Áhrif aldurs á kraft og endurlengingu eftir afturköllun stífkrampaörvunar í anterior vöðva sköflungs 1. hluti

Ágrip

Tilgangur Við skiptishreyfingar þvert á lið getur skiptingin úr einni snúningsstefnu yfir í hina snúningsstefnu verið undir áhrifum af seinkun og hraða spennuminnkunar og fylgni við endurlengingu áður virka vöðvahópsins. Í ljósi þess að öldrunarferlið getur haft áhrif á ofangreinda þætti, miðar þessi vinna að því að bera saman gangverki bæði hnignunar á ökklatogi og endurlengingar vöðva, sem endurspeglast með vélfræði (MMG), í tibialis anterior vegna mikilvægs hlutverks þess í göngulagi.

Cistanche getur virkað sem þreytu- og þreytueyðandi og tilraunarannsóknir hafa sýnt að decoction af Cistanche tubulosa gæti á áhrifaríkan hátt verndað lifrarfrumur og æðaþelsfrumur sem eru skemmdar í þungbærum sundmúsum, aukið tjáningu NOS3 og stuðlað að glýkógeni í lifur. nýmyndun og hefur þannig verkun gegn þreytu. Phenylethanoid glycoside-ríkur Cistanche tubulosa þykkni gæti dregið verulega úr kreatínkínasa í sermi, laktat dehýdrógenasa og laktatmagni og aukið blóðrauða (HB) og glúkósamagn í ICR músum, og þetta gæti gegnt þreytuhlutverki með því að draga úr vöðvaskemmdum. og seinka auðgun mjólkursýru til orkugeymslu í músum. Compound Cistanche Tubulosa töflur lengdu verulega sundtímann sem ber þyngd, jók glýkógenforða í lifur og minnkaði sermismagn þvagefnis eftir æfingar hjá músum, sem sýnir þreytueyðandi áhrif þess. The decoction af Cistanchis getur bætt þrek og flýtt fyrir útrýmingu þreytu hjá músum á æfingu, og getur einnig dregið úr hækkun á kreatínkínasa í sermi eftir álagsæfingu og haldið uppbyggingu beinagrindarvöðva músa eðlilega eftir æfingu, sem gefur til kynna að það hafi áhrif til að auka líkamlegan styrk og gegn þreytu. Cistanchis lengdi einnig verulega lifunartíma músa sem nítríteitruð voru og jók þol gegn súrefnisskorti og þreytu.

Smelltu á mikla þreytu

【Frekari upplýsingar:george.deng@wecistanche.com / WhatsApp:8613632399501】

AðferðirÍ slökunarfasa, eftir að ofurhámarks 35 Hz örvun var beitt á yfirborðshreyfingarpunkti, hjá 20 ungum (Y) og 20 gömlum (O) einstaklingum, voru togi (T) og MMG hreyfieinkenni mæld.

NiðurstöðurT og MMG greiningin gaf til kynna: (I) upphaf hnignunar eftir að örvun hættir (T: 22,51±5,92 ms [Y] og 51,35±15,21 ms [O]; MMG: 27,38±6,93 ms [Y] og 61,41± 18,42 ms [O]); (II) hámarkslækkunarhraði (T: −110.4±45.56 Nm/s [Y] og − 52.72±32.12 Nm/s [O]; MMG: − 24.47±10.95 mm/s [O] Y] og -13,76±6,54 mm/s [O]); II ] og 17,58±5,6 [O]).

NiðurstaðaNiðurstöður vöðvaslökunar eru mismunandi í Y og O og hægt er að fylgjast með þeim með óífarandi aðferð sem mælir lífeðlisfræðilegar breytur togi og endurlengjandi gangverki í lok rafvélrænni tengingar sem áður var framkölluð af taugavöðvaörvuninni.

