Dynamic Medicine, 2006; 5: 8-8 (más artículos en esta revista)

Regional de la oxigenación muscular diferencias en vastus lateralis durante los diferentes modos de ejercicio incremental

BioMed Central
D Michael Kennedy (kennedy@ualberta.ca) [1], Mark J Haykowsky (mark.haykowsky @ ualberta.ca) [1], Carol A Boliek (carol.boliek @ ualberta.ca) [1], Ben TA Esch ( besch@interchange.ubc.ca) [2], Jessica M Scott (jmscott@interchange.ubc.ca) [2], Darren ER Warburton (darren.warburton @ ubc.ca) [2]
[1] Facultad de Medicina de Rehabilitación, Universidad de Alberta, Edmonton, Alberta, Canadá
[2] Fisiología Cardiovascular y Rehabilitación Laboratory, University of British Columbia, Vancouver, British Columbia, Canadá

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Resumen
Fondo

Espectroscopía de infrarrojo cercano (NIRS) se utiliza para evaluar la oxigenación muscular (MO) en músculo esquelético en reposo y durante el ejercicio aeróbico. Investigaciones anteriores han utilizado una sola sonda para medir la colocación de MO en las diversas formas de ejercicio. Sin embargo, las diferencias regionales MO Se ha demostrado que existen dentro del mismo músculo que sugiere que las diferentes áreas del mismo músculo puede haber divergencia de MO. Por ello, el objetivo de este estudio fue examinar si las diferencias regionales en MO existen en el mismo músculo durante los diferentes tipos de incrementales (el resto, 25, 50, 75, el 100% de máximo) ejercicio (1 pierna extensión de la rodilla (KE), 2 KE pierna, o en bicicleta).

Métodos

Diecinueve saludable y activo, los hombres (media ± SD: edad 27 ± 4 años; VO 2max: 55 ± 11 ml / kg / min) realizaron ejercicio incremental a la fatiga utilizando cada modalidad de ejercicio. NIRS sondas se colocaron en la parte distal y la porción proximal de la pierna derecha vastus lateralis (VL). Los resultados fueron analizados con una de 3 vías modelo mixto ANOVA (sonda × × intensidad mode).

Resultados

Las diferencias en MO existen en el VL para cada modo de ejercicio, sin embargo estas diferencias no eran compatibles para cada nivel de intensidad. Comparación de MO reveló que la región distal de VL fue significativamente menor a lo largo KE ejercicio (1 proximal de la pierna KE MO - distal MO = 9,9%; 2 proximal de la pierna KE MO - distal MO = 13%). Por el contrario, la diferencia de MO entre proximal y distal de las regiones VL fue menor en bicicleta y no fue significativamente diferente al gran volumen de trabajo (75 y 100% de máximo).

Conclusión

MO es diferente dentro de un mismo músculo y la pauta de la diferencia va a cambiar dependiendo del modo y la intensidad de ejercicio. Investigaciones futuras deberían limitar conclusiones sobre MO a la zona objeto de evaluación, así como el tipo y la intensidad de ejercicio empleada.

Fondo

Espectroscopía de infrarrojo cercano (NIRS) produce una estimación de la oxigenación muscular (MO) en los patrones de la microcirculación de los seres humanos durante el ejercicio. [1] NIRS es muy adecuado para el análisis de la microcirculación muscular debido a la cantidad mínima absorción de la luz en arteriolas, capilares y venules en comparación con la alimentación arterias y venas. [1] NIRS detecta cambios en la absorción de luz específicas oxylabile chromophores (hemoglobina, mioglobina y citocromo oxidasa) conocido con espectros de absorción en el infrarrojo cercano serie de construcción ligera (650-1100 nm) [2] Determinación cromóforo de concentración en tejido biológico se basa en la modificación de Beer-Lambert Derecho [2], que establece que la absorción de luz se debe a los cambios de concentración de la mencionada chromophores. La contribución de mioglobina y citocromo oxidasa a la luz de atenuación es pequeño en comparación con la concentración de hemoglobina, [3] y la hemoglobina oxigenada absorbe luz a 850 nm, mientras que deoxygenated hemoglobina absorbe luz a 760 nm. [3] Por lo tanto, la diferencia en la cantidad de luz emitida continuamente en músculo esquelético a 850 nm y 760 nm en comparación con la cantidad absorbida, a modo de índice de deoxygenated oxigenada y la concentración de hemoglobina, expresada como densidad óptica (DO) unidades.

