Waiting
Login processing...

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

Medicine

Inducción y evaluación de daños de esfuerzo del músculo esquelético en seres humanos

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

Abstract

el daño del músculo de contracción inducida por medio de contracciones voluntarias excéntricos (alargamiento) ofrece un excelente modelo para el estudio de la adaptación muscular y la recuperación en los seres humanos. En este documento se discute el diseño de un protocolo de ejercicio excéntrico para inducir daño en los músculos cuádriceps, marcados por los cambios en la fuerza, el dolor, y los niveles plasmáticos de creatina quinasa. Este método es sencillo, ético y ampliamente aplicable, ya que se lleva a cabo en los participantes humanos y elimina la traducción entre especies de los resultados. Los sujetos realizan 300 contracciones excéntricas máximas de los músculos extensores de la rodilla a una velocidad de 120 ° / seg en un dinamómetro isocinético. La magnitud de los daños se puede medir usando medidas isocinéticos e isométricas relativamente no invasivos de la pérdida de fuerza, dolor, y los niveles de creatina quinasa en plasma durante varios días tras el ejercicio. Por lo tanto, su aplicación puede ser dirigido a poblaciones específicas en un intento de identificar los mecanismos para el músculola adaptación y la regeneración.

Protocol

Los siguientes procedimientos están en conformidad con las normas de la junta de revisión institucional de la Universidad Brigham Young (IRB).

1. Preparar los protocolos de contracción

NOTA: Las siguientes instrucciones del protocolo se basan en el software Biodex Advantage. Navegando por el software y el funcionamiento del dinamómetro será diferente si se utilizan diferentes sistemas.

