Тренировка с отягощениями с поправкой на дозировку у мышей с пониженным риском повреждения мышц

Физические упражнения дают многочисленные преимущества для здоровья скелетных мышц (рассмотрено в Vina et ^al.1). В частности, прогрессивная тренировка с отягощениями (PRT), которая включает в себя выполнение мышечных сокращений против постепенно увеличивающихся внешних нагрузок (например, штанг, гантелей, кабельных шкивов- силовых схем), как известно, помогает увеличить мышечную массу и силу как у здоровых людей, так и у пациентов (рассмотренных в предыдущих публикациях ^2,3 ). PRT основан на принципе перегрузки, который гласит, что, когда мышца сокращается против все больших внешних нагрузок, она адаптируется, увеличивая свою физиологическую площадь поперечного сечения, а также силообразующую способность⁴. Существующие модели PRT у грызунов включают подъем по лестнице с сопротивлением, приложенным к хвосту, совместное сокращение мышц агонистов против сопротивления антагонистов, бег с утяжеленным жгутом, упражнение на корточках, вызванное электрическим током, и сопротивление колесному бегу 5,6,7,8,9,10 (рассмотрено в предыдущих публикациях^11,12 ). Тем не менее, в настоящее время нет исследовательских инструментов для выполнения точно мышечной таргетной, скорректированной дозировки PRT у мышей, которые очень похожи на методы и устройства PRT, используемые в клинических исследованиях и практике человека^12,13. Это ограничивает способность исследователей изучать безопасность и эффективность точно дозированного PRT в базовых и доклинических исследованиях на мышах.

Для преодоления этого барьера в данном исследовании разработаны методология и устройство PRT на основе схемы кабель-шкив-вес, используемой в тренажерах с отягощениями в современных гимназиях 14,15,16. Этот метод PRT называется тренировкой с поправкой на дозировку (DART), а устройство называется устройством DART. В дополнение к своей функциональности в качестве прецизионного реабилитационного тренировочного инструмента, устройство DART также может использоваться в качестве автономного инструмента для объективной оценки максимального концентрического сократительного крутящего момента, который может быть сгенерирован передней мышцей большеберцовой кости (TA) у мыши, подобно тому, как максимальная нагрузка с одним повторением (1RM, максимальная нагрузка, которая может быть успешно поднята / перемещена / нажата / приседания только один раз при сохранении хорошей формы) оценивается у людей^{17, 18.} Устройство DART также может быть соединено с изготовленным по индивидуальному заказу или коммерческим изокинетическим динамометрическим динамометрическим для измерения пиковой изометрической тетановой силы, создаваемой мышцей ТА у мыши (сопоставимой с максимальным произвольным сокращением [MVC] у людей), а затем для выполнения скорректированной дозировки PRT с сопротивлением, которое основано на пиковой тетановой силе (например, 50% пиковой силы).

В этой статье описывается конструкция устройства DART и объясняется, как его можно соединить с изготовленным на заказ динамометром, который был описан в предыдущих публикациях ^19,20,21,22, для оценки сократительного крутящего момента и выполнения DART. В исследовании также описывается, как устройство DART использовалось для сравнения вызванного физической нагрузкой повреждения мышц, вызванного одним приступом DART (4 набора из 10 концентрически смещенных сокращений с 50% 1RM), с повреждением, вызванным сопоставимым приступом изометрических сокращений (4 набора из 10 изометрических сокращений) в мышиной модели мышечной дистрофии конечностей-пояса типа 2B (LGMD2B, или LGMDR2)^23,24. В изученной мышиной модели отсутствует белок, называемый дисферлином, который играет важную роль в защите скелетных мышц от повреждения мышц с задержкой начала после травмирующих эксцентрических сокращений 22,25,26,27,28,29,30 . На самцах мышей с дефицитом дисферлина также было продемонстрировано, что концентрически предвзятые принудительные упражнения не так вредны, как эксцентрически предвзятые принудительные упражнения, и что предыдущее воздействие концентрически предвзятого обучения обеспечивает защиту от травм от последующего приступа эксцентрически предвзятых сокращений²². Поскольку текущее исследование было проведено для проверки осуществимости нынешней методологии и устройства DART при выполнении скорректированных дозировок, концентрически смещенных тренировок с отягощениями, самцы мышей с дефицитом дисферлина были выбраны для исследования для сравнения новых данных с устройства DART с предыдущими данными. В будущих исследованиях самки мышей BLAJ будут включены для изучения влияния пола как биологической переменной по отношению к реакции на DART. Мыши, которым было ~ 1,5 года, были изучены, поскольку у них уже есть дистрофические изменения во многих группах мышц и, следовательно, моделируют патофизиологическое состояние, в котором мышцы могут быть у пациентов, которые уже имеют мышечную слабость и истощение и ищут реабилитационную помощь для поддержания мышечной массы и силы²⁶.