高齢者の短期漸進的筋力トレーニングによる筋力・筋力・筋弛緩力の改善

JoVE Journal
Medicine

Your institution must subscribe to JoVE's Medicine section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

高齢者に対する短期抵抗トレーニングの効果は、いくつかの方法の同時使用によって調査された。対照群と比較して、筋好気性能力、耐糖能、筋力、筋肉の質( すなわち、細胞シグナル伝達および筋繊維型組成に関与するタンパク質)を含む多くの改善が見られた。

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Andersson, E. A., Frank, P., Pontén, M., Ekblom, B., Ekblom, M., Moberg, M., Sahlin, K. Improving Strength, Power, Muscle Aerobic Capacity, and Glucose Tolerance through Short-term Progressive Strength Training Among Elderly People. J. Vis. Exp. (125), e55518, doi:10.3791/55518 (2017).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

このプロトコルは、短期抵抗トレーニング(RET)を実施する高齢者の筋好気性能力、耐糖能、強さ、および力を検査するための広範な方法の同時使用を記載する。 RET参加者は、1週間に3回、8週間にわたって1時間、進行性抵抗性訓練を監督した(71±1歳、範囲65〜80)。訓練を受けていない対照群と比較して、RETは、強度、力、耐糖能、および筋有酸素能力のいくつかのパラメータを示すために使用された尺度の改善を示した。筋力トレーニングは、頑丈なフィットネス器具のみを備えたジムで行われた。膝伸筋強度の等速動力計は、RET群で増加した同心、偏心、および静的強度の測定を可能にした(8〜12%対前試験)。最初の0〜30msにおける力(力発達速度、RFD)もRET群(52%)の増加を示した。フリークによる耐糖能試験2時間後の血糖値(14%)および曲線下面積(21%)の点でRET群の改善のみを示した。血中脂質プロファイルも改善した(8%)。組織化学を用いて調製された筋肉生検試料から、IIa型線維の量が増加し、RET群におけるIIxの減少傾向は、繊維組成の点でより酸化的な変化への変化を反映した。ウェスタンブロット(筋肉タンパク質合成のシグナル伝達に関連するタンパク質含量を決定する)は、RET群のAktおよびmTORの両方で69%の上昇を示した;これはまた、RET群のみにおいて、OXPHOS複合体IIおよびクエン酸シンターゼ(〜30%)および複合体IV(​​90%)のミトコンドリアタンパク質の増加を示した。我々は、このタイプの漸進的抵抗トレーニングが、様々な改善( 例えば、強さ、力、有酸素能力、耐糖能および血漿脂質プロフィール)を提供することを実証する。

Introduction

高齢化は、筋肉量(筋肉減少症)、筋力、および力の喪失と関連している。強度の低下、おそらくさらに重要なのは、動力の不動、怪我の危険性の増大、生活の質の低下です。耐性訓練は、筋肉減少症および筋肉機能の低下に対抗するよく知られた戦略である。筋力の大まかな見積もりは、達成された反復の負荷または数から得ることができる。しかし、本研究では、等速、同心、偏心収縮時のトルク情報と力発達の動態を把握するために、等速ダイナモメータを用いて筋肉機能に関するより詳細で正確な情報を得た。

高齢者では、全身レベル(VO 2max )および骨格筋での好気性能力が低下する。加齢に伴う心拍数の低下は、VO 2max 1の減少の大きな部分を説明するが、主に減少した身体活動2に関連した酸化能力が寄与する。ミトコンドリア機能の障害は、筋肉減少症およびインスリン抵抗性の発症にも関与する可能性がある3 。筋肉好気性能力は、マトリックス( すなわち、クエン酸シンターゼ)およびミトコンドリア内膜の両方に位置するミトコンドリア酵素およびタンパク質複合体の内容物の生化学的分析を通じて筋生検で評価された。さらに、筋組織形態( すなわち、繊維の種類組成、繊維断面積および毛細血管密度)に対する耐性訓練の効果を測定するために、組織化学技術を用いた。筋好気性能力を評価する別の方法は、運動誘発枯渇後のクレアチンリン酸塩再合成の速度を磁気共鳴分光法を用いて測定することである4 。この方法は、 インビボ筋好気性容量の推定値を提供するミトコンドリア機能障害と循環障害を区別することはできません。さらに、設備のコストが高いため、この技術をほとんどの研究所で使用することが制限されています。有酸素能力(VO 2maxとミトコンドリア密度)は、若年者と高齢者の両方の持久運動によって改善することができる5,6 。しかし、これらのパラメータに対する耐性訓練の効果は、特に高齢者では調査されておらず、結果は7,8,9,10と相反する。

2型糖尿病は、高齢者集団における広範な疾患である。身体活動と肥満は、2型糖尿病の増加した発生率を説明する主要な生活習慣関連因子である。低強度の有酸素運動は、耐糖能が低下した被験者にしばしば推奨されます。しかし、それはuncです高齢者の筋力トレーニングが耐糖能/インスリン感受性にどのように影響するかを学ぶ11,12。インスリン感度を測定する最も正確な方法は、グルコースクランプ技術を使用することです。ここでは、上昇したインスリンの状態の間、グルコース注入によって血糖が一定に維持されます。この技術の欠点は、時間がかかり侵襲的(動脈カテーテル法)であり、特別な実験施設が必要であることである。この研究では、医療機関で一般的である経口糖負荷試験を用いた。この方法は、いくつかの被験者が限られた期間にわたって調査される場合に適している。

実験手順の試験およびタイムラインは、以下のように要約することができる。 8週間前後の試験には3つの別々の日を使用し、同じ配置とおおよその時間スケジュール(毎日24時間以上、強い>図1)。最初の試験日に、身長、体重、無脂肪体重(FFM)、上肢周長(仰臥位の膝蓋骨の15cm上)などの人体計測データを測定する。準最大サイクリング能力;ステップ4と5で説明したように、膝の筋力を測定します。2回目の試験日に大腿部から筋生検を行います。詳細については、手順6.1を参照してください。最後の試験日に経口耐糖能(OGTT)を試験する。詳細については、手順7.1を参照してください。すべての参加者に、24時間にわたり精力的な身体活動を避け、各試験日前に一晩中一晩中絶食させるように要請する。しかし、OGTT試験日の48時間前に激しい身体活動を避けるように頼んでください。毎日の身体活動や食事習慣に従うように頼んでください。介入前と介入後、グループで自己報告された食物摂取量と食物の種類は変わらなかったことに注意してください。

figimg "src =" / files / ftp_upload / 55518 / 55518fig1.jpg "/>
図1:実験プロトコル。回路図。 3回の前試験と後試験の間のタイミングは、各被験者について同様であり、少なくとも24時間であった。詳細は本文中に記載されている。この図はFrank らから修正されました。 Scand。 J.Med。 Sci。スポーツ 。 2016:26,764-73。 28 この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。

本研究では、高齢者の短期耐性訓練が筋肉酸化能および耐糖能に及ぼす影響を調査した。第2の目的は、筋力、筋肉の質的改善( すなわち、細胞シグナル伝達および筋繊維型組成に関与するタンパク質)に対する効果を調べることであった。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

スウェーデンのストックホルム地域倫理委員会は、調査の設計を承認した。

1.素材

  1. BMI値が20〜30 kg・m -2の 65〜80歳の比較的健康な女性と男性をリクルートします。それらを2つのグループにランダム化します。両方のグループの個人が比較的低い身体活動レベル( すなわち、中等度の身体活動および定期的な運動訓練なし)を有することを確認する。
  2. β遮断薬の使用者や冠状動脈疾患の患者、重度の神経学的または関節の問題を除外する。
  3. 試験と訓練のセッションで起こり得る不快感やリスクを教えて、被験者に書面による同意を求める。
  4. トレーニング(CON)群を持たない抵抗トレーニング(RET)およびコントロールと年齢、性別、BMIのバランスをとる。あるグループにトレーナーの下で週に3回、1週間8週間RETを実施するよう依頼する。他のグループはコントロールとして役立ちますls(CON)。

