Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Induction et évaluation des Exertional Skeletal dommages musculaires chez les humains

Published: December 11, 2016 doi: 10.3791/54859
Automatic Translation
*1, *1, 1
1Exercise Sciences, Brigham Young University
* These authors contributed equally

Abstract

les dommages musculaires induits par Contraction-via excentrique (allongement) des contractions volontaires offre un excellent modèle pour étudier l'adaptation musculaire et la récupération chez les humains. Ici, nous discutons de la conception d'un protocole d'exercice excentrique pour provoquer des lésions dans les muscles quadriceps, marqués par des changements dans la force, la douleur, et les niveaux de créatine kinase plasmatique. Cette méthode est simple, éthique, et largement applicable car elle est effectuée dans des participants humains et élimine la traduction des résultats interspécifique. Les sujets effectuent 300 contractions excentriques maximales des muscles extenseurs du genou à une vitesse de 120 ° / sec sur un dynamomètre isocinétique. L'ampleur des dégâts est mesurable à l'aide des mesures isocinétiques et isométriques relativement non-invasive de la perte de la force, la douleur, et le taux de créatine plasmatique kinase sur plusieurs jours suite à l'exercice. Par conséquent, son application peut être dirigée vers des populations spécifiques dans le but d'identifier les mécanismes de musclel'adaptation et la régénération.

Protocol

Les procédures suivantes sont conformes aux normes de la revue institutionnelle carte Brigham Young University (CISR).

1. Préparer les protocoles Contraction

REMARQUE: Les instructions de protocole suivantes sont basées sur le logiciel Biodex Advantage. Navigation dans le logiciel et le fonctionnement du dynamomètre sera différent si différents systèmes sont utilisés.