LeitarorðÖldrun · Slökunarferli · Hraði togminnkunar · Örvun · MMG

Skammstafanir

D Töf

MC vöðvasamræmi

MMG vélfræði

MMG0T MMG í lok togi minnkun

N Venjulegur

RR Lækkunarhlutfall

SERCA Sarcoendoplasmic reticulum kalsíumflutningur ATPase

T Tog

TR Lækkunartími

Bandarísk ómskoðun

Kynning

Víxlhreyfing liðs, svo sem ökkla, hnés eða olnboga, tengist samræmdri, til skiptis virkjun beygju- og teygjuvöðva sem verka þvert á lömina. Þó að vöðvarnir sem veita skriðþunga í átt að snúningsstefnu liðanna séu nefndir örvar, er vöðvahópurinn sem myndar gagnstæðan skriðþunga skilgreindur sem mótlyf. Í hvert sinn sem liðsnúningurinn er snúinn við, er skipt á milli hlutverka mótlyfja og örvandi vöðva. Breytingin úr einni snúningsstefnu yfir í hina hliðina sem og endurlengingarfasa fyrri örva er undir áhrifum af (a) spennuminnkun áður virka vöðvahópsins, (b) samhæfni þessa síðasta við endurlengingu eftir nýja virka örva. Þar af leiðandi gæti mat á líffræðilegum breytum í þessum tveimur fyrrnefndu ferlum veitt hagnýt gögn til að einkenna vöðvaeiginleikana sem hafa áhrif á raðvirkni örva-mótlyfja.

Líta má á göngulag sem alþjóðlega víxlhreyfingu sem stafar af samsetningu nokkurra liða sem skiptast á fexion-framlengingarröð. Samkvæmt Westerblad o.fl. (1997), „hægð slökun á vöðva mótlyfja gæti unnið gegn æskilegri hreyfingu við hraðar hreyfingar til skiptis“. Þannig, við eðlilega hreyfingu, getur hæging á slökun fyrri virka vöðvahópsins haft mikil áhrif á hreyfingu liðsbreytingarinnar frá snúningsstefnu til eftirfarandi. Þetta getur haft áhrif á hreyfibreytur, sérstaklega hjá eldri einstaklingum. Reyndar benda gögn um göngugreiningu til þess að aldur hafi áhrif á göngulag í lengd skrefs og tímalengd (Mulas o.fl. 2021; Fukuchi o.fl. 2019). Breytingar á göngulagi hjá öldruðum hafa einnig tengst aukinni hættu á stofnanavistun og dauða. Til dæmis hefur verið sýnt fram á að minnkun á gönguhraða getur spáð fyrir um lífslíkur (Studenski o.fl. 2011). Jafnframt hafa truflanir á jafnvægi og ganglagi verið bendlaðir við aukna hættu á falli (Osoba o.fl. 2019).

Á þessum grunni virðist mikilvægt að meta gangverki vöðvaspennuminnkunar og endurlengingar eftir virkjun hjá ungum og gömlum einstaklingum. Virknibreytunum sem lýsa kraftinum og endurlengingarferlinu í slökunarfasa er ekki tiltölulega vel lýst í ofangreindum þýðum. Seinkun á kraftminnkandi byrjun, frá því að rafvirkni stöðvast, eða hraða hrörnunar við mismunandi aðstæður eins og fyrir og eftir teygjur (Longo o.fl. 2017, 2014) eða fyrir og eftir þreytu (Cè o.fl. 2014a, 2014b), hefur verið rannsakað í bókmenntum. Aðeins fáar rannsóknir segja frá hegðun spennu- og yfirborðsmekanómyograms (MMG) merkja sem greinist með hröðunarmæli, sem fylgist með endurlengingu vöðva, í slökunarfasa þegar það er skráð samtímis (Cè o.fl. 2014a, 2013b; Esposito o.fl. 2016; Longo o.fl. 2014). Reyndar notuðu þeir MMG sem vísbendingu um að lengja upphafið aftur, en ekki um tímavirkni þess.

