Introduction
이 연구의 목적은 비 침습적 능력의 넓은 범위를 갖는 개인의 생체 골격근 미토콘드리아 기능의 측정 재현 방법을 간략하게 설명한다. 비정상적인 미토콘드리아 손상은 같은 프리드리히 운동 실조와 같은 희귀 질환에 대한 노화, 당뇨병과 같은 일반적인 조건에서 대사 증후군과 유전 질환의 넓은 범위의 특징이다.
대사 증후군과 미토콘드리아 기능 장애
대사 증후군은 미토콘드리아의 기능을 방해 골격근 OXPHOS 우울 및 골격근 1, 2에서 이소성 지질 저장을 초래할 것으로 나타났다. 대사 및 에너지 항상성 조절과 같은 중요한 소기관은 미토콘드리아 비만 3, 4의 병태 생리 인슐린 저항성 5에 관련되는 (T2DM) 6, 7, 당뇨병 관련 미세 8, 9, 10, 11 및 대 혈관 합병증 (12, 13), 비 알코올성 지방 간 질환 (NAFLD) 14, 15, 16, 그 중에서도 O 2 산화 환원 효소의 활동 5 : 저항은 미토콘드리아 트리 카르 복실 산 (TCA) 유동 비율, ATP 합성 속도 및 시트 레이트 합성 효소와 NADH 감소를 포함하여 골격근의 미토콘드리아 활동에 큰 변화, 특징 .Insulin. 한 가설은 이러한 변화가 현저 비만 및 다른 비만 R 동안 증강 된 근육의 유리 지방산 (FFA)의 대사 산물의 축적에 기인 할 수있다의기 양양 질환 2, 17. 상승 된 유리 지방산 및 지질 중간체 근육 노출 지질 산화 경로의 유전자의 발현뿐만 아니라, TCA 사이클 및 전자 수송 체인 (ETC) 18을 감소시킬 수있다. 지질 과부하의 설정에서 미토콘드리아 골격 근육 OXPHOS 용량의 감소는 정량적 (미토콘드리아의 내용과 생합성)의 감소를 동반 골격근의 미토콘드리아 (20) (19)과 질적 기능입니다. 유리 지방산으로 골격근과 근육 세포를 노출 심한 인슐린 저항성을 초래하고, 근육의 증가 FFA 섭취는 인간과 설치류 (21) 모두에서 인슐린 저항성과 연관되어 있습니다. 지질 중간체 세라마이드 및 디아 실 글리세롤 (DAG)이 직접 이러한 단백질 키나제 C와 같은 PROT 키나제의 활성을 변화시킴으로써 인슐린 신호 전달 경로를 억제하는 것으로 나타났다EIN 키나제 B (21). 따라서, 지질 유도 된 분자 골격 근육 인슐린 내성 및 2 형 당뇨병의 개발에 중요한 역할을 보인다. 미토콘드리아 용량의 변화가 원인 또는 인슐린 저항 (22)의 결과인지 그러나 불분명.
프리드리히의 운동 실조증과 미토콘드리아 기능 장애
감소 OXPHOS는 유전 적 결함이 발생할 수 있습니다. 프리드리히 운동 실조증 (FA), 유전성 실조증의 가장 일반적인 형태는 인트라 미토콘드리아 철 축적 활성 산소 종 생산을 초래 frataxin의 돌연변이에 의한 유전 질환 (FXN) 유전자, 그리고 산화 적 인산화 (23)의 비정상 24, 25, 26. 이 중요한 발견이 표적으로 한 치료의 개발을 주도하고있다, whicH의 목적은 서브 세포 수준에서 미토콘드리아의 기능을 향상시킬 수있다. 이러한 이해에도 불구하고, 생체의 제한으로 개발, FA 임상 연구를위한 재생 가능한 바이오 마커가 있었다. 사실, FA에서 표적 치료의 효과적인 평가에 중요한 장벽은 미토콘드리아 기능의 변화를 추적 할 수 없다는 것이다. 현재 기능적 수단, 예를 들면, 심 박출량 감소 식별 할 수있다; 그러나, 그들은 부전이 발생하는 레벨 (도 1)을 결정하는 능력이있다. 식별 프리드리히의 운동 장애 질병의 진행을 평가할 수있다 미토콘드리아 기능의 신뢰성 마커의 개발 표적 요법 관련 기계적인 영향을 측정하는 것이 중요하다.
장애인 OXPHOS과 심장 부전
비정상적인 미토콘드리아 기능 취득 또는 유전자 역시 CARDI의 발생과 진행에 기여할 수교류 장애. 압력 과부하 및 심부전의 조건 하에서, FFA의 주요 에너지 기판 선호 스위치 포도당. 이것은 감소 ETC 활성 및 산화 적 인산화 (27)와 관련된다. 심장 부전의 미토콘드리아 생체 에너지의 병태 생리학은 미토콘드리아 결함의 주요 근원에 따라 상이 할 수있다. 당뇨병 결국 감소 된 기판의 유연성, 에너지 효율 및 이완기 부전 28, 29 리드 등을 손상 생합성 및 지방산 대사와 같은 심근 미토콘드리아 이상, 대사 증후군 결과. FA에서, 다른 한편으로는, 심근 세포 (30) (31)에 상당한 철 미토콘드리아 축적에 frataxin 결핍 결과. 철 축적 펜톤 반응 32 <통해 자유 라디칼의 제조에 이르게/ SUP> 및 자유 라디칼에 의한 심근 손상의 가능성이 높아집니다. 내부 미토콘드리아 철 축적은 또한 산화 적 스트레스에 대한 증가 된 감도와 산화 환원 용량 (30), (31)와 관련된다. frataxin 결핍에 의한 철 축적과 이후의 비정상적인 미토콘드리아 기능은, 따라서 FA 33, 34에서 관찰 된 손상된 심장 에너지 론과 심근 병증을 담당 할 수있다. 이 골격근의 미토콘드리아의 감소 산화 용량이 운동 불내성을 평행 및 심부전 (HF) (35)의 대사 능력을 감소 참고하는 것도 재미있다. 골격근 OXPHOS 용량의 측정은, 본원에서 설명 된 바와 같이, 쉽게 구현 가능하고 견고; HF에서 골격 근육 OXPHOS의 중요성과 함께, 이러한 기능은 듣고 포괄적 인 연구에에게 매력적인 바이오 마커을t 질환 36.
장애인 OXPHOS 및 첨부 심장 부전은 신진 대사 및 미토콘드리아 질병의 하찮은 측면이 아니다. 당뇨병 및 대사 질환 환자는 심혈관 발병의 위험이 높은 심근 경색 (MI) 37, 38, 39, 40, 41 초과 후 사망률을 가지고; FA 대상자의 절반 이상이 심근 병증, 심장 부정맥이나 심부전 (42)의 많은 다이를 가지고있다. 따라서, 감소 OXPHOS 정량화는 조기 발견 및 심장 기능 부전의 치료를 허용하지 수 있지만, 또한 이들 질환의 주요 임상 부담을 경감 할 수있다.
