Dynamic medicine : DM, 2005; 4: 2-2 (más artículos en esta revista)

Acelera el metabolismo oxidativo muscular con leve acidosis incremental intermitente durante la flexión plantar del ejercicio isométrico

BioMed Central
Toshiyuki Homma (homma.toshiyuki @ jiss.naash.go.jp) [1], Takafumi Hamaoka (kyp02504@nifty.com) [1], Takayuki Sako (sako@fc.jwu.ac.jp) [4], Motohide Murakami (qyw13211@nifty.com) [1], Kazuki Esaki (esaki@taiiku.tsukuba.ac.jp) [5], Ryotaro Kime (kime@tokyo-med.ac.jp) [1], Toshihito Katsumura (kats @ Tokyo-med.ac.jp) [1]
[1] Departamento de Medicina Preventiva y Salud Pública, Médico de la Universidad de Tokio, 6-1-1 Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokio 160-8402, Japón
[2] Departamento de Ciencias del Deporte, el Instituto Japonés de Ciencias del Deporte, 3-15-1 Nishigaoka, Kita-ku, Tokio 115-0056, Japón
[3-1 891-2393, Japón
[4] Departamento de Alimentación y Nutrición, Japan Women's University, 2-8-1 Mejirodai, Bunkyo-ku, Tokyo, 112-8681, Japón
[5] Instituto de Ciencias de la Salud y del Deporte de la Universidad de Tsukuba, 1-1-1 Tennodai, Tsukuba 305-8574, Japan

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Resumen
Antecedentes

Se ha pensado que ADP intramuscular y phosphocreatine (PCr) las concentraciones son importantes reguladores de la respiración mitochondorial. Hay un umbral de tasa de trabajo o la tasa metabólica de la acidosis celular, y la disminución de músculo con PCr es acelerada disminución en el pH durante el ejercicio incremental. Pusimos a prueba la hipótesis de que el aumento en el consumo de oxígeno muscular ( O 2mus) se acelera con la rápida disminución de la PCr (concomitante aumento de la ADP), en los músculos, con disminución en el pH se produce durante el ejercicio incremental flexión plantar.

Métodos

Cinco hombres realizaron un intermitente repetitivo de flexión plantar ejercicio isométrico (6-s contraction/4-s relajación). De ejercicios de intensidad se planteó por cada 1 min 10% de la contracción voluntaria máxima (MVC), a partir del 10% hasta el agotamiento MVC. La medición fue en el sitio de la cabeza medial del músculo gastrocnemio. Cambios en el músculo PCr, fosfato inorgánico (Pi), ADP, y el pH se midieron el 31 de P-espectroscopía de resonancia magnetica. O 2mus se determinó a partir de la tasa de disminución de la hemoglobina oxigenada y / o mioglobina utilizando infrarrojo cercano onda continua espectroscopia transitoria en virtud de la oclusión arterial. Electromiograma (EMG) también fue registrada. La absorción pulmonar de oxígeno ( O 2pul) se midió por el soplo del aliento por análisis de gases.

Resultados

EMG amplitud como el aumento de la intensidad de ejercicio avanzado. En contraste, el músculo PCr, ADP, O 2mus, y O 2pul no cambió sensiblemente por debajo del 40% MVC, mientras que por encima del 40% MVC PCr muscular disminuido, y ADP, O 2mus, y O 2pul aumento de la intensidad de ejercicio como avanzado, y por encima de 70% MVC, los cambios en el músculo PCr, ADP, O 2mus, y 2pul o acelerado con la disminución del pH en el músculo (~ 6,78). La cinética de PCr muscular, ADP, O 2mus, y O 2pul fueron similares, y existe una estrecha correlación entre cada par de parámetros (r = 0,969 ~ 0,983, p <0,001).

Conclusión

Con disminución en el pH muscular y metabolismo oxidativo acelerado de los cambios en intramuscular PCr y ADP acelerado de los intermitentes durante la flexión plantar del ejercicio isométrico. Estos resultados sugieren que los rápidos cambios en el músculo PCr y / o ADP con leve acidosis muscular estimular la aceleración del metabolismo oxidativo.

Antecedentes

Músculo esquelético de control respiratorio es una cuestión cardinal en el campo de la energética del músculo. Los primeros trabajos sobre las mitocondrias aisladas ADP identificado como un importante estimulador de la respiración mitocondrial [1]. Posteriormente, se ha comprobado que la ADP es una señal de control de los músculos de la fosforilación oxidativa en muchos estudios [2 - 7]. Durante el estado de equilibrio de la fase de contracción muscular, el músculo del consumo de O 2 ( O 2mus) se correlaciona linealmente con phosphocreatine intramuscular (PCr) en distintos grados de intensidad en la concentración relativamente estables bajo condiciones de pH muscular [8 - 10]. También se ha demostrado que la PCr muscular y la absorción pulmonar de oxígeno ( O 2pul) muestran una cinética similar durante la transición de descanso para ejercer el estado de equilibrio en el ser humano en un estado de equilibrio no condición [11 - 13]. Además, Rossiter et al. [14] demostraron que el músculo lentamente PCr y desarrollo complementario de componente (componente lento), de O 2pul muestran respuesta similar durante una carga de alta intensidad constante ejercicio con una disminución del pH condición. Por lo tanto, se ha pensado que ADP intramuscular y las concentraciones de PCr son importantes reguladores del metabolismo oxidativo del músculo esquelético [1 - 14].