  1. Protocole de test de Force isocinétique
    1. Pour rendre le protocole isocinétique, logiciel de contrôle de dynamomètre ouvert sur l'ordinateur et sélectionnez l'onglet "Protocole" puis sélectionnez l'onglet "Enregistrer" sur la barre d'outils en haut de l'écran. Sélectionnez "Nouveau protocole" dans la liste déroulante.
    2. Dans la zone "Type d'étude", sélectionnez l'option "Test".
    3. Sélectionnez les paramètres suivants dans les menus déroulants: Dans le menu "Mode" select isocinétique. Dans le cadre du "Joint" menu de sélection du genou. Sous le " Pattern ". Menu de sélection extension / flexion Sélectionnez contractions concentriques pour les mouvements d'extension et de flexion Sélectionnez." Représentants "dans le cadre du" End Par "le menu déroulant.
    4. Sur le "Unilatérale" programme d'onglet 1 jeu de 3 répétitions à une vitesse de 60 ° / s pour les deux loin et vers les contractions. Pour ce faire, entrez "1" dans le champ "# ensembles" et tapez "3" dans la ligne "End By Reps". Ensuite, tapez 60 dans la «vitesse vers" "Speed ​​Away" et les lignes.
    5. Utilisez 90 ° comme le point de référence anatomique et définir gamme de limites de mouvement à environ 10 ° de distance et 110 ° vers (0 ° = pleine extension, 135 ° = Flexion complète) .Pour ce faire, sélectionnez le bouton "set ROM" sur le côté gauche de l'écran. Calibrer le bras de levier de telle sorte que 90 ° est parallèle au sol (comme indiqué en utilisant l'indicateur d'angle de bras de levier prévu sur l'écran d'ordinateur). Ensuite, en utilisant 90 ° comme re anatomiquepoint de conférence, définir la plage des limites de mouvement à environ 10 ° de distance et 110 ° vers (0 ° = extension complète, 135 ° = flexion complète).
      REMARQUE: Les réglages d'angle conjoints donnés ici sont préférés, mais ces paramètres doit être modifiée au cas par cas, en particulier lorsque l'on travaille avec des sujets avec une déformation de flexion fixe ou une autre limitation.
    6. Nommez le protocole dans le champ "Description" en bas à gauche de l'écran et sélectionnez le bouton Enregistrer dans la barre de menu supérieure.
  2. Protocole de test de force isométrique
    1. Répétez les étapes 1.1.1 pour commencer à faire le protocole isométrique.
    2. Sélectionnez l'option "Test" de la boîte "Type d'étude".
    3. Sélectionnez les paramètres suivants dans les menus déroulants: Dans le menu "Mode", sélectionnez "isométrique". Dans le menu "Joint", sélectionnez "genou". Dans le menu "Pattern", sélectionnez "extension / flexion". Dans le cadre du "contraction Direction "menu, sélectionnez" away ". Dans la" fin par "menu, sélectionnez" représentants ".
    4. Programmer un test avec 1 jeu de 3 contractions isométriques durant 5 secondes chacun à un angle d'articulation de 70 °. Pour cela, tapez "1" faire dans le champ "Positions" sur l'onglet "Unilatérale". En vertu de la position # 1 colonne, tapez "3" dans la ligne "End par Reps". Dans la ligne intitulée "Angle" sélectionner "70".
    5. Sélectionnez 90 ° que le point de référence anatomique et une limite de distance à 70 °.
    6. Nommez le protocole dans le champ "Description" en bas à gauche de l'écran et sélectionnez le bouton Enregistrer dans la barre de menu supérieure.
  3. Muscle Damaging Protocole Exercice Excentrique
    1. Pour rendre le protocole d'exercice excentrique, logiciel de contrôle de dynamomètre ouvert sur l'ordinateur et sélectionnez l'onglet "Protocole". Ensuite, sélectionnez l'onglet "Enregistrer" sur la barre d'outils en haut de l'écran. Maintenant, cliquez sur "Nouveau protocole &# 34; dans la liste déroulante.
    2. Sélectionnez l'option "d'exercice" dans la boîte "Type d'étude".
    3. Sélectionnez les paramètres suivants dans les menus déroulants: Dans le menu "Mode", sélectionnez "isocinétique". Dans le menu "Joint", sélectionnez "genou". Dans le menu "Pattern", sélectionnez "Extension / Flexion". Sous le menu "Contraction" select "Con / ECC".
    4. Dans l'onglet "Unilatérale", programme 10 séries de 10 répétitions à des vitesses de 180 ° / s à une distance de 120 ° / s vers 60 sec de repos entre les séries.
      1. Tapez "10" dans le champ "# Sets".
      2. Dans la première colonne (étiqueté n ° 1), le type "10" dans la ligne intitulée "End par Reps". Ensuite, tapez "180" dans la rangée suivante intitulée "Speed ​​Away". Dans la rangée suivante intitulée "Speed ​​Vers", type "120". Dans la ligne intitulée "couple", type 200 à 600 selon la force prévue des sous réserve.
      3. Répétez l'étape 1.3.4.2 pour les ensembles # 2 à # 10.
      4. Type de 60 dans le "temps de repos en secondes" champ.
    5. Tapez 90 ° dans le champ "Anatomical Référence".
    6. Sélectionnez le bouton "Set ROM" sur le côté gauche de l'écran et définir gamme de limites de mouvement à 40 ° et 110 ° loin vers (0 ° = extension complète, 135 ° = flexion complète). Ces paramètres fournissent l'amplitude du mouvement par lequel le sujet doit fournir une résistance contre le bras du dynamomètre. Par mesure de sécurité, le dynamomètre arrête de se déplacer si le sujet cesse de fournir la résistance dans cette plage spécifiée de mouvement.
      1. Pour définir l'amplitude de mouvement, sélectionnez le bouton "ROM mis" sur le côté gauche de l'écran. Calibrer le bras de levier de telle sorte que 90 ° est parallèle au sol (comme indiqué en utilisant l'indicateur d'angle de bras de levier prévu sur l'écran d'ordinateur). Ensuite, en utilisant 90 ° comme le point de référence anatomique, set la gamme des limites de mouvement à 40 ° et 110 ° loin vers (0 ° = extension complète, 135 ° = flexion complète).
        NOTE: Ces réglages d'angle conjoints sont des suggestions pour un sujet sain typique. Ceux-ci devraient être modifiés pour adapter les capacités d'un individu à l'autre.
    7. Nommez le protocole dans le champ "Description" et sélectionnez le bouton «Enregistrer» à la barre d'outils supérieure.

