BMC Physiology, 2005; 5: 15-15 (más artículos en esta revista)

La relación entre el factor neurotrófico ciliar (CNTF) genotipo unidad de motor y fisiología: estudios preliminares

BioMed Central
Un Robin Conwit (conwitr@mail.nih.gov) [1], Shari Ling (LingSh@mail.nih.gov) [2], Stephen Roth (sroth1@umd.edu) [3], Daniel Stashuk (stashuk @ watsup . Uwaterloo.ca) [4], Ben Hurley (benhur@umd.edu) [3], Robert Ferrell (rferrell@hgen.pitt.edu) [5], Jeffrey E Metter () [metterj@mail.nih.gov 2]
[1] National Institute on Neurological Disorders and Stroke, Rockville, MD, USA 20892
[2] Floor, Baltimore, MD, USA 21225
[3] Departamento de Kinesiología de la Universidad de Maryland, College Park, MD, EE.UU.
[4] Universidad de Waterloo, Departamento de Diseño de Sistemas de Ingeniería, Waterloo, Ontario, Canadá
[5] Departamento de Genética Humana de la Universidad de Pittsburgh, Pittsburgh, PA, EE.UU.

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Resumen
Antecedentes

Factor neurotrófico ciliar (CNTF) es importante para el desarrollo neuronal y muscular, y la variación genética en el gen CNTF se ha asociado con la fuerza muscular. El efecto del CNTF en el desarrollo del nervio CNTF genotipo sugiere que puede estar asociado con la producción de la fuerza a través de su influencia sobre el tamaño de la unidad de motor y de los patrones de disparos. El objetivo de este estudio es examinar si CNTF genotipo afecta diferencialmente activación de la unidad de motor en el vasto medial con el aumento de la fuerza isométrica durante extensión de la rodilla.

Resultados

Sesenta y nueve sujetos sanos fueron genotipados para la presencia de la G y A (null) alelos en el gen CNTF (n = 57 G / G, 12 G / A). Ellos se sometieron a pruebas de un dinamómetro durante submaximal contracciones isométricas extensión de la rodilla que eran de 10-50% de su fuerza máxima. Durante las contracciones, el vasto medial se estudió con la electromiografía de superficie y la intramuscular con un promedio de pinchos activado para evaluar la superficie de la unidad de motor detectado posibles (SMUP) zona media y las tasas de disparo (mFR) de las unidades de motor identificado. CNTF genotipificación se realizó mediante técnicas de PCR estándar de ADN obtenido de leucocitos de la sangre total muestras. El CNTF G / A genotipo se asoció con menor SMUP área de las unidades de motor y mFR inferior a los niveles de fuerza mayor, y un número menor de unidades más grandes, pero en los niveles más bajos de la fuerza G / G homocigosis. Los dos grupos utilizan las unidades de motor con diferentes tamaño y características con el aumento de la activación de fuerzas. Aunque G / G sujetos tienden a utilizar unidades de motor más grande con el aumento de la fuerza, G / A los sujetos mostraron relativamente menos aumento de tamaño relativamente mayores mediante el uso de unidades de la fuerza en los niveles más bajos. A mayores niveles de la fuerza, G / A los sujetos fueron capaces de generar más fuerza por tamaño de la unidad de motor que sugiere más eficiente la función de motor unidad con el aumento de la fuerza muscular.

Conclusión

Diferencial de la unidad de motor se observaron respuestas CNTF entre los genotipos utilizados en los niveles de fuerza en las actividades cotidianas.

Antecedentes

Sarcopenia, la progresiva pérdida de fuerza y masa muscular con el aumento de la edad, es un importante contribuyente a la fragilidad, la mala función de la movilidad, y la mortalidad [1, 2]. Alteraciones neuromusculares, y específicamente los cambios en el nervio periférico, la unidad de motor, el músculo y la composición, probablemente contribuyen a la sarcopenia [3]. Genéticos contribuciones se están estudiando para ambos la fragilidad y la sarcopenia [4 - 6].

Recientemente hemos determinado que heterocigotos para el factor neurotrófico ciliar (CNTF) "nula" Un alelo exhibieron significativamente mayor extensores de rodilla concéntrica (acortamiento) isocinética (3,14 rad / s) pico de cambio, así como extensores de rodilla significativamente mayor concéntricos muscular (acortamiento) Calidad (por unidad de fuerza muscular), que G / G homocigosis [4]. El alelo A null resultados en un truncado y presumiblemente inactiva la proteína mutante CNTF [5]. CNTF es un factor neurotrófico importante para el desarrollo neuronal y muscular y crecimiento [7]. La fuerza de observación de las diferencias por CNTF y el genotipo conocido papel de CNTF en el desarrollo del nervio sugieren que las diferencias genéticas puedan afectar a la organización neuromuscular mediante la alteración del músculo, los nervios, o ambos, y puede repercutir en el desarrollo de la sarcopenia [8]. Estos efectos pueden ocurrir por alteración de las dimensiones y el despido de los patrones de las unidades de motor, la unidad de organización fundamentales para la activación muscular. Nosotros no son conscientes de que los estudios que han examinado si CNTF genotipo diferencias impacto en la activación de la unidad de motor en el ser humano.

