knie. Onder de " Pattern ". Menu select extensie / flexie Selecteer concentrische contracties voor zowel de uitbreiding en flexie bewegingen Selecteer." Herhalingen "onder de" End Met "dropdown menu.
- Op de "eenzijdige" tab programma 1 set van 3 herhalingen bij een snelheid van 60 ° / sec voor zowel de afstand en de richting van de weeën. Om dit te doen, voert u "1" in het veld "# sets" en typ "3" in de "End Door Reps" rij. Typ dan 60 in zowel de "Speed Away" en "Speed Toward" rijen.
- Gebruik 90 ° als de anatomische referentiepunt en stel bereik van de beweging beperkt tot ongeveer 10 ° afstand en 110 ° in de richting (0 ° = volledige uitbreiding, 135 ° = Vol buiging) .Om dit te doen, selecteert u de "set ROM" knop aan de linkerkant van het scherm. Kalibreer de hefboomarm zodat 90 ° evenwijdig aan de vloer (zoals aangegeven met de hefboomarm hoekindicator aangebracht op het computerscherm). Vervolgens met behulp van 90 ° als de anatomische reconferentie punt, stelt u het bereik van de beweging beperkt tot ongeveer 10 ° afstand en 110 ° in de richting (0 ° = volledige uitbreiding, 135 ° = vol flexie).
LET OP: De gezamenlijke hoek hier gegeven hebben de voorkeur, maar deze instellingen moeten worden bewerkt op een case-by-case basis vooral bij het werken met patiënten met een vaste flexie misvorming of andere beperking. - Noem het protocol in het veld "Beschrijving" op de linker onderkant van het scherm en selecteer de knop Opslaan op de bovenste menubalk.
- Isometrische Strength Test Protocol
- Herhaal stap 1.1.1 om te beginnen met het maken van de isometrische protocol.
- Selecteer de "Test" optie in het vak "Studie Type".
- Selecteer de volgende parameters uit de dropdown menu's: Onder het menu "Mode" "isometrische". Onder het menu "Joint" selecteer "knie". Onder het menu "Pattern" selecteer "extensie / flexie". Onder het "geen sn Direction "menu" away ". In de" End Met "menu" herhalingen ".
- Programmeer een proef met 1 set van 3 isometrische contracties durende 5 sec elk op een gezamenlijke hoek van 70 °. Om dit type "1" te doen in het veld "Positions" op het tabblad "eenzijdige". Onder de positie # 1 kolom, type "3" in het "einde door Reps" rij. In de rij met het label "Angle" te selecteren "70".
- Selecteer 90 ° als de anatomische referentiepunt en een weg te beperken tot 70 °.
- Noem het protocol in het veld "Beschrijving" op de linker onderkant van het scherm en selecteer de knop Opslaan op de bovenste menubalk.
- Muscle Beschadiging Eccentric Oefening Protocol
- Om de excentrieke oefening protocol, geopend rollenbank control software op de computer te maken en selecteer het tabblad "Protocol". Selecteer vervolgens het tabblad "Record" op de werkbalk aan de bovenkant van het scherm. Klik nu op "Nieuw protocol &# 34; uit de keuzelijst.
- Selecteer de "Exercise" optie in het vak "Studie Type".
- Selecteer de volgende parameters uit de dropdown menu's: Onder het menu "Mode" "isokinetische". Onder het menu "Joint" selecteer "knie". Onder het menu "Pattern" selecteer "Uitbreiding / Flexion". Onder het menu "contractie" selecteer "Con / ECC".
- Op het tabblad "eenzijdige", programma 10 sets van 10 herhalingen met een snelheid van 180 ° / sec weg en 120 ° / sec in de richting met 60 seconden rust tussen de sets.
- Typ "10" in het veld "# Sets".
- In de eerste kolom (met het label # 1), type "10" in de rij met het label "End door Reps". Typ vervolgens "180" in de volgende rij met het label "Speed Away". In de volgende rij met het label "Speed Toward", type "120". In de rij label "Torque" Typ 200 tot 600, afhankelijk van de verwachte sterkte van de sOnder voorbehoud.
