Induktion och Bedömning av ansträngningsskelettmuskelskada hos människor

Summary

This article describes a safe and reliable method to induce and quantify exertional skeletal muscle damage in human subjects.

Abstract

Kontraktion inducerad muskelskada via frivilliga excentriska (förlängnings) sammandragningar ger en utmärkt modell för att studera muskel anpassning och återhämtning hos människor. Häri vi diskutera utformningen av en excentrisk träning protokoll för att framkalla skador i quadriceps musklerna, kännetecknas av förändringar i styrka, ömhet, och plasmanivåer av kreatinkinas. Denna metod är enkel, etiska och allmänt tillämpliga eftersom det utförs i mänskliga deltagare och eliminerar mellan arter översättningen av resultaten. Försökspersoner utför 300 maximal excentrisk sammandragningar av knä extensor muskler med en hastighet av 120 ° / sek på en isokinetisk dynamometer. Omfattningen av skadorna är mätbara med hjälp av relativt icke-invasiva isokinetiska och isometriska åtgärder styrkeförlust, ömhet, och plasmanivåer av kreatinkinas under flera dagar efter övningen. Därför kan dess tillämpning riktas mot specifika populationer i ett försök att identifiera mekanismer för muskelanpassning och förnyelse.

Introduction

The overall goal of this procedure is to induce exertional damage to the quadriceps femoris muscles using voluntary lengthening (eccentric) contractions in human subjects.

Contraction-induced skeletal muscle damage is a common consequence of exercise that is marked by delayed onset muscle soreness¹, transient strength loss, and elevated muscle-specific enzymes in the blood². Exertional muscle damage is most pronounced following exercise to which the subject is unaccustomed, particularly when eccentric contractions are involved³. Exertional muscle damage is typically benign. Soreness subsides, and both serum proteins and strength typically return to pre-damage levels within a few days to weeks after the damaging insult. In extreme cases, exertional muscle damage can lead to a life-threatening syndrome know as rhabdomyolysis. However, exertional muscle damage is usually insufficient to cause clinical rhabdomyolysis in healthy individuals⁴ in the absence of compounding factors including heat stress, dehydration⁵, infection⁶ or rare genetic predispositions⁷.

Contraction-induced muscle damage is typically less severe than toxin-induced or freezing-induced injury, methods often used in rodent studies^8,9. Yet, contraction-induced injury provides a useful method to study the muscle damage response with notable advantages. First, it is a safe and ethical method for use with human subjects^1-3. Thus, interspecies translation of the results is not needed as data can be obtained directly from human subjects. Moreover, translating data obtained from rodent studies is very difficult given that the severity of injury seen in the rodent injury models exceeds the level of damage that would be ethical to induce in human subjects. Second, contraction-induced damage is commonly experienced and a natural process of exercise. Therefore, this mode of damage induction is useful for studying muscle damage in the context of exercise, adaptation to exercise as well as overt muscle injury. Here we describe a safe and reliable method to induce and evaluate skeletal muscle damage using lengthening contractions in humans.

Protocol

Följande procedurer är i enlighet med normerna i Brigham Young University Institutional Review Board (IRB). 1. Förbered kontraktionen protokollen OBS! Följande protokollinstruktioner är baserade på Biodex Advantage programvara. Navigera i programvaran och drift dynamometern kommer att vara annorlunda om olika system används. Isokinetisk Strength Testprotokoll För att göra den isokinetiska protokoll, öppen dynamometer styrprogram på …

Representative Results

Med hjälp av metoder som presenteras här, baslinje ömhet, serum kreatininkinas aktivitet och styrka (isometriska och isokinetiska) mätningar gjordes i 7 otränade unga män. Följande dag, de ämnen genomgick muskeln skada excentrisk kontraktion protokoll som beskrivs ovan. För att ge index för muskelskada, följa upp bedömningar av styrka, ömhet och serum kreatinkinasaktivitet gjordes. Hållfastheten mättes omedelbart efter samt 24, 48, 72, och 96 timmar efter träning. Ömhet …

Discussion

Flera steg är avgörande för att uppnå de önskade resultaten av detta protokoll. Först måste ämnen vara tillräckligt bekanta med kontraktion protokoll, särskilt kraftmätningar. Se till att motivet förstår exakt vad de förväntas göra och ge dem en möjlighet att öva hållfasthetstest före datainsamling. Ämnen som inte är tillräckligt bekanta med dessa förfaranden kan visa en inlärningskurva över dagarna efter skadan induktion. Detta kan vara en confounding variabel gör mätningarna styrke ogiltig….

Materials

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 2mL vials to store serum aliquots