  1. Protocolo de prueba de fuerza isocinética
    1. Para que el protocolo isocinético, software de control del dinamómetro abiertos en el equipo y seleccione la pestaña "Protocolo" y luego seleccione la pestaña "Grabar" en la barra de herramientas en la parte superior de la pantalla. Seleccione "Protocolo de Nueva" de la lista desplegable.
    2. En el cuadro "Tipo de estudio", seleccione la opción "Test".
    3. Seleccione los siguientes parámetros en los menús desplegables: En el menú "Mode" seleccione isocinético. En el marco del "Joint" del menú de selección de la rodilla. Bajo la " Patrón ". Menú de selección de extensión / flexión Seleccionar contracciones concéntricas, tanto para los movimientos de flexión y extensión Seleccionar." Repeticiones "bajo el" extremo por "menú desplegable.
    4. En la "unilateral" programa de ficha 1 juego de 3 repeticiones a una velocidad de 60 ° / seg, tanto para la distancia y hacia las contracciones. Para ello, introduzca "1" en el campo "# conjuntos" y escriba "3" en la fila "End por los representantes". A continuación, escriba 60 en tanto la "velocidad" Hacia "Acelerar Lejos" y filas.
    5. Utilice 90 ° como el punto de referencia anatómica y ajustar la gama de límites de movimiento de aproximadamente 10 ° y 110 ° de distancia hacia (0 ° = extensión completa, 135 ° = Flexión completa) .Para ello, seleccione el botón "set ROM" en el lado izquierdo de la pantalla. Calibrar el brazo de palanca de modo que 90 ° es paralelo al suelo (tal como se indica mediante el indicador del ángulo del brazo de palanca proporcionado en la pantalla de ordenador). Luego, utilizando 90 ° como el re anatómicapunto de conferencia, establecer el rango de los límites de movimiento de aproximadamente 10 ° y 110 ° de distancia hacia (0 ° = extensión completa, 135 ° = flexión completa).
      NOTA: Los ajustes de ángulo de la articulación que se dan aquí son los preferidos, sin embargo estos valores debe ser modificado en una base de caso por caso, sobre todo cuando se trabaja con sujetos con una deformidad en flexión fija u otra limitación.
    6. Nombre del protocolo en el campo "Descripción" en la parte inferior izquierda de la pantalla y seleccione el botón Guardar en la barra de menú superior.
  2. Protocolo de prueba de fuerza isométrica
    1. Repita los pasos 1.1.1 para empezar a hacer el protocolo isométrico.
    2. Seleccionar la opción "Test" en el cuadro "Tipo de estudio".
    3. Seleccione los siguientes parámetros en los menús desplegables: En el menú "Modo" seleccionar "isométrico". En el menú "conjunta" seleccionar "rodilla". Bajo el menú "Modelo", seleccione "extensión / flexión". En el marco del "contraction Dirección "del menú seleccione" lejos ". En el" final por "menú seleccione" repeticiones ".
    4. Programa una prueba con 1 juego de 3 contracciones isométricas que duran 5 segundos cada una en un ángulo de 70 ° conjunta. Para ello, escriba "1" en el campo "Posiciones" en la pestaña "unilateral". Bajo la columna de la posición # 1, escriba "3" en la fila "End por los representantes". En la fila denominada "ángulo" seleccionar "70".
    5. Selecciona 90 ° como el punto de referencia anatómica y un límite de distancia de 70 °.
    6. Nombre del protocolo en el campo "Descripción" en la parte inferior izquierda de la pantalla y seleccione el botón Guardar en la barra de menú superior.
  3. Músculo Dañar Protocolo ejercicio excéntrico
    1. Para que el protocolo de ejercicio excéntrico, software de control del dinamómetro abiertos en el equipo y seleccione la pestaña "Protocolo". A continuación, seleccione la pestaña "Grabar" en la barra de herramientas en la parte superior de la pantalla. Ahora haga clic en "Nuevo Protocolo y# 34; en la lista desplegable.
    2. Seleccionar la opción "ejercicio" en el cuadro "Tipo de estudio".
    3. Seleccione los siguientes parámetros en los menús desplegables: En el menú "Modo" seleccionar "isocinética". En el menú "conjunta" seleccionar "rodilla". Bajo el menú "Modelo", seleccione "extensión / flexión". En el menú "contracción" seleccionar "Con / ECC".
    4. En la ficha "unilateral", programa de 10 series de 10 repeticiones a una velocidad de 180 ° / seg de distancia y 120 ° / seg hacia con 60 segundos de descanso entre series.
      1. Tipo "10" en el campo "# Establece".
      2. En la primera columna (con la etiqueta # 1), escriba "10" en la fila denominada "End por los representantes". A continuación, escriba "180" en la siguiente fila denominada "Speed ​​Away". En la siguiente fila denominada "Hacia la velocidad", forma de "120". En la fila denominada "par", tipo 200 a 600 dependiendo de la fuerza anticipada de los sujeto.
      3. Repita el paso 1.3.4.2 para los conjuntos # 2 a # 10.
      4. Tipo 60 en el "tiempo de descanso en segundos" campo.
    5. Tipo 90 ° en el campo "anatómico de referencia".
    6. Seleccione el botón "Set ROM" en el lado izquierdo de la pantalla y ajustar la gama de límites de movimiento a 40 ° y 110 ° de distancia hacia (0 ° = extensión completa, 135 ° = flexión completa). Estos ajustes proporcionan el rango de movimiento a través del cual el sujeto debe proporcionar resistencia contra el brazo del dinamómetro. Como medida de seguridad, el dinamómetro se detendrá si el sujeto deja de proporcionar resistencia dentro de este rango específico de movimiento.
      1. Para establecer el rango de movimiento, seleccione el botón "ROM de ajuste" en el lado izquierdo de la pantalla. Calibrar el brazo de palanca de modo que 90 ° es paralelo al suelo (tal como se indica mediante el indicador del ángulo del brazo de palanca proporcionado en la pantalla de ordenador). Luego, utilizando 90 ° como punto de referencia anatómica, sy el rango de los límites de movimiento a 40 ° y 110 ° de distancia hacia (0 ° = extensión completa, 135 ° = flexión completa).
        NOTA: Estos ajustes de ángulo conjuntos son sugerencias para un sujeto sano típico. Estos deben ser modificados para adaptarse a las capacidades de un individuo a otro.
    7. Nombre del protocolo en el campo "Descripción" y seleccione el botón "Guardar" en la barra de herramientas superior.