2.テストとトレーニング

注:8つのエクササイズは、標準的なストレングストレーニングの練習です:座ったレッグプレス、座った腹部クランチ、仰臥位チェストプレス、座った背部エクステンション、座った肩のプレス、座ったローイング、座った脚の伸展(膝伸展) ;代表的な結果セクションの図8を参照してください。

  1. 最初の訓練セッションでは、各訓練の1回の最大反復回数(1RM)で最大強度を評価する。
    注:1 RMモデルは一般的に使用され、被験者が抵抗を1回だけ持ち上げたり押したりできる荷重として定義されますが、2回ではありません。
    1. 開始前に、参加者に、試した運動の短いウォーミングアップ(非常に軽い負荷での少数の初期試行を伴う)を行うように頼んでください。その後、予想される1 RM値のすぐ下まで負荷を増加させます(ほとんどの場合、広告)。サブジェクトが1回だけ実行できる最大負荷(= 1 RM)を登録します。
    2. 8つの標準的な訓練の練習で1 RMを測定します (代表的な結果セクションの図8を参照)。試験した各運動の間に少なくとも2-3分間休息するように被験者に依頼する。
      注:各トレーニングエクササイズのテストを含むすべてのトレーニングエクササイズには、強度トレーニング装置が使用されていました。
  2. RETグループ全体に1週間に3回、監督された筋力トレーニングを8週間実施するよう依頼する。ウォームアップの後、上記の8つの標準的な訓練を実施するよう参加者に依頼してください。彼らは各セットで12回運動を繰り返し、各運動の3つのセットを実行する必要があります。各セットの間に1分、各エクササイズの間に2〜3分休ませる。
    1. 被験者には、同心円期( すなわち、筋肉短縮期)にはできるだけ早く各運動を行い、偏心相( すなわち、筋の伸長相)。
      注:被験者は任意の順序で演習を行うことができます。しかし、レグエクササイズを開始したり終了したり、提示された順序で8つのエクササイズを試行してもらいます。 8つのエクササイズには、強度トレーニング装置を使用してください。
    2. 各トレーニングセッションでは、1回の運動ごとに1 RMの75〜80%で3組を実行するよう参加者に依頼します。参加者が3組のすべての運動で12回反復することができた後、セッションの負荷を約5%増加させる。

3.亜最大サイクリング試験

注:試験1日目に準最大サイクル試験を行います(はじめにおよび図1を参照)。

  1. 2つの最大レベルを含むサイクル・エルゴメーター・テストを、それぞれ4分14,15分間行います。第1の作業速度を低く(30W)、第2の作業速度を60-12に設定するサイクルエルゴメータの負荷間に休止時間はありません。
    注:最初の負荷はすべての被験者で同じですが、2番目および最後の準最大レベルは各被験者の最大心拍数の約65〜85%でなければなりません。両方の負荷は、8週間のトレーニングの介入期間の前後で同じでなければならない。
    1. 試験の前に行われた熟知試験に2番目に高い負荷レベルを設定するには、その人がどのように物理的に能動的であるかを尋ね、被験者が最初に短期間サイクルするようにする。テストリーダーは、最終的な準最大負荷が適切であるかどうかについて、被験者の心拍数に基づいて意見を作成します。
    2. 3分15秒、3:30分、3:45分に観察されたHRの平均値をとることによって、低および高作業速度の最後の1分間に、胸部ベルトを介して心拍数モニタを使用して平均定常心拍数(HR)を記録する。 、および各作業時間で4:00分。
    3. エルゴ・スパイロメトリック装置を使用して、ガスの組成(O 2およびCO 2 2 / O 2 )を登録し、最後の1分間(15秒ごとに4つの測定値から)のRER平均値を定量化する。

4.膝伸展筋力:静的、偏心、同心のピークトルクと力の発生率

注:試験1日目に膝強度の測定を行います(序文と図1を参照)。

  1. 記録の前に、サブマックスレベル(すなわち、最大心拍数の約65〜85%)でサイクルエルゴメーターで8〜10分間サイクリングすることにより、ウォームアップを実施するように被験者に依頼する。
  2. 被験者に等速動力計のベンチに座るように依頼する。肩と腰の上にストラップで被験者の胴体を固定する。被験者のシャンクをダイナモメーターシャフトに2本のストラップでしっかりと固定します:1本は膝の下に、もう1本はただのものですアンクル。ひざ関節軸を動力計軸の回転中心に合わせます。
  3. 被験者が固定されたら、被験者が等速動力計に座っている最大の随意の膝強度をピークトルクとして評価する。最初に、被験者が膝強度器具(等速性動力計)に精通するためのいくつかの試験を行うことを可能にする。
  4. 右脚を30 deg / sの一定の角速度で4つの最大自発偏心および同心膝伸展を(交互に)実行するように個人に依頼します。モーションの範囲を90°〜15°(直線脚= 0°)に設定します。
    1. 偏心の仕事では、15°から90°の膝の角度からの全運動を通して最大の努力でダイナモメーターシャフトに抵抗するように被験者に頼んでください。同心円タスクでは、膝伸展のダイナモメーターシャフトの下肢を、運動範囲全体にできるだけ固く押すように被験者に依頼します。
  5. ダイナミックレコーディング後に4分の休憩を取る。その後、静的最大随意収縮トルク(MVC)を65°の膝角度で4回評価する。すべての静的試験では、同じ動力計に座っている被験者に動力計の軸(これは現在65°で固定されている)に対して高速かつ激しく蹴るように尋ねてください。
  6. トルク(強度)信号の場合は、等速ダイナモメータに接続されたアナログ/デジタルコンバータボックスを使用してアナログトルク信号をデジタルに変換します。
    注:コンバータはアナログ信号をダイナモメータからデジタル信号に自動的に変更します。その後、自動的にデータが収集されるコンピュータにエクスポートされます。
    1. コンピュータのソフトウェア解析プログラムでサンプリング周波数を5 kHzに設定します。デジタル信号をコンピュータに保存して、ソフトウェア分析プログラムを使用して次の強度値分析を行います。
  7. その後の解析では、偏心、同心および静的測定における各被験者の4つの試験から得られた最高値。ソフトウェアプログラムでは、4つの試行のうち最も高い値をクリックし、コンピュータ画面に表示された強度値を書き留めます。
    1. 各被験者の偏心および同心円記録で最も高いピークトルクを記録し、4回の静的試験の中で最高の強度値を記録する。
      注:座位における膝伸筋の等速ダイナモメーター試験は、適切な信頼性と有効性を有する16,17
  8. 静的試験の中で最も高い値で0〜30msおよび0〜200msの間の力(トルク)発達(RFD)の速度を測定する。膝伸筋の強さ(時間:0 ms)の収縮の開始のために7.5-Nmレベルでゼロの値を設定します18,19 。カーソルを移動する(筋肉用のソフトウェアプログラム強度分析)をyスケール上の「7.5Nm」値と比較して、0msの位置を得る。
    1. 事前テストの評価のために、カーソルを30 ms値に設定します(時間0 ms後)。 30msでNmの上昇を示す値を書き留めます(Nmが7.5Nm = 0msから増加)。テスト後の値についても同じ手順を実行します。
    2. 0-30 msの期間にわたる試験前のNm値(分母)と比較して、試験後のNm値(分子)のパーセンテージの増加を計算する。従って、プレテストからポストテストまでのRFD上昇率をパーセントで表示する。 0〜200 msの時間間隔について同じ分析を行います。

