Dynamic Medicine, 2006; 5: 9-9 (más artículos en esta revista)

Oxígeno costo de la dinámica o ejercicio isométrico de contratación en relación con la masa muscular

BioMed Central
Christopher P Elder (cpelder@uga.edu) [1], Edward T Mahoney (etmaho01@louisville.edu) [1], Christopher D Negro (blackcd@uga.edu) [1], Jill M Slade (jslade @ MSU. edu) [1], Gary A Dudley (gdudley@uga.edu) [1]
[1] Departamento de Kinesiología de la Universidad de Georgia, Athens, GA, EE.UU.
[2] Crawford Instituto de Investigaciones, Pastor Center, Atlanta, GA, EE.UU.

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Resumen
Fondo

Oxígeno coste de las diferentes acciones musculares pueden verse influidos por diferentes tipo de contratación y las estrategias de codificación. El objetivo de este estudio fue dar cuenta de estas estrategias mediante la comparación del costo de oxígeno y dinámica isométrica del músculo acciones en relación con la masa muscular de contratación a través de la estimulación eléctrica de superficie de los extensores de rodilla.

Métodos

Las comparaciones de todo el cuerpo pulmonar Δ V ˙ MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa @ @ 2DEA O 2 se realizaron en siete jóvenes adultos sanos (1 mujer) durante 3 minutos de dinámica isométrica o extensiones de rodilla, tanto de superficie inducida por la estimulación eléctrica. Contratación en masa se cuantificó en T 2 ponderada spin eco de resonancia magnetica de imágenes.

Resultados

El Δ V ˙ MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa @ @ 2DEA O 2 muscular dinámico de acciones, 242 ± 128 ml • min -1 (media ± DE) fue mayor (p = 0,003) que para las acciones isométrica, 143 ± 99 ml • min -1. Contratación de masa muscular también fue mayor (p = 0,004) para los ejercicios dinámicos, 0,716 ± 282 vs 0,483 ± 0,139 kg. La tasa de consumo de oxígeno por unidad de contratación del músculo ( V ˙ O 2 RM MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuqGwbGvgaGaaiabb + eapnaaBaaaleaacqaIYaGmdaahaaadbeqaaiabbkfasjabb2eanbaaaSqabaaaaa @ @ 32B0 ) Fue similar en dinámica y el ejercicio isométrico (346 ± 162 vs 307 ± 198 ml • kg -1 • min -1, p = 0,352), pero la V ˙ O 2 RM MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuqGwbGvgaGaaiabb + eapnaaBaaaleaacqaIYaGmdaahaaadbeqaaiabbkfasjabb2eanbaaaSqabaaaaa @ @ 32B0 calculado en relación con iniciales par extensores de rodilla fue significativamente mayor durante el ejercicio dinámico de 5,1 ± 1,5 frente a 3,6 ± 1,6 ml • kg -1 • Nm -1 • min -1 (p = 0,019).

Conclusión

Estos resultados son consistentes con la opinión de que los costos de oxígeno y dinámica isométrica acciones está determinada por diferentes circunstancias mecánicas de interacción entre actina y miosina en el sarcómero, y que el músculo de contratación sólo tiene un papel secundario.

Fondo

El concepto de músculo acciones se ha introducido para clasificar los tipos de cambio de longitud del músculo esquelético que pueden someterse después de que haya sido activado por el sistema nervioso [1]. El tipo de cambio de longitud que se produce depende del equilibrio entre el par externo aplicado a los músculos y el par generado por el músculo. Una acción puede implicar acortar, alargar, o el mantenimiento de la actual longitud muscular. Acortar isométrico y acciones comparten una relación particular describió por primera vez sobre la base de mediciones de myothermic Fenn y, por tanto, el llamado efecto Fenn. Fenn demostró que el calor adicional se libera cuando el músculo realizando una acción isométrica se le permite acortar y que el calor adicional es aproximadamente proporcional al trabajo realizado [2, 3]. El myothermic medidas quedaron relacionados con el agotamiento de phosphocreatine [4] y, posteriormente, relacionados con la interacción de actina y miosina y la división de ATP en el deslizamiento de filamentos de la teoría [5] (ver [6] para su revisión). La mayoría de ATP se suministra sistemáticamente a través de metabolismo oxidativo de la glucosa y los ácidos grasos durante el ejercicio el estado de equilibrio. Metabólicas costo puede ser medido como la diferencia entre la tasa de consumo de oxígeno en reposo y durante la tasa de actividad el estado de equilibrio.