2. Las mediciones basales

  1. Las mediciones dolorimiento
    1. Hacer una escala analógica visual mediante una línea de 100 mm horizontalmente a través de una página.
    2. En el lado izquierdo de la línea de indicar "Sin dolor" y en el lado derecho de la línea de indicar "dolor extremo" (Figura 1). Este método se utiliza comúnmente para evaluar-retraso en la aparición de dolor muscular 1,10,11.
    3. Instruir al objeto de hacer dos sentadillas peso corporal. Realizar ambas se pone en cuclillas con los brazos celebrada straight delante de los hombros y los pies al ancho de hombros. La profundidad adecuada se alcanza cuando los muslos son paralelos al piso antes de volver a la posición inicial.
    4. Pedir al paciente que indique la intensidad del dolor que él o ella siente en los músculos cuádriceps femoral durante las sentadillas, trazando una línea vertical en el punto apropiado en la escala analógica visual.
    5. Cuantificar el nivel de dolor del sujeto mediante la medición de la distancia en milímetros desde el extremo sin dolor en la escala analógica visual para la marca del sujeto.
  2. La creatina cinasa sérica
    PRECAUCIÓN: Use guantes de protección antes de manipular la sangre y deshacerse de las agujas inmediatamente después de su uso en un contenedor de objetos punzantes como por hospital o política universitaria.
    1. Siga los procedimientos de flebotomía estandarizados para extraer sangre de la región antecubital del brazo del sujeto en condiciones de ayuno para obtener 5 a 6 ml de sangre 12.
    2. Centrifugar lamuestra de sangre a 15 xg durante 15 min a 3 ° C para separar el suero de las células sanguíneas.
    3. Usando una pipeta de transferencia, transferir la muestra de suero en un tubo de microcentrífuga etiquetado adecuadamente para el punto del motivo y el tiempo.
    4. Conservar la muestra a -80 ° C para su uso posterior.
    5. Ensayo de muestras de suero para la actividad de la creatina quinasa utilizando un kit disponible comercialmente de acuerdo con el protocolo del fabricante. Alternativamente, las muestras de suero pueden ser transportadas a un laboratorio de diagnóstico médico local para análisis.
  3. Se reserva
    1. Cuarenta y ocho horas antes de la visita del sujeto, darles instrucciones para evitar el ejercicio extenuante o desacostumbrado, no esteroides anti-inflamatorios y el alcohol.
    2. Cuando llega el tema, recopilar peso, altura, sexo y dominio de la información de la pierna antes de la instalación. Pierna dominancia se puede determinar preguntando al sujeto con el que la pierna que elegirían para lanzar una pelota.
    3. Tener la subject calentar de 50 a 150 W durante 10 minutos en una bicicleta ergométrica antes de realizar los ensayos de resistencia.
    4. Después del calentamiento pedir al paciente a sentarse en la silla del dinamómetro. Ajuste la inclinación, la altura, la profundidad, de reclinación, y la rotación del brazo del asiento y el eje para encajar el tema. Utilice el cóndilo femoral lateral como referencia y alinear eje de rotación de la rodilla con la del brazo del eje dinamómetro. Ajustar la longitud del brazo de eje de manera que es justo proximal al maléolo medial, y asegurar con la correa. Sujeto debe ser capaz de flexión plantar cómodamente con rango completo de movimiento.
    5. Dejar suficiente espacio (25 mm) entre el borde delantero del asiento y la parte posterior de la pierna para permitir la flexión máxima de la articulación de la rodilla sin pellizcar o malestar.
    6. Estabilizar sujeto con hombro, cadera, muslo y tobillo correas. Para aislar los extensores de la rodilla y evitar la participación muscular auxiliar, es esencial que el sujeto ser estabilizado de forma segura.
    7. Haga que el sujeto realice3-5 práctica extensión de maniobras / flexión de la rodilla, gama de monitores de movimiento y signos de malestar que puedan existir antes de comenzar el protocolo de la contracción, y ajustar según sea necesario.
    8. Ahora que los componentes ajustables del dinamómetro están correctamente instalados en el tema, registrar la posición de los ajustes de posición de asiento y del eje para la configuración repetible para las visitas siguientes.
      NOTA: Es importante que el sujeto es seguro y cómodo. El dinamómetro está equipado con un botón de parada de emergencia, tanto para el sujeto y el operador en el caso de una emergencia.
  4. Medición de la fuerza
    1. Después de que el sujeto está orientado correctamente en el asiento y se carga el protocolo de prueba de fuerza isométrica, dar instrucciones al sujeto sobre la forma de realizar la prueba.
      1. Dile al tema que él o ella se contrae contra el brazo de palanca que permanecerá estacionaria. Decirle al sujeto que siga las instrucciones de la pantalla del ordenador haciendo 3 contracciones duran 5 segundos EACmarido.
      2. Decirle al objeto de mantener un esfuerzo máximo para cada contracción. Decirle al objeto de respirar durante las contracciones. Pedir al paciente que cruzar sus brazos sobre el pecho durante la prueba.
      3. Iniciar el protocolo isométrica y permitir que el objeto de practicar la prueba con un esfuerzo submáxima. Este ensayo práctica familiarizará al objeto de la prueba, así como proporcionar una prueba específica de calentamiento. Deje que el objeto de practicar la prueba de 2 a 3 veces.
    2. Una vez que el sujeto esté listo, comience la prueba y verbalmente fomentar el objeto de proporcionar un esfuerzo máximo para cada contracción.
    3. Registro de par, potencia y trabajo. El software también calcula el coeficiente de varianza (una representación estadística de validez de la prueba sobre la base de la reproducibilidad de los resultados, los valores más bajos indican una mayor reproducibilidad). Si el coeficiente de variación supera el 15%, repetir la prueba. Repita la prueba hasta 4 veces. Si el sujeto es incapaz de producir un coeficiente of variación inferior al 15% después de 4 intentos de utilizar los datos del conjunto que produjo el menor coeficiente de variación de valor.
    4. Permitir que el motivo de dos a tres minutos para el descanso, y luego cargar el protocolo isocinético para obtener los datos de fuerza isocinética.
    5. Después de que el sujeto está asegurado en el asiento, instrucciones sobre cómo realizar la prueba isocinética.
      1. Decir la materia que van a hacer tres contracciones extensión y flexión contra el brazo de palanca que se mueve a una velocidad fija. Decirle al sujeto que el objetivo es contratar con tanta fuerza como sea posible a través de todo el rango de movimiento para cada contracción.
      2. Diles que el brazo de palanca se detendrá cuando llegan al final de la amplitud de movimiento. Pedir al paciente que cruzar los brazos sobre el pecho durante la prueba. Recuerde al objeto de no contener la respiración durante las contracciones
        NOTA: Si bien los datos recogidos en el componente de flexión de la contracción pueden no ser de interés para el investigador, sujECTS que proporcionan el máximo esfuerzo, tanto para la flexión y extensión maniobras tienden a producir una mejor consistencia de fuerza durante la maniobra de extensión.
    6. Para empezar la prueba y verbalmente fomentar el objeto de proporcionar un esfuerzo máximo.
    7. Registro de par, potencia y trabajo. El software también calcula el coeficiente de varianza (una representación estadística de validez de la prueba sobre la base de la reproducibilidad de los resultados, los valores más bajos indican una mayor reproducibilidad). Si el coeficiente de variación supera el 15%, repetir la prueba.
      1. Repita la prueba hasta 4 veces. Si el sujeto es incapaz de producir un coeficiente de variación inferior al 15% después de 4 intentos, utilizar los datos del conjunto que produjo el menor coeficiente de variación de valor.