筋肉生検

注:試験2日目に筋生検を行います(はじめにおよび図1を参照)。

  1. conchotome 20を使用して、大腿筋の外側の筋肉の中央部分から筋生検を行います。
    1. 生検の前に、1-2mLの局所麻酔を皮下に筋膜に注入する。数分後、膝蓋骨から前上腸骨棘までの距離の約1/3の皮膚と筋膜を通って小さなメスで切開する。コンコモトを使用して約100〜150mgの筋肉組織を抽出する。
  2. 液体窒素中で凝固点まで冷却したイソペンタン中の組織化学のサンプルを凍結し、-80℃で保存する。筋肉組織30〜50mgのサンプルを保管してください。
  3. タンパク質を液体窒素中で迅速に凍結し、-80℃で保存します。筋肉組織30〜50mgのサンプルを保管してください。

6. OGTT

注:試験3日目にOGTT(経口ブドウ糖負荷試験)を行います(はじめにおよび図1を参照)。運動とOGTTとの間の時間は、48時間を超えなければならず、前と後の間で類似していなければならないテスト。 2時間の経口OGTTを使用して、この時間中の頻繁な血液サンプルが正常レベルまたは増加レベルを示しているかどうかを調査し、糖尿病または前糖尿病状態を示す。

  1. 一晩絶食し、試験日または前日に激しい運動をしなかった被験者について、朝にOGTT試験を実施する。
  2. グルコースの摂取の15分前、直前、腹腔内の静脈カニューレを介して腹腔内の静脈カニューレを介して血液サンプル(4mL)を採取し、続いてグルコース摂取後15,30,60,90および120分後に250g / L溶液中のグルコース75g)。
  3. 血液サンプルを1,500 xgおよび4℃で10分間遠心分離し、将来の分析のために-20℃で血漿を保存します。サンプルを使用して、標準のグルコースレベルテストを実行します(ステップ7)。
  4. グルコース、インスリン、およびc-ペプチドについては、グルコースの基礎グルコースレベルを上回る時間積分を決定することによって曲線下面積(AUC)を計算する。 OGTTの結果を使用する方程式:10000 *√[(グルコース基礎 *インスリン基礎 )*(グルコース平均 *インスリン平均 )に従って、松田法21を用いて全身に対するインスリン感受性を計算する。

7.血液サンプル分析

  1. 自動分析装置で静脈血漿中のグルコース濃度を定量する。 2時間のOGTT 22の後、血糖値> 7.8mmol / Lでの耐糖能異常レベルを設定する。
  2. インスリンおよびc-ペプチドの血漿分析を行うためにELISAキット22を使用する。プレートリーダーを使用してください。プレートリーダー(それぞれ別々の機会に)にインスリンとc-ペプチドのELISAプレートを入れてください。
    注:プレートリーダーは、一定の吸光度でプレート上のサンプルを測定することにより、インスリンの量およびc-ペプチドの量を測定する。血中TG、HDL、アポリポタンパク質A1およびアポリポタンパク質Bを、カロリンスカ大学病院、ストックホルム、スウェーデン。