직접 OXPHOS 용량을 증가시키기 위해 표적 요법은 환자의 치료를 개선하기 위해 유망 영역이다 갔지THER 대사 장애의 원인은 유전 적 또는 취득된다. 현재, 신규 개발 중 하나 이상이 미토콘드리아 기능 (43)을 완화 또는 FA의 미친 생체 에너지 특성을 향상시킬 수있는 기본 유전자 결함을 보정 44 약물 타겟. 획득 된 미토콘드리아 장애의 경우, 신체 활동 증가 함수 45, 46, 47 미토콘드리아을 향상시킬 수있다.
미토콘드리아 기능의 비 침습적 인 바이오 마커로서 포스 31 자기 공명 분광법
에 관계없이 테스트 치료,은 골격 근육 생물 에너지 학의 생체 내 평가에 통합은 특히 심한 운동 불내성 또는 기존의 메타 보를 받아야하는 무능력과 과목, 대상 개입의 영향을 평가하는 중요한 도구입니다LIC 테스트. 인 (31하여 PMR) 전신 세포 내의 다양한 고 에너지 기판에 위치한 내인성 핵 조정 자기 공명 분광법을 포함하여, 다양한 접근 방법을 사용하여 미토콘드리아 산화 능력을 정량화하기 위해 사용 된 인 자석 운동 복구 프로토콜 근육 자극은 48 프로토콜. 운동 복구 프로토콜을 조절하고 버스트 형 저항 및 준 정적 운동을 허용 스트랩과 패드의 간단한 구성으로 작업 부하를 측정하는 MRI 호환 ergometers에서 복잡성에 이르기까지 장치의 종류에 의존한다. 이러한 프로토콜 중 하나의 주 목표 중 하나는 아데노신 삼인산 (ATP)에 대한 수요가 초기 크레아틴 키나아제 반응 (49)을 통해 포스 포의 효소 분해 (PCR)을 통해 충족되는 에너지 불균형을 생성하는 것이다. 운동이 정지되면, ATP 생산의 비율은 산화 포 의해 지배인산화와와 미토콘드리아 (50)의 생체 내 능력의 최대치를 나타냅니다. 또한, 운동 후 회복기 OXPHOS은 일차 반응 속도 (51)에 의해 설명 될 수있다. PCR의 운동 후 회복 따라서 산화 ATP 합성을위한 더 큰 용량을 나타내는 τ PCR의 값이 작은 지수 시간 상수 (τ PCR)의 피팅에 의해 정량화 할 수있다. 상당한 노력이 31 대 생체하여 PMR OXPHOS와의 직접적인 측정을 확인하고이 기술을 52, 53, 54, 55의 잠재적 임상 적용 가능성을 보여주기 위해 이루어졌다.
특히, 본 연구에 기재된 프로토콜은 임상 적으로 이용 가능한 스캐너 상에 구현 될 수 있고, 광범위하게 비 침습적 바이오 마커 O로 검증되었습니다F 미토콘드리아 기능 56. 그러나, 신경 근육 장애 또는 이동성의 변화 심각도와 개인에게 응용 프로그램에 최적화 된 운동 (31)하여 PMR 프로토콜은 물론 57 확립되어 있지 않다. 잘 정의 된, 광범위하게 적용 운동 프로토콜 31하여 PMR 기술은 미토콘드리아 기능 이상과 근본적인 질환의 평가에 특히 유용 할 것이다.
이전의 여러 연구 대상으로 미토콘드리아 기능을 정량화하는 비 침습 기술의 응용 프로그램을 살펴 보았다. 예를 들어,이 기술은 제 2 형 당뇨병 (36)을 대상으로 장애인 OXPHOS을 보여 주었다. 로디는 등. 제 FA 피험자로하여 PMR 기술의 가능성을 시험 1) FA의 근본적인 유전 적 결함이 골격근 OXPHOS를 손상시키는 것으로, 2)는 GAA 트리플렛의 개수는 반복 골격근 O 반비례XPHOS 33. 최근 Nachbauer 외. 7 과목과의 FA 약물 시험에서 보조 결과 조치로 사용하여 PMR. PCR 복구 시간은 로디의 이전 작업을 재확인하고 FA에서 벗어난 frataxin 식의 효과를하여 PMR 기술 (58)을 이용하여 검출 할 미토콘드리아 용량의 감소가 발생할 수 있음을 나타냅니다 컨트롤에 비해 과목에서 상당히 이상했다.
신뢰할 수있는 방법은 적절하게 가능하고 비용 효율적인 방식과 재현성 생체 골격근 기능의 정의는 미토콘드리아 기능에 영향을주는 질환의 범위에 따라 결과 개선에 중요하다.
이 작품은 31하여 PMR을 사용하여 골격근의 생체 내 최대 산화 용량을 얻기위한 강력한 절차를 설명합니다. 인 - 자석 운동 프로토콜은 물론 물리적 functiona 넓은 범위에 걸쳐 개인 용납리터의 능력과는 저렴하고 널리 사용 가능한 장비를 사용하여 간단한 주제 설정을 제공한다.
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Protocol
이 프로토콜은 승인 및 인체 실험에 대한 오하이오 주립 대학의 임상 시험 심사위원회의 가이드 라인을 준수합니다. MR 장비를 포함하는 모든 절차가 MR 안전 (59)의 가장 높은 표준을 준수 적절하게 훈련받은 사람이 수행하는 것이 매우 중요합니다.
1. 재료 및 준비
- 필요한 모든 자료 전에 실험 (그림 2)를 사용할 수 있는지 확인합니다.
- 보어에 가까운 시험 테이블의 끝에있는 테이블 코일 커넥터에 31 P 코일 플러그. MR이 시험 테이블의 머리 근처에 큰 삼각형 폼 쿠션을 배치 있지만 직접 31 P 코일에. 주제 편안함를 들어, MR 시험 테이블, 구멍에서 먼의 다른 쪽 끝에서 머리 베개를 놓습니다.
2. 주제의 위치 (그림 3a)
- 부정사, 발을 거짓말을 주제 지시MR이 테이블에 첫 번째. 부분적으로 굴곡 위치에 다리를지지하는 무릎 아래 발포 쿠션 놓는다.
- 따라서 시험하에 대퇴부 근육에 최적 B0 균일 성을 확보 가능한 자석 등각에 가깝게 왼쪽 허벅지 중앙하기 위해 테이블 (피사체의 우측)의 우측에 가까운 피사체를 배치. 귀 플러그 및 / 또는 헤드폰 주제를 제공합니다.
- 슬개골과 대퇴골 사이의 대략 중간 지점에서 왼쪽 대퇴사 두근의 31 P의 RF 코일을 놓고 끈을 사용하여 다리에 고정합니다. 광근 lateralis 위에 다리의 측면 부분을 통해 코일을 배치합니다.
- 다리에 코일을 고정하는 데 사용되는 동일한 스트랩 대퇴부의 내측 측면에 베이비 오일을 확보. 이 스캔 파악을 용이하게한다.
- 코일 아래 무릎 위에 배치 스트랩과 함께 피사체의 다리를 바인딩합니다. 추가 STRA과 MR 테이블에 환자의 다리를 고정추신, 무릎 하나는 무릎과 발목 사이에 하나의 중간.