Til að meta tog og vöðvalengdarhegðun í lok vöðvasamdráttar er hægt að nota tilraunauppsetningu sem áður hefur verið lýst af hópnum okkar (Cogliati o.fl. 2020), þar sem ísómetrískt tog á bakbeygju ökkla og framlengd tibialis voru samtímis mældur með álagsfrumu og yfirborðsvélfræði, í sömu röð. Rökin má draga saman sem hér segir. Þar sem vöðvinn er stöðugt rúmmálskerfi gefur hver stytting meðan á samdrætti stendur aukningu á þvermáli vöðvans. Þessa stærðarbreytingu er hægt að taka upp með leysiskynjara. Á hliðstæðan hátt má líta á leysifjarlægðarmerkið við vöðvaslökun eftir virkni sem vísitölu á endurlengingarferli vöðva. Rannsókn á lengdarbreytingum vöðva með yfirborðs MMG hefur þegar verið útfærð í smáatriðum (Orizio o.fl. 1996; Yoshitake o.fl. 2005; Beck o.fl. 2005). Rökin fyrir því að nota MMG sem óbeinan mælikvarða á lengdarbreytingar vöðva, í stað þess að safna ómskoðun (US) myndum frá virka vöðvanum, er byggð á eftirfarandi sjónarmiðum: (a) eins og er, er ólíklegt að bandaríska tæknin veitir meira en 30– 60 rammar á sekúndu með tímaupplausn 30–15 ms (of lágt til að hægt sé að fylgjast vel með tímahegðun endurlengingar eftir að vöðvavirkni er hætt), (b) tilraunauppsetningin er nokkuð flókin og krefst þess að vélfæraarmur haldi uppi Bandarískur rannsakandi sökkt í laug sem getur hýst fjarlæga fótlegginn, (c) eftirvinnsla hverrar myndar til að draga út lengdarbreytinguna er flókin og tímafrek, (d) kostnaður við bandarískt kerfi er mun meiri en einfalt kerfi. leysir fjarlægðarskynjari. Að lokum gerir val á MMG merkinu afritun rannsóknarinnar auðvelda.

Tilraunahönnun sem getur á snyrtilegan hátt veitt grunngögn um spennuminnkun og endurlengingarferlasamband virks vöðva þegar virkni er hætt verður að byggjast á örvuðum samdrætti. Á þennan hátt er hægt að lágmarka óvissu um einstaka hverfandi mynstur miðtaugakerfis driffjöðrunarinnar sem getur haft áhrif á niðurstöðu breytinga á vöðvasamdráttarstöðu í slökunarfasa.

Með hliðsjón af mögulegri merkingu við að ákvarða vélrænni skilvirkni víxlhreyfinga, miðaði þetta verk að því að bera saman í sköflungs anterior hjá ungum og gömlum einstaklingum gangverki:

(a) togminnkun á ökkla;

(b) að vöðvinn lengist aftur í slökunarfasa.

Það er þess virði að undirstrika hversu mikilvægar rannsóknir á aflfræði tibialis anterior eru, í ljósi þess mikilvæga hlutverks þess í gönguferlinu, bæði fyrir stöðugleika ökklaliðsins á fyrstu stigum stöðunnar og fyrir hækkun fótsins á fyrstu stigum sveiflunnar (Lacquaniti et al. al. 2012). Afleiðingin er sú að slökunarvirkni þess getur haft djúp áhrif á tímasetningu skipta yfir í eftirfarandi áfanga göngulagsins.