8.筋肉試料の分析

  1. イムノブロッティング
    1. まず、10 -1 mbar以下の圧力で12時間凍結乾燥機内で筋肉サンプルを凍結乾燥する。それを解剖し、針と鉗子を使って血液と結合組織がなくなるように軽い顕微鏡で解剖する。 -80℃で保管してください。
      注:筋肉の適切な量は、乾燥重量1〜5mgの間ですが、プロトコールは、単繊維の至るところで1mg未満に調整することができます。 1回の生検で存在する筋組織の量が少ないため、そのRET参加者の値はイムノブロッティングに使用されませんでした。
    2. 筋肉サンプルを均質化する 2mM 4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジンエタンスルホン酸(HEPES)、1mMエチレンジアミン四酢酸(EDTA)、5mMエチレングリコール - ビス(2mM) (β-アミノエチルエーテル)-N、N、N '、N'-テトラアセチル50mMβ-グリセロリン酸、1%TritonX-100,1mM Na 3 VO 4,2mMジチオスレイトール、20μg/ mLロイペプチン、50μg/ mLアプロチニン、1%ホスファターゼ阻害剤カクテル、および40μg/μLPMSF(フェニルメチルスルホニルフルオライド)。
      1. 0.5 mmの酸化ジルコニウムビーズを筋肉のある各チューブに入れます。緩衝液を添加し、スピードステップ7-8(ここでは最大10)および4℃で2×1分間ホモジナイズする。
    3. ホモジネートを10,000×gで10分間遠心分離する。残りの上清を新しいチューブに移し、構造タンパク質を含むペレットを廃棄する。
    4. 市販のキットを用いて、660 nmでプレートリーダーを使用して、上清中のタンパク質濃度を分光光度法で測定する。
      1. 続いて2倍Laemmliサンプルバッファーとホモジナイジングバッファー(1:1)でサンプルを1.5μg/#181; L。 95℃で5分間加熱してタンパク質を変性させます。分析前に希釈したサンプルを-20℃で保存する。
    5. ネイティブポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)のために、各サンプルから30μgのタンパク質を18ウェルのプレキャスト勾配ゲル(4〜20%アクリルアミド)に負荷し、300Vで氷上で30分間電気泳動する。
    6. トランスファーバッファー(25mMトリス塩基、192mMグリシン、および10%メタノール)中で4℃で30分間ゲルを平衡させる。 0.2μmの孔径を有するポリフッ化ビニリデン膜にタンパク質を4℃で3時間、300 mAの定電流で移す。
    7. 等しい負荷と移動を確認するには、膜を全タンパク質染色24で染色します。それぞれの標的タンパク質について、各対象からの全ての試料を同じゲル上にロードし、同時に全てのゲルを流す。
    8. Tris緩衝食塩水(20mMトリス塩基、192mM NaCl; TBS; pH7.6)中、室温で1時間膜をブロックし、5%脱脂乳。
    9. 2.5%脱脂粉乳を含み、0.1%Tween-20(TBS-TM)を補充したTBSで希釈した一次抗体(材料リスト参照)で一晩膜をインキュベートする。
    10. 一次抗体インキュベーション後、TBS-TMでメンブレンを洗浄し(2×1分+ 3×5分)、ホースラディッシュペルオキシダーゼと結合した二次抗体(材料リスト参照)と共に室温で1時間インキュベートする。 TBS-TM(2×1分および3×10分)で再度洗浄し、再びTBSで4回5分間洗浄する。
    11. 6〜12mLの化学発光基質を膜に5分間適用する。 2つの透明プラスチックシートの間に膜を置く。膜を外光を遮るCCDカメラの前に置く。ケミルミネッセンスカメラフィルターを使用して連続露光を行います。
      1. ソフトウェアプログラムを使用して、2分間10回の曝露を取得するか、または信号が飽和するまで曝露を取得する。標準設定を使用してください。両方のオプティカルフィルタ設定を使用してください。o化学発光とレンズ設定を取得する。
    12. 彩度に至らない最高の露出を使用し、バンドの輪郭をマークします。同じソフトウェアを使用してバンドを強度x mm 2として定量化する。バンド強度からバックグラウンドノイズを差し引く。結果を総タンパク質染色液に対して提示し、それをベースラインと比較したパーセント変化として表す。
  2. 組織化学
    注:以下の組織化学技術は、以前の刊行物25に記載されている方法に基づいている。
    1. 組織化学のために、クライオスタットを用いて-20℃で連続断面(10μm)を切断する。ガラスキュベットに保存されたガラススライド上に断面をマウントし、室温で生検スライスを風乾します。
    2. ATPアーゼ染色のためのpH4.3,4.6および10.3でのプレインキュベーションのために、各pHレベルの緩衝液を調製する。キャピラリーを視覚化するために、アミラーゼ-PAS法27を用いた断面図で示す。
    3. 較正溶液をラベル付き較正ビーカーに注ぐことによってpHメーターを較正する。適切なボタンを押して、メインメニューからpHを選択します。
      1. 脱イオン水でプローブをすすぎ、最初のキャリブレーションビーカーにプローブを置きます。メンブレンに気泡がないことを確認してください。最初の校正溶液を測定し、次の校正溶液を提示します(ディスプレイは次の溶液を求めます)。
      2. プローブを脱イオン水ですすいだ後、第2キャリブレーションビーカーに入れます。メンブレンに気泡がないことを確認してください。第2の較正溶液を測定し、次の較正溶液に進む。
      3. プローブを脱イオン水ですすぎ、第3の較正ビーカーに入れる。メンブレンに気泡がないことを確認してください。第3の較正溶液を測定する。
        注:キャリブレーションが良い、ディスプレイは簡単に表示されます、 "第3バッファOK"とメインメニューに戻ります。
    4. ATPase染色のために以下のようにバッファーを使用してください。
      1. pH10.3の溶液を調製するには、(A)グリシン4.506g、CaCl 2 4.8g、NaCl 3.51gおよびdH 2 O 600mL、および(B)NaOH 2.176gおよび540mL冷暗所または冷蔵庫に保存してください。 1ヶ月以内に使用してください。
      2. pH 4.3および4.6で溶液を調製するには、「酸プレインキュベーション」を行います。 6.47gの酢酸Na、3.7gのKCl、および500mLのdH 2 Oを用いてプレインキュベーション用の酸を調製する。その後、2.5gのdH 2 Oを250mLのdH 2 Oに溶解することによって1%CaCl 2溶液を調製する。 %CoCl 2溶液を5gを250mLのdH 2 Oに溶解することによって調製した。
      3. 上記のようにこれらのソリューションを保管し、使用してください。最後に、0.2%硫化アンモニウムを200μLの20%(NH 42 Sを40mLのdH 2 Oに混合する。後者を新鮮に調製する。
    5. 以下のように、特定のpH値で溶液を調製する。 pHメーターの校正後、キュベットとカルシウムとコバルトの塩化物を冷蔵庫から取り出し、室温に暖めてから染色します。
      1. pH 10.3の場合、約25mLの溶液Aを小(約70mL)ガラスビーカーに加える。 pHを測定する。必要なpHが10.37に達するまで溶液Bを添加し続ける。染色が濃すぎる場合は、pHを上げてください。明るすぎる場合はpHを下げてください。
      2. pH4.6では、約25mLの「酸プレインキュベーション」を小さなガラスビーカーに加える。 pHを測定する。 5M酢酸を用いてpHを低下させる汚れの画像が暗すぎる場合は、pHを上げて明るくしてください。明るすぎるとpHが低下して暗くなります。染色が役に立たない場合は、別のpHを試してください:4.8 inst4.6のead。
      3. pH4.3では、4.6と同じ操作を行うが、さらに酢酸を加える。汚れが濃すぎる場合はpHを下げ、暗すぎる場合はpHを上げて繊維を指定してください。
      4. 次のようにATP溶液を調製する。キュベット(10mL)あたり0.017gのATPを計量するので、3キュベットあたり0.051gまたは4キュベットに対して0.068gとする。 pH 10.3(シリンダースケールガラスを使用)で30mL(3キュベット、10mL /キュベット用)の溶液をとり、ATPを秤量したガラスビーカーに入れる。
        1. 十分に混合し、pHを測定する。 pHが正確に9.40に達するまで、濃HClを用いてpHを低下させる。
      5. 様々なpH値でのインキュベーションのために、以下を行う。 10.3溶液を1つのキュベットに入れ、37℃の水浴中で9分間インキュベートする。 4.3溶液を別のキュベットに入れ、室温で5分間インキュベートする。 4.6溶液を最後のキュベットに入れ、RTで1分間インキュベートする。
      6. 好ましいpHに続いて各キュベットの内容物を以下のように適用する。 dH 2 Oで15回洗浄する。生検試料にATP溶液(0.170gのATP / 100mLのH 2 O)を加える。 37℃の水浴中で30分間インキュベートする。 dH 2 Oで15回洗浄する。
      7. キュベット内の生検試料にCaCl 2溶液(1gのCaCl 2 / 100mLのH 2 O)を加える。 RTで3分間インキュベートする。 dH 2 Oで15回洗浄する。キュベット内の生検試料にCoCl 2溶液(2gのCoCl 2 / 100mLのH 2 O)を加える。 RTで3分間インキュベートする。 dH 2 Oで15回洗浄する。
      8. それを30秒間(NH 42 S溶液に入れ、ヒュームフードの下で15回素早く洗う。生検スライスをスライドガラスに接着する。泡を避けるために、生検を絞るが、あまりにも硬くはない。
    6. ファイバーのアーチファクトまたは縦方向の切れ目のない断面の1つの領域を選択します。李の下で分析するソフトウェアを使用してght顕微鏡。
    7. 生検当たり少なくとも150〜200本の繊維の平均から、コンピュータ断層画像(CSA)、毛細血管および繊維タイプの分類( すなわち、 I型、IIA型またはIIX型)をコンピュータ画像解析によって評価する。断面の筋線維の顕微鏡写真から、3種類の筋繊維( すなわち、 I型、IIA型およびIIX型)は、pH染色( すなわち、 4.34、4.65および10.37)。
    8. まず、いくつかのタイプIの繊維にマーキングすることから始める。その後、プログラムは自動的に他のタイプIファイバを登録する。すべてのタイプIファイバが正しくマークされていることを確認してください。特定のファイバーをマークするには、「ベクター」ボタンをクリックします。カーソルを使用して、個々に選択された各筋線維の面積を測定します。
    9. タイプI繊維の分析後、タイプIIAおよびタイプIIXについて同じ手順を続ける。各タイプの筋繊維の平均±SEM( すなわち、 I型、IIA、およびIIX)は、RETおよびCON群の繊維およびCSAの量に関して計算すべきである。
      注:横断面積(CSA)、毛細血管および繊維タイプの分類( すなわち、 I型、IIAおよびII型)は、生検当たり平均163±9本の繊維から評価した。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

材料

この研究では、65〜80歳のBMI値が20〜30kg・m -2の比較的健康な女性および男性21人が参加し、2つのグループに無作為に割り付けられました。両方のグループの個人は、比較的低い身体活動レベル( すなわち、中等度の毎日の身体活動レベルおよび規則的な運動トレーニングなし)を有していた。 1グループ(n = 12,6女性および6男性)は、1週間に3回、8週間トレーナーの下でRETを行い、他のグループは対照(n = 10、5人の女性および5人の男性)を務めた。 RET群とCON群は、年齢、性別、BMIの点でバランスが取れていた( 表1 )。ドロップアウトを補うために、より多くの被験者がRETグループに募集された。 CONグループよりもRETグループでより多くのことが予想された。

</ td> RET(n = 12) CON(n = 9)
プレ 役職 プレ 役職
年齢(年) 71.4±1.1 72.0±1.4
BMI 24.6±0.8 24.9±0.8 23.2±0.8 23.2±0.8
重量(kg) 70.4±2.9 71.1±2.8 67.4±3.9 67.6±3.9
FFM(kg) 51.0±2.3 52.4±2.1 ** 47.6±4.1 48.6±4.3
大腿部の断面はa(cm 2) 188.9±9 200±8 *** 155±12 154±11
繊維断面積(cm 2) タイプI 5452±393 5567±362 4889±323 4807±354
タイプIIa 4230±610 4484±434 4114±535 3971±494
タイプIix 3678±634 3554±552 3392±889 2913±427

