Resumen
Objetivo
Para comparar los cambios relativos en las propiedades del complejo de tendón muscular (MTC) después del entrenamiento de alta resistencia a la carga (RT) en hombres y mujeres jóvenes, y determine cualquier vínculo con los niveles circulantes de TGFβ-1 e IGF-I.
Métodos
Veintiocho participantes fueron asignados a un grupo de capacitación y subdivididos por sexo (t mm (TM) de 20 ± 1 año, norte = 8, t hembras (TF) de 19 ± 3 años, norte = 8), mientras que 6 hombres y 6 mujeres fueron asignadas a grupos de control (CONM/F). Los grupos de entrenamiento completaron 8 semanas de entrenamiento de resistencia (RT). Propiedades MTC (Vastus lateralis, VL) Área transversal fisiológica (PCSA), torque cuádriceps, rigidez del tendón de la rótula (K), módulo de Young, volumen, área transversal y longitud, niveles circulantes de TGFβ-1 e IGF-I se evaluaron en la base y después de la RT.
Resultados
Después de la RT, hubo un aumento significativo en las propiedades mecánicas y morfológicas de la MTC en ambos grupos de entrenamiento, en comparación con CONM/F (P <0.001). Sin embargo, no hubo cambios significativos específicos del sexo en la mayoría de las variables MTC. Sin embargo, hubo diferencias de sexo significativas en los cambios en K, con las mujeres que exhibieron mayores cambios que los hombres a niveles de fuerza de MVC (contracción voluntaria máxima) más bajos (10% P = 0.030 y 20% MVC P = 0.032) y el efecto opuesto observado a niveles de fuerza más altos (90% P = 0.040 y 100% MVC P = 0.044). Hubo aumentos significativos (P <0.05) en IGF-I en TF y TM después del entrenamiento, sin cambios en TGFβ-1. No hubo diferencias de género (P> 0.05) en IGF-I o TGFβ-1. Curiosamente, los datos de población agrupados mostraron que TGFβ-1 se correlacionó con K al inicio, sin correlaciones identificadas entre las propiedades IGF-I y MTC.
Conclusiones
Mayores niveles de TGFβ-1 en reposo están asociados con propiedades mecánicas del tendón superior. La RT puede afectar los extremos opuestos de la relación de fuerza de la fuerza del tendón de la rótula en cada sexo. Por lo tanto, pueden ser necesarios diferentes patrones de carga para maximizar las adaptaciones de entrenamiento de resistencia en cada sexo.
Introducción
El complejo muscular-tendón (MTC) exhibe múltiples características fisiológicas que afectan diferencialmente las capacidades físicas de los hombres y las mujeres a lo largo de la vida útil (1–3) con hembras jóvenes que ejercen posiblemente más susceptibles a las lesiones por uso excesivo (como las tendinopatías) que los hombres (4).
En particular, existe una evidencia creciente de adaptaciones crónicas específicas del sexo del componente elástico en la serie para el entrenamiento de resistencia (RT), más allá de las diferencias de género intrínsecas en las propiedades MTC absolutas en reposo y su respuesta aguda al ejercicio. De hecho, se han demostrado diferencias en las propiedades viscoelásticas del tendón libre y la aponeurosis del tendón entre hombres jóvenes y hembras (5–7), con hembras que muestran una rigidez más baja, módulo, histéresis y mayor tensión. La combinación de datos de estudios anteriores (8, 9) Destaca la diferencia tanto en la tasa sintética fraccional (FSR) de colágeno de tendón de reposo y posterior al ejercicio entre hombres y hembras, con FSR que queda significativamente elevado 72 horas después de 60 minutos de patrocinidad de la pierna, ejercicio de resistencia en los hombres. La investigación adicional también ha demostrado que el género influye adicionalmente en la expresión del ejercicio posterior a la resistencia de los componentes reguladores de la matriz estructural y extracelular del tendón (ECM) (10).
La diferencia de sexo en la respuesta a la capacitación en términos de respuesta crónica se destaca en Westh et al. (11) quienes mostraron que las corredoras jóvenes de entrenamiento habitualmente a largo plazo mostraron una rigidez del tendón significativamente menor en comparación con los corredores masculinos entrenados similares. Curiosamente, sin embargo, estas corredoras entrenadas crónicamente no difirieron significativamente en términos de morfología del tendón o propiedades mecánicas para las no corredoras, lo que plantea cualquier pregunta con respecto a cualquier cambio en la calidad intrínseca del tendón con entrenamiento crónico en mujeres. También es notable que las diferencias de sexo se hayan demostrado en la adaptabilidad de las propiedades de MTC después de un período prolongado de entrenamiento físico en individuos mayores (12, 13), enfatizando así la naturaleza persistente de la capacidad de respuesta y adaptabilidad superior en los hombres. Mientras que la investigación sugiere fuertemente que las hembras demuestran perfiles de adaptación relativos diferentes a los estímulos mecánicos del tendón en comparación con las homólogos masculinos coincidentes, la adaptabilidad y los vínculos endocrinos asociados con esta observación después del entrenamiento de resistencia dinámica de carga pesada del tendón, por ejemplo, aún no se han dilucidado.