- Herhaal stap 1.3.4.2 voor sets # 2 tot # 10.
- Type 60 in de "Rest Tijd in sec" in.
- Typ 90 ° in het veld "Anatomische Reference".
- Selecteer de "Set ROM" knop aan de linkerkant van het scherm en stel bereik van de beweging beperkt tot 40 ° afstand en 110 ° in de richting (0 ° = volledige uitbreiding, 135 ° = vol flexie). Deze instellingen bieden het bereik van de beweging, waardoor het onderwerp weerstand moeten bieden tegen de arm van de rollenbank. Uit veiligheidsoverwegingen zal de rollenbank stoppen met bewegen als het onderwerp stopt met het verstrekken van weerstand binnen dit gespecificeerde bereik van de beweging.
- Om het bereik van de beweging te stellen, selecteert u de "set ROM" knop aan de linkerkant van het scherm. Kalibreer de hefboomarm zodat 90 ° evenwijdig aan de vloer (zoals aangegeven met de hefboomarm hoekindicator aangebracht op het computerscherm). Vervolgens met behulp van 90 ° als de anatomische referentiepunt, set het bereik van de beweging beperkt tot 40 ° afstand en 110 ° in de richting (0 ° = volledige uitbreiding, 135 ° = vol flexie).
LET OP: Deze gezamenlijke hoek instellingen zijn suggesties voor een typische gezonde proefpersoon. Deze moeten worden aangepast aan de capaciteiten te passen van de ene persoon naar de andere.
- Om het bereik van de beweging te stellen, selecteert u de "set ROM" knop aan de linkerkant van het scherm. Kalibreer de hefboomarm zodat 90 ° evenwijdig aan de vloer (zoals aangegeven met de hefboomarm hoekindicator aangebracht op het computerscherm). Vervolgens met behulp van 90 ° als de anatomische referentiepunt, set het bereik van de beweging beperkt tot 40 ° afstand en 110 ° in de richting (0 ° = volledige uitbreiding, 135 ° = vol flexie).
- Noem het protocol in het veld "Beschrijving" en klik op de knop "Save" bovenaan werkbalk.
2. nulmetingen
- pijn Metingen
- Maak een visuele analoge schaal door het tekenen van een 100 mm lijn horizontaal over een pagina.
- Aan de linker kant van de lijn aan te geven "Geen pijn" en aan de rechterzijde van de lijn aan te geven "Extreme pijn" (figuur 1). Deze methode wordt algemeen gebruikt om vertraagde beginnende spierpijn 1,10,11 beoordelen.
- Instrueer het onderwerp van twee lichaamsgewicht kraakpanden te doen. Voer beide kraakpanden met armen hield straight in het bijzijn van de schouders en voeten op schouderbreedte uit elkaar. Juiste diepte wordt bereikt wanneer de bovenbenen parallel aan de vloer alvorens terug te keren naar de startpositie zijn.
- De proefpersoon wordt gevraagd de intensiteit van de pijn hij voelde in de quadriceps femoris tijdens de hurkt door het tekenen van een verticale lijn op de juiste plaats op de visueel analoge schaal aangeven.
- Kwantificeren niveau van pijn van het onderwerp door het meten van de afstand in millimeters van de no-pijn einde van de visuele analoge schaal mark onderwerp.
- Serum creatine kinase
LET OP: Draag beschermende handschoenen voor het hanteren van bloed en gooi naalden onmiddellijk na gebruik in een naaldencontainer als per ziekenhuis of universitaire beleid.- Volg gestandaardiseerde aderlaten procedures om bloed te trekken uit de antecubitale regio van de arm van de proefpersoon in nuchtere toestand tot 5-6 ml bloed 12 te verkrijgen.
- centrifuge debloedmonster bij 15 xg gedurende 15 min bij 3 ° C om serum te scheiden van bloedcellen.
- Met behulp van een overdracht pipet het serum monster in een microcentrifugebuis gemerkte onderwerp en tijdstip.
- Bewaar het monster bij -80 ° C voor later gebruik.