La generación de la fuerza muscular depende del número de unidades de motor y por la rapidez con que desempeñan, con la contratación similar a la fibra muscular de contratación basado en el tamaño de Henneman principio [9], es decir, contratación en una secuencia ordenada de acuerdo a su tamaño, con unidades más pequeñas activado Antes de las unidades más grandes. A medida que más unidades de motor son contratados o como unidad de motor a disparar las tasas de aumento de la fuerza de contracción aumenta. La fuerza producida por una unidad de motor depende de la zona de sección transversal, su inervación y el índice de tensión de las fibras de su [10]. Diferentes músculos utilizan diferentes estrategias para aumentar la fuerza de producción. Músculos más pequeños tienden a contratar una unidad de motor, aumentar su tasa de disparos y posteriormente contratar más unidades. Músculos más grandes tienden a contratar progresivamente unidades de motor y solo a altos niveles de las tasas de aumento de cocción.

Clínicos se han desarrollado técnicas para el estudio de motor unidad de la actividad durante la activación muscular [11, 12]. El enfoque de estos métodos se ha de estimar el número de unidades de motor dentro de un músculo. En trabajos anteriores, hemos modificado un método desarrollado por Stashuk [13] de que se descompuso una aguja intramuscular EMG señal para identificar las unidades individuales de motor usado y la espiga-desencadenó un promedio de la superficie electromiograma (SEMG) a la estimación de la superficie de proyección de la unidad como la Superficie de la unidad de motor detectado posibles (SMUP) para examinar la distribución de tamaño de la unidad de motor y de las tasas de disparo en el vasto medial submaximal durante las contracciones isométricas extensores de la rodilla. En el examen de la labor anterior vasto medial [14, 15], encontramos que la toma de muestra 15 unidades de motor en vigor correspondiente a los niveles de 10% y el 20% de los extensores de rodilla isométrica máxima contracción voluntaria dio un test-retest coeficiente de variación de alrededor de 10%, Con test-retest correlaciones entre los ensayos por encima de 0,65 para la mayoría de las comparaciones. Como el aumento de la fuerza muscular isométrica durante extensión de la rodilla, el tamaño medio de las unidades de motor medido en consonancia con un aumento de la contratación ordenada. El promedio de tasa de disparos mostraban sólo un modesto aumento hasta el 30% de la contracción voluntaria máxima (media cocción aumento de la tasa del 10,1 al 10,8 Hz). A no lineal se encontró relación entre la generación de la fuerza muscular y tamaño de la unidad de motor con una varianza explicada de 0,67. Se encontró que la fuerza generada durante la extensión de la rodilla está directamente relacionada principalmente con el tamaño de las unidades de motor activos y en segundo lugar a la tasa de disparos [15].

En el presente estudio se analizaron los datos de dos estudios que incluían participantes de los cuales CNTF genotipo fue determinado, en función de la unidad de motor y se evaluó. Dada la aparente influencia del genotipo CNTF sobre la fuerza muscular [4], la hipótesis de que los sujetos con G / A genotipo demostraría un patrón de activación de la unidad de motor con el aumento de la generación de la fuerza muscular en el vasto medial de homocigosis con G / G genotipo.