En grupos de músculos, distintas acciones muscular puede estar asociada con diferentes contratación [7] y la tasa de codificación de las estrategias del sistema nervioso [8] en un esfuerzo para regular la fuerza de salida, la velocidad de circulación, el metabolismo y en cantidades más elevadas que el sarcómero o individuales de fibra. Esto puede afectar los costos de energía debido a la contratación de grandes y pequeñas unidades de motor, compuesto de fibra de tipos específicos, que varían en capacidad metabólica y regulación [9].

La investigación sobre el metabolismo en todo el músculo grupos se ejemplifica por la dinámica extensores de rodilla modelo de Andersen y Saltin [10]. La dinámica de extensión de la rodilla modelo se ha empleado para estudiar el flujo sanguíneo muscular y el consumo de oxígeno y parece muy adecuado para las comparaciones de oxígeno sistémica diferencias de costes entre las diferentes acciones musculares. Muchos investigadores reconocen la necesidad de estimaciones precisas de masa muscular en las expresiones del músculo V ˙ MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa @ @ 2DEA O 2. Los estudios hasta la fecha han manifestado durante la absorción de oxígeno muscular dinámico acciones en relación con la masa total de los extensores de rodilla evaluada por métodos antropométricos [11 - 13] o con imágenes de resonancia magnética (MRI) [14, 15]. Estos estudios requieren la presunción de que toda la masa extensores de rodilla puede ser contratado; que sigue siendo un tema de debate [16]. Hemos tratado de extender el RM medidas anteriores expresando muscular V ˙ MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa @ @ 2DEA O 2 de contratación en relación con la masa muscular. Esta medida puede denominarse la contratación en masa específica el consumo de oxígeno ( V ˙ O 2 RM MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuqGwbGvgaGaaiabb + eapnaaBaaaleaacqaIYaGmdaahaaadbeqaaiabbkfasjabb2eanbaaaSqabaaaaa @ @ 32B0 ).

Músculo esquelético de contratación ha sido asignado al músculo secciones transversales [17, 18], 3-D volúmenes [19], y píxeles específicos [20] en T 2 imágenes de RM ponderadas basado en el aumento de T 2 veces expuesto en el músculo imágenes antes y después del ejercicio. Se ha observado que aumenta la T 2 están directamente relacionados con el Grupo de Gestión Ambiental [21], el ejercicio de intensidad [22, 23], duración [23] y la capacidad aeróbica [24]. Los aumentos en T 2 se han utilizado también para distinguir entre los músculos que realizan alargar o acortar las acciones [25]. Expresando la V ˙ O 2 RM MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuqGwbGvgaGaaiabb + eapnaaBaaaleaacqaIYaGmdaahaaadbeqaaiabbkfasjabb2eanbaaaSqabaaaaa @ @ 32B0 requiere cartografía para la actividad muscular específica píxeles. Adams et al. [20] presentó un 1 desviación estándar umbral método para investigar la distribución de la estimulación eléctrica del músculo en todo individuo secciones transversales. El umbral de cartografía técnica se ha aplicado después del ejercicio voluntario [17], pero antes et al. [26] presentó pruebas de cuestionar la validez de las solicitudes voluntarias y el apoyo a la validez de la cartografía activa muscular a determinados píxeles después de la estimulación eléctrica.