Inducción 3. Daños

  1. Uno a tres días después de las mediciones de línea de base de la Parte 2, tienen el objeto de retorno al laboratorio para la parte de la inducción del dañoprotocolo
  2. Tener el tema de calentamiento en un cicloergómetro durante 10 minutos a 50 a 150 W.
  3. Después del calentamiento, orientar y fijar el sujeto en el dinamómetro que utilice la configuración de ajuste registrados en el paso 2.3.7, cargar el músculo dañar protocolo de ejercicio excéntrico e instruir el tema sobre cómo realizar correctamente el ejercicio.
    1. Dile el tema que se contraiga contra el brazo de palanca para iniciar el movimiento del brazo de eje para cada contracción. Decirle al sujeto que a medida que el brazo de eje se mueve hacia ellos a una tasa fija, su objetivo es la contratación en contra de ella con tanta fuerza como sea posible.
    2. Permitir que el objeto de comprender las empuñaduras situadas a ambos lados del asiento.
    3. Decirle al objeto de respirar durante las contracciones; exhale durante la fase excéntrica.
  4. Cuando el sujeto está listo, comience la primera serie de contracciones pulsando el botón de inicio en la pantalla.
  5. alentar verbalmente al objeto de mantener la máxima effortaleza para cada contracción.
  6. Siga las indicaciones que aparecen en la pantalla que guiará el tema a través de 10 series de 10 repeticiones con un período de descanso de 1 minuto entre series.
  7. Una vez que se han completado 10 sistemas permiten que el sujeto 1 a 5 minutos de descanso antes de repetir el protocolo.
    NOTA: El número máximo de conjuntos disponible bajo el protocolo de excéntrica 10 es sin embargo esto puede variar en función del dinamómetro y el software utilizado. El resto proporciona tiempo para el operador para volver a cargar el protocolo si es necesario.
  8. Repetir el procedimiento dos veces más para un total de 300 contracciones predominantemente excéntricas.