Los resultados de la primera investigación utilizando la tecnología NIRS durante el ejercicio reveló que durante la máxima intensidad de ejercicio, tanto vastus medialis y vastus lateralis (VL) deoxygenated medidos por la diferencia en el 760 - 850 nm señal. [4] Esta conclusión, se ha reproducido en ejercicios dinámicos de los extensores de rodilla en numerosas ocasiones [5 - 16] y es el hallazgo más frecuente para ejercer cualquier estudio que utiliza NIRS. De las investigaciones que han evaluado durante MO extensión de la rodilla (KE) ejercicio, la más común la colocación de la sonda es NIRS en la porción distal de la LV. Además, todas estas investigaciones han utilizado una sonda para evaluar la MO en que una sola sonda se ilumina una superficie de aproximadamente 2-6 cm de profundidad [1] por 4-5 cm de largo. [17] estima que aproximadamente 16 ml de volumen del tejido. [18]

En teoría, la microcirculación diferencias dentro de la misma puede afectar a músculos, a pesar de MO adecuado flujo de sangre al músculo en su conjunto. [19] En el modelo animal una de las causas de las diferencias regionales MO es la derivación del flujo sanguíneo a las fibras musculares oxidativas en comparación a los no - oxidativa las fibras musculares dentro del mismo músculo. [20] Recientemente, también ha demostrado que NIRS medido MO es variable dentro de un mismo músculo, [21 - 23] un resultado confirmado por tomografía por emisión de positrones (PET). [24] Sin embargo, estas investigaciones sólo se utilizan los protocolos discontinuos ejercicio. [24, 21, 22] o de un solo tramo KE ejercicio. [21, 23, 24]

Se reconoce que la tecnología NIRS es una herramienta que permite a un no-invasiva de la oxigenación de exploración en la salud y la enfermedad. [1] Sin embargo, con la excepción de unas pocas investigaciones. [21 - 23] la mayoría de los estudios han utilizado una sonda para medir la extensión MO MO al músculo en su conjunto [3]. Sin embargo, esta generalización puede ser erróneo considerar que las diferencias regionales MO pueden existir dentro del mismo músculo. Por ello, el objetivo de esta investigación fue determinar si las diferencias regionales MO existen en el mismo músculo durante KE incremental y ejercicio en bicicleta. Pusimos a prueba la hipótesis de que la MO valores serían diferentes entre proximal y distal regiones de VL y que esta diferencia en MO sería coherente a través de ejercicio de intensidad y modalidades.

Métodos
Los participantes

Diecinueve participantes (media ± SD: Edad: 27 ± 4 años; Hto: 183 ± 6 cm; Wt: 80 ± 7 kg; VO 2 máx: 55 ± 11 ml / kg / min; pico de potencia de salida: 417 ± 80 Watts) 3 clasificado realizado pruebas para el ejercicio máximo (1 pierna KE, 2 KE pierna, y en bicicleta). Los participantes se activa con los hombres sanos sin antecedentes de tabaquismo, el alcohol y el estilo de vida sedentario. Todos los participantes fueron reclutados de las Vancouver, BC área y por escrito el consentimiento informado para participar en conformidad con las directrices de la Investigación Clínica Junta Ética (Universidad de Columbia Británica) y la Ética de Investigación en Salud Junta (Universidad de Alberta).

Ejercicio pruebas (1 pierna KE, 2 KE pierna y en bicicleta)

El protocolo experimental consistió en estas pruebas de ejercicio incrementales al máximo. Estas pruebas se administraron en 2 días diferentes. En el primer día la prueba de ciclismo se produjo seguido de una familiarización de los aparatos KE (Figura 1]. Para la familiarización del aparato KE, los participantes se les permitió a la práctica durante todo el tiempo que sea necesario hasta que la debida forma y el momento se lograron. En el segundo día de pruebas el 1 pierna KE se realizó la prueba seguido de una pausa de al menos 1 hora, tras lo cual el participante realiza la pierna 2 KE prueba. Los protocolos han sido elegidos para minimizar de manera significativa la disminución en la oxigenación que se produce al inicio de ejercer la debida entrega de oxígeno finito cinética desigual a la demanda metabólica [13] Cada ensayo se describe en mayor detalle más adelante.

Comentarios generales de diseño

Los ensayos para cada participante se produjo dentro de un período de 1 semana. Los participantes durante la duración de la prueba de ciclismo pudieron ver a su cadencia y potencia de salida. Los participantes de la EC fueron capaces de mantener la frecuencia de contracción sobre la base de metrónomo ritmo. Fuerte estímulo verbal se dio por la duración de las pruebas, y la música se le permitió seguir aumentando la motivación en las pruebas. Un ventilador se utilizó para la reducción de los aumentos en la temperatura corporal que puede ser visto en una prolongada prueba de ejercicio incremental. Los participantes se les pidió que se abstengan de ejercer pesada hasta 48 horas antes de una prueba y la importancia de una adecuada hidratación y energía estado se destacó en la carta de información.