Aunque 2pul o se ha utilizado como un indicador de la oxidación del metabolismo muscular [11 - 14], no indican específicamente el consumo de oxígeno de cada grupo muscular ejercicio de la (s). Cercanos a la continua ola de espectroscopia de infrarrojos (NIR cws) tiene la capacidad única para la evaluación no invasiva de O 2 en la cinética de un objetivo porción de tejido con alta resolución temporal. IIN cws se aplicó por primera vez para el estudio de ejercicio de músculo esquelético en seres humanos en 1991 [15]. Desde entonces, muchos más grupos han solicitado esta técnica [16 - 20]. O 2mus puede determinarse utilizando IIN cws con oclusión arterial transitoria [8], y se confirmó su validez [21]. La tasa de disminución de la hemoglobina oxigenada y / o mioglobina (HbO 2 / MbO 2) en las condiciones en las que la interrupción del suministro de O 2 al músculo (oclusión arterial) refleja O 2mus [8, 21, 22]. Por lo tanto, este IIN cws técnica nos permite determinar 2mus o durante el ejercicio en que los cambios metabólicos condición diversa.

Se ha informado de que hay un umbral de tasa de trabajo o la tasa metabólica de la acidosis celular (pH T), y que, por encima de T pH, la disminución de la PCr muscular se acelera durante el ejercicio incremental [23 - 25]. Si el músculo metabolismo oxidativo está estrechamente relacionado con el músculo PCr incluso bajo condición acidótico, sería predijo que la aceleración en el aumento de la O 2mus coincidió con disminución en el pH. Sin embargo, no hay pruebas del efecto de la disminución en el pH en el metabolismo oxidativo muscular durante el ejercicio incremental.

El objetivo de este estudio fue medir O 2mus, ADP, y PCr durante el ejercicio de los músculos de pH donde pasó de estable a la disminución de condiciones. La hipótesis de que el aumento de O 2mus, aumento de la ADP y la disminución de la PCr se produjo una cinética similar en todo ejercicio incremental. Cuando se incrementa la intensidad de ejercicio de pH por encima de T, existe la posibilidad de que la disminución de aceleración en el aumento de aceleración PCr estimula el metabolismo oxidativo en el músculo durante el ejercicio incremental. Para probar la segunda hipótesis de que con la disminución del pH de aceleración disminución de la PCr podría ser responsable del aumento de la O 2mus, hemos identificado el punto de inflexión de pH, PCr, ADP, citosólico libre de la energía de hidrólisis de ATP (Δ G ATP), O 2mus, y 2pul incremental o durante el ejercicio. Nos predijo que cuando el aumento de la intensidad de ejercicio por encima del nivel que se produjo disminución en el pH, PCr, ADP, ATP Δ G, O 2mus, y O 2pul mostraría mayor cambio que la obtenida durante el pH condición estable durante el ejercicio incremental.

Métodos
Temas

Cinco voluntarios de sexo masculino, con edades comprendidas entre los 22 y 34 años, participaron en este estudio. Todos los sujetos fueron saludables, no fumadores, y libre de enfermedades conocidas. Todos los sujetos fueron plenamente informados de los riesgos involucrados en este estudio, y hemos obtenido su consentimiento informado por escrito de cada uno. Este estudio fue aprobado por el Comité Institucional para la protección de los sujetos humanos.

Diseño experimental

Cada sujeto se sentó sobre una plataforma en posición vertical en una posición sentada con la pierna derecha coloca horizontalmente. Los sujetos realizaron el mismo procedimiento de ejercicio cinco veces en diferentes ocasiones: una vez (día 1) con el 31-fósforo-espectroscopía de resonancia magnética (31 P-MRS) de medición, en dos ocasiones (días 2, 3), con el análisis de gases respiratorios, de una vez ( Día 4) con el IIN cws de medición para la determinación de O 2mus, y una vez (día 5) con el registro de EMG. Con la excepción de los 31 P-MRS medición, los otros cuatro mediciones se realizaron fuera de la SRA imán. Durante estos cuatro mediciones de los sujetos inserta una pierna en un tubo cilíndrico de plástico del mismo diámetro y longitud que el agujero de la SRA imán. Para cada medición, ya sea en el imán o el tubo de plástico, la pierna se celebró en una posición fija por una cuna.