表1:参加者の特徴。 RET、抵抗運動訓練; CON、制御; BMI、ボディマスindex。 FFM、無脂肪質量。値は、繊維断面積(RET、n = 10; CON、n = 7)を除いて、12(RET)および9(CON)の被験者から得られ、平均±SEMとして示される。 **、p <0.01対pre; ***、p <0.001対pre; †、p <0.05対CONポスト; †††、p <0.001対CONポスト; #、p <0.05対I型。この表はFrank らから修正されている。 Scand。 J.Med。 Sci。スポーツ 。 2016:26,764-73。 28

β遮断薬の使用者および冠動脈疾患および重度の神経学的または関節の問題を有する者は除外した。ベースライン時に、いくつかの被験者は、高血圧(各群2人);うつ病(各群1匹); (RETでは2、CONでは1)、パーキンソン病(RET)の初期段階である甲状腺機能低下症(RETでは1)が含まれます。投薬は喘息(RETでは1)とリウマチ問題(CONでは1)について散発的に行われた。 1人がペースメイクをしていたr(CON)。

RET被験者1名は、腰痛のために6週間後に訓練を中断したが、まだ研究に含まれていた。初期CON患者の1人は、強さの事前試験中の膝の問題のために除外された。喘息のある人とペースメーカーは、サイクルテストから除外されました。

被験者は、試験および訓練のセッションで起こり得る不快感および危険性について通知された後、書面による同意を得た。

データは平均±SEMとして示す。 RETとCONの差異を、統計的プログラムを用いた2元反復測定ANOVAを用いて統計的有意性について試験した。重大な主効果または相互作用が示された場合、差異は事後解析(Fisher LSD)で確認された。統計的有意性は、p <0.05で受け入れられた。

図2Aの RET後対前試験ではすべて8-12%増加しました)。動力計はまた、RET群( 図2B )の52%(初期0〜30ms)の増加とともに、力発達の速度(RFD)を示した。 CON群では、介入期間中に同心強度が低下した。 RETのトレーニング負荷は、実施されたトレーニング練習で19-72%改善した。

図2
図2:強度測定の結果抵抗exの効果(ECC)、同心円(CONC)トルク、および( B )0〜30 msおよび0〜30 msの間の力発達速度(RFD)に対する制御サイクル(ER)静止膝伸展の200ms。値は12(RET)および9(CON)の被験者からのものであり、基底値に対する変化率(平均±SEM)として示す。 *、p <0.05対プレ; **、p <0.01対pre; ***、p <0.001対pre。この図はFrank らから修正されました。 Scand。 J.Med。 Sci。スポーツ 。 2016:26,764-73。 28 この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。

筋肉生検試料から、組織化学は、IIa型線維の量が増加し、RET群のIIxが減少する傾向があることを示した。したがって、RET群は、繊維組成の点でより酸化的なプロファイル( 図3 )。 4人の被験者(各グループから2人)の生検から信頼できる横断面を得ることはできず、これらの被験者からの結果は除外されたことに留意されたい。

図3
図3:マッスルファイバータイプ組成の結果抵抗運動訓練( A 、RET)または制御期間( B 、CON)の効果。値は10(RET)および7(CON)の被験者から得られ、平均±SEMとして示される。 (*)、p = 0.068対プレ; **、p <0.01対pre; †、CON postに対してp <0.05。この図はFrank らから修正されました。 Scand。 J.Med。 Sci。スポーツ 。 2016:26,764-73。 28 cliしてくださいこの図のより大きなバージョンを表示するにはここをクリックしてください。

さらに、筋肉タンパク質合成のシグナル伝達に関連するタンパク質含量を決定するためのウェスタンブロット分析は、RET群の中でAktおよびmTOR(哺乳動物のラパマイシン標的)の両方で69%の上昇を示した( 図4Aおよび図5 )。ウェスタンブロット分析はまた、ミトコンドリアタンパク質の中で、OXPHOS複合体IIおよびクエン酸シンターゼの両方について約30%、RET群の複合体IVについて90%の増加を証明した( 図4Bおよび図5 )。使用した一次抗体は、mTOR、AktおよびOXPHOSであった。抗ウサギまたは抗マウスHRPを二次抗体として使用した。 OXPHOS複合体Iのタンパク質バンドははっきりと見えず、これらのデータは廃棄された。

図4 図4:筋肉タンパク質の結果。 AktおよびmTORタンパク質( A )およびミトコンドリアタンパク質( B )の筋肉内容の変化に対する抵抗運動訓練(RET)または制御期間(CON)の効果。 Akt、プロテインキナーゼB; mTOR、ラパマイシンの哺乳動物標的; CS、クエン酸シンターゼ。値は、11(RET)および9(CON)の対象からの平均±SEMである。 *、p <0.05; **、p <0.01; ***、p <0.001、基底。 †、p <0.05; ††、p <0.01; †††、p <0.001対CONポスト。この図はFrank らから修正されました。 Scand。 J.Med。 Sci。スポーツ 。 2016:26,764-73。 28 この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。

図5 = "/ files / ftp_upload / 55518 / 55518fig5.jpg" />
図5:ウエスタンブロット画像。 8週間の介入の前後に測定された筋肉タンパク質。 RET群およびCON群における1つの被験者からの代表的な画像。この図はFrank らから修正されました。 Scand。 J.Med。 Sci。スポーツ 。 2016:26,764-73。 28 この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。

RET群のみがサイクル試験(後期試験と予備試験)において好気性能力を示した。最高の準最大強度では、心拍数(HR)はRETの減少傾向とCON群の上昇傾向が強かった( 図6A )。さらに、RET(呼吸換算比= CO 2 / O 2 )はRET群のみで有意に減少したlass = "xfig">図6B)。

図6
図6:心臓呼吸データ。抵抗運動前後の運動訓練(RET)または制御期間(CON)。 ( A )HR、心拍数および( B )RER、低(30W)および高(60-120W)定常状態サイクリング中の呼吸交換比。値は、11人(RET)および8人(CON)の被験者(2人の被験者は喘息およびペースメーカーのために除外した)からのものであり、平均±SEMとして示す。 (*)p = 0.056(RET)およびp = 0.068(CON)対プレ; * p <0.05対pre。この図はFrank らから修正されました。 Scand。 J.Med。 Sci。スポーツ 。 2016:26,764-73。 28 この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。

グルコース負荷試験から得られたRET群の結果は、2時間後の血中値(14%)および曲線(21%、 図7A )。

図7
図7:OGTT中の血漿グルコース。この試験は、抵抗運動訓練(RET、 A )または制御期間(CON、 B )の前および後に実施した。 AUC グルコース 、血漿グルコースの曲線下面積。値は12(RET)および9(CON)の被験者から得られ、平均(血漿グルコース)および平均±SEM(AUC グルコース)として示される。 * p <0.05対pre。この図はFrank らから修正されました。 Scand。 J.Med。 Sci。スポーツ 。 2016:26,764-73。 28rce.jove.com/files/ftp_upload/55518/55518fig7large.jpg "target =" _ blank ">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

血中脂質プロファイルはRET群で改善し、アポリポタンパク質B(8%)が減少した。 CONについては、増加が見られた(10%)。さらに、脂肪を含まない体重(FFM)はRET群で3%、大腿部断面積(CSA)は7%増加した( 表1 )。ミトコンドリア機能、好気性容量、耐糖能、筋肉強度、およびパワーにおける短期間の筋力トレーニングの後に見られる改善された評価は、高齢者集団において非常に望ましい健康影響である。