Superficie estimulación eléctrica neuromuscular (ES) es el pensamiento para activar el músculo esquelético a través de la axonal ramas de las neuronas motoras, sin pasar por el sistema nervioso central [27]. Motor síncrono unidad de activación de ES parece eliminar la contratación adicional [28] y los cambios en la tasa de disparos [29] que se observan durante las contracciones voluntarias. Los cambios en el comportamiento de la unidad de motor se han sugerido como un mecanismo para el aumento V ˙ MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa @ @ 2DEA O 2 [30] y la producción de calor metabólico [31] observó durante prolongados voluntaria intermitente contracciones isométricas. Expresando V ˙ O 2 RM MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuqGwbGvgaGaaiabb + eapnaaBaaaleaacqaIYaGmdaahaaadbeqaaiabbkfasjabb2eanbaaaSqabaaaaa @ @ 32B0 de la cuantificación de la contratación en masa en T 2 ES RM después de ejercicio puede permitir que un único comparación de los costos entre el oxígeno y dinámica isométrica del músculo acciones en los músculos extensores de rodilla grupo en vivo. La hipótesis era que la dinámica muscular acciones se traduciría en una mayor V ˙ O 2 RM MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuqGwbGvgaGaaiabb + eapnaaBaaaleaacqaIYaGmdaahaaadbeqaaiabbkfasjabb2eanbaaaSqabaaaaa @ @ 32B0 isométrica en comparación con las acciones cuando cada uno fue inducida por los protocolos similares de ES.

Métodos

En este estudio, cada uno de los temas submaximal completado un combate de dos patas o dinámica isométrica rodilla extensiones utilizando el cuádriceps grupo activado con ES. Pulmonar V ˙ MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa @ @ 2DEA O 2 se midió en reposo y durante cada tipo de ejercicio. En un día diferente, la dinámica y el ejercicio isométrico episodios se repitieron y T 2 ponderada MR imágenes fueron adquiridas antes e inmediatamente después de cada ejercicio combate.

Temas

Seis hombres y una mujer de edad 28 ± 3 años (media ± (SD)), altura de 176 ± 7 cm y una masa de 81 ± 12 kg, se ofrecieron como voluntarios para participar en este estudio. Todos los voluntarios por escrito el consentimiento informado. Los métodos fueron aprobadas por la Juntas de Revisión Institucional de la Universidad de Georgia y Pastor Center.

Ejercicios dinámicos

Dos patas dinámica rodilla extensiones se realizaron en una versión modificada, a fin de impulsar el estilo Krogh ergómetro [10] sin carga. ES electrodos (7 × 10 cm, Uni-Patch Wabasha, MN.) Fueron colocados sobre la piel durante el vastus medialis distal y proximal vastus lateralis. ES fue cerrada por un sensor conectado al diente del ergómetro y sólo dio lugar a la contracción muscular cuando el diente pasado a través de la reducción de la amplitud de movimiento para la extensión de la rodilla; alargar el movimiento fue pasiva. Músculo acciones se suscitó con 450 μ s bifásica onda cuadrada pulsos a una frecuencia de 30 Hz y amplitud suficiente para permitir que el tema de mantener 30 revoluciones por minuto en el ergómetro. El volante ya girar a 30 rpm aproximadamente al comienzo del ejercicio para eliminar el coste metabólico de la superación de la inercia. ES dinámica actual evocado en las contracciones durante 3 minutos a 1:2 ciclo de trabajo con el componente de reducción de contabilidad para un promedio de 0,96 ± 0,1 s por ciclo de contracción. ES amplitud fue de 51 ± 13 mAmps para el derecho y el 50 ± 14 mAmps para el muslo izquierdo. Músculo acciones se suscitó a una tasa de 32 ± 3 contracciones por minuto. El acortamiento de la componente de una acción dinámica fue realizada en un promedio de 74 ± 7 grados por segundo y la media de potencia de salida durante el ejercicio dinámico fue de 4,8 ± 0,5 vatios. Dinámico se estimó par de torsión isométrica a 70 ° de flexión utilizando las expresiones de la velocidad de par relación descrita por primera vez por Hill et al. [32] y la dinámica de constantes derivados de Dudley et al. [33] estimulados eléctricamente para extensiones de rodilla.