4. Evaluación de Daños del músculo

  1. Repetir tanto las pruebas de fuerza isométrica como se describe en 2.4 inmediatamente después del ejercicio y perjudicial a los 24, 48, 72, y 96 horas después de la isocinética y.
  2. Repita la medición dolor como se describe en la parte 2.1 a las 24, 48, 72, y 96 horas después de dañar ejercicio. Asegúrese de utilizar una nueva escala analógica visual para cadaevaluación de manera que el sujeto no puede ver sus respuestas anteriores.
  3. Repetir la extracción de sangre como se describe en la parte 2.2 para el ensayo de quinasa creatina a las 48 y 120 horas después de dañar el ejercicio, o en puntos de tiempo dictados por el protocolo experimental.
  4. Representar gráficamente los datos de la creatina quinasa, resistencia y dolor en el eje y de un gráfico contra el tiempo en el eje x.
  5. Observar cómo estas variables se desvían de y vuelven hacia los valores basales en los días siguientes ejercicios, que indica daño y reparación, respectivamente.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Utilizando los métodos que aquí se presentan, dolor basal, la actividad quinasa creatina sérica, y la fuerza de las mediciones (isométricos e isocinéticos) se tomaron en 7 jóvenes no entrenados. El día siguiente, los sujetos fueron sometidos a dañar el músculo protocolo contracción excéntrica descrito anteriormente. Para proporcionar índices de daño muscular, el seguimiento de las evaluaciones de la fuerza, el dolor y la actividad de la creatina quinasa sérica fueron hechas. La fuerza se midió inmediatamente después, así como 24, 48, 72, y 96 horas después del ejercicio. El dolor se midió 24, 48, 72, y 96 horas después del ejercicio. creatina quinasa en suero se midió a las 48 y 120 horas después del ejercicio. Estos datos se analizaron mediante un unidireccional medidas repetidas análisis de varianza con pruebas de comparación múltiple de Dunnett para comparar los valores post ejercicio al valor previo al ejercicio. En comparación con antes del ejercicio, isométrica y la fuerza isocinética se disminuyó a 24 y 48 horas después del ejercicio, respectivamente, y arrojaron valores de comprobar la validez de ejercicios similares a partir de entonces (Figura 2). El dolor fue significativamente superior a los 24, 48, y 72 horas después del ejercicio (Figura 3). La creatina cinasa sérica fue significativamente elevado de 48 horas después del ejercicio (Figura 4). La figura 5 muestra una curva de fuerza isométrica atípico en los días después del ejercicio perjudicial.

Figura 1
Figura 1: La escala analógica visual utilizado para cuantificar el dolor muscular del cuádriceps femoral músculos. Los sujetos se les instruye para hacer dos sentadillas peso corporal y luego se indican en la línea del grado de dolor que sentían en los músculos cuádriceps durante la maniobra de cuclillas. El investigador cuantifica midiendo la distancia de la marca en mm desde el extremo sin el dolor de la escala.objetivo "http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54859/54859fig1large.jpg" = "_ blank"> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2
Figura 2: fuerza isométrica (A) y 60 ° / s fuerza isocinética (B) de los músculos extensores de la rodilla un día antes (pre), inmediatamente después (post IMM), 24, 48, 72, y 96 horas después de un ataque de 300 Esfuerzo alargamiento contracciones máximas. Los datos se expresan como un porcentaje del valor de la fuerza antes del ejercicio (media ± SD). Los datos fueron analizados con una sola vía de medidas repetidas análisis de la varianza con la prueba de Dunnett para comparaciones múltiples. * Indica una diferencia significativa desde el pre (p <0,05). Esta cifra es una adaptación de la referencia 3. Haga clic aquí para ver una mayor cincorsión de esta figura.