8つの強度トレーニング演習が図8に示されています 。すべての訓練作業は、3回のトレーニングセッションごとに週に3回、8週間にわたって12回実施された。


図8:8つのトレーニングの練習。練習は1 RMの75-80%、12回/セット、3セット/運動および訓練セッションで行った。訓練は、「脚プレス」と「腹部クランチ」( A )、「胸部プレス」と「背部エクステンション」( B )、「肩押し」と「座位調整」( C )レッグカール "( D )。筋力トレーニングの運動範囲はここに示されています。座った腹部のクランチでは、体幹を直立姿勢から体幹屈曲60°に動かす必要があります。座った後部延長部では、ほぼ直立した着座位置からの胴部は、水平に位置する胴部位置に後方に移動する。座ったエクササイズ、レッグプレス、レッグエクステンションnsは、90°の膝屈曲で脚から始まり、脚がまっすぐになる(膝の0°付近)直前に終了した。脚のカール(腹臥位)はほぼまっすぐに伸びた脚から約100°の膝の屈曲まで行われます。座った練習、胸のプレス、肩のプレスは90°の肘の屈曲から腕をまっすぐにする(直近0°)直前まで行った。 この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

この研究では、高齢被験者の筋肉機能/形態、好気性能力、耐糖能に対する短期進行性抵抗トレーニングの効果を調べるために、多くの技術が用いられてきた。主な所見は、対照群と比較して、筋好気性能力、耐糖能、筋力、筋肉質( すなわち、細胞シグナル伝達および筋繊維組成に関与するタンパク質)において多くの改善が生じたことであった。たとえば、静的、偏心および同心の最大膝伸展強度(8-12%);訓練負荷(19-72%)、最初の0-30ms(52%)における力発達の最大速度(RFD)。いくつかのミトコンドリアタンパク質(30〜90%);筋肉タンパク質合成に関与するタンパク質AktおよびmTor(両方とも69%)。

高齢者は、そのようなプロジェクト中に健康を維持するのが困難な場合があります。 testiによるさまざまな怪我のリスクを認識している必要があります訓練されていない高齢者の間でのトレーニング。トレーニング期間の終了時にRETグループの1人が元の背中の問題を再発しました。しかし、訓練プロジェクト中の怪我や不快感は、古い参加者の調査の終了後も長時間に渡って残っていなかった。トレーニングは、いつ、どのくらい、どれくらい集中的に訓練を行うべきかについて、時には修正を加えることができます。ストレングス訓練レジームに関しては、各訓練セッションおよび各訓練セッションで得られた負荷を各訓練セッションで登録して、その期間全体にわたって適切な進行を追跡できるようにすることが好ましい。等速ダイナモメータによる強度測定中に、高齢被験者が試行中に最大の性能を失わないように、測定手順に誤差を避けることが重要です。このため、ウォームアップを行うことは価値があります。強度測定の前に最大レベル以下で8~10分間のエルゴメーターサイクルを使用するその後、膝強度記録のためのダイナモメーターにおける慣れ手順としての初期試験が行われた。さらに、各タイプの筋力収縮の記録中に4回の記録を行うことは良い考えである。見つかった最高値を選択できます。テストパラメータのパワーを達成するときの速度に関する強度評価の変更を調べることも大きな価値があります。特に、増加したパワーは、高齢者の健康を改善するための重要な要素である。生検に関して、被験者は、生検前後にアスピリンまたは他の抗凝固剤を避けるように指示される。タイプI、タイプ2A、タイプ2Bの同じ脚からの重複生検での筋線維面積の測定に関して、報告された誤差はそれぞれ約10,15、および15%である29 。このような分析を筋肉生検から評価するときは、これを考慮する必要があります。

制限には西洋のbに関する懸念ロット;この方法はタンパク質の局在に関する情報を提供せず、抗体の特異性および質に大きく依存する(大きな問題)。多段階分析は、エラーのリスクを高め、トラブルシューティングを悪化させます。しかし、ウェスタンブロッティングにはいくつかの利点があります。比較的安価で高速です。それは必要な組織の量に関して高いデータ出力を与える。タンパク質発現およびタンパク質サイズに関する情報を取得する;最後に、変動係数は一般に5%未満である。強度トレーニングの期間はわずか8週間であり、後のフォローアップ対策はこれらの高齢者に対して行われていない。飲用グルコース溶液(OGTT)に基づくグルコース耐性試験は、グルコースが血液中に直接注入される場合と同様に考慮されていない。しかし、OGTTで使用される方法は、安価であり、管理が容易であり、診療所で広く使用されている。等速ダイナモメータによる強度測定について膝伸筋の強度に寄与する筋肉のみが研究され、他の主要な筋肉群は研究されなかった。

改善された強度に加えて、耐性訓練はまた耐糖能および筋酸化能力を改善した。実施された運動(19-72%)ごとに訓練負荷が大幅に増加し、抵抗トレーニングにより全体的な強さが大幅に改善されたことが示された。等速ダイナモメータによる測定により、膝伸筋機能に関するより詳細な情報が得られた。静的、偏心、同心の収縮時のトルクは8-12%増加した。さらに、抵抗トレーニングは、収縮の初期段階(0〜30ms)中に力発達(RFD)速度の大きな増加(52%)をもたらしたが、0〜200msの間は変化しなかった。トレーニングプロトコールは十分に許容されており、我々の期待に反して、RET群には脱落はなかった。

抵抗トレーニング結果肥大は、FFM、大腿円周および大腿部断面積の増加として測定される。異なる筋繊維型のCSAはRET後も有意に変化しなかったが、II型からIIa型への繊維型組成の変化があった。 IIa型繊維はIIx型繊維よりも大きいので、これは筋肉量の増加に寄与した。 RET群において、これはタンパク質合成が増強されたことを示す。タンパク質合成の基礎となる分子シグナル伝達経路は、AktおよびmTORの活性化を含む。高齢者は筋肉30中のmTORタンパク質が少なく、タンパク質合成を制限する可能性がある。興味深い新規な発見は、RET群のmTORおよびAktのタンパク質レベルの増加である。観察されたmTORの増加は、可能性のあるアナボリック耐性を妨害し、タンパク質合成の増加に寄与し得る。

VO 2maxまたはより正確にはVO 2peakは 、しばしば最大値として評価される VO 2は、試験中に測定され、作業速度は疲労まで段階的に増加する。しかし、老齢の虚弱な被験者では、網羅的な運動試験を用いることは問題である。 1つの問題は、高齢者が網羅的な心血管疾患を有することは珍しいことではないことであり、徹底的な運動試験の間に心臓発作のリスクが増大する。別のより技術的な問題は、心肺蘇生術の限界よりむしろ筋力の低下が、漸進的運動中の作業速度を制限し得ることである。これらの条件下では、データの解釈はより複雑になります。この研究で使用される別の方法は、介入前後の一定の作業率でHRとRERを測定することである。結果は、RETではHRが減少する傾向があったが、CON群では増加する傾向があることを示した。これは、筋力トレーニングがVO 2maxおよび持久力運動能力を改善することを示唆している。これらの知見は"xref"> 31であったが、以前の32件の研究ではなかった。さらに、この研究のいくつかの所見は、筋好気性能力が改善されることを示す( すなわち、より酸化的な繊維型組成の変化および多数のミトコンドリアタンパク質の増加を伴う)。持久力運動は高齢者の筋有酸素能力を改善することはよく知られているが、筋力トレーニングの研究はより矛盾した視点8,9,10,33をもたらす。最初の訓練状況と訓練プログラムの相違は、異なる研究における異なる結果を説明するかもしれない。わずか8週間の訓練(以前の介入期間> 12週間)後にいくつかのミトコンドリアタンパク質の堅牢な増加を示す現在の結果は、耐性訓練が筋肉酸化能力を改善する有効な戦略であり得ることを示している。

短い介入にもかかわらず、改善されたグルコース耐性が、AUC グルコースおよびGLU120 分の低下によって示されるように、RET群で観察された。肥満および身体の不活動は、インスリン抵抗性および2型糖尿病のリスク増加に関連する因子であるが、分子メカニズムは不明のままである。増加した筋肉量を有する変化した体組成は、RET群における改善された耐糖能に寄与する可能性が高い。さらに、インスリン抵抗性は、脂肪毒性、ミトコンドリア機能不全、および酸化ストレスにつながる余分な脂質供給を伴って、座りがちな生活様式に結びついているという仮説が立てられている3 。本研究は、抵抗トレーニングがミトコンドリア酸化タンパク質の堅牢な増加をもたらすことを示す。我々は、増加した筋酸化能力が、耐糖性の増加を説明する1つの要因であると仮定する。