Ejercicio Protocolos

En ocasiones de la prueba, contracciones máximas voluntarias (MVC) se midió antes de la prueba principal, y cada uno de los temas del ejercicio de carga se basa en el MVC de cada uno. El MVC isométrico de la flexión plantar se midió por empujar contra un pedal conectado con transductor de fuerza. MVC se midió tres veces con un período de descanso suficiente (> 3 minutos) entre cada actuación. El valor máximo fue utilizado como el MVC. Después de un período de descanso suficiente en una posición sentada erguida, los sujetos realizaron repetitivos intermitente isométrico flexión plantar ejercicio con la pierna derecha en la misma posición. Un ciclo de contracción y relajación consistía en un 6-s contracción y una relajación 4-s. Con el uso de una retroalimentación visual metros, los sujetos se dirigieron a realizar utilizando la fuerza prescrita. Además, el director experimental continuamente verificado la fuerza. De ejercicios de intensidad se incrementó gradualmente cada 60 s en un 10% MVC, a partir del 10% MVC a una intensidad en la que el tema ya no podía mantener el necesario vigor. Un respaldo se colocó detrás de los sujetos durante el ejercicio. Para fijar la posición del sujeto y de limitar la participación de los músculos distintos de ternera músculo, el área de contacto del respaldo y del cuerpo del sujeto es limitada lo más pequeño posible. La altura del respaldo es de 21 cm, y el área de contacto del cuerpo contra el tema se limitaba a sólo inferior de la espalda. Los sujetos fueron instrucciones de no ejercer músculos distintos de la ternera muscular en la medida de su capacidad durante el ejercicio, y que estaban plenamente familiarizado con el ejercicio anterior a la prueba.

31 P-MRS

31 P-MRS señales fueron obtenidos por un espectrómetro NMR (Otsuka Electronics Co Ltd), con un 2,0-T 26-cm superconductores tienen imán. Una doble sintonizado (1 H y 31 P), de 3.0 cm de diámetro de frecuencias de radio sintonizado a la superficie bobina 34,58 MHz con 60 - μ s ancho de pulso se utiliza para la señal de fósforo. Pulso repetición tiempo fue de 2 s. Cinco pulsos fueron en promedio para obtener un decaimiento de inducción libre (FID). Por lo tanto, se obtuvo un espectro cada 10 s. Doce fueron los espectros promedio durante el ejercicio pre-descanso, y tres espectros fueron en promedio durante el ejercicio. La bobina de superficie se colocó sobre la cabeza medial del músculo gastrocnemio (m.MG), y la bobina y la pierna se celebraron en una posición fija en el imán de una cuna. Los 31 P-MRS espectros se ajustaron a una forma Lorentzian línea utilizando el método de mínimos cuadrados. La superficie relativa y la frecuencia de cada uno de los picos se determinará (Otsuka Electrónica de software) para calcular los ámbitos de la PCr, fosfato inorgánico (Pi), y β-ATP picos. La PCr y Pi intensidades se normalizaron mediante la suma de PCr y Pi para evitar la influencia de los posibles cambios en la sensibilidad de 31 señales P-MRS. Saturación corrección se realizó a través de saturación de los factores de PCr, Pi, y β-ATP picos, que se calcularon mediante la comparación de los datos de la 2-s totalmente relajado y espectros. La saturación de los factores de PCr, Pi, y β-ATP picos en el presente estudio fueron 1,330, 1,081 y 1,184, respectivamente. El pH intracelular se calcula a partir de la mediana de cambio entre la química P i PCr y picos [26]. Cambios en el músculo PCr se expresan como un porcentaje de la validez de ejercicio el valor de descanso.

Para convertir áreas de los picos de concentraciones, la β-ATP pico se supone que representan el total de la ATP y se fijó en 8,2 mM [27 - 29]. [PCr] y [Pi] podría ser estimada como el producto de las áreas de ATP (PCr como a β-ATP y Pi a β-ATP) y 8,2 mM. Creatina total (TCr) se supone que ser igual a la suma de PCr y Pi ([TCr] = [PCr] + [Pi]), y TCr se asume como constante en todo el experimento [10]. ADP se calculó con el supuesto de que el equilibrio de la Cr quinasa (CK), la reacción [23, 30, 31]:

[ADP] = (0,74 [ATP] ([TCr] - [PCr])) / ((1,66 × 10 9) (10 ^ obs-pH) [PCr]) (1)

La constante es la estimación de 0,74 ión monovalente coeficiente de actividad [31] de que se corrige por el hecho de que el pH es una actividad obs, obs subíndice indica observó factores, y 1,66 × 10 9 es la constante de equilibrio para CK. Libre de magnesio se supone que 1 mM y no cambia a lo largo del experimento [32]. Citosólico libre de la energía de hidrólisis de ATP (Δ G ATP) también se calculó [23, 30, 31]:

Δ G ATP Δ G = O + RT ln ([ADP] [Pi] / [ATP]) + RT ln [10 ^ - (pH obs -7)] (2)

Δ G O es Gibb gratis energía, el gas R es constante, y T es la temperatura absoluta. Δ G O se toma -32 kJ / mol a pH7.0 [31], RT a 37 ° C es 2,58.