- 코일의 중심의 윤곽이 센터링 랜드 마크를 사용하여 자석 등각으로 테이블을 이동하도록, 레이저 광 가이드를 사용한다.
3. 운동 프로토콜
- 운동 프로토콜은 세 단계로 구성 주제에 설명 : 초기, 초기 단계; 짧고 강렬한 운동 단계; 및 복구 단계.
- 가만히 누워 및 모션 아티팩트를 최소화하기 위해 분광법 취득의 기준 및 복구 단계에서 자신의 다리 근육을 휴식을 취할 수있는 주제를 지시한다.
- 운동의 시작을 나타내는 주제에 카운트 다운을 제공합니다. 이 때, 피사체가 스트랩의 저항에 대해 가능한 빨리 같은 강제적 무릎 확장 / 굴곡을 개시하고있다.
참고 : 대퇴사 두근 근육이 중지 지시가있을 때까지, 위, 아래, 왼쪽 종아리를 이동하는 데 사용됩니다. - 30 % 하락 후 운동을 종료PCR 반응의 피크 높이이다.
- 인수 뷰어 창에서 PCR 피크 높이를 관찰하고, 또한 운동 순서가 완료되면 그것을 볼 수 있습니다.
주 : 일반 지침은 PCR 피크 높이의 대략 30 % 감소가 PCR 피크의 높이의 50 % 인 파이 피크에 대응하는 점이다. PCR 붕괴 시험에서의 수행 단계에서 30 % 감소를 달성하기 위해 충분히 빠르게 발생하지 않으면 어렵거나 빠른 운동하면서 차고 피사체 바랍니다.
주 : 운동 중단은 PCR 피크 높이와 운동 지속 기간을 모니터링함으로써 결정된다. 이는 다른 환자의 운동의 약간 다른 기간을에서 발생할 수 있습니다 및 분석에 설명 될 수있다.
- 인수 뷰어 창에서 PCR 피크 높이를 관찰하고, 또한 운동 순서가 완료되면 그것을 볼 수 있습니다.
4. 스캔 프로토콜
- 적절한 자기 위치를 확인하고 31 P 코일의 위치를 식별하기 위해 트라이 평면 로컬 라이저를 획득.
참고 : 로컬 라이저 순서가 자동으로 시작되고 인도어에서 센터레이저 광 가이드를 사용 ated 위치 (2.9 단계) - 두 번째 트라이 평면 로컬 라이저를 획득.
- 첫 번째 트라이 - 비행기 로컬 라이저 이미지에 슬라이스 뷰를 엽니 다.
참고 :이 프로세스는 서로 다른 소프트웨어와 하드웨어 시스템 다를 수 있습니다. - 센터와 왼쪽 버튼으로 클릭하고 슬라이스 그룹에 길게 슬라이스 방향을 돌립니다. 슬라이스 그룹을 돌립니다. 조각의 최종 방향이 베이비 오일의 위치와 일치하는지 확인합니다.
- 시퀀스 루틴 창에서 축 및 시상 영상 (도 3b)의 전체 다리를 덮도록 조각의 수를 증가시킨다.
- 첫 번째 트라이 - 비행기 로컬 라이저 이미지에 슬라이스 뷰를 엽니 다.
- 31 P 분광법 서열
- 다음 지역화되지 않은 펄스 획득 시퀀스 매개 변수를 사용하여 TR : 1,000 밀리 초; TE : 0.34 밀리 초; 스펙트럼 폭 : 2,000 Hz에서; 플립 각도 : 90도; 획득 한 데이터 포인트 : 1,024; 한 스펙트럼 매 6 초 시간 해상도 얻어진 평균 4.
- 31 P 끼움 보X 배치 :
- 마우스를 사용하여, 화면 상단의보기 창에 두 번째 triplane의 로컬 라이저 이미지를 드래그합니다. 프로토콜 창에 분광 순서를 드래그하고 두 번 클릭하여 엽니 다.
- 심 복셀을 (수평 라인 검은 사각형을 선택)을 시각화하는 위치 도구 모음을 사용합니다. 이 옵션을 선택하면, 로컬 라이저 이미지에 녹색 상자를 관찰합니다.
주 :이 심 복셀이다. - 왼쪽 클릭하여 복셀를 이동하고 중앙의 복셀을 들고. 크기를 변경하고 왼쪽 버튼을 클릭하여 복셀의 방향을 회전 상자의 모서리에있는 복셀을 들고입니다. 직접 코일 아래 B0 필드 균질성을 보장 및 대퇴사 두근의 평면에 평행하도록 심 창을 배치.
주 :이 직접 코일의 중심 아래의 조직의 볼륨 코일 아래에 민감한 영역 내의 적절한 shimming을 보장하는 것이다. - sensitiv를 식별 트라이 로컬 라이저 평면 화상을 사용하여전자 코일의 영역은 대퇴사 두근 근육 내에서이 지역을 포함하는 심 상자를 조정합니다.
주 : 끼움 박스는 데이터 수집 복셀 (도 3c) 내의 B0 균일 성을 확보하기 위하여 표면 코일의 진정한 범위보다 클 수있다. - 31 P 테스트 취득 :
- 인수 뷰어 창을 열고 획득 도구 모음에서 헤드 아이콘을 선택합니다. 이것은 실시간 분광 취득 볼 수있게된다.
- 31P 심 복셀의 배치 후, 프로토콜 창 상단의 "실행"버튼을 클릭하여 하나의 스펙트럼을 얻기 위해 순서를 실행합니다.
- B0의 shimming의 품질을 검사합니다. 인수 창에서 결과 스펙트럼을 관찰한다. 0 ppm의 중심으로 눈에 잘 띄는 PCR 피크와 유의 잡음 (그림 4a, 왼쪽)을 관찰한다.
참고 : 문제 해결 : 스펙트럼 잡음이 나타나면, 심 상자가 근육 내에 배치되어 있는지 확인합니다. 광고단지 크기와 끼움 박스의 위치는 신호 대 잡음비를 향상시킬 수있다. 필요에 따라 테스트 인수를 반복합니다. - ( "응용 프로그램"→ "분광학을")는 PCR 피크 높이를 참조 분광 도구의 스펙트럼을 열기 위해. 환자의 폴더 (폴더 트리 아이콘)을 열고 적절한 검사를 선택하고 스펙트럼을로드 할 두 번 클릭합니다.
- 사전 운동 T1 이미지 :
- 코일의 중심에 단일 슬라이스 축 T1 강조 영상을 얻습니다.
- 31 P 사전 운동 인수 :
- 왼쪽 버튼으로 클릭하고 프로토콜 창에서 시퀀스를 드래그하여 (최고 스펙트럼 품질을 생산) 단계 4.4에서 시퀀스를 복사합니다. 이후의 모든 측정이 시퀀스를 사용합니다.
- 피사체가 정지 상태에서 순서 루틴 창에서 열 측정을 수집하기 위해 1에서 10까지 선택 실행에서 측정의 수를 증가.
- 31 </ SUP> P 운동 인수 :
참고 :이 분석을 위해 중요 할 것이다으로, 시작과 끝 운동 시간의주의를 기록합니다.- 나머지 : 이전 검사에서 심 설정을 적용하고 20 측정을 취득하는 순서를 설정합니다. 카운트 다운 후 발로 시작 피사체를 지시한다. 2 측정을 위해 나머지에 남아 제목을 지시한다.