より長期の追跡調査が望まれている強度、力、グルコース、および脂質値の改善に関して健康影響が持続するかどうか、およびどれくらい持続するかを示すことができる。また、高齢者の定期的な筋力トレーニングの十分な用量を決定することは価値があります。将来のアプリケーションは、膝伸筋以外の主要な筋肉群での筋力測定でもあります。ミトコンドリア内およびミトコンドリアのない様々なタンパク質および機能に関して筋細胞内でいくつかの他の詳細な分析を行うこともできる。

激しい運動や長期の身体活動がない毎日、試験の1日前または1日前には、評価の結果に影響を及ぼす可能性があるため、各試験日の間に1日を置くことが重要です。繊維型組成物についての組織化学およびATPアーゼ染色に関する重要なステップの例には、生検からピースを生検が行われた直後にイソペンタンで処理し、イソペンタンが直前にあることを保証することが含まれる生検が破壊されないようにする。さらに、生検片は、イソペンタンで処理する前に、繊維が同じ方向を指すように、「延伸または設置」されなければならない。染色の間、実験室のpHおよび温度は最適でなければならない(これは予測するのが難しい)。しかし、これは繊維の種類と繊維面積を確保する唯一の方法です。加えて、この方法は迅速であり、2日以内に結果を示し、この技術は、費用のかかる化学物質または装置を必要とせず、比較的安価である。

筋力トレーニング後の筋好気性能力の明確な改善は、持久力運動が運動の好ましいモードであるという見解に挑戦する。しかし、VO 2maxと筋力が低い高齢者では、低強度で持久運動を行わなければならない。ミトコンドリアの生合成の主な刺激の1つは、筋肉のエネルギーストレスである34 。筋力トレーニングインテンシブこれは、低強度持久運動中にはそれほど顕著ではないが、主要な局所エネルギーストレスがある。私たちは、高齢者では、筋力トレーニングを強化するために筋力トレーニングよりも筋力トレーニングが効率的であると仮定しています。さらに、多数の健康関連パラメータの改善および高いコンプライアンスを考慮すると、高齢者には筋力トレーニングが推奨されることがある。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

著者らは競合する金銭的利益がないと宣言している。

Acknowledgments

著者はAndréeNienkerk氏、Dennis Peyron氏、SebastianSkjöld氏にトレーニングセッションやいくつかのテストを監督してくれたことに感謝しています。参加している被験者に。 Tim Crosfieldに言語リビジョンのために;スウェーデンのスポーツ・ヘルス・サイエンス・スクールから経済的支援を受けています。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Western blot
Pierce 660 nm Protein Assay Kit Thermo Scientific, Rockford, IL, USA 22662
SuperSignal West Femto Maximum Sensitivity Substrate  Thermo Scientific 34096
Halt Protease Inhibitor Cocktail (100x) Thermo Scientific 78429
Restore PLUS Western Blot Stripping Buffer Thermo Scientific 46430
Pierce Reversible Protein Stain Kit for PVDF Membranes Thermo Scientific 24585
10 st - 4–20% Criterion TGX Gel, 18 well, 30 µL Bio-Rad Laboratories, Richmond, CA, USA 567-1094
Immun-Blot PVDF Membrane  Bio-Rad 162-0177
Precision Plus Protein Dual Color Standards  Bio-Rad 161-0374
2x Laemmli Sample Buffer Bio-Rad 161-0737
10x Tris/Glycine Bio-Rad 161-0771
2-Mercaptoethanol Bio-Rad 161-0710
Tween 20 Bio-Rad P1379-250ML
Band analysis with Quantity One version 4.6.3.software Bio-Rad
1% phosphatase inhibitor coctail Sigma-Aldrich, Saint Louis, Missouri, USA
Antibodies
mTOR (1:1,000) Cell Signaling, Danvers, Massachusetts, USA 2983
Akt (1:1,000) Cell Signaling, Danvers 9272
Secondary anti-rabbit and anti-mouse HRP-linked (1:10,000) Cell Signaling, Danvers
Citrate synthase (CS) (1:1,000) Gene tex, San Antonio, California, USA
OXPHOS (1:1,000) Abcam, Cambridge, UK
Equipment - Analysis of muscle samples
Bullet Blender 1.5 for homogenizing Next Advance, New York, USA
Plate reader Tecan infinite F200 pro, Männedorf, Switzerland
Histochemistry
Mayer hematoxylin HistoLab, Västra Frölunda, Sweden  1820
Oil Red o Sigma-Aldrich, Saint Louis, Missouri, USA 00625-25y
NaCl Sigma-Aldrich 793566-2.5 kg
Cobalt Chloride Sigma-Aldrich 60818-50G
Amylase Sigma-Aldrich A6255-25MG
ATP Sigma-Aldrich A2383-5G
Glycine VWR-chemicals / VWR-international, Spånga, Sweden 101196X
Calcium Chloride VWR-chemicals / VWR-international 22328.262
Iso-pentane VWR-chemicals / VWR-international 24872.298
Etanol 96% VWR-chemicals / VWR-international 20905.296
NaOH MERCK, Stockholm, Sweden 1.06498.1000
Na acetate MERCK 1.06268.1000
KCl MERCK 1.04936.1000
Ammonium Sulphide MERCK U1507042828
Acetic acid 100% MERCK 1.00063.2511
Schiffs´ Reagent MERCK 1.09033.0500
Periodic acid MERCK 1.00524.0025
Chloroform MERCK 1.02445.1000
pH-meter LANGE HACH LANGE GMBH, Dusseldorf, Germany
Light microscope Olympus BH-2, Olympus, Tokyo, Japan
Cryostat  Leica CM1950 Leica Microsystems, Wetzlar, Germany
Leica software Leica Qwin V3 Leica Microsystems
Gel Doc 2000 - Bio-Rad, camera setup Bio-Rad Laboratories AB, Solna, Sweden 
Software program Quantift One - 4.6 (version 4.6.3; Bio Rad) Bio-Rad Laboratories AB, Solna, Sweden 
Oral glucos tolerance test, OGTT
Glukos APL 75 g APL, Stockholm, Sweden 323,188
Automated analyser Biosen 5140 EKF Diagnostics, Barleben, Germany
Insulin and C-peptide in plasma kit ELISA Mercodia AB, Uppsala Sweden 10-1132-01, 10-1134-01
Plate reader Tecan infinite F200 pro, Männedorf, Switzerland
Further equipment
Measures of fat-free mass FFM-Tanita T5896, Tanita, Tokyo, Japan
Strength training equipment for all training exercises Cybex International Inc., Medway, Massachusetts, USA 
Cycle ergometer  Monark Ergometer 893E, Monark Exercises, Varberg, Sweden 
Heart rate monitor RS800, Polar Polar Electro OY, Kampele, Finland
Oxycin-Pro - automatic ergo-spirometric device Erich Jaeger GmbH, Hoechberg, Germany
Isokinetic dynamometer, Isomed 2000, knee muscle strength D&R Ferstl GmbH, Henau, Germany
CED 1401 data acquisition system and Signal software Cambridge Electronic Design, Cambridge, UK
Software for muscle strength analysis, Spike 2, version 7 Signal Hound, LA Center, WA, USA
Statistica software for statistical analyses Statistica, Stat soft. inc, Tulsa, Oklahoma, USA
Muscle biopsy equipment
Weil Blakesley conchotome Wisex, Mölndal, Sweden
Local anesthesia  Carbocain, 20 mL, 20 mg/mL; Astra Zeneca, Södertälje, Sweden 169,367
Surgical Blade Feather Safety Razor CO, LTD, Osaka, Japan  11048030