Ejercicio isométrico

Dos patas isométrica acciones de los extensores de rodilla se realizaron en una costumbre-construido silla con la cadera y la rodilla garantizado a ~ 70 ° de flexión. La pierna está firmemente garantizado a un brazo de palanca rígida con una correa inelástica para garantizar que los extensores de rodilla sólo puede realizar las contracciones isométricas. En el momento en el brazo fue establecido por colocar una célula de carga (modelo 2000a, Rice Lake sistemas de pesaje, Rice Lake, WI) paralelo a la línea de tracción y perpendicular al brazo de palanca. Torque se registró a partir de la célula de carga mediante la utilización de un MacLab analógica a digital (modelo ML 400, ADInstruments, Milford, MA) muestreo de 100 Hz y una interfaz con una computadora portátil Macintosh (Apple Computer, Cupertino, CA). Isométrica acciones fueron provocados por ES corresponderse con el de ejercicios dinámicos entre ellos 450 μ s bifásica legumbres, con una frecuencia de 30 Hz y amplitud de 51 ± 13 mAmps para el derecho y el 50 ± 14 mAmps para el muslo izquierdo. ES isométrico actual evocó las acciones de 3 minutos con un ciclo de trabajo 1:2 resultando en una tasa de 30 contracciones por minuto. ES, por lo tanto, fue esencialmente idéntica a la utilizada durante una acción dinámica extensiones de la rodilla con el fin de activar los músculos de la misma manera en ambos tipos de ejercicio.

La absorción de oxígeno

La absorción de oxígeno se midió a través de gases caducado Vista en un mini-sistema CPX (Vacumed Inc, Ventura, CA) durante tres minutos de descanso y tres minutos, ya sea dinámica o ejercicio isométrico. La absorción pulmonar de oxígeno se recogió el aliento de respiración y un promedio cada 10 segundos. Descanso V ˙ MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa @ @ 2DEA O 2 se midió como 3 minutos de duración media de los 10 segundos de intervalo recogidos antes del ejercicio. La media de descanso V ˙ MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa @ @ 2DEA O 2 se resta luego de cada intervalo de 10 segundos durante el ejercicio para obtener la Δ V ˙ MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa @ @ 2DEA O 2. El estado estable demanda de oxígeno se calcula a partir de la potencia de salida de cada tema durante el ejercicio dinámico de interpolación de datos a un ajuste exponencial (R 2 = 0,90) de la relación entre la dinámica eléctricamente evocados extensión de la rodilla y la potencia pulmonar V ˙ MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa @ @ 2DEA O 2 construido a partir de los datos de Kim et al. [34]. El ajuste exponencial se corrigió para el supuesto de diferencias metabólicas entre la estimulación frecuencias utilizadas por Kim (50 Hz) y de que el presente estudio (30 Hz), utilizando la fuerza frecuencia se encuentran en relación Bellemare et al. [35]. Después de interpolación, la demanda de oxígeno se corrigieron para cada uno de los temas del medio de descanso V ˙ MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa @ @ 2DEA O 2. Cada 10 segundos intervalo Δ V ˙ MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa @ @ 2DEA O 2 fue entonces comparado con el correspondiente estimado la demanda de oxígeno y las comparaciones analizados mediante ANOVA de medidas repetidas. Dinámica Δ V ˙ MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa @ @ 2DEA O 2 no fue estadísticamente diferente de la dinámica demanda de oxígeno para después de cualquier intervalo de 20 segundos de ejercicio hasta el último intervalo. El componente de absorción de oxígeno (numerador) de la V ˙ O 2 RM MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuqGwbGvgaGaaiabb + eapnaaBaaaleaacqaIYaGmdaahaaadbeqaaiabbkfasjabb2eanbaaaSqabaaaaa @ @ 32B0 expresión se deriva de los 60 segundos de la media de 10 segundos de intervalo que comprende tres minutos de ejercicio para ambos dinámica y el ejercicio isométrico.