- 운동 ~ 30 초 동안 무릎 확장 운동 (또는 PCR 피크 진폭의 30 % 감소를 달성하는데 필요한 시간)을 수행하는 피사체를 묻는다. 피사체가 충분한 PCR 고갈을 달성 한 후, 휴식을 요청합니다.
- (31) P 운동 후 인수 :
- 나머지 추가 (20) 측정을 획득. 후 운동 인수 (오른쪽,도 4a) 일시 중지 또는 shimming없이 운동 순서 다음 즉시 시작되었는지 확인합니다.
참고 : 두 개의 별도의 인수로이 회복 기간의 세분은 내가 분석을 허용운동을 반복해야 할 경우 작업자가 전체 복구 기간의 취득을 방지 할 수 있도록 상기 제 20의 동적 스펙트럼의 획득 동안 20 nitial 동적 스펙트럼.
- 나머지 추가 (20) 측정을 획득. 후 운동 인수 (오른쪽,도 4a) 일시 중지 또는 shimming없이 운동 순서 다음 즉시 시작되었는지 확인합니다.
- 운동 품질을 보장 :
- 시작과 운동의 끝에서 PCR 피크 높이를 비교합니다. 고품질 운동 세션은 PCR 농도의 ~ 30 %의 감소를 초래한다.
- PCR을 피크 높이가 나머지의 시작과 회복의 끝에서 동일한 것을 확인한다 (일반적으로 <10 %의 차이는 바람직하다). 이 금액은 취득시 필드 동질성의 무시할 손실이 있다는 것을 보장합니다.
참고 : PCR 고장이 부족, 또는 필드 균질성의 손실이 된 경우, 다음 (피로하지 않도록주의하면서) 시험의 행사 / 복구 부분을 반복하면, 코일과 스트랩이 단단히 연결되어 있는지 확인하고 확장 운동 및 / 또는 지속 기간은 더 격렬한 운동을 장려 (그림 4B).
아니E는 : 단계 6 및 11에 따라 추가의 품질 관리 단계에서 얻어진 이미지의 비교 따라서 최소한의 운동이 크게 수집 된 데이터에 영향을 미칠 수있는 프로토콜 동안 발생한 것을 보장 때문에 연습 허벅지 및 코일 중 하나의 변위를 시각화 .
- 운동 후 T1 촬상 후, 동일한 획득 파라미터를 이용 T1 촬상 (단계 45) 축 전 운동을 반복한다.
- PCR 충분히 공핍뿐만 아니라, 운동 근육 증을 유발하지 않았다는 것을 확인하기 위해 최종 운동의 pH를 측정한다.
- 파이 및 PCR (ΔP I)의 화학적 변화를 측정하고, 다음 식 (60)를 사용하여이를 수행
의 pH = 6.77 + 로그 [(ΔP 내가 -3.29) / (전 5.68 - ΔP)]
주 : pH가보다 큰 6.8 (61)를 유지해야합니다. PCR을 고장이 충분하지만, pH가 너무 낮 으면, 단 대한 운동 시합 반복시간 및 / 또는 감소 된 강도 ER.
- 데이터 저장 :
- DICOM 파일로 모든 인수 스펙트럼을 저장하고 JMRUI를 사용하여 처리를 내보낼 수 있습니다.
- 스캐너를 사용하는 경우, "탐색기"창에서 모든 분광 인수를 선택합니다.
- 에서 "응용 프로그램", "DICOM 도구"→ "수출 MR 분광학을"를 선택하고 C에 DICOM (* .dcm) 파일을 저장 : / 사용자 / MEDCOM / 온도 / CDROFFLINE
(도구가 자동으로 위치를 선택합니다). - 에서 "전송", "오프라인으로 내보내기"를 선택합니다. 원하는 위치에 저장합니다.
5. 데이터 처리 및 분석 (62)
- 자유롭게 사용할 수 JMRUI 소프트웨어 (; http://www.jmrui.eu/ 버전 5.2)과 MR 스펙트럼을 분석합니다.
- Apodize 및 위상 모두 취득한 시점 (도 5)에 걸쳐 균일 성을 보장하기 위해 스펙트럼을 이동. PCR을 피크 중심 될스펙트럼에서 t 0 ppm으로.
- 각 스펙트럼을 취득 PCR에서 피크의 진폭을 정량화 내장 Amares의 알고리즘을 사용한다. 피크 진폭은 특정 시점에서 표면 코일의 구분 영역 내의 PCR의 농도를 나타낸다.
- 계산 소프트웨어에서 획득 시간의 함수로서 PCR 농도를 플롯. 사용 내장 계산 소프트웨어 곡선 맞춤 도구, 다음 식 (52), (63)의 PCR 회복 기간 데이터를 적합 :
- (기준 PCR의 값을 기록
) 최저 PCR ( 
) 및 회복 시간 ( 
. - 적절한 조건이 exer 동안을 충족하는지 확인PCR을 고갈 기준선 PCR 및 PCR 간의 낮은 비율 차이를 계산함으로써 CISE 세션. 50 % 고갈 - 이상적인 운동 세션 20 초래한다.
주 : 커브 피팅의 품질은 R 값이 0.75보다 큰 것으로 확인함으로써 확보 할 수있다. 이 R 값은 자동 피팅 소프트웨어에 의해 계산된다.
) 최저 PCR ( 
) 및 회복 시간 ( 
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Representative Results
재현성 연구
식스 자원 봉사자 (4 남자와 두 여자, 평균 연령 : 24.5 ± 6.2 세)없이 자기보고 심장, 대사, 또는 미토콘드리아 질환은 기술 평가 1 주일 이내에 2 개의 다른 일에 대한 설명 (31)하여 PMR 운동 및 이미징 기술의 세션을 시행 재현성 (도 6a). 일반 자원 봉사자에 수행 된 연구는 미토콘드리아 기능의 정량화에 31하여 PMR 연구의 재현성을 확인합니다. PCR 회복 시간의 온화한 - 알트 분석 1.03 4.83 sec의 평균 차이 표준 편차 4.66 (도 6b)의 변형 예의 간 실험 계수를 보여준다. 프로토콜의 단계 4에 기재된 방법 절에 설명 취득하거나 분석 프로토콜에 대한 변경은, 양질의 데이터를 취득 할 필요가 없었다. 이 입술ULTS이 작품에 설명 된 수집 및 분석 기술의 재현성을 보여줍니다.