El objetivo principal de este estudio fue determinar la relación entre el tamaño de la unidad de motor y la tasa de disparos en el vasto medial de rodilla durante isométrico del músculo extensor de fuerzas por muestreo de la unidad de reserva activa de motor usando la espiga desencadenó un promedio de descomposición de la aguja y el Grupo de Gestión Ambiental y SEMG. Las principales medidas derivadas de este enfoque son una estimación del tamaño de la unidad de motor individual de la persona y de motor SMUP significa disparar las tasas de dependencia (mFR). El uso de estas medidas directas calculado varias medidas fueron creados para explorar la relación entre el tamaño de la unidad de motor, con una media de tasa de disparos y la fuerza muscular isométrica generación (Tabla 1]. En trabajos anteriores, hemos observado que el tamaño de la unidad de motor directo mediciones, SMUP amplitud y SMUP zona puede utilizarse para estimar el tamaño de la unidad de motor, y están altamente correlacionados (r = 0,97) [14], SMUP área ofrece algunas ventajas al considerar la Ratios se describe a continuación. La tasa de disparo está representada por el mFR motor de la unidad durante el medido parte de la contracción. Además, el producto de SMUP zona y se calculó mFR y denominado la unidad de motor media tensión (MUmV). El MUmV representa la cotización media de una unidad de motor a la señal de EMG de superficie adquirida, así como a la resultante genera la fuerza, cuando se ignoran las contribuciones de potenciación twitch, suma no lineal, y otros factores conexos [14]. Jabre y Salzsieder [16, 17] se define un objeto similar que se designa como electrotwitch que se calcula a partir de la unidad de motor instantánea veces la tasa de disparos macro unidad de motor potencial de la zona y se relacionó directamente a la producción instantánea de una fuerza muscular. El MUmV refleja la propiedad de que una unidad de motor aumenta la fuerza de la producción como la tasa de disparos aumenta hasta un punto en que nuevos aumentos de tasa de disparos no tienen ningún efecto. El promedio de la fuerza producida por un músculo está directamente relacionada con el producto de las medias de la zona y SMUP significa mFR de una muestra representativa de las unidades de motor o en otras palabras, por la media MUmV [15].

Para examinar el grado de activación muscular, la superficie SEMG se rectificó, y un valor promedio se obtuvo durante los 30 segundos de contracción. Representa el promedio de la actividad eléctrica del músculo mensurables por el electrodo específico durante la contracción. Uso de la SEMG, propiedades de la unidad de motor se puede expresar en relación con la media mide la actividad del músculo que permite la estimación de varias propiedades de la contratación muscular (Ver Tabla 1 para una lista de términos). Durante un estudio de la fatiga [18], previamente elaborado y publicado un índice de la cantidad de unidades de motor activo durante la contracción que se puede calcular dividiendo la SEMG por la media MUmV denominado en lo sucesivo «la unidad de motor índice relativo (MURI). MURI es una estimación del número relativo de las unidades de motor que se mide por el electrodo activo grabación. SEMG refleja la actividad de todo el músculo, mientras que la media MUmV representa el promedio de motor unidad de la actividad durante la contracción. MURI es un índice y no una estimación directa de las unidades activas, ya que la relación no cuenta para la sincronización, la suma no lineal y otros factores que podrían afectar a la relación entre tamaño y actividad. La relación tiene cierta validez, como Suzuki et al [19] encontró que un aumento de la media MUmV está directamente relacionado con el aumento relativo de la SEMG con fuerza en la generación creciente porcentaje de contracción voluntaria máxima (MVC).

Una segunda medida es la relación de tamaño de la unidad de motor (media SMUP zona) a la generación de la fuerza, que el promedio de estimaciones de tamaño de la unidad de motor por la fuerza de Newton (N) producida por extensores de la rodilla. La fuerza producida por una sola unidad de motor depende de la zona de sección transversal de sus fibras musculares y la tensión específica de sus fibras musculares [10]. Cabe suponer que, a medida que más unidades de motor son reclutados con mayores niveles de generación de fuerzas, la unidad de motor tipo de cambio de manera gradual a partir de la menos fatigable tipo I unidades a la mayor tipo IIa y IIb unidades que son capaces de generar más fuerza. Como esto ocurre, la fuerza generada por unidad de tamaño de la unidad de motor debería aumentar en la medida en que las unidades de motor tipo II son capaces de generar una mayor fuerza que las unidades de motor tipo I.

Una tercera medida es una relación de fuerza que MURI a las estimaciones del número medio de unidades de motor por N dentro de la esfera de la superficie de electrodos. Esto proporciona una estimación de la fuerza de las capacidades de las unidades de motor por el tamaño de la unidad.

En este estudio preliminar, que demuestran que los sujetos que son heterocigotos para el alelo A null (es decir, G / A genotipo), en comparación con los sujetos homocigotos para el alelo G común (es decir, G / G genotipo) activar las unidades de motor con diferentes tamaño y características de activación Con el aumento de la generación de la fuerza en el rango de 10% a 50% de su máxima fuerza isométrica extensores de rodilla. Aunque G / G sujetos tienden a utilizar unidades de motor más grande con el aumento de la fuerza, G / A los sujetos mostraron relativamente menos aumento de tamaño relativamente mayores mediante el uso de unidades de la fuerza en los niveles más bajos. A mayores niveles de la fuerza, G / A los sujetos fueron capaces de generar más fuerza por tamaño de la unidad de motor que sugiere más eficiente la función de motor unidad con el aumento de la fuerza muscular.