2. Mesures de base

  1. mesures endolorissement
    1. Faire une échelle visuelle analogique en traçant une ligne de 100 mm horizontalement sur une page.
    2. Sur le côté gauche de la ligne indique "Aucune douleur" et sur le côté droit de la ligne indique «douleur extrême» (figure 1). Cette méthode est couramment utilisée pour évaluer d'apparition retardée douleur musculaire 1,10,11.
    3. Instruire le sujet à faire deux squats de poids corporel. Effectuer les deux squats avec straigh bras tendust en face de l'épaules et les pieds la largeur des épaules. Une bonne profondeur est atteinte lorsque les cuisses sont parallèles au sol avant de revenir à la position de départ.
    4. Demandez au sujet d'indiquer l'intensité de la douleur qu'il a ressenti dans les quadriceps fémoral muscles pendant les squats en traçant une ligne verticale à l'endroit approprié sur l'échelle visuelle analogique.
    5. Quantifier le niveau de la douleur du sujet en mesurant la distance en millimètres de la fin de non-douleur de l'échelle visuelle analogique à la marque de sujet.
  2. Sérum Créatine Kinase
    ATTENTION: Porter des gants de protection avant de manipulation du sang et éliminer les aiguilles immédiatement après usage dans un récipient de dièses conformément à la politique de l'université ou de l'hôpital.
    1. Suivez les procédures de phlébotomie normalisées pour retirer le sang de la région du coude du bras du sujet dans des conditions de jeûne pour obtenir 5 à 6 ml de sang 12.
    2. Centrifugeuse leéchantillon de sang à 15 xg pendant 15 min à 3 ° C pour séparer le sérum des cellules sanguines.
    3. En utilisant une pipette de transfert, transférer l'échantillon de sérum dans un tube de microcentrifugeuse étiquetés de manière appropriée pour le point objet et le temps.
    4. Conserver l'échantillon à -80 ° C pour une utilisation ultérieure.
    5. Le dosage des échantillons de sérum pour l'activité de la créatine kinase en utilisant un kit disponible dans le commerce selon le protocole du fabricant. En variante, les échantillons de sérum peuvent être transportés vers un laboratoire de diagnostic médical local pour l'analyse.
  3. Préparation Objet
    1. Quarante-huit heures avant la visite du sujet, demandez-leur d'éviter l'exercice intense ou inhabituelle, la drogue et l'alcool anti-inflammatoires non stéroïdiens.
    2. Lorsque le sujet arrive, recueillir des poids, la taille, le sexe, et la jambe d'information de dominance avant l'installation. Leg domination peut être déterminée en demandant au sujet de quelle jambe, ils choisissent de taper dans un ballon.
    3. Avoir la subject réchauffer à 50 à 150 W pendant 10 minutes sur une bicyclette ergométrique avant d'effectuer les tests de résistance.
    4. Après le warm-up demander au sujet de s'asseoir dans le fauteuil du dynamomètre. Réglez l'inclinaison, hauteur, profondeur, inclinaison et rotation du bras de siège et de l'arbre en fonction du sujet. Utiliser le condyle latéral du fémur en tant que référence et d'aligner l'axe de rotation du genou avec celui du bras de l'axe du banc d'essai. Ajuster la longueur du bras de l'arbre de sorte qu'il est juste à proximité de la malléole interne, et le fixer avec sangle. Sous réserve devrait pouvoir plantaires flex confortablement avec la gamme complète de mouvement.
    5. Laisser un espace suffisant (25 mm) entre le bord avant du siège et le dos de la jambe afin de permettre la flexion maximale de l'articulation du genou sans pincement ou d'inconfort.
    6. Stabiliser sujet avec l'épaule, de la hanche, de la cheville et de la cuisse sangles. Pour isoler les extenseurs du genou et d'éviter l'atteinte musculaire accessoire, il est essentiel que le sujet soit solidement stabilisé.
    7. Avoir le sujet effectuer3-5 extension de la pratique des manœuvres / de flexion du genou, plage de surveillance du mouvement et des signes d'inconfort qui peuvent exister avant le début du protocole de contraction, et ajuster au besoin.