- Testen serummonsters creatine kinase activiteit met een commercieel verkrijgbare kit volgens het protocol van de fabrikant. Als alternatief kan de serummonsters worden vervoerd naar een lokaal medisch diagnostisch laboratorium voor analyse.
- onderwerp Voorbereiding
- Achtenveertig uur voorafgaand aan het bezoek van de patiënt door hen te instrueren zware of ongewone lichaamsbeweging, niet-steroïdale anti-inflammatoire geneesmiddelen en alcohol te vermijden.
- Wanneer het onderwerp aankomt, verzamel gewicht, lengte, geslacht, en been dominantie informatie voorafgaand aan setup. Been dominantie kan worden bepaald door het onderwerp met welk been zij zou kiezen om een bal te schoppen.
- Hebben de subject warmen bij 50 tot 150 W gedurende 10 minuten op een ergometer fiets voordat de kracht proeven.
- Na de warming-up te vragen het onderwerp te zitten in de stoel van de rollenbank. Pas de kanteling, hoogte, diepte, leunen, en rotatie van de zitting en steel dat het onderwerp passen. Met de laterale femorale condylus als referentie en uitlijnen rotatieas van de knie met die van de dynamometer as arm. Pas de as armlengte zodat het net proximaal van de mediale malleolus, en veilig met band. Onderwerp moet in staat zijn om comfortabel plantaire flex met een volledige waaier van beweging.
- Laat voldoende ruimte (25 mm) tussen de voorrand van de zitting en de rug van het been om maximale buiging van het kniegewricht zonder klemmen of ongemak.
- Stabiliseren onderwerp met schouder, heup, enkel en dijen bandjes. De kniestrekkers isoleren en voorkomen ondersteunende spieren betrokkenheid, is het essentieel dat het voorwerp stevig worden gestabiliseerd.
- Heeft het onderwerp uit te voeren3-5 praktijk extensie / flexie bewegingen van de knie, beeldscherm bewegingsbereik en tekenen van ongemak dat voorafgaand aan het begin van de contractie protocol kunnen bestaan, en naar wens aanpassen.
- Nu dat de instelbare onderdelen van de bank goed zijn gemonteerd op het onderwerp, noteer de zitpositie instellingen en de as arm positie voor herhaalbare setup voor latere bezoeken.
Opmerking: Het is van belang dat het voorwerp veilig en comfortabel. De rollenbank is voorzien van een noodstopknop voor zowel het onderwerp als operator in het geval van een noodsituatie.
- Force Measurement
- Na het onderwerp goed in de zitting is gericht en de isometrische kracht testprotocol wordt geladen, instrueren het onderwerp over hoe de test uit te voeren.
- Vertel het onderwerp dat hij of zij zal worden aanbestedende tegen de hendel arm die stationair blijven. Vertel het onderwerp aan de aanwijzingen van het computerscherm te doen 3 contracties durende 5 sec eac volgenh.
- Vertel het onderwerp maximale inspanning voor elke krimp te handhaven. Vertel het onderwerp om te ademen tijdens de weeën. Vraag het onderwerp aan hun armen kruisen over de borst tijdens de test.
- Start de isometrische protocol en laat het onderwerp op de proef met submaximale inspanning oefenen. Deze praktijk proces zal het onderwerp op de proef vertrouwd te evenals bieden een test-specifieke warm-up. Laat de geteste produkten oefenen 2-3 keer.
- Zodra het onderwerp klaar is, start de test en verbaal aan te moedigen het onderwerp maximale inspanning voor elke krimp voorzien.
- Record koppel, macht, en werk. De software berekent ook de coëfficiënt van variantie (een statistische representatie van testvaliditeit gebaseerd op de reproduceerbaarheid van de prestaties, lagere waarden geven een hogere reproduceerbaarheid). Als de coëfficiënt van variantie 15% overschrijdt, herhaal de test. Herhaal de test tot 4 keer. Als het onderwerp niet in staat is om een coëfficiënt te produceren of variantie minder dan 15% na 4 pogingen gebruik maken van de gegevens uit de set die de laagste coëfficiënt van variantie waarde opgeleverd.