Resultados

Los temas incluyeron 57 (83%) con la CNTF G / G, y 12 (17%) con el G / A genotipos, sin A / A homocigosis representados. Genotipo Estas frecuencias son similares a los reportados previamente [4] y el genotipo en las frecuencias se espera Hardy Weinberg. Temas "características se muestran en la Tabla 2. No hay diferencia o de la interacción con el género se encuentra entre G / A y G / G temas de MVC, la edad, altura o peso.

Las relaciones entre el motor y la unidad de las propiedades CNTF genotipo fueron examinadas usando modelos de efectos mixtos ajustados por ciento de MVC, la fuerza generada, la edad y el género. Los modelos incluyen una interacción entre genotipo y CNTF la fuerza para poner a prueba si el tamaño de la unidad de motor utilizados por los sujetos con el G / G y G / A genotipos difieren basado en la fuerza. El nivel de significación estadística directa y unidad de motor calculado medidas se presentan en la Tabla 3.

Diferencias significativas por CNTF genotipo y la interacción entre genotipo y CNTF generación de la fuerza muscular se presente en prácticamente todos los modelos mientras que para el control de la edad y el género. Sólo tasa de disparos no se asoció con CNTF genotipo. Las cifras (Figuras 1, 2, 3, 4, 5, 6] muestran las relaciones entre los parámetros de la unidad de motor y de fuerzas sin ajustes. Las cifras no reflejan directamente los modelos estadísticos como las líneas de regresión se basan en loess suavizado con técnicas de regresión, que ayudará a determinar la forma de la relación de regresión [20]. Las cifras muestran claramente la interacción entre el Grupo de Gestión Ambiental y medidas de la fuerza muscular y la generación de entre GA GG CNTF genotipos con una intersección en aproximadamente 200 N.

Para resolver si las unidades de motor difieren en el tamaño de la fuerza en los niveles más bajos (<200 N) y la fuerza en los niveles más altos (> = 200 N), los análisis fueron examinados por separado para ambos niveles de la fuerza. CNTF genotipo y una interacción entre genotipo y CNTF fuerza fueron significativas sólo al examinar los niveles de las fuerzas inferiores a 200 N y superior a 200 N (Cuadro 3]. MFR no difirió por CNTF genotipo de la fuerza, ya sea a nivel.

El CNTF G / A y G / G grupo diferencia persistió con ajustes para comparaciones múltiples utilizando falsos descubrimiento control de la frecuencia al considerar todos los niveles de las fuerzas, los niveles <200 N, y los niveles> = 200 N. P falsos valores de la tasa de descubrimiento de control son En el paréntesis en la Tabla 3. Para todos los niveles de la fuerza, el primer número representa un ajuste de 9 pruebas de nuestro análisis inicial, que sólo incluyeron todos los niveles de la fuerza. P El segundo nivel es para las 21 pruebas en cuenta para el cuadro 3. Para <200 y N> = 200 N, sólo un ajuste para el 21 de las pruebas se da, ya que esto representa un análisis post hoc. Varias interacciones a todos los niveles de las fuerzas pruebas perdido la diferencia significativa o variable mostró una diferencia significativa según el número de pruebas de comparación.

Para demostrar mejor las diferencias en el tamaño de la unidad de motor entre G / A y G / G en menos de las fuerzas y mayor que 200 N, la densidad de las distribuciones se trazan para SMUP y MUmV (Figura 7]. La densidad de las distribuciones de G / A y G / G para SMUP difería (p = 0) y MUmV (p = 0) para las unidades de menos de 200 N, con una clara diferencia aparente con G / A están más dispersos, con su modo en una SMUP superior y que MUmV G / G. Para fuerzas superiores a los 200 N, G / G es más dispersa que G / A para ambos SMUP (p = 0) y MUmV (p = 0).

SMUP zona

El G / A genotipo se asocia a la activación de la zona de mayor a menor SMUP niveles de la fuerza y mucho menor SMUP a niveles por encima de 200 N con un lento aumento de los SMUP zona cada vez con más fuerza que la salida de G / G genotipo (Figura 1]. Una parte significativa se encontró interacción entre genotipo CNTF por la fuerza, al ajustar por edad y sexo (Tabla 3].

MFR

MFR datos reveló una interacción significativa entre la fuerza y la CNTF genotipo. Los individuos con el G / A genotipo más lento para aumentar mFR cada vez con más fuerza que los de G / G sujetos (Figura 2]. No hay diferencia estadística o se encontró interacción entre genotipo y la fuerza CNTF (Tabla 3].

MUmV

Por G / A temas, la MUmV fue mayor a bajos niveles de la fuerza, y más pequeños en los niveles más altos de la fuerza G / G sujetos (Figura 3]. MUmV reveló una interacción significativa entre el genotipo CNTF por la fuerza similar a lo observado para SMUP zona (Tabla 3].