프리드리히의 운동 실조증과 비 외래 참가자의 기술 평가
네 명 (2 남성과 2 여성, 평균 연령 : 35) FA와 비 외래 인구의 타당성을 평가하기 위해이 작품에 설명 된 31하여 PMR 운동 및 이미징 기술의 단일 세션을 시행 하였다. 이러한 주제는 단계 5.6에 나타낸 복구 파라미터에 맞게 PCR 충분히 고갈을 얻기위한 자석의 운동을 수행 할 수 있었다. 그러나, 이상 운동 시간 (60-90 초)을 충분히 PCR 수준을 소모해야했습니다. 또한이 질환의 특징 인 근육 조절의 점진적인 손실에 의해 야기 된 진동 맞는 주위에서 (도 7)을 기록 하였다. 이 s의ubjects, 우리가 원하지 않는 운동을 제한하기 위해, 세 개의 스트랩을 제공 무릎과 발목 사이의 두 개의 추가 저항 스트랩을 사용했다. 이러한 결과는 비 외래 환자의 PCR 회복 시간을 얻기 위해 수집 및 분석 방법의 타당성을 증명한다. 그러나, 양질의 데이터를 획득하기 위해 필요한 변형은 추가적인 평가 표준화 연구가 필요한 것을 나타낸다.
타당성 조사
심장 재활 및 이차 예방 (CRSP)의 프로그램이라고없이 자기보고 심장 혈관 질환 나인 자원 봉사자 15 과목은 지역 기관 검토위원회 (IRB) -approved를 대상으로 하였다. 우리는 심장 혈관 건강 및 대사 증후군의 중증도 지표 일부 임상 값을 얻을. 좌심실 구혈률은 CRSP 과목 (56 10 %)에 보존되었다. 석사CRSP를 시작하기 전에 측정 ximum 심장 혈관 노력의 능력, (3.05 0.6 0.8 3.4 대 대사 당량의 대사 증후군, P = 0.4)와 당뇨병이없는 환자에서 유사했다. CRSP을 시작하기 이전에, 등록 된 각 주제 64 이전 설명이 일에 기재된하여 PMR (31)의 운동 및 이미징 기술 및 근육 내 지방 정량 영상을 시행 하였다. PCR 회복 시정 (32.1 7.4 초, P 대 41.9 1.4 = 0.05) 이상이고, 근육 내 지방 비율 컨트롤 (2.54 0.6 %, p <0.001 대 8.7 2.9) 대 CRSP 피험자 높았다. 근육 내 지방의 비율과 당뇨병 (p = 0.4)없이 CRSP 과목에서 유사하고, PCR 회복의 시간 상수는 당뇨병 환자에서 더 긴 경향 당뇨병이없는 사람과 동향에 대한 제어 (P = 0.03에 대 그룹에서). 예비 추적 데이터는 상당히 악화 개선을 제안당뇨병 환자에서 대사 증후군 후 CRSP이없는 사람에 비해 (델타 = 1.0 0.8 대 4.0 2.4, P = 0.06; 그림 8). 이러한 결과와 공지의 대사성 질환이없는 환자와 골격근 OXPHOS 차이를 정량화하기 위해 본 기술의 가능성을 입증한다.
그림 1. 미토콘드리아, 골격근 및 심폐 시스템.
미토콘드리아, 골격근, 심 박출량, 환기, 기능적 능력 사이의 관계의 표현이 도시되어있다. 밀 라니 등 (65)에서 재현.
2. 재료 그림.
필요한 재료는 1) 삼각형 쿠션 포함
그림 3. 위치.
A) 주제는 부정사, 발 - 첫 번째 위치에 몇 군데 있습니다. 31 P 코일 대퇴사 왼쪽에 배치된다. 저항 스트랩 무릎의 상하에 배치 된 테이블에 부착된다. 하나의 스트랩이 함께 무릎 위에 두 다리를 결합하는 데 사용됩니다. B) 슬라이스의 위치는 제 위치 파악을 위해 도시된다. 조각은 삶을 중심으로되어 있습니다아기 오일 병의 기, 그리고 조각은 전체 대퇴사 두근을 커버합니다. C) 31하여 PMR에 대한 심 상자의 위치가 표시됩니다. 이 볼륨 직접 사두근의 코일 아래에 배치하고, 코일 표면의 영역 내에 충분한 신호 적절한 shimming을 보장 깊이를 덮는다.
4. 데이터 수집 그림.
A) 휴식 대표 (31) P 취득이 표시됩니다. PCR 반응은 넓은 단일 피크이고, 최소의 잡음 (왼쪽)이있다. 두 개의 큰 봉우리, 파이 및 PCR (오른쪽)의 프로토콜 결과의 운동 부분 중 일반적인 인수. 운동이 진행 될수록 파이 및 PCR 피크가 각각 증가 및 감소된다. B) 나머지 운동 후 PCR의 피크 높이를 비교 적어도 ~ 30 % 감소를 공개한다. 이 C alculation는 운동 연구의 성공적인 완료를 보장하기 위해 스캐너 콘솔에서 수행되어야한다.
그림 5. 분석.
대표적인 스펙트럼의 위상 보정 및 아포 디제이 도시된다. A) 미 대별 피크와 피크 가려 노이즈의 존재를 나타내는 원시 스펙트럼. B) 0 번째를 나타내는 스펙트럼 - 1 일 - 오더 위상 보정. 중심 주파수에있는 PCR 피크를 쉽게 식별 할 수 있지만, 다른 대사 물질 피크가 여전히 어둡게된다. C) 소음 감소 및 3 ATP 피크의 더 나은 시각화 및 PDE와 파이 피크 결과 로렌 시안 라인 모양 아포 디제이 후 스펙트럼. 이 스펙트럼은 Amares의 도구로 피크 정량 준비가되어 있습니다. 파일 / ftp_upload / 54977 / 54977fig5large.jpg "대상 ="_ 빈 ">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
건강 주제 6. 31하여 PMR 그림.
A)이 그림은 빠른 준 정적 무릎 확장 운동과의 고갈 후 크레아틴 인산 (PCR) 농도의 회복을 보여줍니다. 라인은 상수 τ은 도시 된 복구 시간과, 단계 5.6에 기재된 회복 지수 함수의 착용감을 나타내고; 이 시정 미토콘드리아 산화 함수의 노포 바이오 마커이다. B) 31하여 PMR 기술 재현성 온화한 - 알트 분석 시험의 PCR 회복 시간 1.03 4.83 초 평균 차이 표준 편차를 보여준다; 변동 계수는 4.66이다.http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54977/54977fig6large.jpg "대상 ="_ 빈 ">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
비 외래 주제 7. 31하여 PMR 그림.
비 외래 환자의 31하여 PMR 시험에서 대표 PCR 회복 곡선을 나타낸다. 64 %의 PCR 고갈이 운동 프로토콜을 달성했다합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
CRSP 과목 8. 31하여 PMR 그림.
PCR의 RECOV의 비교ERY 시간은 순차적으로 가난한 미토콘드리아 산화 제어 능력, 비 당뇨병 및 당뇨병 환자를 보여줍니다. 오차 막대는 표준 편차를 나타낸다.
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Discussion
이 논문은 골격근의 미토콘드리아 기능의 직렬 및 비 침습적 생체 측정을 준다 (31)하여 PMR 시험을위한 표준 프로토콜을 설명합니다. 대사 증후군의 증가 부담과 그 결과 이환율과 사망률을 대상으로 연구의 폭을 고려할 때이 프로토콜은 상당한 매력을 보유하고있다. 이렇게하여 PMR 31 프로토콜 스캐너 최소의 시간을 필요로 시판 MRS 시설 어떤 중심 과목 광범위한 대사 조사에 혼입 될 수있다.