In vitro El trabajo sugiere de particular importancia para la adaptación endocrina del tendón, son los factores de crecimiento que transforman el factor de crecimiento Beta-1 (TGFβ-1) y el factor de crecimiento similar a la insulina uno (IGF-I). Sus papeles principales en el tendón incluyen la proliferación y migración de fibroblastos, aumentando posteriormente la producción de colágenos y otras estructuras de matriz extracelular en estas células durante las etapas de remodelación (14, 15). En humanos (16) La administración directa de IGF-I mejoró la tasa sintética fraccional de colágeno en hombres jóvenes y mayores. Paralelamente, la administración de IGF-I más TGFβ-1 juntos mejoró significativamente las propiedades mecánicas del tendón de conejo (17). Trabajo reciente de Astill et al. (18) demuestra que después de un episodio agudo de RT, machos y hembras muestran niveles de IGF-I significativamente elevados 3 horas después de la RT. Sin embargo, solo las hembras tenían niveles peritendinos significativamente elevados de IGF-I a las 4 horas posteriores, mientras que los hombres no. Además, los machos mostraron mayores cambios posteriores a la RT en los niveles de metalopeptidasa 9 (MMP-9) de la matriz que las hembras, y las hembras tenían elevaciones inducidas por el ejercicio más prolongadas en el inhibidor tisular de las metaloproteinasas-I (TIMP-I) que los machos.
Los datos no muestran una diferencia normativa al comparar los niveles circulantes de TGFβ-1 en hombres, hembras pre y posmenopáusicas, y hembras embarazadas (19, 20). Además, según el conocimiento de los autores, no hay evidencia que demuestre que en una población joven y sana, hay marcadas fluctuaciones en los niveles sistémicos de TGFβ-1 (21). En la actualidad, la literatura sobre cualquier vínculo entre el reportado anteriormente (22) agudo in vivo La respuesta TGFβ-1 a la carga mecánica, y la magnitud o la naturaleza de las adaptaciones de entrenamiento de MTC humano es limitada. Un estudio actual es el de Heinemeier et al. (22) quienes encontraron la elevación en los niveles sistémicos de TGFβ-1 (30%) después de 1 hora de cinta de correr cuesta arriba (3%) que se ejecuta a 12 km / h en jóvenes, que los autores propusieron pueden haberse relacionado con el cambio observado en los niveles de TGFβ-1 peri-tendon y, por lo tanto, la regulación de la síntesis de colágeno tipo I. Sin embargo, en este estudio de Heinemeier et al., El protocolo de ejercicio involucró la carrera de resistencia y, por lo tanto, posiblemente, una modalidad de entrenamiento menos que óptima (en comparación con el ejercicio de resistencia pesada) donde el resultado dirigido es inducir adaptaciones de MTC ((23).
Tomando las diferencias observadas entre los sexos en la respuesta/ adaptabilidad de MTC a los estímulos físicos, ningún estudio hasta la fecha ha caracterizado las adaptaciones específicas del sexo del MTC, después de un período de gran entrenamiento de resistencia dinámica. Además, no está claro si alguna diferencia estaría asociada con los principales candidatos de factores de crecimiento que pretendían influir en las propiedades de MTC y las adaptaciones a la capacitación. Por lo tanto, los objetivos de este estudio fueron 1). Caracterizar la adaptación de MTC a un período de entrenamiento dinámico de resistencia a la carga pesada en hombres y mujeres, 2) identificar cualquier diferencia relacionada con el sexo en las propiedades de MTC y 3) investigar si alguna de las respuestas adaptativas podría reflejarse en los cambios en dos factores de crecimiento circulantes clave relacionados con el MTC.