MR imágenes

Standard T 2 ponderada spin-echo imágenes de los muslos se recopilaron mediante un 1,5 Tesla la realización de super-imán (Signa, General Electric, Milwaukee, WI). Transaxial imágenes (TR / TE = 2000/30, 60) 1,0 cm de espesor, espaciados 1,0 cm fueron adquiridas en un 256 × 256 con una matriz de excitación y un campo de 40 cm de vista utilizando una bobina de cuerpo entero. MR imágenes fueron analizados para el total de la masa muscular y masa muscular de contratación, tal como se describe anteriormente [18] utilizando NIH Image 1,62 [36]. Después de la calibración espacial (40 cm/256 pixels = 0,024 cm 2 / pixel) y manual de rastreo de la región de interés, el área transversal (CSA) de píxeles considerados de contratación se determinó para cada conjunto de pre y post ejercicio imágenes. Los píxeles en representación de reposo del músculo esquelético en el ejercicio anterior imágenes fueron definidas como aquellas con un T 2 entre 20 y 35 ms. Contratación muscular fue definida por píxeles en la etapa posterior ejercicio imágenes con una T 2> media + 1 SD de la T 2 del músculo en el ejercicio anterior imágenes [18, 21]. Los píxeles con una T 2 superior al 55 también fueron excluidos en la post-ES imágenes para corregir las áreas de lípidos. CSA valores se resume en las sucesivas rodajas comenzando con la primera rebanada que no contengan la cabeza proximal del fémur distal y continua hasta que el trozo justo antes de la parte superior de la rótula. Muscular volumen de contratación se calculó multiplicando la contratación CSA de la rodaja de espesor y espaciamiento de los nacimientos. Tomo en cm 3 se convertirá, entonces, a gramos asumiendo un músculo esquelético densidad de 1,06 gramos • cm -3 [37]. Para evitar la excesiva contratación de músculo esquelético, hubo por lo menos cuarenta y cinco minutos de descanso entre ejercicio episodios, que fue suficiente para completar la descomposición de la señal de T 2 [24]. Pre-y post-ES imágenes fueron agrupados para garantizar que la misma zona muscular se considera dinámico y para el ejercicio isométrico.

Estadísticas

Los resultados se expresan como media ± desviación estándar. Todas las pruebas estadísticas se realizaron en SPSS versión 13,0. Los datos de dinámica isométrica y extensiones de rodilla se compararon mediante un dependiente t-test. El nivel de significación fue α = 0,05.

Resultados

Temas consumo de oxígeno expresado en la media pulmonar Δ V ˙ MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa @ @ 2DEA O 2 entre el descanso y el tercer minuto de ejercicio alcanzó un valor de 242 ± 128 ml • min -1 durante el ejercicio dinámico que es mayor que el valor para el ejercicio isométrico de 143 ± 99 ml • min -1 (p = 0,003) (Tabla 1 ). El trabajo del corazón contribuido a la Δ V ˙ MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa @ @ 2DEA O 2, pero fue probablemente similar entre los modos de ejercicio como se refleja en similar (p = 0,113) los aumentos en la frecuencia cardíaca de 16 ± 12 para isométrico y 22 ± 14 para los ejercicios dinámicos.

Total de la masa muscular de la derecha y la izquierda cuadriceps femoris fue 4,16 ± 0,86 kg. La masa muscular de contratación durante el ejercicio fue mayor para las más dinámicas para isométrica acciones, 0,716 ± 0,147 frente a 0,483 ± 0,139 kg (p = 0,004) (Tabla 1]. Calculando el ratio de consumo de oxígeno a masa de contratación dio lugar a una V ˙ O 2 RM MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuqGwbGvgaGaaiabb + eapnaaBaaaleaacqaIYaGmdaahaaadbeqaaiabbkfasjabb2eanbaaaSqabaaaaa @ @ 32B0 para ejercicios dinámicos de 346 ± 162 ml • kg -1 • min -1 y no fue estadísticamente diferente del valor de 307 ± 198 ml • kg -1 • min -1 calculado para el ejercicio isométrico (p = 0,352) (Figura 1] .