프로토콜 내에서 중요한 단계
MR 시험에 앞서 Contraindications-, 잠재적 인 금기에 대한 주제를 선별하는 것이 중요하다. O없이 (1) 동측 무릎이나 허리 임플란트 : 전형적인 MR 배제 기준에 더하여, 다음이 프로토콜을 구현하기 전에 고려되어야유물, 낮은 사지 (예를 들어, 말초 동맥 질환), 3) 무능력 저항 대퇴사 두근 연장 운동을 수행하기 위해 혈액의 흐름 또는 산소 공급을 제한 2) 조건, 4) 무능력에 대한 부정사 거짓말을 피하기 위해 F MR 호환성) 약 30 분.
피사체의 대퇴사 두근에 대하여 상기 테이블에 환자의 허벅지의 이동과 31 P 코일의 이동 reduction- 동 잡음을 최소화한다. 코일이 확실하게 피사체의 다리와 저항 스트랩 안전하게 시험 테이블에 고정되는 것을 고정되어 있는지 확인합니다. 피사체의 발 뒤꿈치는 더 이상 5 이상 상승하지 않도록하여이 문제를 테스트합니다. 시험 테이블에서 발로시와 운동시 코일의 어떤 회전이 없다는 것을.
취득
운동은 피사체가에 운동을해야 품질 -PCR을 적어도 30 %의 고갈을 chieve. 이 프로토콜을 위해, 우리는 비 외래 환자에 대한 외래 환자에 대한 운동의 30 초 60의이 목표를 달성하는 것으로 확인되었습니다. 우리는 비 외래 환자가 차기 당 더 적은 힘을 발휘하기 때문에 충분한 고갈에 대한 더 긴 간격을 요구하는 것을 관찰했다.
분석 - 여기에 설명 된 방법은 주관성을 최소화하고 자동화를 최대화하기 위해 프레임 워크를 제공한다. 스펙트럼 분석을위한 사용자 입력 파라미터들의 선택은 재현성을 보장하기 위해 조심해야한다.
수정 및 문제 해결
스펙트럼에 잡음이 나타나면 Spectrum-의 품질, 심 상자가 근육 내에 배치되어 있는지 확인합니다. 신호 대 잡음비를 개선하기 위해 심 상자의 크기와 위치를 조정한다. 필요에 따라 테스트 인수를 반복합니다.
...로서Exercise-의 lity 부족 PCR 고갈의 초기 운동 결과를 경우 문제를 해결하는 데 사용할 수있는 몇 가지 수정 사항이 있습니다 : 1) 끈이 강화 될 수 있고, 저항을 증가시키기는; 2) 피사체 노력이 증가하는 빠른 킥 지시 할 수있다; 3) 운동 지속 기간을 증가시킬 수있다. 그러나 과도한 운동은 변경된 pH가 발생할 수 있으며, OXPHOS 복구 동역학 (61)을 억제 할 수있는, 산증으로 이어질 수 있습니다. 이 3 분의 최대 운동 시간을 제한함으로써 방지 될 수있다.
기술의 한계
근육 생검 분석은 미토콘드리아 콘텐츠 및 크기뿐만 아니라 미토콘드리아 ATP 합성의 최대 속도와 같은 특정 미토콘드리아 특성의 측정을 허용한다. 그러나, 31을 사용하여 PMR 생체 측정 디 이들의 집합체를 나타내고 있음에 유의해야RECT 대책 등 근육 산소화 된 혈액의 미세 혈관 공급 같은 여분 미토콘드리아 요인 외에도있다. 따라서, 감소 된 산소 공급 장치 또는 기타 요인에 미세 혈관의 상태 질문 인 상황에서는 미토콘드리아 상태의 명백한 표시를 제공하지 않을 것이다. 오히려 OXPHOS 및 미세 혈관 문제의 조합을 반영 할 수있다 근육의 최대 산화 ATP 합성의 생체 상태를 나타냅니다.
이 연구에서 설명 된 운동하여 PMR (31) 프로토콜의 제한은 작업 출력 표준화의 부족이다. 표준화의 결여는 이에 필요한 장치 및이 프로토콜의 구현을 단순화한다. 그러나, 이러한 강도 및 피로도 및 대사 조치의 관계와 같은 다른 파라미터의 정량적 평가를 허용하지 희생 온다. 결과적으로, 분발 다양한 수준은 PCR에 영향을 미칠 수있는기본 미토콘드리아 결함의 정도를 넘어 복구 시간. 하나는 충분한 PCR 고갈을 확보함으로써 이러한 효과를 최소화하고 상기 조정 가능 레지스턴스 및 측정 작업 출력을 갖는 MR 호환 ergometers를 사용하여 작업 출력을 표준화 할 수있다.
기존 또는 대체 방법에 대하여 기술의 중요성
표준 대사 운동 시험에 비해 직접 골격근에서 미토콘드리아 기능을 정량화하는 능력은 31하여 PMR 기술의 주요 장점이다. 침략 근육 생검하지만 직렬 평가를 요구 조사를위한 덜 매력적인하게 교환 리스크, 단 섬유 (66)의 측정을 제공한다. 근 적외 분광기 (67)에 기초한 접근은 특히 지방이 적은 등의 5 mm의 NIRS s의 감쇠 비만 환자에서, 침투 깊이가 제한 될 수있다20 % (68)에 의해 ignal. 또한,이 기술은 근육과 MR 기반 기술에 의해 제공되는 다른 시스템의 다차원 평가에 적합하지 않는다. 또한, 근육 지학 정량화 침습적 생체 검사 방법과는 달리,이 무침 습 및 비파괴 측정 대상 모집단 및 치료 개입의 평가는 유익하게 그대로 근육 대사 상태의 측정을 반복 허용한다.
미래의 응용 프로그램
이 31하여 PMR 기술을 습득 한 후 응용 가능성 특정 미토콘드리아 결함 또는 대사 장애의 다양한 질환 중 임의의 평가를 포함한다. 불량한 박출량 환자에서 현재 기술은 손상된 기능 용량을 식별 할 수 있지만, 장애 발생되는 레벨 (예를 들어, 골격근, 심장 또는 폐)을 설정할 수 없다. 그것은 특히 것맞춤형 치료를 용이하게하기 위해 특정 주제 용량 감소의 근본 원인을 식별하는 수단 대사 심폐 분석법으로하여 PMR (31)을 결합하여 통합 된 프로토콜을 개발하는 것은 흥미.
우리는 미토콘드리아 기능의 생체 마커의 사용으로 도움이 될 중요한 표적으로 한 치료 및 개입의 상세한 예제를 가지고있다. 표준화 (31)하여 PMR 운동 프로토콜은 하나가 위의 설명과 같이, 모두 기본 및 개입 연구에서 골격 근육의 미토콘드리아 용량의 생체 마커에 중요한의 더 광범위한 사용을위한 중요한 단계입니다.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 1.5 T MR Scanner | Siemens | manufacturer will not affect results | |
| 10 cm 31P transmit-receive coil, 1.5T compatible | PulseTeq | manufacturer will not affect results | |
| 3 fl oz Baby Oil | Johnson & Johnson | manufacturer will not affect results | |
| Foam triangle cushion (Knee) | Siemens | manufacturer will not affect results | |
| (3) plastic buckle resistive straps; table to table | Siemens | manufacturer will not affect results | |
| (1) plastic buckle resistive strap; self-connecting | Siemens |
References
- Eckel, R. H., Alberti, K. G., Grundy, S. M., Zimmet, P. Z. The metabolic syndrome. Lancet. 375 (9710), 181-183 (2010).