- Laat het onderwerp twee tot drie minuten om te rusten, en dan laadt de isokinetische protocol om isokinetische kracht gegevens te verkrijgen.
- Nadat het onderwerp is bevestigd in de zetel, te instrueren over hoe de isokinetische test uit te voeren.
- Vertel het onderwerp dat ze zullen doen drie extensie en buiging contracties tegen de hendel arm die tegen een vast tarief zal bewegen. Vertel het onderwerp van het doel is om zo krachtig mogelijk te contracteren in het gehele bereik van de beweging voor elke wee.
- Vertel hen dat de hefboom arm stopt wanneer ze het einde van het bereik van de beweging te bereiken. Vraag het onderwerp aan zijn armen kruisen over de borst tijdens de test. Herinner het onderwerp hun adem niet vast te houden tijdens de weeën
LET OP: Terwijl de verzameld van de buiging component van de contractie gegevens niet die van belang kunnen zijn voor de onderzoeker, subjects die maximale inspanning voor zowel het buigen en strekken manoeuvres hebben de neiging om een betere werking consistentie opleveren tijdens de verlenging manoeuvre.
- Start de test en verbaal aan te moedigen het onderwerp maximale inspanning leveren.
- Record koppel, macht, en werk. De software berekent ook de coëfficiënt van variantie (een statistische representatie van testvaliditeit gebaseerd op de reproduceerbaarheid van de prestaties, lagere waarden geven een hogere reproduceerbaarheid). Als de coëfficiënt van variantie 15% overschrijdt, herhaal de test.
- Herhaal de test tot 4 keer. Als het onderwerp niet in staat is een coëfficiënt van variantie minder dan 15% te produceren na 4 pogingen, gebruik maken van de gegevens uit de set die de laagste coëfficiënt van variantie waarde opgeleverd.
- Na het onderwerp goed in de zitting is gericht en de isometrische kracht testprotocol wordt geladen, instrueren het onderwerp over hoe de test uit te voeren.
3. Schade Inductie
- Een tot drie dagen na de basislijn metingen van deel 2, hebben het onderwerp terugkeer naar het laboratorium van de schade inductie gedeelte van deprotocol
- Laat het onderwerp warm-up op een fietsergometer gedurende 10 minuten bij 50 tot 150 W.
- Na de warming-up, oosten en zet het onderwerp op de rollenbank met behulp van de aanpassing instellingen genoteerd in stap 2.3.7, laadt u de spieren beschadigen excentrieke oefening protocol en instrueren het onderwerp over hoe de oefening goed uit te voeren.
- Vraag het onderwerp dat zij zullen samentrekken tegen de hefboomarm om de beweging van de schacht arm inleiden elke contractie. Vertel het onderwerp dat als de as arm beweegt in de richting van hen tegen een vast tarief, hun doel is om samen te trekken tegen zo krachtig mogelijk te maken.
- Dat het onderwerp van de handgrepen aan weerszijden van de zitting grijpen.
- Vertel het onderwerp om te ademen tijdens de weeën; uitademen tijdens de excentrische fase.
- Wanneer het onderwerp klaar is, start de eerste set van de contracties door het indrukken van de startknop op het scherm.
- Verbaal het onderwerp aan te moedigen om maximale ef behoudenfort voor elke wee.
- Volg de aanwijzingen op het scherm dat het onderwerp door middel van 10 sets van 10 herhalingen zal begeleiden met een rustperiode van 1 min tussen de sets.
- Zodra 10 sets zijn afgerond, zodat de onder 1 tot 5 min te rusten voordat het herhalen van het protocol.
Opmerking: Het maximum aantal sets beschikbaar onder de excentrische protocol 10 maar dit kan variëren naargelang de rollenbank en software. De rest is er tijd voor de exploitant om het protocol te herladen indien nodig. - Herhaal deze procedure nog twee keer voor een totaal van 300 overwegend excentrische contracties.
4. spierschade Assessment
- Herhaal beide Isokinetic en isometrische kracht proeven die in 2,4 onmiddellijk na de beschadiging training en 24, 48, 72 en 96 uur na.