efni og aðferðir

Viðfangsefni og mælingar

Tuttugu ungir þátttakendur í afþreyingu (10 karlkyns og 10 kona; 21–33 ára) og 20 eldri þátttakendur í afþreyingu (10 karlar og 10 konur; 65–80 ára) með engar bæklunar- eða taugasjúkdómar voru fengnir til að taka þátt í þessari rannsókn. Eftir að hafa fengið fulla útskýringu á tilraununum veittu þeir skriflegt upplýst samþykki sitt. Þátttakendur voru beðnir um að forðast koffínneyslu og mikla líkamlega áreynslu á 24 klukkustundum fyrir prófið. Þessi rannsókn var gerð með nýjustu útgáfu Helsinki-yfirlýsingarinnar og samþykkt af siðanefnd á staðnum. Ríkjandi neðri útlimur þátttakenda var staðsettur á tilteknum þyngdarmæli sem búið var álagsfrumu (Mynd 1), sem mældi togið sem myndast við raförvaða samdrætti í tibialis anterior vöðva (Cogliati o.fl. 2020). Á meðan mjöðm og hné voru, í sömu röð, fest í 90 gráðu og 180 gráður, var ökklinn staðsettur í hlutlausri stöðu við 110 gráður. Fóturinn var festur við viðarplötuna sem tengdur var við álagsklefann (líkan SM-100 N, frá Interface Inc., Scottsdale, US-AZ). Kraftmerkið sem hleðsluklefinn fékk var band-pass síað við 0–64 Hz og magnað (MISO-OT Bioelettronica, Turin, Ítalía). Til að fá dorsiflexion togi framleitt af hverjum einstaklingi, var fjarlægðin milli ökklastoð og álagsfrumu við fótplötuna mæld og notuð til að umbreyta kraftmerkinu í tog [T=F (N) × d (m) ]. Samkvæmt Orizio o.fl. (Orizio o.fl. 1999, 2008), tilfærsla á yfirborði fremri vöðva sköflungs var umbreytt sem vélfræðimerki með því að nota sjónleysisfjarlægðarskynjara (M5L/20, MEL Mikroelektronik, Þýskalandi). Tækið hefur eftirfarandi eiginleika: mælisvið ±10 mm, næmi 1 V/mm, línuleiki 0,6%, upplausn<6 μm, bandwidth 0–10 kHz. The laser beam was pointed to the tibialis anterior muscle belly presenting the largest displacement during the tetanic stimulation. The common position was at about 1 cm from the tibial crest as reported in Fig. 1. The device provided an output DC voltage proportional to the distance between the laser beam head emitter and the reflecting muscle surface. The measure of the distance of the reflecting surface from the laser source was not affected by surface rotation within±15° and±30° concerning the short and long axis of the laser head, respectively. The force and MMG were digitized at a frequency of 1024 samples/s (CED-1401 of Cambridge Electronic Design of Cambridge).

Raforrit var notað til að gefa tvífasa rétthyrnd áreiti (100 µs lengd hvers fasa) á tibialis anterior vöðva. Bakskautskautið (5×5 cm) var komið fyrir á húðsvæðinu yfir aðalhreyfilpunkti tibialis anterior (mynd 1), sem var auðkennt samkvæmt Gobbo o.fl. (2011). Rafskautskautið (15×10 cm) var komið fyrir á gastrocnemius vöðvanum. Með því að auka amplitude 1 Hz örvunarlest (10 púls á hverju 0,1 V amplitude stigi), úr lágmarksgildinu 0,5 V, var hámarks örvunarpúls auðkenndur sem áreiti amplitude sem kallar fram stærsta einstaka kippinn. Þrjár lestir með 35 Hz púlsum sem stóðu í 3 sekúndur voru gefnar á hreyfipunkt vöðvans með 1 mín hlé á milli örvunar. Yfirborðs-EMG sem örvunarlestinn kallaði fram var greint með því að nota tvær sjálflímandi forhleyptar silfurrafskaut (1 cm í þvermál; fjarlægð milli rafskauta 30 mm). EMG var skilyrt með þriðju gráðu Butterworth band-pass síu (10–512 Hz). Eftir A/D umbreytingu með CED-1401 (Cambridge Electronic Design, Cambridge, Bretlandi), voru stafrænu merkin geymd á tölvu og sýnishorn af þeim við 1024 sýni/s.

Merkjavinnsla: greindar breytur á slökunarfasa

Til að ná tilgangi vinnunnar varðar greiningin sem lýst er hér að neðan slökunarfasa örvaðs stífkrampasamdráttar, sem að hluta til hefur þegar verið skoðaður í nokkrum rannsóknum (Cè o.fl. 2013b, 2014a, 2013c; Esposito o.fl. 2016, 2011 ; Longo o.fl. 2016).