MURI

MURI, un índice de la cantidad de unidades activas, fue menor en los niveles más bajos y mayor fuerza en los niveles más altos en la fuerza G / A temas de G / G sujetos (Figura 4]. Un importante CNTF por la fuerza de interacción se encontró (Tabla 3].

SMUP la fuerza por unidad de área

El tamaño de la unidad de motor (SMUP zona) por unidad de la fuerza en G / A temas disminuye con el aumento de los niveles de la fuerza como era de esperar con la progresiva contratación de las grandes unidades de motor que son capaces de generar mayores niveles de las fuerzas en general, así como por la fibra MU ( Figura 5]. En cambio, el G / G sujetos muestran un patrón diferente con poca diferencia en el tamaño de la unidad de motor (SMUP zona) por unidad de la fuerza en alta y baja de los niveles de fuerzas. SMUP área por unidad de la fuerza por la fuerza y difieren CNTF genotipo con una interacción significativa (Tabla 3].

MURI por unidad de la fuerza

En bajos niveles de fuerzas G / A temas parecen usar menos unidades de motor por unidad de la fuerza de G / G sujetos (Figura 6]. Esto es coherente con su uso, de las grandes unidades de la fuerza por unidad (Figura 1]. A mayores niveles de la fuerza, G / G y G / A temas muestran el uso de similar número de unidades de motor por unidad de la fuerza. Una parte significativa se encontró interacción entre genotipo y la fuerza CNTF (Tabla 3].

Discusión

Sobre la base de este estudio preliminar, CNTF genotipo parece influir en las características de las unidades de motor del vasto medial rodilla submaximal activa durante las contracciones del músculo extensor. G / A y G / G temas parecen tener diferentes composiciones de las unidades de motor que se reflejan en las diferentes tamaños y modelos de disparos unidades de motor activos durante los diferentes niveles de generación de fuerzas. La estrategia de activación de la unidad de motor parece Henneman uso del tamaño de las unidades de motor con principio activo convirtiendo en función de su tamaño. "Creemos que el uso de G / A los sujetos muestran una mayor unidad de motor con el aumento de los niveles de eficiencia de la fuerza de salida de G / G individuos. G / A las personas parecen requerir menos insumos por unidad de motor con mayor fuerza a nivel de fuerzas que sugiere la utilización de los más pequeños, potencialmente menos fatigable unidades, que pueden ser considerados para ser más eficientes. En bajos niveles de la fuerza con el uso de los más pequeños, menos probable fatigable unidades de motor, G / A usar menos, pero más grandes que las unidades de G / G. Junto a las observaciones bajo y alto niveles de la fuerza relativa sugieren una mayor generación de la fuerza por unidad de motor de los participantes en el G / A genotipo, lo que puede conducir a una pérdida de control motor fino en un músculo donde el mejor control de motor no podrá ser de importancia primordial. La fuerza de los niveles examinados en el presente estudio son comparables a los utilizados durante las actividades diarias y las diferencias en la unidad de organización de motor puede tener un impacto sobre estas actividades.

En nuestro informe anterior respecto a CNTF y la fuerza muscular, Roth et al [4] ha encontrado que el uso de G / A personas fueron significativamente más fuerte durante la prueba isocinética concéntrica a 3,14 rads / seg, pero no a 0,52 rads / seg. En el presente estudio, los sujetos fueron encontrados no difieren en la fuerza isométrica fuerza durante la prueba (es decir, de 0 rads / seg). Roth et al [4] señaló que la diferencia entre 3,14 rads / seg y 0.52/sec sugirió que la diferencia entre G / G y G / A los sujetos pueden reflejar diferencias en la generación de energía muscular. Las diferencias no se explican por diferencias en la masa muscular, por lo que Roth et al [4], sugiere que la proteína expresada nula CNTF compitió con la activa CNTF proteína de la CNTF receptor dentro de los músculos. ¿Cómo esto llevaría a un aumento de la fuerza no estaba claro. Fuerza muscular depende de maximizar el uso de la fuerza y la velocidad de circulación, que depende de la capacidad de los músculos para generar la fuerza, y en el sistema nervioso para aumentar al máximo la coordinación entre la fuerza y la velocidad. Las observaciones contenidas en este informe, si bien no están directamente abordar la cuestión de poder, sugieren que la organización neuronal en el sistema motor periférico muestra las diferencias entre el G / A y G / G individuos que podrían resultar en la diferencia máxima de generación de energía.