Investigación medidas
Análisis

Las medidas fueron en promedio cada minuto durante toda la duración de ciclo y extensores de rodilla ejercicio de las pruebas. Se decidió que la expresión de valores a través de MO intensidad relativa permitiría a la mejor ilustración de MO tendencias de descanso al máximo en cada ejercicio el modo de ejercicio. Por lo tanto, la determinación de valores de MO en reposo, así como 25, 50, 75 y 100% de intensidad máxima se terminaron para cada participante para cada modalidad de ejercicio. El descanso y el ejercicio datos fueron analizados con una 3-forma repetida medida ANOVA (3 modos de ejercicio VL × 2 × 5 regiones intensidades). Post hoc de comparaciones se consideraron estadísticamente significativas cuando la media no se incluyó en el 95% intervalos de confianza de su comparación media. El nivel alfa se estableció a priori a p <0,05.

Resultados

MO fue diferente entre el proximal y distal regiones del VL (proximal = 60,1 ± 10,4%; distal = 54,5 ± 10,0%, p <0,001). No hubo diferencias en el espesor del tejido adiposo en el proximal distal vs regiones de la LV. Hubo interacciones significativas para la región VL (vs proximal distal) y el modo de ejercicio, así como VL región y la intensidad de ejercicio (el resto, 25, 50, 75, 100%). En concreto, en cada modo de ejercer el proximal MO (1 tramo: 60,3 ± 9,1% vs 2 pierna: 63,4 ± 8,1% frente a la bicicleta: 56,5 ± 12,3%) fue superior a la MO en la región distal de VL (1 pierna: 50,4 ± 9,4% vs 2 pierna: 56,1 ± 9,1% frente a la bicicleta: 53,5 ± 11,1%) y esta diferencia fue mayor para el 1 de pierna y pierna KE 2 ejercicio en comparación con el ciclismo.

Hubo una interacción significativa entre VL región (vs proximal distal), el modo de ejercicio (1 pierna KE, 2 pierna KE, ciclismo) y la intensidad de ejercicio (el resto, 25, 50, 75, 100%). Un análisis más detallado determinó que para el 1 de la pierna y la pierna 2 KE ejercicio MO en la región proximal de VL fue superior al valor MO distal en reposo y la intensidad de cada ejercicio (Figura 3A; Figura 3B]. Sin embargo, durante el ciclo de la MO proximal valor fue superior a la sonda distal MO en reposo, 25 y 50% (mayor que el límite superior de la sonda distal del 95% intervalo de confianza), pero no fue diferente en el 75 y el 100% de intensidad (Figura 3C ). Figura 4A, 4B y 4C proporciona un representante de rastreo de un solo participante para proximal y distal TOI dentro de cada modo de ejercicio.

Discusión

El nuevo e importante hallazgo de este estudio fue que las diferencias regionales MO existen dentro de VL durante el ejercicio. En concreto, la región proximal de VL es mejor oxigenada que la región distal de VL MO y este patrón es compatible para todas las intensidades de ejercicio KE, así como a bajas intensidades de ejercicio en bicicleta. Otros [21, 23] han determinado que las diferencias regionales en MO VL existen, sin embargo estas investigaciones sólo se utiliza la pierna KE 1 ejercicio para evaluar las diferencias regionales MO, ya sea estática durante KE [21] o dinámica KE ejercicio [23]. Al contrario, la distancia entre el proximal y distal sondas fue mayor en los Esaki et al [23] y Mizuno et al. [21] investigaciones en comparación con la distancia entre las sondas en este estudio. Por lo tanto, nuestros resultados indican que diferencias significativas en la MO pueden existir dentro de un área más pequeña del músculo que se ha demostrado anteriormente. [21, 23] Además, nuestros resultados ponen de manifiesto que las diferencias regionales en MO existen en un espectro completo de intensidades en ambos KE y ejercicio en bicicleta, un hallazgo que sólo se ha encontrado previamente durante 1 pierna KE ejercicio. [23]