- Herhaal de meting pijn zoals beschreven in punt 2.1 bij 24, 48, 72 en 96 uur na beschadiging oefening. Zorg ervoor dat u een nieuwe visuele analoge schaal gebruiken voor elkeassessment zodat het onderwerp niet hun eerdere reacties kunnen zien.
- Herhaal de bloedafname zoals beschreven in deel 2.2 voor creatine kinase assay op 48 en 120 uur na beschadiging training of op tijdstippen bepaald door de experimentele protocol.
- Teken de creatine kinase, sterkte en pijn gegevens op de y-as van een grafiek tegen de tijd op de x-as.
- Zien hoe deze variabelen afwijken van en terug naar het uitgangsniveau waarden in de dagen na oefening duiden op beschadiging en herstel, respectievelijk.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Met behulp van de hier gepresenteerde methoden, basislijn pijn, serum creatine kinase-activiteit, en sterkte (isometrische en isokinetische) metingen werden uitgevoerd in 7 ongetrainde jonge mannen. De volgende dag, ondergingen de proefpersonen de spier beschadiging excentrische contractie hierboven beschreven protocol. Om indices van spierschade bieden, follow-up evaluaties van kracht, pijn en serum creatine kinase activiteit werden gemaakt. Sterkte werd gemeten onmiddellijk na en 24, 48, 72 en 96 uur na training. Pijn werd gemeten 24, 48, 72, en 96 uur na het sporten. Serum creatine kinase werd gemeten op 48 en 120 uur na de training. Deze gegevens werden geanalyseerd met een one-way herhaalde metingen variantieanalyse met Dunnett's meervoudige vergelijkingstest test na de oefening waarden te vergelijken met de vooraf uitoefenwaarde. Ten opzichte van pre-oefening, isometrische en isokinetische kracht werd verlaagd naar 24 en 48 uur na het sporten, respectievelijk, en terug Soortgelijke vooraf trainingswaarden daarna (figuur 2). Pijn was significant verhoogd bij 24, 48 en 72 uur na inspanning (Figuur 3). Serum creatine kinase werd significant verhoogd 48 uur na het sporten (figuur 4). Figuur 5 toont een isometrisch atypische krachtcurve in de dagen na beschadiging oefening.
Figuur 1: Het visuele analoge schaal gebruikt om spierpijn van de quadriceps te kwantificeren femoris spieren. Onderwerpen zijn geïnstrueerd om twee lichaamsgewicht kraakpanden te doen en dan wijzen op de lijn van de mate van pijn zij voelden in de quadriceps spieren tijdens de squat manoeuvre. De onderzoeker kwantificeert dit door het meten van de afstand van het merk in mm van de no-pijn kant van de schaal."Http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54859/54859fig1large.jpg" target = "_ blank"> Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2: Isometrische kracht (A) en 60 o / s isokinetische kracht (B) van de knie extensoren een dag voor (pre), onmiddellijk na (imm post), 24, 48, 72 en 96 uur na een aanval van 300 maximale inspanning verlenging contracties. De gegevens worden uitgedrukt als percentage van de pre-oefening krachtwaarde (gemiddelde ± SD). Gegevens werden geanalyseerd met een enkele herhaalde metingen variantie-analyse met een Dunnett-test voor meervoudige vergelijkingen. * Geeft duidelijk verschil aan van pre (p <0,05). Dit cijfer is een bewerking van referentie 3. Klik hier om te zien een grotere version van dit cijfer.