- Shulman, G. I. Ectopic fat in insulin resistance, dyslipidemia, and cardiometabolic disease. N Engl J Med. 371 (12), 1131-1141 (2014).
- Holmstrom, M. H., Iglesias-Gutierrez, E., Zierath, J. R., Garcia-Roves, P. M. Tissue-specific control of mitochondrial respiration in obesity-related insulin resistance and diabetes. Am J Physiol Endocrinol Metab. 302 (6), 731-739 (2012).
- Jheng, H. F., et al. Mitochondrial fission contributes to mitochondrial dysfunction and insulin resistance in skeletal muscle. Mol Cell Biol. 32 (2), 309-319 (2012).
- Petersen, K. F., et al. Mitochondrial dysfunction in the elderly: possible role in insulin resistance. Science. 300 (5622), 1140-1142 (2003).
- Kelley, D. E., He, J., Menshikova, E. V., Ritov, V. B. Dysfunction of mitochondria in human skeletal muscle in type 2 diabetes. Diabetes. 51 (10), 2944-2950 (2002).
- Liu, R., et al. Impaired mitochondrial dynamics and bioenergetics in diabetic skeletal muscle. PLoS One. 9 (3), 92810 (2014).
- Ha, H., Hwang, I. A., Park, J. H., Lee, H. B. Role of reactive oxygen species in the pathogenesis of diabetic nephropathy. Diabetes Res Clin Pract. 82, Suppl 1 42-45 (2008).
- Akude, E., et al. Diminished superoxide generation is associated with respiratory chain dysfunction and changes in the mitochondrial proteome of sensory neurons from diabetic rats. Diabetes. 60 (1), 288-297 (2011).
- Fernyhough, P. Mitochondrial dysfunction in diabetic neuropathy: a series of unfortunate metabolic events. Curr Diab Rep. 15 (11), 89 (2015).
- Chen, M., Wang, W., Ma, J., Ye, P., Wang, K. High glucose induces mitochondrial dysfunction and apoptosis in human retinal pigment epithelium cells via promoting SOCS1 and Fas/FasL signaling. Cytokine. 78, 94-102 (2016).
- Blake, R., Trounce, I. A. Mitochondrial dysfunction and complications associated with diabetes. Biochim Biophys Acta. 1840 (4), 1404-1412 (2014).
- Rains, J. L., Jain, S. K. Oxidative stress, insulin signaling, and diabetes. Free Radic Biol Med. 50 (5), 567-575 (2011).
- Serviddio, G., et al. Mitochondrial involvement in non-alcoholic steatohepatitis. Mol Aspects Med. 29 (1-2), 22-35 (2008).
- Perez-Carreras, M., et al. Defective hepatic mitochondrial respiratory chain in patients with nonalcoholic steatohepatitis. Hepatology. 38 (4), 999-1007 (2003).
- Garcia-Ruiz, I., et al. Mitochondrial complex I subunits are decreased in murine nonalcoholic fatty liver disease: implication of peroxynitrite. J Proteome Res. 9 (5), 2450-2459 (2010).
- Patti, M. E., Corvera, S. The role of mitochondria in the pathogenesis of type 2 diabetes. Endocr Rev. 31 (3), 364-395 (2010).
- Muoio, D. M., Newgard, C. B.
- Bonnard, C., et al. Mitochondrial dysfunction results from oxidative stress in the skeletal muscle of diet-induced insulin-resistant mice. J Clin Invest. 118 (2), 789-800 (2008).
- Jheng, H. F., Huang, S. H., Kuo, H. M., Hughes, M. W., Tsai, Y. S. Molecular insight and pharmacological approaches targeting mitochondrial dynamics in skeletal muscle during obesity. Ann N Y Acad Sci. 1350, 82-94 (2015).
- Coen, P. M., Goodpaster, B. H. Role of intramyocelluar lipids in human health. Trends Endocrinol Metab. 23 (8), 391-398 (2012).
- Montgomery, M. K., Turner, N. Mitochondrial dysfunction and insulin resistance: an update. Endocr Connect. 4 (1), 1-15 (2015).
- Martelli, A., Puccio, H. Dysregulation of cellular iron metabolism in Friedreich ataxia: from primary iron-sulfur cluster deficit to mitochondrial iron accumulation. Front Pharmacol. 5, 130 (2014).
- Campuzano, V., et al. Frataxin is reduced in Friedreich ataxia patients and is associated with mitochondrial membranes. Hum Mol Genet. 6 (11), 1771-1780 (1997).
- Calabrese, V., et al. Oxidative stress, mitochondrial dysfunction and cellular stress response in Friedreich's ataxia. J Neurol Sci. 233 (1-2), 145-162 (2005).
- Ristow, M., et al. Frataxin activates mitochondrial energy conversion and oxidative phosphorylation. Proc Natl Acad Sci U S A. 97 (22), 12239-12243 (2000).
- Ardehali, H., et al. Targeting myocardial substrate metabolism in heart failure: potential for new therapies. Eur J Heart Fail. 14 (2), 120-129 (2012).
- Ren, J., Pulakat, L., Whaley-Connell, A., Sowers, J. R. Mitochondrial biogenesis in the metabolic syndrome and cardiovascular disease. J Mol Med (Berl). 88 (10), 993-1001 (2010).
- Marin-Garcia, J., Goldenthal, M. J. Understanding the impact of mitochondrial defects in cardiovascular disease: a review. J Card Fail. 8 (5), 347-361 (2002).
- Babcock, M., et al. Regulation of mitochondrial iron accumulation by Yfh1p, a putative homolog of frataxin. Science. 276 (5319), 1709-1712 (1997).
- Foury, F., Cazzalini, O. Deletion of the yeast homologue of the human gene associated with Friedreich's ataxia elicits iron accumulation in mitochondria. FEBS Lett. 411 (2-3), 373-377 (1997).
- Wardman, P., Candeias, L. P.
- Lodi, R., et al. Cardiac energetics are abnormal in Friedreich ataxia patients in the absence of cardiac dysfunction and hypertrophy: an in vivo 31P magnetic resonance spectroscopy study. Cardiovasc Res. 52 (1), 111-119 (2001).
- Raman, S. V., et al. Impaired myocardial perfusion reserve and fibrosis in Friedreich ataxia: a mitochondrial cardiomyopathy with metabolic syndrome. Eur Heart J. 32 (5), 561-567 (2011).
- Kitzman, D. W., et al. Skeletal muscle abnormalities and exercise intolerance in older patients with heart failure and preserved ejection fraction. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 306 (9), 1364-1370 (2014).
- Scheuermann-Freestone, M., et al. Abnormal cardiac and skeletal muscle energy metabolism in patients with type 2 diabetes. Circulation. 107 (24), 3040-3046 (2003).