Métodos
Participantes
Veintiocho participantes jóvenes reclutados del campus universitario local dieron su consentimiento informado por escrito para participar en el estudio. Todos los procedimientos y protocolos experimentales fueron aprobados por el Comité de Ética del Campus de Cheshire de la Universidad Metropolitana de Manchester. Los criterios de exclusión incluyeron la presencia de cualquier trastorno o lesión musculoesquelética, neurológica, inflamatoria o metabólica conocida. Los participantes participaron en actividades recreativas como deportes de equipo y nunca habían participado en el entrenamiento de resistencia a las extremidades inferiores o no lo habían hecho en los últimos 12 meses. Cada participante completó un diario de actividad física, describiendo que cada uno completó habitualmente de 3 a 5 horas de actividad física moderada no basada en resistencia por semana. Dieciséis participantes se subdividieron igualmente por sexo y se asignaron aleatoriamente a un grupo de entrenamiento (T machos (TM) de 20 ± 1 años, masa 81 ± 4 kg, T mujeres (TF) Edad 19 ± 3 años, masa 69 ± 3kg), Whilst 6 machos ((CONM) edad 22 ± 2 años, masa 82 ± 2kg) y 6 females ((infa) ((Conm) edad 23 ° Age 23 ± Age. Se asignaron 63 ± 4 kg) a un grupo de control (CON). Todas las hembras eran eumenorreicas (duración del ciclo menstrual de 26 a 30 días) y ninguna usó ninguna forma de píldora anticonceptiva oral, ya que este último ha demostrado impactar las propiedades de MTC en las mujeres (24).
Diseño de estudio
El diseño del estudio fue el muestreo de conveniencia, con los participantes separados en grupos según el sexo seguido de una asignación aleatoria a uno de los dos grupos (es decir, capacitación o control). Después de la familiarización con los procedimientos de laboratorio al menos una semana antes de la prueba adecuada, los participantes fueron evaluados para la morfología MTC/propiedades funcionales y factores de crecimiento al inicio (Semana 0). Las mediciones se repitieron después de 8 semanas de entrenamiento de resistencia (post-entrenamiento).
Área transversal fisiológica muscular (PCSA)
Las técnicas de medición utilizadas para el cálculo del área de sección transversal fisiológica del Vastus lateral (VL) El músculo en el estudio actual se ha documentado en otra parte (25, 26). Brevemente, se realizaron medidas de área transversal anatómica múltiple (ACSA) a través de ultrasonografía del modo de brillo (7.5-MHz, sonda de matriz de 40 mm, AU5, Esoate Biomedica, Génova, Itlay) a 25%, 50% y 75% a lo largo de la longitud del músculo VL (inserción de origen), junto con ángulos de penas. El volumen muscular se calculó luego utilizando el método de cono truncado, que se ha validado en varios estudios anteriores (27, 28). VL PCSA se calculó dividiendo el volumen muscular por longitud del fascículo (28).
Torque cuádriceps
El par de extensión de rodilla isométrica máxima se midió con la rodilla a 50 ° de flexión de la rodilla (extensión de rodilla completa = 0 °) en la pierna derecha de todos los participantes. Este ángulo se eligió para caer al 50% del rango de movimiento cubierto durante las rutinas de ejercicio, minimizando así el efecto de la especificidad de la longitud muscular en los incrementos de torque muscular informados. Después de una serie de ensayos de calentamiento que consisten en diez contracciones isocinéticas a 60 ° · s−1 En un esfuerzo máximo de 50–85% autopercibido, se instruyó a los participantes que ejercieran rápidamente la fuerza isométrica máxima (contracción voluntaria máxima, MVC) contra el dinamómetro (Cybex, Phoenix Healthcare, Reino Unido) brazo de palanca. Se mostraron trazas de datos de torque conjunta en la pantalla de una computadora MacBook Air (Apple Computer, Cupertino, CA, EE. UU.), Que estaba interactuada con un sistema A/D (reconocer, Biopac Systems, Santa Barbara, CA, EE. UU.) Con una frecuencia de muestreo de 2000 Hz. Las contracciones isométricas se mantuvieron durante ∼2 s en la meseta con un período de descanso de 60 s entre contracciones. El par máximo se expresó como el promedio de puntos de datos durante un período de 500 ms en la fase de meseta (es decir, 250 ms a cada lado del par máximo instantáneo). El par máximo de tres extensiones se utilizó como la medida de torque en cada participante.
Estimación de co-contracción de actividad electromiográfica
Un par de electrodos AG-AGCL (Neuroline 720, Ambu, Dinamarca), se colocaron en la piel limpia, afeitada y desgastada, al 50% de la longitud del fémur, en el plano sagital medio del bíceps femoris. El electrodo de referencia (Sensor azul L, Ambu, Dinamarca) se colocó en el cóndilo tibial lateral. La señal EMG sin procesar fue preamplificada (MP100, Biopac Systems Inc., EE. UU.), Amplificada × 1000 (MP100, BioPac Systems Inc., EE. UU.), Paso de banda filtrado entre 10–500 Hz (BioPac Systems, EE. UU.) Con una muesca en …