Figuur 3: De pijn responscurve één dag voor de training (pre) en op 24, 48, 72 en 96 uur na 300 maximale inspanning verlenging contracties. De gegevens zijn uitgedrukt op log schaal 10 (gemiddelde ± SD). * Geeft duidelijk verschil aan van pre inspanning (p <0,05). Dit cijfer is een bewerking van referentie 3. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 4: Serum creatine kinase (CK) activiteit (gemiddelde ± SD) 24 uur voor (pre), 48 en 120 uur na 300 maximale inspanning verlenging contractions (LC). De gegevens worden weergegeven als het percentage van vooraf trainingswaarden op de log 10 schaal. * Geeft significant verschil van pre (p <0,05), ns geeft geen significant verschil. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 5: De isometrische kracht van de knie strekspieren van een onderwerp die een atypische reactie vertoonden. Krachtmetingen onmiddellijk na (imm post) 24, 48, 72 en 96 uur na een periode van 300 maximale inspanning verlenging contracties werden niet verminderd in vergelijking met de pre oefening (pre) waarde in dit gebied. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Verschillende stappen zijn cruciaal voor het verkrijgen van de gewenste resultaten van dit protocol. Ten eerste moet onderwerpen voldoende vertrouwd op de contractie protocollen, met name de krachtmetingen. Zorg ervoor dat het onderwerp begrijpt precies wat ze verwacht wordt en geef ze een kans om de sterkte testen voorafgaand aan het verzamelen van gegevens te oefenen. Onderwerpen die niet voldoende vertrouwd met deze procedures kan een leercurve in de dagen na de schade inductie tonen. Dit kan een verwarrende variabele waardoor de sterkte metingen ongeldig. Figuur 5 toont gegevens van een persoon die misschien niet goed vertrouwd. Dit onderwerp toonde het verbeteren van kracht als gevolg, misschien, aan het leren in de loop van het experiment, ondanks de schadelijke oefening. Ten tweede kan de keuze van de vakgebiedpopulatie ook kritisch om dit protocol. Exertionele spierbeschadiging kan sterk variëren van persoon tot persoon, afhankelijk van allerlei factoren, waaronder de getrainde status van het individu. Individuen gewend aan zonderlinge oefening zal veel minder schade te laten zien ten opzichte van ongewone individuen. Dit kan een belangrijke overweging zijn bij het kiezen van een onderwerp bevolking. Als een onderzoeker is geïnteresseerd in het observeren van een grote schade respons, zal een bevolking niet gewend is aan excentrische oefeningen meeste kans om deze uitkomst te verstrekken. Tenslotte is het essentieel dat het onderwerp constant wordt op de rollenbank via herhaalde bezoeken. De onderzoeker moet de positie van instellingen voor elke instelbare component van de bank voor elk onderwerp op te nemen en te herpositioneren dienovereenkomstig voor elke follow-up te testen. Dit zal variabiliteit te minimaliseren als gevolg van orthostatische verschillen.
Veel verschillende Dynameters beschikbaar. Terwijl de methoden die hier zijn specifiek voor de Biodex dynamometer en besturingssoftware, kunnen deze werkwijzen worden aangepast voor gebruik met andere dynamometers na verwerking van operating verschillen. Het gebruik van de dynamometer hier gepresenteerde verschaft voordelen boven andere methoden om spierbeschadiging in mensen veroorzaken. Deze voordelen zijn oa nauwkeurig kwantificeren van het totale werk gedaan tijdens de oefening, het regelen van hoeksnelheid en nauwkeurig meten van de sterkte en kracht te verliezen. Echter kunnen andere werkwijzen voor schade inductie worden gebruikt indien een dynamometer niet beschikbaar is of niet de voorkeur. Hoebal en collega's 13 gebruikt een herhaalde stoel zitten en aanleiding methode om effectief geïnduceerde spierschade. In deze studie, onderwerpen uitgevoerd verlenging weeën door het verlagen van in een stoel. Stupka en medewerkers 14 gebruikte traditionele kniestrekkers oefening waarbij proefpersonen voerden de verlenging component van de krimp bij 120% van concentrische maximaal één herhaling. Downhill running is ook een effectieve stimulans voor spierschade 15,16 veroorzaken. Deze andere methoden schade inductie kan de voorkeur indien de onderzoekergeïnteresseerd zijn in het observeren van schade als gevolg van een meer real-world of sport-specifieke stimulus of van een gesloten kinetische keten beweging. Een andere wijziging van dit protocol dat de onderzoeker kunnen overwegen is de frequentie van de bemonstering van bloed voor creatine kinase meting. Om de meest informatieve foto van serum creatine kinase na het sporten te krijgen, kan de onderzoeker ervoor kiezen om bloedmonsters te nemen elke 24 uur gedurende vijf tot zes dagen na beschadiging. Dit zal ervoor zorgen dat de piek serum creatine kinase waarden niet worden gemist. Ook dit betere informatie over de aard van de veranderingen in serum creatine kinase, bijvoorbeeld of de curve volgt een mono- of bifasisch vorm verschaffen.