Isométrica par inicial de 84 ± 30 Nm es mayor que la estimación inicial dinámica del par de 67 Nm ± 22 a 70 ° de flexión (p = 0,001), por lo tanto, V ˙ O 2 RM MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuqGwbGvgaGaaiabb + eapnaaBaaaleaacqaIYaGmdaahaaadbeqaaiabbkfasjabb2eanbaaaSqabaaaaa @ @ 32B0 calculado en relación con iniciales par extensores de rodilla fue significativamente mayor durante el ejercicio dinámico de 5,1 ± 1,5 ml • kg -1 • Nm -1 • min -1 frente a 3,6 ± 1,6 ml kg -1 • Nm -1 • min -1 (p = 0,019) (Figura 2]. El consumo de oxígeno expresado en relación con el par inicial sólo fue de 4,4 ± 1,4 ml • Nm -1 • min -1 dinámica de acciones y 2,2 ± 1,1 ml • Nm • min -1 para acciones isométrica (p = 0,007).

Discusión

El objetivo de este estudio era hacer una única comparación de los costos entre el oxígeno y dinámica isométrica del músculo acciones de la cuantificación de la contratación en masa en los músculos extensores de rodilla grupo durante la estimulación eléctrica de superficie ejercicio en vivo. La hipótesis de que con ejercicios dinámicos que muestran una mayor energía incluso después de la contabilidad de contratación para la masa muscular. Los datos sugieren que el costo de oxígeno de ejercicio por unidad de masa muscular de contratación es aproximadamente igual entre dinámico y ejercicio isométrico de los extensores de rodilla en las condiciones de superficie de la estimulación eléctrica. Expresando el costo de oxígeno por unidad de contratación en masa en relación con el par inicial no revelan diferencias entre los músculos acciones, pero no eliminar por completo los efectos de contratación como lo demuestran las diferencias aún mayores entre las acciones expresadas por el par inicial.

Pulmonar V ˙ MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa @ @ 2DEA O 2 no se limita a la captación de oxígeno de los músculos activos, sino también incluye el oxígeno se consume en el corazón, y otros tejidos. La absorción pulmonar de oxígeno depende de la frecuencia cardíaca, accidente cerebrovascular volumen, y av diferencia de O 2. Del esqueleto y músculo cardiaco recibe 90 a 95 por ciento del aumento del gasto cardíaco al comienzo del ejercicio y, además, extracción de oxígeno no aumenta en los tejidos inactivos en la misma medida que lo hace en el músculo durante el ejercicio [38]. Llegamos a la conclusión de que el corazón y músculo esquelético en cuenta para la casi totalidad de la Δ V ˙ MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa @ @ 2DEA O 2 medidos en el presente estudio. Corazón V ˙ MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa @ @ 2DEA O 2 es probablemente similar entre los tipos de ejercicio como lo demuestra el aumento similar en la frecuencia cardíaca.

Nuestro propósito en la presente investigación se limitará a los músculos el consumo de oxígeno a los músculos extensores de rodilla en el grupo dinámico y ejercicio isométrico. La dinámica de extensión de la rodilla dispositivo fue elaborado por Andersen y Saltin [10] como un modelo para el músculo aisladas in vivo. Richardson et al. [39] mide la variación de T 2 en grupos de músculos del muslo después de voluntarios dinámica extensión de la rodilla y llegó a la conclusión de que la contratación se limita a los cuádriceps. En el presente estudio, la estimulación eléctrica controlada del músculo de contratación directa para los extensores de rodilla. La inspección visual de los patrones de contraste en imágenes ejercicio posterior confirmó que la contratación se limita a la m. cuadriceps femoris.

Los protocolos de estimulación eléctrica (frecuencia, amplitud y duración de pulso) son idénticos entre isométrico y ejercicios dinámicos. La absoluta de masa muscular de contratación es mucho más grande para los ejercicios dinámicos. Es bien sabido que la arquitectura muscular del músculo cambios durante las acciones, específicamente pennation ángulo y la longitud fascículo [40 - 42]. Hay grandes alteraciones en fascículos longitud y ángulo pennation durante dinámicos que isométrica acciones que alteran significativamente el 3 dimensiones de la forma muscular y podría traer más ramas de las fibras nerviosas en el campo de la estimulación eléctrica durante el acortamiento isométrica que durante las acciones.