- Allcock, D. M., Sowers, J. R. Best strategies for hypertension management in type 2 diabetes and obesity. Curr Diab Rep. 10 (2), 139-144 (2010).
- Katzmarzyk, P. T., Church, T. S., Janssen, I., Ross, R., Blair, S. N. Metabolic syndrome, obesity, and mortality: impact of cardiorespiratory fitness. Diabetes Care. 28 (2), 391-397 (2005).
- Wang, J., et al. The metabolic syndrome predicts cardiovascular mortality: a 13-year follow-up study in elderly non-diabetic Finns. Eur Heart J. 28 (7), 857-864 (2007).
- Zambon, S., et al. Metabolic syndrome and all-cause and cardiovascular mortality in an Italian elderly population: the Progetto Veneto Anziani (Pro.V.A) Study. Diabetes Care. 32 (1), 153-159 (2009).
- Malik, S., et al. Impact of the metabolic syndrome on mortality from coronary heart disease, cardiovascular disease, and all causes in United States adults. Circulation. 110 (10), 1245-1250 (2004).
- Ropper, A. H., Samuels, M. A. Adams and Victor's Principles of Neurology. 9 edn. , The McGraw-Hill Companies,Inc. (2009).
- Abeti, R., et al. Targeting lipid peroxidation and mitochondrial imbalance in Friedreich's ataxia. Pharmacol Res. 99, 344-350 (2015).
- Li, Y., et al. Excision of Expanded GAA Repeats Alleviates the Molecular Phenotype of Friedreich's Ataxia. Mol Ther. 23 (6), 1055-1065 (2015).
- Toledo, F. G., Goodpaster, B. H. The role of weight loss and exercise in correcting skeletal muscle mitochondrial abnormalities in obesity, diabetes and aging. Mol Cell Endocrinol. 379 (1-2), 30-34 (2013).
- Oldridge, N. B., Guyatt, G. H., Fischer, M. E., Rimm, A. A. Cardiac rehabilitation after myocardial infarction. Combined experience of randomized clinical trials. JAMA. 260 (7), 945-950 (1988).
- O'Connor, G. T., et al. An overview of randomized trials of rehabilitation with exercise after myocardial infarction. Circulation. 80 (2), 234-244 (1989).
- Ryan, T. E., Brizendine, J. T., McCully, K. K. A comparison of exercise type and intensity on the noninvasive assessment of skeletal muscle mitochondrial function using near-infrared spectroscopy. J Appl Physiol (1985). 114 (2), 230-237 (2013).
- Wallimann, T. Bioenergetics. Dissecting the role of creatine kinase. Curr Biol. 4 (1), 42-46 (1994).
- Forbes, S. C., Paganini, A. T., Slade, J. M., Towse, T. F., Meyer, R. A. Phosphocreatine recovery kinetics following low- and high-intensity exercise in human triceps surae and rat posterior hindlimb muscles. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 296 (1), 161-170 (2009).
- Korzeniewski, B., Rossiter, H. B. Each-step activation of oxidative phosphorylation is necessary to explain muscle metabolic kinetic responses to exercise and recovery in humans. J Physiol. 593 (24), 5255-5268 (2015).
- Meyer, R. A. A linear model of muscle respiration explains monoexponential phosphocreatine changes. Am J Physiol. 254 (4), Pt 1 548-553 (1988).
- McCully, K. K., Fielding, R. A., Evans, W. J., Leigh, J. S., Posner, J. D. Relationships between in vivo and in vitro measurements of metabolism in young and old human calf muscles. J Appl Physiol (1985). 75 (2), 813-819 (1993).
- Layec, G., Haseler, L. J., Richardson, R. S. Reduced muscle oxidative capacity is independent of O2 availability in elderly people. Age (Dordr). 35 (4), 1183-1192 (2013).
- Larson-Meyer, D. E., Newcomer, B. R., Hunter, G. R., Hetherington, H. P., Weinsier, R. L. 31P MRS measurement of mitochondrial function in skeletal muscle: reliability, force-level sensitivity and relation to whole body maximal oxygen uptake. NMR Biomed. 13 (1), 14-27 (2000).
- Kemp, G. J., Ahmad, R. E., Nicolay, K., Prompers, J. J. Quantification of skeletal muscle mitochondrial function by 31P magnetic resonance spectroscopy techniques: a quantitative review. Acta Physiol (Oxf). 213 (1), 107-144 (2015).
- Lynch, D. R., et al. Near infrared muscle spectroscopy in patients with Friedreich's ataxia. Muscle Nerve. 25 (5), 664-673 (2002).
- Nachbauer, W., et al. Bioenergetics of the calf muscle in Friedreich ataxia patients measured by 31P-MRS before and after treatment with recombinant human erythropoietin. PLoS One. 8 (7), 69229 (2013).
- Kanal, E., et al. ACR guidance document on MR safe practices: 2013. J Magn Reson Imaging. 37 (3), 501-530 (2013).
- Petroff, O. A., Ogino, T., Alger, J. R. High-resolution proton magnetic resonance spectroscopy of rabbit brain: regional metabolite levels and postmortem changes. J Neurochem. 51 (1), 163-171 (1988).
- Jubrias, S. A., Crowther, G. J., Shankland, E. G., Gronka, R. K., Conley, K. E. Acidosis inhibits oxidative phosphorylation in contracting human skeletal muscle in vivo. J Physiol. 553 (2), 589-599 (2003).
- Layec, G., et al. Reproducibility assessment of metabolic variables characterizing muscle energetics in vivo: A 31P-MRS study. Magn Reson Med. 62 (4), 840-854 (2009).
- Iotti, S., Lodi, R., Frassineti, C., Zaniol, P., Barbiroli, B. In vivo assessment of mitochondrial functionality in human gastrocnemius muscle by 31P MRS. The role of pH in the evaluation of phosphocreatine and inorganic phosphate recoveries from exercise. NMR Biomed. 6 (4), 248-253 (1993).
- Wren, T. A., Bluml, S., Tseng-Ong, L., Gilsanz, V. Three-point technique of fat quantification of muscle tissue as a marker of disease progression in Duchenne muscular dystrophy: preliminary study. AJR Am J Roentgenol. 190 (1), 8-12 (2008).
- Milani, R. V., Lavie, C. J., Mehra, M. R., Ventura, H. O. Understanding the basics of cardiopulmonary exercise testing. Mayo Clin Proc. 81 (12), 1603-1611 (2006).
- Wust, R. C., van der Laarse, W. J., Rossiter, H. B. On-off asymmetries in oxygen consumption kinetics of single Xenopus laevis skeletal muscle fibres suggest higher-order control. J Physiol. 591 (3), 731-744 (2013).
- Ryan, T. E., Brophy, P., Lin, C. T., Hickner, R. C., Neufer, P. D. Assessment of in vivo skeletal muscle mitochondrial respiratory capacity in humans by near-infrared spectroscopy: a comparison with in situ measurements. J Physiol. 592 (15), 3231-3241 (2014).
- Hamaoka, T., McCully, K. K., Niwayama, M., Chance, B. The use of muscle near-infrared spectroscopy in sport, health and medical sciences: recent developments. Philos Trans A Math Phys Eng Sci. 369, 4591-4604 (2011).