Een beperking van dit protocol is dat de kracht verlies, serum creatine kinase, en pijn, zijn indirecte markers van de schade. Hoewel direct bewijs van de schade kan worden waargenomen door het verkrijgen van een spier monster en via elektronenmicroscopie, andere histologische methoden die worden gebruikt in knaagdieren studies hebben Volu niet detecterenntary-contractie geïnduceerde schade in menselijke spierkracht 17,18. Gezien de beperkte werkwijzen die direct detecteren spierbeschadiging in het kader van vrijwillige contractie geïnduceerde afwijkingen bij mensen, indirecte merkers van schade tot de beste opties 10.
Aspecten van zowel het verzamelen en analyseren van gegevens kan het oplossen van problemen vereisen. Tijdens de spier schadelijke protocol, moet het voorwerp de beweging van de steel dat aanleidingen tot excentrische contractie. Het onderwerp doet dit door de aanbestedende tegen de stationaire arm in een uitgestrekte knie positie tot een drempelwaarde kracht waarde wordt voldaan die de as beweging en de excentrieke contractie triggers. De drempel van kracht is 10% van de waarde van het koppel geprogrammeerd in de contractie protocol (stap 1.3.4.2). Onderwerpen kunnen moeite hebben te voldoen aan de drempel van kracht in het verlengde knie start positie, vooral na een aantal sets zijn afgerond. De onderzoeker kan helpen bij het onderwerp te bereiken de drieshold de contracties initiëren door aan de as arm. Als alternatief kan de koppelwaarde geprogrammeerd in elke contractie van het protocol (1.3.4.2) worden verlaagd, zodat de drempel lager. De koppelwaarde mag niet te laag omdat als het voorwerp de koppelwaarde overschrijdt de as arm stopt en de krimp wordt onderbroken. De aard van de creatine kinase en pijn gegevens kunnen ook een aantal problemen voor de onderzoeker. Deze gegevens worden vaak niet normaal verdeeld. Beide variabelen aan de non-homogeniteit van variantie zodat grotere variabiliteit optreedt bij hogere gemiddelde waarden tonen. Vanwege de aard van deze variabelen een log-transformatie vaak wenselijk de verdelingen normaliseren en homogeniseer de variantie voorafgaand aan statistische analyse. Als alternatief kunnen niet-parametrische testen worden gebruikt.
De oefening geïnduceerde spierbeschadiging protocol beschreven in dit document kan een brede toepassingen. De primaire strength van gebruik van het protocol is de mogelijkheid om de cellulaire en moleculaire processen die spier reparatie, regeneratie en adaptatie regelen direct bij mensen te bestuderen. Bovendien spierkater en tijdelijke kracht verliezen zijn vaak ongewenste gevolgen van zware, of nieuwe oefening. Met behulp van een oefening gebaseerde schade protocol zoals hier beschreven, worden onderzoekers leverde een gevalideerd model kan de effectiviteit van voedingswaarde, nutraceutische of farmacologische interventies of andere behandelingen bedoeld om te beschermen tegen spierkater volgende inspanningstest.
Tot slot, dit manuscript beschrijft een veilige en betrouwbare methode om te veroorzaken en te kwantificeren-contractie geïnduceerde skeletspier schade bij de mens. Het gebruikt excentrische contracties van de kniestrekkers die worden gecontroleerd door een dynamometer schade veroorzaken. Spierschade wordt beoordeeld noninvasively met spierkater,serum creatine kinase en kracht te verliezen. Terwijl het protocol is geschreven voor een specifieke dynamometer schade inductie en krachtmetingen, kan dit protocol worden aangepast voor gebruik met andere testbank en andere vormen van contractie geïnduceerde schade samen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
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
- Deyhle, M. R., et al. Skeletal Muscle Inflammation Following Repeated Bouts of Lengthening Contractions in Humans. Front. Physiol. 6, 424 (2015).