CNTF es una citoquina gp130 miembro de la superfamilia de IL-6 que está presente tanto en el músculo y nervio. Parece ejercer efectos catabólicos y anabólicos, que son importantes para el músculo de adaptación a la lesión [21]. Además, la aplicación de CNTF a ratas hembras levator ani muscular aumenta de volumen y el número de fibras musculares, si bien no afectan el tamaño de la fibra muscular en ratas jóvenes [22]. CNTF administración en ratas de edad dio lugar a un aumento del 17% en fibra muscular zona [7]. CNTF también ha conocido trófica, la supervivencia y el regenerativa efectos en las unidades de motor [23], protege la conducción nerviosa en las ratas diabéticas, [24], y se ha involucrado en la brotación de motor neuronal [25]. En los nervios, CNTF es predominantemente localizados a la células de Schwann, de las grandes fibras mielínicas [26, 27], y aumenta la formación de la mielina [28]. Estas observaciones sugieren que myotrophic funciones neuronales y puede explicar las diferencias entre el G / A y G / G genotipos se observó en la fisiología de la unidad de motor. Las diferencias entre el G / A y G / G materias señaló Roth et al [4], y, aquí, lo que podría reflejar las diferencias en la generación de energía muscular, puede tener potencial importancia en la comprensión del desarrollo de la sarcopenia y fragilidad. Energía muscular está relacionada con la incapacidad funcional en las personas de edad [29], y se ha encontrado a estar relacionados con la longevidad independiente de la fuerza muscular isométrica [30].

Las observaciones en este estudio se basan en las propiedades de la unidad de motor como evaluó utilizando un promedio de pinchos y desencadenó la descomposición programa desarrollado por Stashuk [13]. La metodología se basa en los enfoques utilizados para estimar el número de unidades de motor en un músculo. Tales métodos en forma razonable y estimaciones fiables del número de unidades de motor en un músculo [11]. Hemos modificado uno de estos enfoques para examinar las unidades de motor durante fija los niveles de generación de fuerzas durante la extensión de la rodilla. La principal ventaja de este enfoque es la posibilidad de estudiar un gran número de temas y el estudio de ellos a lo largo del tiempo. En informes anteriores [14, 15], hemos tomado nota de las limitaciones del método. La principal limitación deriva de sesgo de muestreo. En cualquier nivel de la fuerza, el programa de descomposición es más probable que vea más grandes que las unidades más pequeñas de motor activo. En bajos niveles de la fuerza, esto no parece ser un problema. A niveles superiores, el 30% y el 50%, de MVC el programa no identifica a la mayoría de las pequeñas unidades (véase la figura 1]. Sin embargo, las unidades que se observan parecen dar cuenta de la mayor parte de la generación de fuerzas, y están fuertemente relacionadas con la SEMG [19]. Esta cuestión debe afectar por igual tanto G / G y G / A genotipos. Sin embargo, el G / G sujetos tuvieron más pequeñas unidades de la fuerza en los niveles más bajos, que si no se observó aumento de la estimación de regresión en los niveles de fuerza mayor. El G / G sujetos, en general, había unidades más grandes en el más alto nivel de fuerzas que hizo el G / A (Figura 1b]. Esto se puede observar al señalar que en la N 200 a 450 N gama, la 95 percentil para el G / Un grupo fue equivalente a los 81 º percentil de G / G grupo, mientras que el G / Un grupo más pequeño de la realidad, había observado unidades En vigor esta gama. En este rango superior fuerza, el G / G grupo a la vez los más pequeños y con mayor número de unidades. Cualquier sesgo en la selección de unidades no parece que el impacto sobre G / G o G / A temas de una manera que altera notablemente las observaciones.

Aunque CNTF genotipo parece estar relacionado con el patrón de activación de la unidad de motor en el vasto medial, sólo un alelo se estudió, la A ( "null") alelo. Muchos de los genes están involucrados en el desarrollo, mantenimiento, y la activación de los tejidos nerviosos y musculares que componen la unidad de motor. Las observaciones en este estudio representan sólo un único componente de esa organización general. Un entendimiento más profundo del proceso será necesario examinar la interacción de una serie de genes que participan en la activación de la unidad de motor.

Conclusión

En resumen, en esta investigación preliminar, la presencia de un alelo nulo inactivos en el gen CNTF dado lugar a un diferente patrón de activación de la unidad de motor en la generación de la fuerza entre el 10% y el 50% de MVC en comparación con el genotipo más común CNTF, de los niveles de fuerzas en Que las actividades de la vida diaria se realizan. Los sujetos con el G / A genotipo activado menos, pero más grandes unidades de la fuerza en los niveles bajos, y un mayor número de unidades relativamente menor en los niveles superiores de la fuerza G / G sujetos. Si la observación de resultados en el rendimiento funcional diferencias no se pudo determinar de este estudio, sin embargo, podría tener importantes implicaciones clínicas y garantiza un mayor estudio en los niveles de fuerza utilizado durante las actividades diarias.