Espectroscopia NIR

IIN señales fueron obtenidos por IIN cws (HEO-200, OMRON Co Ltd). El IIN cws sonda contiene una fuente de luz y un detector óptico con una distancia de 3,0 cm entre la fuente de luz y detector sensorial para proporcionar datos de entrada de la unidad. Un par de dos diodos emisores de luz de longitud de onda, con longitudes de onda de 760 y 840 nm, se utilizó como fuente de luz. Un fotodiodo de silicio se utiliza como la célula fotoeléctrica. El IIN cws sonda se incluyó en el m.MG, y la sonda de la pierna y se celebraron en una posición fija por una cuna en un tubo de plástico que simula el agujero de la SRA imán. Cambios en HbO 2 y / o MbO 2, deoxygenated Hb y / o Mb, y el total de hemoglobina y / o mioglobina (THb / TMb) se calcularon con el método de los mínimos cuadrados con datos de los cambios en la absorbancia de las diferentes longitudes de onda de la luz . El tiempo de muestreo de los datos fue de 0,1 s.

O 2mus se midió usando IIN cws con oclusión arterial transitoria de la técnica descrita anteriormente en detalle [8, 21, 22]. O 2mus fue determinado por la tasa de disminución de la HbO 2 / MbO 2 durante la oclusión arterial. Dado que los cambios en HbO 2 / MbO 2 medido por IIN cws mostrar un equilibrio dinámico entre la oferta de O 2 y el consumo de O 2, la tasa de disminución de la HbO 2 / MbO 2 durante la oclusión arterial refleja la O 2mus [8, 21, 22]. Oclusión arterial se realizó durante 1 minuto para el descanso, y para el 6 de s una vez cada 30 s durante la contracción isométrica. Calendario de la oclusión arterial durante el ejercicio se llevó a cabo en el tercer y el sexto de cada intensidad de la contracción, es decir, en 20-26 y 50-56 s s de cada minuto. El 2mus o se expresa como un valor en relación con la obtenida en reposo (pliegue de descanso).

Análisis de gases respiratorios

O 2pul se midió durante el ejercicio pre-el período de descanso, y en todo el período de ejercicio de la respiración por respiración de gases utilizando un método de análisis Aeromonitor AE-280 (Minato Medical Science Co Ltd) [33]. Este sistema consta de una microcomputadora, un alambre caliente-sensor de flujo, y el oxígeno y dióxido de carbono analizadores (circonio elemento de base de oxígeno y analizador de infrarrojos carbondioxide analizador). Antes de los experimentos, los sensores de flujo y los analizadores de gas se calibrará con un volumen conocido de aire ambiental en diferentes tipos de caudal medio y mezclas de gases de concentración conocida, respectivamente. Para mejorar la relación señal-ruido de O 2pul, cada uno de los temas realizada período de sesiones para el ejercicio 2pul medición o dos veces en días diferentes, y el doble de datos de medición fueron en promedio.

Superficie electromyograms

Electromiografía de superficie (EMGs) se obtuvieron del m.MG, jefe de la lateral del músculo gastrocnemio (m.LG), y el músculo soleus (m.SOL) usando un bipolar, la plata-electrodo de cloruro de plata (10 mm de diámetro muestra de área) con Fijo entre el espaciamiento de los electrodos de 30 mm (Nihon Koden Co, Japón) durante el ejercicio incremental flexión plantar. La señal de EMG fue un muestreo a una tasa de 2000 Hz usando el software disponible (BIOPAC Systems, Inc, EE.UU.) y se almacena en disco de computadora para su posterior análisis. La raíz cuadrada media de la señal EMG (rmsEMG) fue calculado. Antes de los principales temas el experimento realizado MVC, y el rmsEMG se normalizó en el 100% en MVC.

El análisis de los datos

El análisis de cada parámetro se realizó cada 30 s como el procedimiento que se muestra en la figura 1. Con excepción de O 2mus, todos los datos son un promedio de más de 30 s. Los datos para O 2mus se obtuvieron en la tercera (20-26 s) y sexto (50-56 s) de la intensidad de las contracciones de cada uno. La razón O 2mus se midió sólo una vez, en tres fases de contracción era evitar las limitaciones al ejercicio de rendimiento causado por la interrupción de la circulación de la sangre. El valor de la tercera contracción se utilizó para representar a los primeros 30 s de cada minuto, y el valor de la sexta contracción se utilizó para representar a los últimos 30 s de cada minuto. Todos los datos se muestra un promedio de pre-ejercicio resto de los primeros 30 s en el 80% MVC ejercicio en el que cada tema era capaz de realizar. El logaritmo de los distintos parámetros metabólicos (pH, PCr, ADP, ATP Δ G, O 2mus O 2pul) se representan gráficamente en función de la intensidad de ejercicio a fin de determinar un punto de ruptura metabólica cambio basado en el método de determinación del umbral de lactato [34]. Estas parcelas fueron mejor ajuste, fue por un modelo de regresión lineal con un punto.