Comparación de MO proximal a distal en comparación MO en cada carga de trabajo para el 1 y 2 de pierna KE reveló que la región distal de VL había una menor MO valor que la región proximal en reposo y durante todo el ejercicio (Figura 3A, 3B]. El patrón de MO es idéntica para 1 y 2 pierna KE donde la diferencia de MO entre las regiones como el aumento de la intensidad de ejercicio mayor. Esta divergencia en MO entre las regiones puede atribuirse a la oxigenación en la región distal del músculo disminuye en mayor medida que la MO en la región proximal de la LV. Estos resultados respaldan la investigación anterior utilizando ya sea estático [21] o dinámica [23] 1 pierna KE ejercicio, aunque las diferencias en los métodos de hace una comparación directa de datos difíciles. [21, 23]

Comparación de frente proximal distal MO durante el ciclo de revelado (similar al ejercicio KE) distal MO valor fue significativamente menor que el valor MO proximal en reposo, así como en el 25% y el 50% de trabajo. Sin embargo, en el 75% y el 100% de intensidad no hubo diferencias en MO entre las regiones, a causa de una rápida disminución en proximal MO MO en comparación con el cambio en la región distal de la LV. Anteriormente, Kime et al [22] no encontraron diferencias en valores de MO en cualquier incremento del volumen de trabajo durante el ejercicio en bicicleta pero sí encontrar una disminución en la relativa dispersión (rango) de los valores a la pesada carga de trabajo. Estos resultados respaldan la idea de que la relativa dispersión de MO se reduce debido a un cambio funcional en MO de la luz (<50% de intensidad) a pesados (> 50% de intensidad) trabajan en la porción proximal de vastus lateralis. Las razones de este cambio en la MO durante la pesada carga de trabajo puede deberse a más uniforme de contratación de todo el músculo, [22] o el aumento de la perfusión de unidades microvasculares (MVU) en relación con la demanda metabólica en la región distal de la LV. En un modelo animal de activación de una sola fibra muscular subyacente un MVU resultados en aumento de la corriente para que MVU solos [27] y Shinohara et al [28] ha demostrado una mayor actividad electromiográfica integrado en vastus lateralis durante el ciclo. En conjunto, estos hallazgos pueden apoyar la idea de que la contratación sea más uniforme del músculo motor unidades en todo VL resultó en valores similares a MO intenso trabajo en bicicleta, aunque este razonamiento sigue siendo deberá estar motivada.

A pesar de esta especulación es evidente que el cambio en los valores de MO proximal y distal regiones de VL a incrementales ejercicio es diferente para KE en comparación con el ciclismo. Los factores que contribuyen a una menor MO distal a proximal en comparación MO para KE siguen sin estar claras. Recientemente Mizuno et al. [21] determinó que durante el ejercicio isométrico KE la actividad electromiográfica fue similar entre proximal y distal porciones del músculo, por lo tanto, otros factores como la mayor presión intramuscular en la porción distal del músculo, [29] o la arquitectura muscular, [ 30] puede afectar a los valores regionales MO. Es de interés observar que incluso en reposo, hubo una diferencia significativa en valores de MO en todos los modos de ejercicio. Esto indicaría independiente del modo de ejercicio, y la intensidad de ejercicio que algunas de las ideas antes mencionadas contribuyen a las diferencias regionales MO. Adicional a la investigación la determinación de factores tales como la arquitectura muscular, la circulación sanguínea en pequeños vasos del mismo músculo y MO puede revelar por qué esta diferencia en MO existe en reposo.

Conclusión

En conclusión, nos dimos cuenta de que JC era diferente entre proximal y distal regiones de VL y esta diferencia de valores de MO es compatible en todas las intensidades de cada modo de ejercicio de alta intensidad, salvo en bicicleta. Estos resultados respaldan la idea de que la MO regional existen diferencias dentro de músculo esquelético, tanto en reposo y durante el ejercicio. Con base en estos resultados, se sugiere que las conclusiones en relación con los valores MO se limita a la región del músculo NIRS en virtud de evaluación, así como el tipo y la intensidad de ejercicio empleada.

Conflicto de intereses

Los autores declaran que no tienen intereses en conflicto.

Autores de las contribuciones

MDK diseñó el estudio, coordinado el estudio, los datos adquiridos, realizó el análisis estadístico, y redactó el manuscrito. MJH participado en el diseño del estudio, la interpretación de los resultados, y la preparación del manuscrito. CAB participó en el diseño del estudio, la interpretación de los resultados, y la preparación del manuscrito. BTE participó en la adquisición de datos y la coordinación del estudio. JMS participó en la adquisición de datos y ayudó a organizar el estudio. ROCÍO participó en la coordinación del estudio, siempre y cuando el equipo utilizado en el estudio y aportaron importantes revisiones del manuscrito. Todos los autores han leído y aprobado el manuscrito final.