Af þessum þremur örvunarlestum var sú sem var með mesta toggildið á 100 ms tímabilinu fyrir síðasta áreitið valin fyrir hvern einstakling. Togið og MMG voru síuð með stafrænum hætti við 50 Hz og síðan staðlað í 100% þeirra miðað við meðalgildi á 100 ms millibilum. EMG merkið var notað til að bera kennsl á lok rafvirkninnar vegna tetanic örvunarlestarinnar. Tíminn þegar rafvirkninni var lokið, eftir síðasta áreiti, var tímamarkið þegar framkallað EMG náði meðalgildi sínu ±3 SD reiknað út frá 1 s merkjasýni fyrir stífkrampa örvunina (sjá mynd 2).

Slökun rafvélræn seinkun

Á slökunarfasanum má sjá seinkun (D) frá því að rafvirkni lýkur þar til togi og MMG hrörnun hefst. D var reiknað sem tíminn þegar merkin minnkuðu 3 staðalfrávik af meðalgildi þeirra við örvun, bæði fyrir tog (DT) og MMG (DMMG) (mynd 2).

Hraði togminnkunar og hraði MMG minnkunar

Lækkunarhraði fyrir togmerki (RRT) og MMG merki (RRMMG) var reiknað út sem hlutfallið á milli Δtorque eða ΔMMG og Δtime (mynd 2). Nánar tiltekið var 20 ms hreyfanlegur gluggi með skrefinu 1 ms notaður yfir merkin tvö til að bera kennsl á hámarkshraða minnkunar (Cogliati o.fl. 2020; Haf o.fl. 2015). Sami útreikningur var gerður á eðlilegu merkjunum til að fá NRRT og NRRMMG.

Tímabilið fyrir 80–20% merkjaminnkun

Til viðbótar við stakar upplýsingarnar sem RR eða NRR veita, var tími minnkunar á bæði staðlaða togi og MMG (TRT og TRMMG) á bilinu 80–20% af minnkunum þeirra reiknaður til að einkenna enn frekar gangvirkni merkjahvarfs. Valið svið gerir okkur kleift að bera saman tímahegðun merkjanna tveggja frá ungum og gömlum einstaklingum þegar bæði eru að breytast á kraftmikinn hátt út úr upphafs- og lokatímanum.

Fylgni vöðva

Til að fá nákvæma lýsingu á tímasambandinu milli minnkunar togs og endurlengingar vöðva, magn hlutfallslegs MMG breytinga fyrir hverja af tíu hólfum hlutfallslegs togis (frá 100 í 0 %: 100–90%, 90–80%, 80–70%, …, 10–0%) var reiknað. Þetta gildi endurspeglar vöðvasamræmi (MC) til endurlengingar í gegnum slökunarferlið.

MMG í lok togi minnkun (MMG0T)

%MMG, magn endurlengingar sem eftir var, þegar togiminnkunarferlinu var lokið og náði 0% var magnmælt fyrir hvert viðfangsefni. Færibreytan var auðkennd sem MMG0T og gefur mælikvarða á skilvirkni endurlengingarferlisins í heild samanborið við spennulækkun: með öðrum orðum hversu mikið endurlengingin er ófullkomin þegar krafturinn sem finnst er {{5} }.

tölfræðigreining

Gögnin voru greind með tölfræðihugbúnaði (Sigmaplot 11). Tvíhliða dreifigreining (ANOVA) var notuð til að skoða helstu áhrif og víxlverkunaráhrif aldurs (ungra og aldna) og merkja (tog og MMG) á D, NRR og TR. Þegar ANOVA var marktækt var gerður parasamurburður með Tukey post hoc prófinu. Fyrir vöðvasamræmi voru tveir þættirnir fyrir ANOVA aldur og hlutfallslegt togminnkun. Ennfremur var óháð t-próf ​​notað til að kanna mun á hópunum (ungum og gömlum) fyrir hámarkstog við örvaðan samdrátt, RRT, RRMMG og MMG0T (tölfræðileg marktekt p<0.05).