La confirmación de la reproducibilidad

Dado que los sujetos realizaron el mismo procedimiento de ejercicio cinco veces, hemos sido capaces de obtener cinco conjuntos de datos de rendimiento. La máxima intensidad de ejercicio los sujetos fueron capaces de realizar durante el ejercicio fue de protocolo 80-90% MVC (450-510 s). La máxima intensidad en el que cada tema es capaz de llevar a cabo fue el mismo en toda cinco sesiones de ejercicio. El coeficiente de variación de la duración de ejercicio se quedó en el 0,91%. En cuanto a tiempo el cambio y el valor pico, 2pul o no difirió significativamente durante las dos mediciones. Hubo una correlación significativa entre el tiempo de medición para cada individuo pulmonar O 2 (r = 0,981 ~ 0,993, p <0,001).

Los análisis estadísticos

Los datos son expresados como medias ± SD. Los datos fueron comparados para determinar cambios significativos en los valores de cada parámetro de cada 30 s en comparación con los valores obtenidos durante los primeros 30 s de ejercicio (los primeros 30 s en el 10% MVC), y los 30 s de ejercicio inmediatamente anterior. Una forma de análisis de la varianza (ANOVA) para medidas repetidas se utilizó para determinar la importancia de los cambios en el transcurso del tiempo cada parámetro, y de Fisher PLSD post hoc de comparaciones se utilizaron para determinar la significación de las diferencias de cada parámetro de cada 30 s. Un análisis de regresión lineal fue utilizada para examinar la relación entre los parámetros. P <0,05 se definió como estadísticamente significativa.

Resultados

Fig. 2 muestra el momento los cambios en curso normalizado de rmsEMG m.MG, m.LG, y m.SOL. El rmsEMG en el aumento de los músculos de manera similar con el aumento de la intensidad de ejercicio. El rmsEMG de m.MG para cada uno de los primeros 30 s en el 20%, 30%, 50%, 60%, 70%, y el 80% MVC diferían significativamente de la que durante 30 s del ejercicio inmediatamente antes (es decir, antes de intensidad ) (P <0,05). A lo largo del ejercicio, el cambio en rmsEMG de m.MG fue mayor en los tres grupos musculares.

Fig. 3A muestra el curso temporal de los cambios en el pH intramuscular. Se encontró que el pH fue relativamente constante, de los valores de reposo (7,06 ± 0,01) hasta el 60% de MVC (7,04 ± 0,08), pero disminuyó significativamente (p <0,05) en el 70% y con MVC ejercicio progresión, siendo 6,78 ± 0,22 a Final de ejercicio.

Fig. 3B muestra el tiempo de los cambios en curso PCr intramuscular. Se encontró que existen diferencias estadísticamente significativas después de los últimos 30 s MVC en el 40% si se compara con el valor obtenido durante los primeros 30 s en el 10% MVC (p <0,05), y que disminuyó con la PCr progresión de ejercicio. Por encima del 70% MVC, los valores fueron significativamente diferentes en comparación con los obtenidos durante los 30 s del ejercicio inmediatamente anterior. Una línea de regresión lineal se señaló a obtener el más alto coeficiente de correlación por encima de los últimos 30 s de un 40% MVC, en la que se observó una diferencia significativa si se compara con el valor obtenido durante los primeros 30 s en el 10% MVC. La PCr se desvió hacia abajo de la línea de regresión encima del 70% MVC.

Fig. 3C muestra el transcurso del tiempo los cambios en la estimación de ADP. Se encontró que el ADP aumentó ligeramente de descanso (8,8 ± 0,9 μ M) hasta los últimos 30 s de 30% de MVC (13,0 ± 3,2 μ M), mientras que por encima del 40% MVC, estos valores difieren significativamente de los obtenidos durante los primeros 30 a 10 s MVC% (p <0,05). Posteriormente, el aumento de ADP con progresión de la actividad, siendo significativamente diferentes MVC encima del 70% en comparación con el valor obtenido durante los 30 s del ejercicio inmediatamente anterior. Al final del ejercicio, ADP fue 46,6 ± 12,8 μ M. Una línea de regresión lineal se señaló a obtener el más alto coeficiente de correlación por encima de los primeros 30 s del 40% de MVC, en la que se observó una diferencia significativa si se compara con el valor obtenido durante los primeros 30 s en el 10% MVC. La ADP se desvió hacia arriba de la línea de regresión encima del 70% MVC.