    8. Maintenant que les composantes réglables du dynamomètre sont correctement montés sur le sujet, enregistrer les paramètres de la position du siège et le bras de l'arbre poste pour une configuration reproductible lors de visites ultérieures.
      NOTE: Il est important que le sujet est sûr et confortable. Le dynamomètre est équipé d'un bouton d'arrêt d'urgence à la fois le sujet et l'opérateur dans le cas d'une situation d'urgence.
  4. mesure de la force
    1. Après le sujet est correctement orienté dans le siège et le protocole d'essai de force isométrique est chargé, d'instruire le sujet sur la façon d'effectuer le test.
      1. Dites au sujet qu'il ou elle sera contracte contre le bras de levier qui va rester stationnaire. Dites le sujet à suivre les instructions de l'écran d'ordinateur faisant 3 contractions durant 5 sec each.
      2. Dites au sujet de maintenir un effort maximal pour chaque contraction. Dites au sujet de respirer pendant les contractions. Demandez au sujet de croiser les bras sur la poitrine pendant le test.
      3. Démarrez le protocole isométrique et permettre au sujet de pratiquer le test avec un effort submaximal. Cet essai de pratique va familiariser le sujet à l'essai ainsi que de fournir un échauffement spécifique au test. Laisser le sujet de pratiquer le test 2 à 3 fois.
    2. Une fois que le sujet est prêt, démarrer le test et verbalement encourager le sujet à fournir un effort maximal pour chaque contraction.
    3. Enregistrer le couple, la puissance et le travail. Le logiciel calcule également le coefficient de variance (une représentation statistique de la validité du test basé sur la reproductibilité de la performance, des valeurs plus faibles indiquent une reproductibilité élevée). Si le coefficient de variation est supérieur à 15%, répéter le test. Répétez le test jusqu'à 4 fois. Si le sujet est incapable de produire un coefficient of variance inférieure à 15% après 4 tentatives d'utiliser les données de l'ensemble qui a donné le coefficient le plus bas de la valeur de la variance.
    4. Autoriser le sujet deux à trois minutes pour se reposer, puis charger le protocole isocinétique pour obtenir des données isocinétique de résistance.
    5. Après le sujet est fixé sur le siège, instructions sur la façon d'effectuer le test isocinétique.
      1. Dites-le sujet qu'ils vont faire trois extension et la flexion des contractions contre le bras de levier qui se déplacera à un taux fixe. Dites au sujet de l'objectif est de se contracter avec autant de force que possible sur toute la plage de mouvement pour chaque contraction.
      2. Dites-leur que le bras de levier arrêtera quand ils atteignent la fin de l'amplitude du mouvement. Demandez au sujet de croiser ses bras sur la poitrine pendant le test. Rappelez au sujet de ne pas retenir leur souffle pendant les contractions
        NOTE: Bien que les données recueillies à partir de la composante de flexion de la contraction peuvent ne pas être d'intérêt pour le chercheur, subjète qui fournissent un effort maximal tant pour la flexion et d'extension manœuvres ont tendance à donner une meilleure cohérence de la force lors de la manœuvre d'extension.
    6. Lancer le test et verbalement encourager le sujet à fournir un effort maximal.
    7. Enregistrer le couple, la puissance et le travail. Le logiciel calcule également le coefficient de variance (une représentation statistique de la validité du test basé sur la reproductibilité de la performance, des valeurs plus faibles indiquent une reproductibilité élevée). Si le coefficient de variation est supérieur à 15%, répéter le test.
      1. Répétez le test jusqu'à 4 fois. Si le sujet est incapable de produire un coefficient de variance inférieure à 15% après 4 tentatives, utiliser les données de l'ensemble qui a donné le coefficient le plus bas de la valeur de la variance.