Figura 3
Figura 3: La curva de respuesta de dolor un día antes del ejercicio (pre), así como a las 24, 48, 72, y 96 horas después de las contracciones de alargamiento máximo 300-esfuerzo. Los datos se expresan en la escala de log 10 (media ± SD). * Indica una diferencia significativa desde el ejercicio previo (p <0,05). Esta cifra es una adaptación de la referencia 3. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4
Figura 4: creatina quinasa sérica (CK) actividad (media ± DE) 24 horas antes (pre), 48 y 120 horas después de cont alargamiento máximo 300-esfuerzoracciones (LC). Los datos se presentan como el porcentaje de los valores antes del ejercicio en la escala log 10. * Indica diferencias significativas desde el pre (p <0,05), ns indica que no hay diferencias significativas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5
Figura 5: fuerza isométrica de los músculos extensores de la rodilla de un sujeto que mostraron una respuesta atípica. las medidas de fuerza inmediatamente después (post IMM) 24, 48, 72, y 96 horas después de un ataque de contracciones de alargamiento 300 máximo esfuerzo no se redujeron en comparación con el valor de ejercicio previo (pre) en esta materia. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Varios pasos son fundamentales para la obtención de los resultados deseados de este protocolo. En primer lugar, los sujetos deben estar familiarizados adecuadamente a los protocolos de contracción, en particular las medidas de fuerza. Asegúrese de que el sujeto entiende exactamente lo que se espera de ellos y darles la oportunidad de practicar las pruebas de resistencia antes de la recogida de datos. Los sujetos que no están familiarizados con estos procedimientos de manera adecuada pueden mostrar una curva de aprendizaje durante los días siguientes a la inducción de daño. Esto puede ser una variable de confusión prestar los mediciones de intensidad válida. La Figura 5 muestra los datos de un individuo que no puede haber sido familiarizado adecuadamente. Este tema mostró aumento de la fuerza debido, quizás, a aprender en el transcurso del experimento a pesar del ejercicio perjudicial. En segundo lugar, la selección de la población sujeto también puede ser crítica para este protocolo. daño muscular por esfuerzo puede variar mucho de un sujeto a otro, dependiendo de muchos factores, incluyendo el estado entrenado del individuo. Las personas acostumbradas a ejercicios excéntricos mostrarán mucho menos daño en comparación con los individuos que no están acostumbrados. Esto puede ser una consideración importante cuando se selecciona una población de sujetos. Si un investigador está interesado en la observación de una respuesta al daño grande, una población acostumbrada a ejercicio excéntrico será más probable para proporcionar este resultado. Por último, es fundamental que el sujeto se coloca constantemente en el banco ante las repetidas visitas. El investigador debe registrar los ajustes de posición ajustable para cada componente del dinamómetro para cada sujeto y cambiar su posición en consecuencia para cada prueba de seguimiento. Esto reducirá al mínimo la variabilidad debido a las diferencias posturales.

Muchos dynameters diferentes están disponibles. Mientras que los métodos proporcionados aquí son específicos para el dinamómetro y el control de software Biodex, estos métodos pueden adaptarse para uso con otros dinamómetros después de considerar operatindiferencias g. El uso del dinamómetro tal como se presenta aquí proporciona ventajas sobre otros métodos utilizados para inducir daño muscular en seres humanos. Estas ventajas incluyen cuantificar con precisión el trabajo total realizado durante el ejercicio, el control de velocidad angular, y medir con precisión la fuerza y ​​la resistencia a la pérdida. Sin embargo, otros métodos de inducción daños se pueden utilizar en el caso de que un dinamómetro no está disponible o no se prefiere. Hubal y compañeros de trabajo 13 utilizaron una sentada silla repetida y método lugar a indujeron eficazmente el daño muscular. En este estudio, los sujetos realizaron el alargamiento mediante la reducción de las contracciones en una silla. Stupka y compañeros de trabajo 14 utilizaron el ejercicio extensor de la rodilla tradicional durante el cual los sujetos realizaron el componente de prolongación de la contracción en el 120% de una repetición máxima concéntrica. Correr cuesta abajo es también un estímulo eficaz para causar daño muscular 15,16. Estos otros métodos de inducción daños pueden ser preferibles si el investigador esinteresados ​​en observar el daño de un mundo real más o estímulo específico del deporte o de un movimiento de la cadena cinética cerrada. Otra de las modificaciones a este protocolo que el investigador puede tener en cuenta es la frecuencia de muestreo de sangre para la medición de la creatina quinasa. Para obtener la imagen más informativa del suero de la creatina cinasa después del ejercicio, el investigador puede optar por tomar muestras de sangre cada 24 horas durante cinco o seis días después del daño. Esto asegurará que los valores de creatina quinasa sérica pico no le falten. También esto proporcionará una mejor información sobre la naturaleza de los cambios en la creatina quinasa en suero, tales como si la curva sigue un mono o forma bifásica.