Fig. 3D muestra el transcurso del tiempo los cambios en la estimación Δ G ATP. Se encontró que el Δ G ATP cambió sólo ligeramente de descanso (-63,8 ± 0,5 kJ / mol), hasta los últimos 30 s de 30% de MVC (-62,9 ± 1,1 kJ / mol), mientras que por encima del 40% MVC, estos valores difieren considerablemente de las Obtenidos durante los primeros 30 s MVC en el 10% (p <0,05). Posteriormente, Δ G ATP aumentó con la progresión de la actividad, siendo significativamente diferentes MVC encima del 70% en comparación con el valor obtenido durante los 30 s del ejercicio inmediatamente anterior. Al final del ejercicio, Δ G ATP fue -55,1 ± 1,9 kJ / mol. Una línea de regresión lineal se señaló a obtener el más alto coeficiente de correlación por encima de los primeros 30 s del 40% de MVC, en la que se observó una diferencia significativa si se compara con el valor obtenido durante los primeros 30 s en el 10% MVC. El Δ G ATP se desvió hacia arriba de la línea de regresión encima del 70% MVC.

Fig. 4 muestra los cambios en el curso del tiempo O 2mus. O 2mus también mostró ligeros cambios durante el ejercicio por debajo del 40% MVC. Por encima del 40% MVC, sin embargo, se observaron diferencias significativas en comparación con el valor obtenido durante los primeros 30 s en el 10% MVC. O 2mus posteriormente aumentó con la progresión del ejercicio, y los valores obtenidos durante los últimos 30 s en un 70% MVC y los primeros 30 s en el 80% MVC difiere significativamente del valor durante los 30 s del ejercicio inmediatamente anterior. El valor máximo de O 2mus fue 21,3 ± 5,2 veces más alto que su valor de descanso. Una línea de regresión lineal se señaló a obtener el más alto coeficiente de correlación por encima de los primeros 30 s del 40% de MVC, en la que se observó una diferencia significativa si se compara con el valor obtenido durante los primeros 30 s en el 10% MVC. El 2mus o desviado hacia arriba de la línea de regresión encima del 70% MVC.

Fig. 5 muestra los cambios en el curso del tiempo O 2pul. Se encontró que el O 2pul cambiado poco, y había poca diferencia con relación a la intensidad de ejercicio hasta un 40% MVC. Cuando la intensidad del ejercicio se elevó por encima del 50% MVC, el valor de O 2pul diferían significativamente de la obtenida en los primeros 30 s en el 10% MVC. Posteriormente, O 2pul aumentó con la progresión del ejercicio, y los valores obtenidos durante los últimos 30 s en un 70% MVC y los primeros 30 s en el 80% MVC fueron significativamente diferentes de los valores obtenidos durante los 30 s del ejercicio inmediatamente anterior. El valor de pico de O 2pul fue 684,8 ± 64,8 ml / min, que no coincide con la fecha de descanso de valor O 2 Pul O 2pul) de 364,8 ± 74,3 ml / min. Una línea de regresión lineal se señaló a obtener el más alto coeficiente de correlación por encima de los primeros 30 s del 50% de MVC, en la que se observó una diferencia significativa si se compara con el valor obtenido durante los primeros 30 s en el 10% MVC. El 2pul o desviado hacia arriba de la línea de regresión encima del 70% MVC.

Cuando examind la relación entre el promedio de PCr muscular y el promedio O 2mus, se observó una correlación inversa significativa entre ambos (r = 0,980, p <0.001) (Figura 6A]. También hubo una significativa correlación inversa entre el promedio y el promedio de PCr muscular O 2pul (r = 0,969, p <0,001) (Fig. 6B].

También se determinó la relación entre el promedio y el promedio de ADP O 2mus (Fig. 7A], y entre el promedio y el promedio de ADP O 2pul (Fig. 7B]. Hubo una correlación significativa y betwene ADP O 2mus (r = 0,983, p <0,001) y entre ADP y O 2pul (r = 0,971, p <0,001). Individual correlación entre ADP y O 2mus (r = 0,916 ~ 0,963, p <0,001) y entre ADP y O 2pul (r = 0,902 ~ 0,974, p <0,001) se observaron en todos los temas (las cifras no se muestra). Además, existe una correlación positiva significativa entre el promedio de O 2mus y promedio O 2pul (r = 0,975, p <0.001) (Figura no se muestra).

El logaritmo de los distintos parámetros metabólicos (pH, PCr, ADP, ATP Δ G, O 2mus, O 2pul) fueron mejor ajuste por el modelo de regresión, fue un punto de inflexión que van desde 60 a 70%, MVC, y de los distintos puntos de todos los parámetros metabólicos son la misma intensidad en todos los sujetos. Había importantes dentro de la persona correlaciones entre cada par de parámetros metabólicos (r = 0,971 ~ 0,988, p <0,001). 0,001)

Discusión

El principal hallazgo de este estudio fue que el aumento de la O 2mus acelerado coincidentemente con caída de los músculos de pH más del 70% de los intermitentes MVC durante contracción isométrica. Cambios en el músculo PCr ADP, Δ G ATP, y O 2pul también acelerado simultáneamente con caída en el pH. Además, la cinética de cada uno de los parámetros metabólicos fue similar, y hubo correlaciones significativas entre cada par de parámetros (r = 0,969 ~ 0,983, p <0,001).