Induction 3. Dommages

  1. Un à trois jours après les mesures de base de la partie 2, ont fait l'objet de retour au laboratoire pour la partie des dommages d'induction duprotocole
  2. Avoir le sujet d'échauffement sur ergocycle pendant 10 min à 50 à 150 W.
  3. Après l'échauffement, orienter et sécuriser le sujet dans le dynamomètre, en utilisant les paramètres de réglage enregistrés à l'étape 2.3.7, charger le muscle endommager protocole d'exercice excentrique et charger le sujet sur la façon d'effectuer correctement l'exercice.
    1. Dites-le sujet qu'ils vont contracter contre le bras de levier pour lancer le mouvement du bras de l'arbre pour chaque contraction. Dites-le sujet que le bras de l'arbre se déplace vers eux à un taux fixe, leur but est de se contracter contre elle avec autant de force que possible.
    2. Permettre à la personne de saisir les poignées situées de part et d'autre du siège.
    3. Dites au sujet de respirer pendant les contractions; expirez pendant la phase excentrique.
  4. Lorsque le sujet est prêt, commencer la première série de contractions en appuyant sur le bouton de démarrage sur l'écran.
  5. Verbalement encourager le sujet à maintenir ef maximalefort pour chaque contraction.
  6. Suivez les instructions à l'écran qui guidera le sujet à travers 10 séries de 10 répétitions avec une période de repos de 1 min entre les séries.
  7. Une fois que 10 jeux sont terminés permettent le sujet 1 à 5 min pour se reposer avant de répéter le protocole.
    NOTE: Le nombre maximal de jeux disponibles dans le cadre du protocole excentrique est de 10 mais cela peut varier en fonction du dynamomètre et des logiciels utilisés. Le reste du temps fournit à l'opérateur de recharger le protocole si nécessaire.
  8. Répétez la procédure deux fois plus pour un total de 300 contractions principalement excentriques.

4. Muscle Damage Assessment

  1. Répétez les deux isocinétique et des tests de résistance isométrique comme décrit dans 2.4 immédiatement après l'exercice dommageable et à 24, 48, 72, et 96 heures après.
  2. Répéter la mesure de la douleur comme décrit dans la partie 2.1 à 24, 48, 72, et 96 heures après avoir endommagé l'exercice. Veillez à utiliser une nouvelle échelle visuelle analogique pour chaqueévaluation afin que le sujet ne peut pas voir leurs réponses précédentes.
  3. Répétez le prélèvement sanguin tel que décrit dans la partie 2.2 pour le dosage de la créatine kinase à 48 et 120 heures après avoir endommagé l'exercice, ou à des points de temps dictés par le protocole expérimental.
  4. Tracer les données de la créatine kinase, la force et la douleur sur l'axe Y d'un graphe en fonction du temps sur l'axe des abscisses.
  5. Observez comment ces variables écartent et retournent vers les valeurs de base dans les jours suivants l'exercice, ce qui indique des dommages et réparation, respectivement.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

En utilisant les méthodes présentées ici, la douleur de base, l'activité de la créatine kinase sérique, et la force des mesures (isométriques et isocinétiques) ont été prises en 7 jeunes hommes non entraînés. Le lendemain, les sujets ont subi le muscle endommager protocole de contraction excentrique décrit ci-dessus. Pour fournir des indices de dommages musculaires, suivi des évaluations de la force, la douleur et l'activité de la créatine kinase sérique ont été faites. Force a été mesurée immédiatement après, ainsi que 24, 48, 72, et 96 heures après l'exercice. Endolorissement a été mesurée 24, 48, 72, et 96 heures après l'exercice. Sérum créatine kinase a été mesurée à 48 et 120 heures après l'exercice. Ces données ont été analysées à l'aide d'un sens unique des mesures répétées analyse de variance avec de multiples tests de comparaison de Dunnett pour comparer les valeurs post-exercice à la valeur avant l'exercice. Par rapport à pré-exercice, isométrique et la force isocinétique a été diminué à 24 et 48 heures après l'exercice, respectivement, et retourné des valeurs de pré-exercice similaires par la suite (Figure 2). La douleur a été significativement augmentée à 24, 48, et 72 heures après l' exercice (Figure 3). Sérum créatine kinase a été significativement plus élevée de 48 heures après l' exercice (Figure 4). La figure 5 montre une courbe de force isométrique atypique dans les jours suivant l' exercice dommageable.