Una posible limitación para la interpretación de estos resultados es la dificultad de controlar las contribuciones de estabilizar los músculos de las caderas, torso, y brazos. Similitudes en la posición del cuerpo, la postura, y las restricciones a la circulación de extraños isométrico y dinámico ejercicio de apoyo a la interpretación de las comparaciones entre las acciones musculares; absoluta la magnitud de los gastos de oxígeno deben interpretarse con cautela. No obstante, es interesante observar la similitud entre nuestras medidas dinámicas de consumo de oxígeno (346 ml • kg -1 • min -1) y las estimaciones de 330 ml • kg -1 • min -1 • realizados en humanos extensores de rodilla durante el máximo ejercicio voluntario de Magnusson et al. [43] y 377 ml • kg -1 • min -1 estimado en caballos de Armstrong et al. [44].

También hay limitaciones para la interpretación del presente datos expresados por unidad de par inicial. La absoluta medidas debería volver a ser interpretados con cautela. No hemos podido recuperar el par de datos en todas las asignaturas durante el último minuto de ejercicio debido a las limitaciones técnicas, por lo que no podemos el informe V ˙ O 2 RM MathType MTEF @ @ @ 5 + 5 = @ feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY = wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0 = OqFfea0dXdd9vqai = hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq = dirpe0xb9q8qiLsFr0 = vr0 = vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuqGwbGvgaGaaiabb + eapnaaBaaaleaacqaIYaGmdaahaaadbeqaaiabbkfasjabb2eanbaaaSqabaaaaa @ @ 32B0 en relación con el par durante el tercer minuto de ejercicio. En un estudio realizado por Bickel et al. [45] la fuerza isométrica intermitente durante las contracciones evocados por la estimulación eléctrica alcanzó ~ 45% de su valor inicial después de 90 contracciones en 16 Hz y un ciclo similar al actual estudio. Volver de un tema actual de estudio en otro momento dado lugar a una disminución de aproximadamente exponencial isométrica en vigor hasta el 40% de su valor inicial después de 35 contracciones. La magnitud de la fuerza se mantuvo estable contracción de 35 a 90, lo que indica un estado de equilibrio de la fuerza de producción se alcanzó después de 70 segundos de ejercicio. Tiempo de cursos con características similares se encuentran en otros estudios de fatiga estimulado eléctricamente [45 - 47]. Si este tiempo y la magnitud de la pérdida de fuerza pueden generalizarse a otros sujetos en el presente estudio, no se asoció con una disminución en el consumo de oxígeno. En cualquier caso, la fatiga durante el ejercicio dinámico que casi con toda seguridad han sido mayores que isométrica en las mismas condiciones de estimulación [48], que sirven sólo para aumentar el costo de oxígeno diferencia entre los modos de ejercicio.

Otros investigadores han encontrado resultados similares al comparar el coste metabólico de reducción isométrica y acciones. Ryschon et al. [49] estima que la máxima tasa de síntesis de ATP con 31 P NMR dorsiflexion durante el ejercicio en los seres humanos a ser casi el doble para acortar isométrico del músculo versus acciones. Beltman et al. [50] mostró que la relación entre el cambio de fosfatos de alta energía a la fuerza de tiempo integral dinámico, músculo acciones fue dos veces mayor que la misma proporción de acciones isométrica máxima utilizando la estimulación eléctrica de la rata gastrocnemio medial.

En este estudio, la hipótesis de que las diferencias de coste entre el oxígeno del músculo acciones pueden verse afectadas por diferentes estrategias de contratación. Expresando el consumo de oxígeno en relación con el músculo de contratación con la estimulación eléctrica elimina la diferencia de coste de la energía entre isométrica y dinámica modos, lo que sugiere que la contratación no ayudan a determinar los costos en vivo. Sin embargo, las diferencias de coste de oxígeno se encontraron después de contabilidad para la disminución de par en la contratación muscular asociada con la reducción de la velocidad. Excitación a través de la estimulación eléctrica en los resultados al azar de contratación que se fija el espacio y el tiempo sincrónico (ver Ref [28] para su revisión). Las repetidas pruebas en los mismos temas dar la garantía de probabilístico de la igualdad de distribución de fibra tipos de contratación en las poblaciones en comparación, por lo tanto, las diferencias de tipo de fibra en ATPasa tipo debido a la contratación de diferentes poblaciones de fibra no puede explicar las diferencias en el coste de la energía.