Se ha pensado que PCr intramuscular ADP y la concentración son importantes reguladores de la respiración mitocondrial [1 - 14, 35, 36]. Sin embargo, no hay pruebas de que examinó la relación entre el músculo y el metabolismo oxidativo muscular o ADP PCr durante el ejercicio de los músculos de pH donde pasó de estable a la disminución de condiciones. Según la hipótesis de PCr lanzadera [37] y otros bioquímicos hipótesis [38], el control de la respiración se ejerce linealmente en la mitocondria por la disminución de PCr y el concomitante aumento de la citosólica Cr. Estas hipótesis [37, 38] se basan en observaciones de los cambios en el músculo lineal de la respiración en relación con el aumento de la intensidad de la contracción relativamente estable bajo condiciones de pH. La mayor tasa de ruptura de PCr acidótico bajo condiciones [23 - 25], si todavía perfectamente acoplada a la fosforilación oxidativa, que predicen que Nonlinearly o 2mus aumenta con el aumento de la intensidad de la contracción. En este estudio, el aumento de la O 2mus acelerado es, en realidad, con un rápido descenso de PCr durante un notable descenso en el pH, de ~ 6,78. Además, el acelerado aumento de la O 2mus coincidió con brusco aumento de la ADP. En consecuencia, nuestros resultados indican que el metabolismo oxidativo muscular está estrechamente relacionado con el músculo PCr y ADP incluso bajo condiciones acidótico leve. Por lo tanto, se sugiere que los rápidos cambios en el músculo PCr y / o ADP, coincidió con la caída de pH, son factor (s) que aceleran el metabolismo oxidativo muscular durante la contracción isométrica de los intermitentes.

La aceleración de los cambios en PCr, ADP, O 2mus, O 2pul, y el calculado Δ G ATP por encima del 70% MVC coincidió con la disminución en el pH, lo que indica que la demanda metabólica nonlinearly cambios con el aumento de la intensidad de ejercicio (Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5]. En cambio, otros han demostrado que, si bien por encima de pH T PCr muscular disminuye rápidamente, Δ G ATP incrementa linealmente con el aumento de la intensidad en toda dinámica de flexión plantar del ejercicio [23]. O 2pul aumenta linealmente con el aumento de ritmo de trabajo durante el ejercicio de bicicleta [39, 40], y Δ G ATP muestra un aumento lineal con el aumento de ritmo de trabajo dinámico durante la flexión plantar del ejercicio [23] de conformidad con pulmonar O 2 [39, 40]. Una posible explicación de los diferentes resultados entre los estudios anteriores [23, 39, 40] y el nuestro es la diferencia de carga. Anterior ejercicios dinámicos estudios se incrementa el trabajo prescrito por tipo de cambio, hasta tanto la frecuencia de contracción / s o de la gama completa de movimiento ya no puede ser sostenido [23], o hasta el máximo O 2pul fue alcanzado por los incrementos de 15-30W/min rampa de carga bicicleta ejercicio [39, 40]. En contraste, se cargan usando MVC% y 80-90% MVC a que se había llegado al final del ejercicio. Aunque% MVC no se expresó en los estudios anteriores, es posible que el pico de intensidad alcanzado en nuestro estudio fue mayor en los publicados en la literatura [23, 39, 40]. Por tanto, es concebible que una mayor cantidad de fibras tipo II fueron reclutados en nuestro estudio durante el ejercicio anterior donde la intensidad de la caída del pH muscular producido. Dado que el costo de energía de las fibras tipo II es mayor que el de las fibras de tipo I [41, 42], un aumento en el reclutamiento de fibras tipo II puede producir mayores cambios en el músculo PCr, ADP, O 2mus, O 2pul y Δ G ATP encima de la intensidad durante el cual una disminución en el pH se produce.

Otra explicación de los diferentes resultados entre el estudio anterior [23] y el nuestro (es decir, no lineal lineal vs Δ G aumento de la ATP) puede ser la diferencia en los tipos de contracción muscular (es decir concéntricos vs intermitente contracción isométrica). Una relación no lineal entre la producción de calor, un indicador de la tasa de movimiento de la ATP, y la producción de la fuerza durante las contracciones isométricas voluntarias se ha informado, aunque la actividad EMG seguido aumentando linealmente con la fuerza de producción [43]. Además, es imposible determinar la mecánica de trabajo para este tipo de contracción estática. Por lo tanto, la contracción isométrica voluntaria no indica necesariamente lineal de las relaciones entre la demanda de energía y la intensidad de ejercicio o actividad eléctrica del músculo.