Figure 1
Figure 1: L'échelle visuelle analogique utilisée pour quantifier la douleur musculaire du quadriceps fémoral muscles. Les sujets sont chargés de faire deux squats de poids corporel, puis indiquer sur la ligne du degré de la douleur qu'ils se sentaient dans les muscles quadriceps pendant la manœuvre squat. Le chercheur quantifie en mesurant la distance de la marque en mm de la fin de non-douleur de l'échelle.cible "http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54859/54859fig1large.jpg" = "_ blank"> S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 2
La force isocinétique de la force isométrique (A) et 60 o / (B) des muscles extenseurs du genou un jour avant (pré), immédiatement après (imm post), 24, 48, 72, et 96 heures après un combat de: Figure 2 300 maximaux effort allongement des contractions. Les données sont exprimées en pour cent de la valeur de la force de pré-exercice (moyenne ± SD). Les données ont été analysées avec un sens unique des mesures répétées analyse de la variance avec le test de Dunnett pour des comparaisons multiples. * Indique une différence significative par rapport préalable (p <0,05). Ce chiffre est adapté de la référence 3. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une plus grande version de ce chiffre.

Figure 3
Figure 3: La courbe de réponse de la douleur un jour avant l' exercice (avant), ainsi que 24, 48, 72, et 96 h suivant 300 maximal d'effort contractions allongement. Les données sont exprimées sur l'échelle log 10 (moyenne ± écart - type). * Indique une différence significative de l'exercice pré (p <0,05). Ce chiffre est adapté de la référence 3. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 4
Figure 4: la créatine kinase sérique (CK) d'activité (moyenne ± écart - type) 24 heures avant (pré), 48 et 120 heures après 300 maximale d'effort allongement suiteractions (LC). Les données sont présentées sous forme de pourcentage des valeurs pré-exercice sur l'échelle log 10. * Indique une différence significative de la pré (p <0,05) ns indique l'absence de différence significative. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 5
Figure 5: la force isométrique des muscles extenseurs du genou d'un sujet qui a montré une réponse atypique. mesures de force immédiatement après (imm post) 24, 48, 72, et 96 heures après un combat de 300 l'effort maximal contractions allongement n'a pas été réduite par rapport à l'exercice avant (pré) valeur dans ce sujet. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Plusieurs étapes sont essentielles à l'obtention des résultats escomptés de ce protocole. Tout d'abord, les sujets doivent être familiarisés adéquatement aux protocoles de contraction, en particulier les mesures de force. Assurez-vous que le sujet comprend exactement ce qu'ils sont censés faire et leur donner l'occasion de pratiquer les tests de résistance avant la collecte des données. Les sujets qui ne sont pas suffisamment familiarisés avec ces procédures peuvent montrer une courbe d'apprentissage au cours des jours suivant l'induction de dommages. Cela peut être un facteur de confusion qui rend les mesures de résistance non valide. La figure 5 montre des données d'une personne qui peut ne pas avoir été correctement familiarisé. Ce sujet a montré la force croissante en raison, peut-être, à l'apprentissage au cours de l'expérience, malgré l'exercice dommageable. En second lieu, la sélection de la population sujet peut également être critique pour ce protocole. lésion musculaire Exertional peut varier considérablement d'un sujet à fonction de nombre facteurs, y compris le statut de l'individu formé. Les personnes habituées à l'exercice excentrique montreront beaucoup moins de dégâts par rapport à des personnes peu habituées. Cela peut être une considération importante lors de la sélection d'une population de sujets. Si un chercheur est intéressé par l'observation d'une grande réponse aux dommages, une population peu habituée à l'exercice excentrique sera le plus susceptible de fournir ce résultat. Enfin, il est essentiel que le sujet est constamment positionné sur le banc au cours des visites répétées. Le chercheur doit enregistrer les paramètres de position pour chaque composant ajustable du dynamomètre pour chaque sujet et le repositionner en conséquence pour chaque test de suivi. Cela permettrait de minimiser la variabilité due à des différences de posture.