Una limitación de este protocolo es que la pérdida de fuerza, la creatina quinasa en suero, y el dolor, son marcadores indirectos de daños. Mientras que la evidencia directa de daño puede ser observado por la obtención de una muestra de músculo y el uso de la microscopía electrónica, otros métodos histológicos utilizan en estudios con roedores no detectan voluntary daños contracción inducida en el músculo humano 17,18. Teniendo en cuenta los limitados métodos capaces de detectar directamente el daño muscular en el contexto de los daños voluntaria contracción inducida en los seres humanos, los marcadores indirectos de daños se encuentran entre las mejores opciones 10.

Aspectos tanto de la recogida y análisis de datos pueden requerir la resolución de problemas. Durante el músculo protocolo perjudicial, el sujeto debe activar el movimiento del brazo de eje para cada contracción excéntrica. El tema hace esto mediante la contratación contra el brazo inmóvil en una posición extendida de la rodilla hasta que se cumpla un valor umbral de la fuerza que provoca el movimiento del eje y la contracción excéntrica. El valor de la fuerza umbral es 10% del valor de par programado en el protocolo de contracción (etapa 1.3.4.2). Los sujetos pueden tener dificultades para cumplir con la fuerza de umbral en la posición de inicio de la rodilla extendida, sobre todo después de haber sido completado varios conjuntos. El investigador puede ayudar al sujeto llegar a la THReshold para iniciar las contracciones tirando del brazo del eje. Alternativamente, el valor de par programado en cada contracción del protocolo (1.3.4.2) se puede reducir de manera que el umbral es más bajo. Sin embargo, el valor de par no debe ser demasiado baja, porque si el sujeto es superior al valor de par del eje de transmisión se detendrá y la contracción será interrumpida. La naturaleza de los datos y el dolor quinasa creatina también puede proporcionar algún problema para el investigador. Estos conjuntos de datos a menudo no se distribuyen normalmente. Ambas variables tienden a mostrar falta de homogeneidad de la varianza de tal manera que se produce una mayor variabilidad con valores medios más altos. Debido a la naturaleza de estas variables, una transformación de registro es a menudo apropiado para normalizar las distribuciones y homogeneizar la varianza antes del análisis estadístico. Como alternativa, se pueden utilizar pruebas no paramétricas.

El protocolo de daño muscular inducido por el ejercicio descrito en este documento puede tener amplias aplicaciones. La str primariaength de utilizar el protocolo es el potencial para estudiar los procesos celulares y moleculares que gobiernan la reparación del músculo, la regeneración y adaptación directamente en sujetos humanos. Por otra parte, el dolor muscular de inicio retrasado y pérdidas de resistencia temporales son a menudo consecuencias no deseadas de un ejercicio extenuante, o una novela. El uso de un protocolo de daños a base de ejercicio como el que se describe aquí, los investigadores se proporcionan un modelo validado puede probar la eficacia de las intervenciones nutricionales, nutracéuticos, o farmacológicos u otros tratamientos destinados a proteger contra el dolor muscular de aparición retardada después del ejercicio.

En conclusión, este manuscrito describe un método seguro y fiable para causar daños y cuantificar la contracción del músculo esquelético inducida en los seres humanos. Utiliza las contracciones excéntricas de los extensores de la rodilla que son controlados por un dinamómetro para inducir daño. El daño muscular se evalúa de forma no invasiva con el envaramiento,creatina quinasa en suero y la pérdida de resistencia. Mientras que el protocolo está escrito para un dinamómetro específico para mediciones de inducción de daños y de fuerza, este protocolo se puede adaptar para su uso con otros dinamómetros, así como otros modos de contracción inducida por daño en todos juntos.

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

Medicina No. 118 muscular daño excéntrico el ejercicio la contracción dolor pérdida de fuerza el efecto de combate repetido creatina quinasa la adaptación
Inducción y evaluación de daños de esfuerzo del músculo esquelético en seres humanos
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