Se podría criticar que, a pesar del aumento de la intensidad de ejercicio en las fases iniciales, hasta el 30-40% MVC, sólo hubo pequeños cambios en el metabolismo energético. En el inicio del ejercicio, O 2pul mostraron un fuerte aumento, que se mantuvo estable hasta el 40% de MVC. O 2pul y la frecuencia cardíaca a menudo superan su estado de equilibrio, tanto en el inicio del ejercicio (fase I) en tasas muy bajas de trabajo [44]. Este brusco aumento de la O 2pul se debe a la rápida elevación del gasto cardíaco que impulsa la sangre venosa mixta a través de los pulmones [44]. Es posible, por tanto, que la fase I O 2pul superado la demanda de oxígeno de la fase inicial de ejercicio en este estudio. PCr, ADP, ATP Δ G, O 2mus, y O 2pul también cambió sólo ligeramente durante el ejercicio, por debajo de 30-40% MVC. Encontramos sin embargo, que rmsEMG de m.MG, el mismo sitio que 31 P-MRS y IIN cws mediciones, el aumento cada vez con mayor intensidad de ejercicio, y que rmsEMG de m.LG y m.SOL cambiado de manera similar con m.MG (Fig. 2]. Estos resultados indican que, aunque el consumo de energía ha cambiado ligeramente por debajo de 30-40% MVC, la actividad eléctrica del músculo cambiado significativamente con el aumento de la intensidad de ejercicio. Se ha demostrado que el aumento de la producción de calor sólo moderadamente con el aumento de la intensidad de la contracción durante la contracción isométrica a baja intensidad, aunque el Grupo de Gestión Ambiental en relación con el aumento de la intensidad de la contracción [43]. Por lo tanto, parece que pocos cambios metabólicos durante el ejercicio a baja intensidad es una característica de contracción isométrica.

Una limitación de nuestro estudio es que el diámetro del agujero de los 31 P-MRS imán utilizado en este estudio fue pequeño (26cm), y que sólo nos permitió realizar intermitente isométrico flexión plantar. Contracción isométrica es sensible a ocluir el flujo de sangre [45]. Por lo tanto, una preocupación es que limita el flujo sanguíneo afectado a los resultados de este estudio. Sin embargo, en la medida de lo que observamos EMGs, los sujetos plenamente relajado entre contracciones, incluso en mayor intensidad. Además, los parámetros metabólicos (pH, PCr, Δ G ATP), de este estudio a que se había llegado al final del ejercicio fue de un mismo nivel de los datos de informes de los que realizan dinámicas de flexión plantar ejercicio [23]. El resultado obtenido en este estudio podría ser comparable al del anterior estudio en el que se utilizan ejercicios dinámicos [23].

Aunque EMGs plantares flexores de los músculos aumentó con el aumento de la intensidad de ejercicio que es imposible eliminar por completo la posibilidad de que los aumentos de O podría incluir 2pul 2mus o de otros, además de los músculos plantares flexores. Estas deberían incluir la postura que mantienen los músculos durante el ejercicio, especialmente en las de alta intensidad. Sin embargo, se observó una relación lineal entre ternero O 2mus y O 2pul (r = 0,975, p <0,001). Por otra parte, la O 2pul cinética es similar al músculo PCr y ADP, que se cree que son importantes reguladores del metabolismo oxidativo muscular. Por lo tanto, creemos que el aumento de O 2pul principalmente se deriva del aumento de la 2mus o en el músculo activo ternero.

Conclusión

2mus o cambiado de manera similar con PCr y ADP intermitente a lo largo de los ejercicios isométricos de flexión plantar. El aumento de los O 2mus acelerado en virtud del leve acidosis durante el ejercicio a alta intensidad. El punto de aceleración coincidió con rápidos cambios en el músculo PCr y ADP. Los resultados de este estudio sugieren que la rápida disminución de la PCr (aceleración concomitante aumento de la ADP), bajo leve acidótico condición de aceleración estimula el metabolismo oxidativo muscular durante el ejercicio isométrico incremental intermitente a alta intensidad.

Contribuciones de los autores

Toshiyuki Homma concebido el diseño experimental, llevado a cabo el experimento, y redactó el manuscrito. Takafumi Hamaoka, MD, Ph.D, participó en el diseño y la coordinación del estudio, y dirigido a lo largo del estudio. Takayuki Sako, Ph.D., Motohide Murakami, MD, Ph.D., Kazuki Esaki y Ryotaro Kime, Ph.D, participó en el diseño del estudio y llevó a cabo el experimento. Toshihito Katsumura, MD., Ph.D, participó en el diseño y la coordinación del estudio. Todos los autores leído y aprobado el manuscrito final.

Agradecimientos

Los autores gracias Eric Vender, Miss Kathryn Kempf, y el Sr Toshio Kimura por su ayuda en la escritura del manuscrito Inglés. También damos las gracias a todo el personal del Departamento de Medicina Preventiva y Salud Pública, Médico de la Universidad de Tokio, por sus útiles consejos y la asistencia técnica.