De nombreux dynameters différentes sont disponibles. Bien que les méthodes fournies ici sont spécifiques au dynamomètre et le contrôle des logiciels Biodex, ces méthodes peuvent être adaptées pour une utilisation avec d'autres dynamomètres après comptabilisation des operating différences. L'utilisation du dynamomètre tel que présenté ici offre des avantages par rapport d'autres méthodes utilisées pour induire des lésions musculaires chez l'homme. Ces avantages comprennent quantifier précisément le travail total effectué au cours de l'exercice, le contrôle de vitesse angulaire, et de mesurer avec précision la force et la force de perte. Cependant, d'autres méthodes d'induction de dommages peuvent être utilisés dans le cas où un dynamomètre ne sont pas disponibles ou non préférée. Hubal et ses collègues 13 ont utilisé un sit chaise répétée et la méthode de montée à induit efficacement des lésions musculaires. Dans cette étude, les sujets ont effectué l'allongement des contractions en abaissant dans un fauteuil. Stupka et ses collaborateurs ont utilisé 14 traditionnel exercice extenseurs du genou au cours de laquelle les sujets ont effectué le composant d'allongement de la contraction à 120% concentrique au maximum une répétition. Descente en cours d' exécution est également un stimulant efficace pour provoquer des lésions musculaires 15,16. Ces autres méthodes de dommages induction peuvent être préférés si le chercheur estintéressés à observer les dommages causés par un monde réel plus ou stimulus spécifique au sport ou à partir d'un mouvement de fermeture de la chaîne cinétique. Une autre modification à ce protocole que le chercheur peut prendre en considération est la fréquence d'échantillonnage du sang pour la mesure de la créatine kinase. Pour obtenir l'image la plus informative de la créatine kinase sérique post-exercice, le chercheur peut choisir de prélever des échantillons de sang toutes les 24 heures pendant cinq à six jours après les dommages. Cela permettra d'assurer que les valeurs de créatine kinase sérique de pointe ne sont pas manqués. En outre ceci fournira une meilleure information quant à la nature des modifications dans le sérum de la créatine kinase, comme si la courbe suit une forme mono ou biphasique.

Une limitation de ce protocole est que la perte de la force, la créatine kinase sérique, et la douleur, sont des marqueurs indirects de dommages. Bien que la preuve directe des dommages peut être observé par l'obtention d'un échantillon de muscle et par microscopie électronique, d'autres méthodes histologiques utilisées dans des études sur les rongeurs ne détectent pas volules dommages induits par la contraction dans le muscle humain parlementaire supplémentaire 17,18. Compte tenu des méthodes limitées capables de détecter directement des lésions musculaires dans le contexte des dommages induits par la contraction volontaire chez l' homme, des marqueurs indirects de dommages sont parmi les meilleures options 10.