Métodos
Temas

Dos grupos de sujetos fueron utilizados para el presente análisis: 1) 36 hombres y mujeres (de 30 años de edad a 94 años) desde el Baltimore Longitudinal Study of Aging de [31], y 2) una cohorte de 33 jóvenes y hombres y mujeres de más edad (23 -73 Años) que fueron evaluados antes de un ejercicio estudio de intervención [32]. Todos los sujetos fueron saludables. Consentimiento informado antes de cada visita. Ambos estudios fueron aprobados por la Universidad Johns Hopkins Bayview Junta de Revisión Institucional.

Fuerza

Isométrica máxima fuerza de extensores de la rodilla fue medida mientras los participantes estaban bien sentados en el Kin-Com 125E dinamómetro isocinético (Chattecx, Chattanooga, TN), utilizando la metodología descrita anteriormente [14, 32]. Isométrica voluntaria máxima fuerza en Newtons (N) se midió en un ángulo de la rodilla de 2,09 rad. Tres máxima contracciones isométricas se realizaron diez segundos con un período de descanso entre esfuerzos. El promedio de los dos mejores ensayos se utilizó para representar MVC.

Motor unidad de las mediciones

Los métodos para la obtención de mediciones de la unidad de motor en el vasto medial se han descrito en detalle por Conwit et al. [14]. Los sujetos fueron puestos a prueba mientras que en el Kin-Com dispositivo tal como se describe más arriba. La superficie activa de detección de electrodo se coloca sobre el punto motor de la vasto medial. Para maximizar el tiempo de subida de la unidad de motor potenciales de acción generados durante las contracciones de bajo nivel, la aguja-electrodo concéntricos se inserta en el músculo cuerpo cerca de la superficie de electrodos activos. Temas extendió su rodilla contra resistencia isométrica con suficiente fuerza para alcanzar un determinado porcentaje de su MVC. Visuales y verbales se proporcionó a los participantes para ayudarles a conseguir y mantener ese nivel de la fuerza de 20-30 segundos. Simultáneamente detectados intramuscular y de superficie EMG señales fueron adquiridas mediante el filtrado de banda de 10 Hz a 10 kHz y 5 a 1000 Hz y de las tasas de muestreo de 25 kHz y 2,5 kHz, respectivamente. La señal de EMG intramuscular se descompuso utilizando algoritmos desarrollados por Stashuk [13] para obtener estimaciones exactas de las tasas medias MU disparando, y se combinaron con la señal de EMG de superficie para proporcionar estimaciones de la superficie de la unidad de motor detectado potenciales de acción (SMUPs) por medio de la espiga-desencadenó - Promediador. Después de circulación y el reajuste de la posición del electrodo intramuscular con el fin de minimizar los posibles MU tiempo de subida, los sujetos se les pidió que generan similar nivel de la fuerza de las contracciones SMUPs hasta 15-20 unidades de motor fueron muestreados en cada nivel de estudio. Informes anteriores utilizando este método han mostrado que el análisis de las unidades de motor 15-20 resultados en un coeficiente de variación de aproximadamente un 10% [14]. Motor unidad de las mediciones se obtuvieron durante la contracción de los niveles 10, 20, 30, y el 50% de MVC para el Baltimore Longitudinal Study of Aging de cohortes, mientras que las medidas sólo se tiene para el 10 y el 30% para el ejercicio MVC grupo intervención.

Genotipo

ADN genómico fue extraído de muestras de sangre total y CNTF genotipo se determinó como se describe anteriormente [4]. Los sujetos se agruparon en la exposición de G / G, G / A, aunque no A / A homocigosis se observaron en el presente estudio.

El análisis de los datos

Mezcla de modelos de efectos se utilizaron para examinar CNTF genotipo diferencias en la relación entre las variables de la unidad de motor con la fuerza de la generación al mismo tiempo controlar la edad y el género. Mezcla de modelos de efectos son flexibles modelos que se pueden utilizar para hacer frente a los datos obtenidos de varios grupos o individuos como se ha visto con medidas repetidas y longitudinal [33]. En el actual estudio, cada sujeto se puso a prueba en múltiples niveles de la fuerza con aproximadamente 15 unidades de motor recogido en cada nivel de la fuerza. La fuerza se encontraban en niveles de 10, 20, 30 y 50% de MVC. Cada sujeto puede variar en cierta medida desde el grupo en su conjunto, esta cuestión se aborda mediante la introducción de efectos aleatorios que se incluyen por interceptar (es decir, qué grado de la interceptar un tema individual de la línea de regresión se desvió de la general de interceptar), y para El porcentaje de MVC) que permite la diferencia en la forma de una persona respondió a la fuerza creciente generación. Todos los modelos tienen la siguiente forma