Hay una cantidad específica de liberación de energía asociada con una acción isométrica que se ha denominado la activación de calor sobre la base de myothermic medidas (véase la referencia [6]]. Fenn demostró que el calor adicional se libera cuando el músculo realizando una acción isométrica se le permite acortar y el extra de calor es proporcional a la labor realizada [2, 3]. El calor extra más tarde se asoció con un mayor desglose de phosphocreatine (véase la referencia [6]]. En un nivel molecular, la reducción implica un aumento en la tasa de crossbridge la bicicleta como la miosina se mueve a lo largo de los filamentos de actina [5]. Ciclismo implica muchos casos de ATP dividir a cabo el golpe de potencia de generación de fuerzas y miosina destacamento de actina. In isometric actions, some shortening does occur in vivo [ 40 ], but the cycling rate is greatly reduced along with ATP consumption. Shortening velocity will also play a role; the rate of energy release becomes greater as velocity of shortening increases [ 32 ]. Expression of Δ V ˙ MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY=wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqai=hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq=dirpe0xb9q8qiLsFr0=vr0=vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa@2DEA@ O 2 relative to torque production in the recruited muscle expresses the dependence of energy cost on the load and the distance of shortening. These relationships are due to inherent mechanical differences in crossbridge interaction during different muscle actions. If the same total amount of time is allowed for force production in shortening and isometric actions, shortening involves a greater proportion of time for crossbridge cycling and ATP splitting; isometric actions involve a greater proportion of time in which actin and myosin are bound in and not splitting ATP. The systemic result of these mechanical differences between actions is a greater metabolic or oxygen cost for dynamic exercise.

Conclusión

Differences in oxygen cost were largely dependent on torque generated by the recruited muscle and not on the mass of muscle recruited via electrical stimulation at constant frequency. These results are consistent with the view that oxygen cost of dynamic and isometric actions is determined by different circumstances of mechanical interaction between actin and myosin in the sarcomere, and that muscle recruitment has only a minor role. Further studies of this phenomenon should focus on aspects of fatigue and torque output.

Abreviaturas

Electrical stimulation ES

Magnetic resonance imaging MRI

Respiratory whole body oxygen consumption rate V ˙ MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY=wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqai=hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq=dirpe0xb9q8qiLsFr0=vr0=vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuWGwbGvgaGaaaaa@2DEA@ O 2

Oxygen consumption of the recruited muscle mass V ˙ O 2 RM MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfKttLearuWrP9MDH5MBPbIqV92AaeXatLxBI9gBaebbnrfifHhDYfgasaacH8akY=wiFfYdH8Gipec8Eeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqai=hGuQ8kuc9pgc9s8qqaq=dirpe0xb9q8qiLsFr0=vr0=vr0dc8meaabaqaciaacaGaaeqabaqabeGadaaakeaacuqGwbGvgaGaaiabb+eapnaaBaaaleaacqaIYaGmdaahaaadbeqaaiabbkfasjabb2eanbaaaSqabaaaaa@32B0@

Transverse relaxation time T 2

Adenosine triphosphate ATP

Phosphorous nuclear magnetic resonance 31 P NMR

Autores de las contribuciones

CPE conceived of the study, participated in and managed all aspects of its design, coordination, data collection, and analysis, and drafted the manuscript. ETM participated in the study design, coordination, and data collection and assisted with the drafting of the manuscript. CDB assisted with data collection, interpretation and the drafting of the manuscript. JMS assisted with data collection and statistical analysis. GAD directed the laboratory and participated in all aspects of the study design, coordination, data analysis, and interpretation. All authors read and approved the final manuscript.

Agradecimientos

This research was supported by the National Institutes of Health, grants HD 39676 and HD 39676S2 to GAD. We appreciate the subjects for participating in the research and Carolyn Sharp for collecting the MRIs and Shepherd Center for letting us use their MR imager.