- Hyldahl, R. D., et al. Extracellular matrix remodeling and its contribution to protective adaptation following lengthening contractions in human muscle. FASEB J. 29 (7), 2894-2904 (2015).
- Hyldahl, R. D., Olson, T., Welling, T., Groscost, L., Parcell, A. C. Satellite cell activity is differentially affected by contraction mode in human muscle following a work-matched bout of exercise. Front. Physiol. 5, 485 (2014).
- Clarkson, P. M., Kearns, A. K., Rouzier, P., Rubin, R., Thompson, P. D. Serum creatine kinase levels and renal function measures in exertional muscle damage. Med. Sci. Sports Exerc. 38 (4), 623-627 (2006).
- Clarkson, P. M. Exertional rhabdomyolysis and acute renal failure in marathon runners. Sports Med. 37 (4-5), 361-363 (2007).
- Seedat, Y. K., Aboo, N., Naicker, S., Parsoo, I. Acute renal failure in the "Comrades Marathon" runners. Ren. Fail. 11 (4), 209-212 (1989).
- Landau, M. E., Kenney, K., Deuster, P., Campbell, W. Exertional rhabdomyolysis: a clinical review with a focus on genetic influences. J. Clin. Neuromuscul. Dis. 13 (3), 122-136 (2012).
- Warren, G. L., et al. Role of CC chemokines in skeletal muscle functional restoration after injury. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 286 (5), C1031-C1036 (2004).
- Zhang, J., et al. CD8 T cells are involved in skeletal muscle regeneration through facilitating MCP-1 secretion and Gr1(high) macrophage infiltration. J. Immunol. 193 (10), 5149-5160 (2014).
- Cermak, N. M., Noseworthy, M. D., Bourgeois, J. M., Tarnopolsky, M. A., Gibala, M. J. Diffusion tensor MRI to assess skeletal muscle disruption following eccentric exercise. Muscle Nerve. 46 (1), 42-50 (2012).
- Chen, Y. W., Hubal, M. J., Hoffman, E. P., Thompson, P. D., Clarkson, P. M. Molecular responses of human muscle to eccentric exercise. J. Appl. Physiol. 95 (6), 2485-2494 (2003).
- Stasinger, S. K., Di Lorenzo, M. S. Phlebotomy Textbook. , 3rd, F.A. Davis Company. 188-203 (2011).
- Hubal, M. J., Chen, T. C., Thompson, P. D., Clarkson, P. M. Inflammatory gene changes associated with the repeated-bout effect. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 294 (5), R1628-R1637 (2008).
- Stupka, N., Tarnopolsky, M. A., Yardley, N. J., Phillips, S. M. Cellular adaptation to repeated eccentric exercise-induced muscle damage. J. Appl. Physiol. 91 (4), 1669-1678 (2001).
- Smith, L. L., et al. Changes in serum cytokines after repeated bouts of downhill running. Appl. Physiol. Nutr. Metab. 32 (2), 233-240 (2007).
- Marqueste, T., Giannesini, B., Fur, Y. L., Cozzone, P. J., Bendahan, D. Comparative MRI analysis of T2 changes associated with single and repeated bouts of downhill running leading to eccentric-induced muscle damage. J. Appl. Physiol. 105 (1), 299-307 (2008).
- Crameri, R. M., et al. Myofibre damage in human skeletal muscle: effects of electrical stimulation versus voluntary contraction. J. Physiol. 583 (Pt 1), 365-380 (2007).
- Yu, J. G., Malm, C., Thornell, L. E. Eccentric contractions leading to DOMS do not cause loss of desmin nor fibre necrosis in human muscle. Histochem. Cell Biol. 118 (1), 29-34 (2002).
- Jamurtas, A. Z., et al. Comparison between leg and arm eccentric exercises of the same relative intensity on indices of muscle damage. Eur. J. Appl. Physiol. 95 (2-3), 179-185 (2005).