Y ij = (β0 + b j 0) + β1 * CNTF j + (b + β2 j 2) por ciento * j * + β3 vigor j + β4 * j * CNTF vigor j + β5 edad * j * + β6 género j + e IJ

Y con ij es la unidad de motor propiedad de la unidad de motor y on jth tema y b j 0 y b j 2 es el efecto aleatorio para j sujeto por ciento y j. Todas las variables dependientes fueron examinados por desviación de la normalidad. Términos que se incluyen SMUP marcadamente sesgadas, y se transformó de registro para el análisis. Suponíamos que SMUP diferencia aumentaría cada vez con más fuerza, como las unidades más grandes son activados secuencialmente cada vez con más diferencia, y la diferencia de modelo como una función de potencia en relación con el porcentaje de esfuerzo [33]. Este supuesto no era influir en las conclusiones.

Significativas se observaron interacciones entre CNTF y la fuerza, que sugiere que en los dos más altos y más bajos niveles de las fuerzas de la unidad de motor propiedades difieren por genotipo, con G / Un concepto más amplio de uso de las unidades de fuerza en los niveles más bajos. Para probar esta hipótesis directamente, el modelo de efectos mixtos sólo se aplica a los datos con niveles de menos de la fuerza o mayor / igual a 200 N. Esta fuerza fue de aproximadamente nivel donde las curvas de la intersección de GA y GG. Además, se grafica la densidad de parcelas para SMUP y MUmV para AG y GG para la fuerza de menos de los niveles y una mayor o igual a 200 N. Las diferencias entre el GA y GG densidades se sometieron a pruebas de Kolmogorov-Smirnov de la bondad de ajuste de prueba.

En la presentación inicial, el cuadro 3 que figura 9 pruebas estadísticas específicas que plantean cuestiones en relación con el grado de necesidad de que el examen de comparaciones múltiples en el control de la falsamente rechazar la hipótesis nula. Un enfoque tradicional sería la de ajustar el nivel de significación mediante la Bonferonni ajuste dividiendo la prueba de p por el número de pruebas de control de tipo 1 o familywise error. Sin embargo, este es un enfoque muy conservador que aumenta el riesgo de la aceptación de una falsa hipótesis nula (error de tipo 2). Un enfoque alternativo es controlar la tasa de falsos descubrimiento, es decir, la proporción esperada de los errores de tipo I entre todas las pruebas importantes. El intento de celebrar esta constante es diferente de la tasa de error familywise, donde el objetivo es evitar cualquier tipo 1 errores [34]. Hemos agregado los valores p ajustados a los modelos utilizando todo el conjunto de datos y 2 ajustes, en primer lugar de los 9 ensayos realizados para la Tabla 3 en la presentación inicial (3 de los cuales fueron excluidos de las revisiones posteriores), y para las 21 pruebas cuando incluidas las pruebas De la fuerza y por debajo de los niveles por encima de 200 N.

Los análisis se completó en SPLUS 6.2 (En Sightful, Seattle, WA). Chi-cuadrado y t-test fueron utilizados para comparar las características de materia. Los datos son medias ± SE. Significación estadística fue aceptada en P <0,05. Los gráficos muestran gráficos de dispersión con líneas de loess con técnicas de regresión para mostrar la naturaleza de las relaciones entre las variables de la unidad de motor y de la generación de la fuerza [20].

Lista de abreviaturas utilizadas

CNTF: factor neurotrófico ciliar

MFR: media tasa de disparos

MUmV: unidad de media tensión de motor

MURI: unidad de motor índice relativo

MVC: la contracción muscular voluntaria máxima

SEMG: la electromiografía de superficie

SMUP: superficie de la unidad de motor potencial

Contribuciones de los autores

RAC y EJM desarrolló el protocolo de la unidad de motor que se utilizó en el estudio. Ellos fueron los responsables de la recogida de datos de la unidad de motor que se utilizó en el análisis. Ellos fueron los principales escritores del manuscrito, y EJM hizo los análisis. SL estaba involucrado con la planificación de los análisis y en el pensamiento que dio lugar en la Tabla 1. Ella contribuyó a la preparación manuscrito. AR y RF hizo el ADN y el trabajo con BH fueron responsables de la iniciación de nuestro interés en el impacto de CNTF en el músculo y la función de la unidad de motor. Los tres aportaron sus competencias, a la preparación del manuscrito. DS desarrollado la metodología de pinchos desencadenar promedio, trabajó con RAC y EJM, en la elaboración y aplicación de la unidad de motor de protocolo, y ha contribuido a la preparación manuscrito.

Agradecimientos

El trabajo se completó como parte del Programa de Investigación Intramural del Instituto Nacional sobre Envejecimiento de los Institutos Nacionales de Salud 1AG42148 contrato, y la concesión AG022791.