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Carrick-Ranson, G., et al. The effect of age-related differences in body size and composition on cardiovascular determinants of VO2max. J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 68, (5), 608-616 (2013).
  2. Peterson, C. M., Johannsen, D. L., Ravussin, E. Skeletal muscle mitochondria and aging: a review. J. Aging. 2012, 194821 (2012).
  3. Russell, A. P., Foletta, V. C., Snow, R. J., Wadley, G. D. Skeletal muscle mitochondria: a major player in exercise, health and disease. Biochim. Biophys. Acta. 1840, (4), 1276-1284 (2014).
  4. Conley, K. E., Jubrias, S. A., Esselman, P. C. Oxidative capacity and ageing in human muscle. J. Physiol. 526, (Pt 1), 203-210 (2000).
  5. Holloszy, J. O. Adaptation of skeletal muscle to endurance exercise. Med. Sci. Sports. 7, (3), 155-164 (1975).
  6. Menshikova, E. V., Ritov, V. B., Fairfull, L., Ferrell, R. E., Kelley, D. E., Goodpaster, B. H. Effects of exercise on mitochondrial content and function in aging human skeletal muscle. J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 61, (6), 534-540 (2006).
  7. Balakrishnan, V. S., et al. Resistance training increases muscle mitochondrial biogenesis in patients with chronic kidney disease. Clin. J. Am. Soc. Nephrol. 5, (6), 996-1002 (2010).
  8. Ferrara, C. M., Goldberg, A. P., Ortmeyer, H. K., Ryan, A. S. Effects of aerobic and resistive exercise training on glucose disposal and skeletal muscle metabolism in older men. J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 61, (5), 480-487 (2006).
  9. Frontera, W. R., Meredith, C. N., O'Reilly, K. P., Evans, W. J. Strength training and determinants of VO2max in older men. J. Appl. Physiol. (1985). 68, (1), 329-333 (1990).
  10. Toth, M. J., Miller, M. S., Ward, K. A., Ades, P. A. Skeletal muscle mitochondrial density, gene expression, and enzyme activities in human heart failure: minimal effects of the disease and resistance training. J. Appl. Physiol. (1985). 112, (11), 1864-1874 (2012).
  11. Zachwieja, J. J., Toffolo, G., Cobelli, C., Bier, D. M., Yarasheski, K. E. Resistance exercise and growth hormone administration in older men: effects on insulin sensitivity and secretion during a stable-label intravenous glucose tolerance test. Metabolism. 45, (2), 254-260 (1996).
  12. Davidson, L. E., et al. Effects of exercise modality on insulin resistance and functional limitation in older adults: a randomized controlled trial. Arch. Intern. Med. 169, (2), 122-131 (2009).
  13. DeFronzo, R. A., Tobin, J. D., Andres, R. Glucose clamp technique: a method for quantifying insulin secretion and resistance. Am. J. Physiol. 237, (3), E214-E223 (1979).
  14. Åstrand, P. O., Ryhming, I. A nomogram for calculation of aerobic capacity (physical fitness) from pulse rate during sub-maximal work. J. Appl. Physiol. 7, (2), 218-221 (1954).
  15. Björkman, F., Ekblom-Bak, E., Ekblom, Ö, Ekblom, B. Validity of the revised Ekblom Bak cycle ergometer test in adults. Eur. J. Appl. Physiol. 116, (9), 1627-1638 (2016).
  16. Seger, J. H., Westing, S. H., Hanson, M., Karlson, E., Ekblom, B. A new dynamometer measuring eccentric and eccentric muscle strength in accelerated, decelerated and isokinetic movements: validity and reproducibility. Eur. J. Appl. Physiol. 57, (5), 526-530 (1988).
  17. Westing, S. H., Seger, J. Y., Karlson, E., Ekblom, B. Eccentric and concentric torque-velocity characteristics of the quadriceps femoris in man. Eur. J. Appl. Physiol. 58, (1-2), 100-104 (1988).
  18. Aagaard, P., Simonsen, E. B., Andersen, J. L., Magnusson, P., Dyhre-Poulsen, P. Increased rate of force development and neural drive of human skeletal muscle following resistance training. J. Appl. Physiol. 93, (4), 1318-1326 (2002).
  19. Andersen, L. L., Aagaard, P. Influence of maximal muscle strength and intrinsic muscle contractile properties on contractile rate of force development. Eur. J. Appl. Physiol. 96, (1), 46-52 (2006).
  20. Henriksson, K. G. "Semi-open" muscle biopsy technique. A simple outpatient procedure. Acta Neurol. Scand. 59, (6), 317-323 (1979).
  21. Matsuda, M., DeFronzo, R. A. Insulin sensitivity indices obtained from oral glucose tolerance testing: comparison with the euglycemic insulin clamp. Diabetes Care. 22, (9), 1462-1470 (1999).
  22. American Diabetes, Association. Diagnosis and classification of diabetes mellitus. Diabetes Care. 28, Suppl 1. S37-S42 (2005).
  23. Moberg, M., Apró, W., Ekblom, B., van Hall, G., Holmberg, H. C., Blomstrand, E. Activation of mTORC1 by leucine is potentiated by branched-chain amino acids and even more so by essential amino acids following resistance exercise. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 310, (11), C874-C884 (2016).
  24. Antharavally, B. S., Carter, B., Bell, P. A., Krishna Mallia,, A, A high-affinity reversible protein stain for Western blots. Anal. Biochem. 329, (2), 276-280 (2004).
  25. Brooke, M. H., Kaiser KK, Muscle fiber types: how many and what kind? Arch. Neurol. 23, (4), 369-379 (1970).
  26. Brooke, M. H., Kaiser, K. K. Three "myosin adenosine triphosphatase" systems: the nature of their pH lability and sulfhydryl dependence. J. Histochem. Cytochem. 18, (9), 670-672 (1970).
  27. Andersen, P. Capillary density in skeletal muscle of man. Acta Physiol. Scand. 95, (2), 203-205 (1975).
  28. Frank, P., Andersson, E., Pontén, M., Ekblom, B., Ekblom, M., Sahlin, K. Strength training improves muscle aerobic capacity and glucose tolerance in elderly. Scand. J. Med. Sci. Sports. 26, (7), 764-773 (2016).
  29. Blomstrand, E., Celsing, F., Fridén, J., Ekblom, B. How to calculate human muscle fibre areas in biopsy samples--methodological considerations. Acta Physiol. Scand. 122, (4), 545-551 (1984).
  30. Cuthbertson, D., et al. Anabolic signaling deficits underlie amino acid resistance of wasting, aging muscle. FASEB J. 19, (3), 422-424 (2005).
  31. Vincent, K. R., Braith, R. W., Feldman, R. A., Kallas, H. E., Lowenthal, D. T. Improved cardiorespiratory endurance following 6 months of resistance exercise in elderly men and women. Arch. Intern. Med. 162, (6), 673-678 (2002).
  32. Cadore, E. L., et al. Effects of strength, endurance, and concurrent training on aerobic power and dynamic neuromuscular economy in elderly men. J. Strength Cond. Res. 25, (3), 758-766 (2011).
  33. Jubrias, S. A., Esselman, P. C., Price, L. B., Cress, M. E., Conley, K. E. Large energetic adaptations of elderly muscle to resistance and endurance training. J. Appl. Physiol. (1985). 90, (5), 1663-1670 (1985).
  34. Benton, C. R., Wright, D. C., Bonen, A. PGC-1alpha-mediated regulation of gene expression and metabolism: implications for nutrition and exercise prescriptions. Appl. Physiol. Nutr. Metab. 33, (5), 843-862 (2008).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please sign in or create an account.

    Usage Statistics