Í línuritunum gefur fjöldi stjörnur (*) til kynna tölfræðilega marktækan mun sem hér segir: bls< 0.05 (*); p<0.01 (**); p<0.001 (***).

Gögnin sem greint er frá í þessari vinnu koma frá merkjum sem fundust við tibialis anterior stífkrampa svörun sem notuð eru til að bera saman vöðvavirkni við upphaf sjálfviljugra og örvaða samdráttar hjá ungum og gömlum einstaklingum í þegar birtum verkum (Cogliati o.fl. 2020).

Niðurstöður

Dæmi um staðlað tog (rauð lína) og MMG (svört lína) merki frá dæmigerðum ungum og gömlum einstaklingum, sem færibreyturnar sem taldar eru upp í fyrri hlutanum hafa verið reiknaðar út frá, er að finna á mynd 3. Mismunandi tími á upphaf merkjanna tveggja rotna milli ungra og gamalla einstaklinga auk þess sem mismunandi halla merkjanna tveggja er augljós í slökunarferlinu.

Hámarks örvaður samdráttur

Hámarkstog í örvuðum samdrætti var marktækt mismunandi hjá ungum og öldruðum (4,9±2,5 Nm fyrir unga og 2,6±1,7 Nm fyrir eldri; p<0.001). A t-test revealed a significant difference (p=0.002) between young  (3.01±1.17 mm) and old (2.01±0.73 mm) subjects for the maximal surface displacement transduced as MMG.

Slökun rafvélræn seinkun (DT og DMMG)

Tvíhliða ANOVA leiddi í ljós marktæk áhrif aldurs (bls<0.001) and signal (p=0.009) on D, but without an interaction between these factors (p=0.354). Specifically, the older subjects had a longer delay compared to younger subjects. Moreover, the beginning of relaxation for the MMG started after the torque signals.

Tog. Í upphafi slökunarfasa var DT marktækt mismunandi hjá ungum og eldri einstaklingum (22,51±5,92 ms fyrir unga og 51,35±15,21 ms fyrir eldri; p<0.001) (Fig. 4).

MMG. DMMG sýndi sömu hegðun og DT, þar sem marktækur munur sást á milli ungra og eldri einstaklinga (27,38±6,93 ms fyrir unga og 61,41±18,42 ms fyrir eldri; p<0.001) (Fig. 4).

Hraði togminnkunar og hraði MMG minnkunar (RRT og RRMMG)

Á hrörnunarfasa eftir örvuðu samdráttarfráhvarfið var hámarks RRT hjá ungum og öldnum −110.4 ± 45.56 Nm/s og − 52.72 ± 32.12 Nm/s, í sömu röð, sem sýnir tölfræðilegan mun á milli hópa ( óháð t-próf; p < 0.001). Samkvæmt því var hámarks RRMMG hjá ungum (− 24,47 ± 10,95 mm/s) marktækt hærra en hjá gömlum (−13,76 ± 6,54 mm/s) einstaklingum (óháð t-próf, p < 0,001). Þegar litið er til staðlaðra merkjanna voru niðurstöðurnar svipaðar. Tvíhliða ANOVA leiddi í ljós marktæk áhrif aldurs (bls<0.001) and signal (p<0.001) on the NRR, but without an interaction between these factors (p=0.508). Specifically, the NRR was higher for young subjects compared to old and the decrease of the MMG signal was slower than the torque signal (Fig. 5). Moreover, the maximal NRRT in young and old was − 1256.16 ± 333.36%/s and  − 1026.26 ± 267.76%/s, respectively, showing a statistical difference (p=0.004). Similarly, NRRMMG was statistically different between young (−867.79%/s±148.6%/s) and older (− 710.35±178.84%/s) subjects (p=0.044).

【Frekari upplýsingar:george.deng@wecistanche.com / WhatsApp:8613632399501】