Aspects à la fois la collecte et l'analyse des données peuvent nécessiter le dépannage. Au cours du protocole dommageable musculaire, le sujet doit déclencher le mouvement du bras de l'arbre pour chaque contraction excentrique. Le sujet ne présente en se contractant contre le bras fixe dans une position étendue du genou jusqu'à ce qu'une valeur seuil de force est atteint, qui déclenche le mouvement de l'arbre et la contraction excentrique. La valeur seuil de force est de 10% de la valeur de couple programmé dans le protocole de contraction (étape 1.3.4.2). Les sujets peuvent avoir des difficultés à répondre à la force de seuil dans la position de départ du genou étendu, surtout après plusieurs séries ont été accomplies. Le chercheur peut aider le sujet à atteindre le threshold pour initier les contractions en tirant sur le bras de l'arbre. En variante, la valeur du couple programmé dans chaque contraction du protocole (1.3.4.2) peut être réduite de sorte que le seuil est plus faible. Cependant, la valeur de couple ne doit pas être trop bas, car si le sujet dépasse la valeur de couple le bras de l'arbre s'arrête et la contraction sera interrompue. La nature des données de la kinase et la douleur créatine peut également fournir quelques problèmes pour l'enquêteur. Ces ensembles de données sont souvent pas distribuées normalement. Les deux variables tendent à montrer non-homogénéité de la variance telle que l'augmentation de la variabilité se produit avec des valeurs moyennes plus élevées. En raison de la nature de ces variables, une transformation logarithmique est souvent approprié de normaliser la distribution et homogénéiser la variance avant l'analyse statistique. En variante, des tests non paramétriques peuvent être utilisés.

Le protocole de lésion musculaire induite par l'exercice décrit dans le présent document peut avoir de vastes applications. La str primaireongueur d'utiliser le protocole est le potentiel pour étudier les processus cellulaires et moléculaires qui régissent la réparation musculaire, la régénération et l'adaptation directement chez des sujets humains. En outre, courbature et les pertes temporaires de résistance sont souvent des conséquences indésirables de l'exercice intense, ou un roman. L'utilisation d'un protocole basé sur les dommages d'exercice tel que celui décrit ici, les chercheurs ont fourni un modèle validé peut tester l'efficacité des interventions nutritionnelles, nutraceutiques, ou pharmacologiques ou d'autres traitements destinés à protéger contre la douleur retardée de muscle de début après l'exercice.

En conclusion, ce manuscrit décrit une méthode sûre et fiable pour provoquer et de quantifier les dommages du muscle squelettique contraction induite chez l'homme. Il utilise des contractions excentriques des extenseurs du genou qui sont contrôlées par un dynamomètre pour induire des dommages. Une atteinte musculaire est évaluée de façon non invasive avec retard la douleur musculaire d'apparition,créatine kinase sérique et la perte de force. Bien que le protocole est écrit pour un dynamomètre spécifique pour les dommages induction et de la force des mesures, ce protocole peut être adapté pour être utilisé avec d'autres dynamomètres ainsi que d'autres modes de contraction induite par les dommages tous ensemble.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Deyhle, M. R., et al. Skeletal Muscle Inflammation Following Repeated Bouts of Lengthening Contractions in Humans. Front. Physiol. 6, 424 (2015).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. Clarkson, P. M. Exertional rhabdomyolysis and acute renal failure in marathon runners. Sports Med. 37 (4-5), 361-363 (2007).
  6. Seedat, Y. K., Aboo, N., Naicker, S., Parsoo, I. Acute renal failure in the "Comrades Marathon" runners. Ren. Fail. 11 (4), 209-212 (1989).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Stasinger, S. K., Di Lorenzo, M. S. Phlebotomy Textbook. , 3rd, F.A. Davis Company. 188-203 (2011).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Smith, L. L., et al. Changes in serum cytokines after repeated bouts of downhill running. Appl. Physiol. Nutr. Metab. 32 (2), 233-240 (2007).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).

Tags

Médecine numéro 118 les muscles les dommages excentrique l'exercice la contraction la douleur la perte de la force l'effet répété de combat la créatine kinase l'adaptation
Induction et évaluation des Exertional Skeletal dommages musculaires chez les humains
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Deyhle, M. R., Sorensen, J. R.,… More

Deyhle, M. R., Sorensen, J. R., Hyldahl, R. D. Induction and Assessment of Exertional Skeletal Muscle Damage in Humans. J. Vis. Exp. (118), e54859, doi:10.3791/54859 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter