Resumen
El na+ +K+ +-ATPasa (NKA) juega un papel fundamental en la regulación de la membrana del músculo esquelético NA+ + y k+ + Gradientes, excitabilidad y fatiga durante las contracciones intensas repetidas. Muchos estudios han investigado los efectos del ejercicio concéntrico agudo en K+ + Regulación y músculo esquelético NKA, pero casi nada se sabe sobre los efectos de las contracciones excéntricas repetidas. Por lo tanto, investigamos los efectos de las contracciones de extensor de rodilla excéntrica máxima no acostumbrada en K+ + Regulación durante el ejercicio, el torque del músculo extensor de rodilla máxima y el contenido de Vastus lateral Muscle NKA y la actividad 3-O-MFPase. Las mediciones de par, las biopsias musculares y las muestras de sangre venosa se tomaron antes, durante y hasta 7 días después de las contracciones en seis adultos sanos. Las contracciones excéntricas redujeron el torque muscular isométrico pico inmediatamente después del ejercicio en un 26 ± 11% y la concentración de creatina quinasa sérica alcanzó su punto máximo 24 h después del ejercicio a 339 ± 90 UI/L. Durante las contracciones excéntricas, el plasma (k+ +) se elevaron durante el conjunto 1 y permaneció elevado a ∼4.9 mm durante los conjuntos 4-10; Esto fue a pesar de una disminución en la producción de trabajo en el conjunto 4, que cayó un 18.9% en el conjunto 10. El aumento en el plasma (k+ +).trabajar−1 La relación se elevó sobre el conjunto 2 del conjunto 4-conjunto 10. Las contracciones excéntricas no tuvieron ningún efecto sobre el contenido muscular NKA o la actividad máxima en vitro 3-O-MFPASE inmediatamente después de 7 días después del ejercicio. La elevación sostenida en plasma (k+ +) a pesar de una disminución en el trabajo realizado por los músculos extensores de la rodilla sugiere un deterioro en K+ + Regulación durante las contracciones excéntricas máximas, posiblemente debido al aumento de la permeabilidad de la membrana plasmática o al desacoplamiento de excitación-contracción.
Introducción
El na+ +K+ +-ATPasa (NKA) juega un papel fundamental en la contractilidad del músculo esquelético a través de la regulación de la excitabilidad de la membrana del músculo esquelético (para revisión ver (1), (2)). El NKA contrarresta activamente la afluencia pasiva inducida por el potencial de acción de NA+ + en y eflujo de k+ + de la fibra muscular (1), (3). Una incapacidad para mantener la empinada na+ + y k+ + Los gradientes de concentración a través de las membranas tubulares sarcolemales y transversales durante las contracciones intensas repetidas pueden conducir a la despolarización de la membrana y la pérdida de la generación de fuerza muscular, denominado fatiga como fatiga (2), (4), (5). El NKA actúa en concierto con otros mecanismos que incluyen una disminución en la membrana CL– conductancia y acidosis intracelular, para preservar la excitabilidad de la membrana muscular durante las intensas contracciones (2), (5), (6).
Hasta la fecha, la mayoría de los estudios que han investigado los efectos del ejercicio agudo sobre K+ + La regulación ha utilizado modelos experimentales que implican contracciones musculares predominantemente concéntricas, como sprint o ciclo de resistencia, y ejercicio de extensión de rodilla aislada (7)–(11). Estos estudios han demostrado consistentemente una liberación neta de k+ + Desde contraer el músculo esquelético, lo que indica la incapacidad del NKA para contrarrestar completamente la pérdida inducida por la excitación de K+ + del músculo in vivo (5). Por ejemplo, durante el ejercicio de ciclismo sub-maximal, plasma venoso y arterial (K+ +) se ha informado que están entre 5.5–7.0 mm (12)y puede exceder los 8 mm durante el ejercicio breve y de alta intensidad de la cinta de correr (13). Los estudios de micro-dialsis han informado que los músculos intersticiales (k+ +) de 11–13 mm durante las intensas contracciones de extensión de la rodilla concéntrica (9), (10), (14)–(16). En marcado contraste con estos estudios que utilizan contracciones concéntricas repetidas, casi nada se sabe sobre K+ + Regulación durante o después de contracciones musculares excéntricas intensas repetidas.
Durante el ejercicio concéntrico intenso, existe una relación entre la producción de trabajo y el plasma (k+ +), como se ve durante el ejercicio de ciclismo intermitente, donde una reducción en la producción de trabajo se asoció con una reducción concomitante en el plasma (k+ +) (17), (18). Contracciones excéntricas o alargadas no acostumbradas, que están asociadas con un aumento de sarcolema y/o permeabilidad de la membrana tubular T (19), (20) tener el potencial de alterar esta relación de tal manera que durante el ejercicio excéntrico intermitente, el plasma (k+ +) puede aumentar o permanecer elevado a pesar de una reducción en la producción de trabajo. Además, se ha demostrado que el ejercicio excéntrico agudo reduce la abundancia de importantes proteínas de transporte de membrana como GLUT-4 (21), (22) y el lactato/h+ + transportista (23). El NKA se encuentra en las membranas sarcolemales y tubulares T, en asociación con las proteínas de citoesqueleto β-espectrina y ankyrina 3 (24). Por lo tanto, existe la posibilidad de que las contracciones excéntricas intensas también afecten negativamente la abundancia y/o actividad del NKA, que, en combinación con una mayor permeabilidad de la membrana, podría afectar negativamente a K+ + regulación durante el ejercicio. Hasta la fecha, sin embargo, ningún estudio ha examinado el efecto de las contracciones excéntricas intensas desacostomitadas en el plasma (K+ +) Regulación durante el ejercicio y en el contenido de NKA.
Por lo tanto, este estudio investigó los efectos de conjuntos repetidos de contracciones excéntricas máximas no acostumbradas en K+ + Regulación durante el ejercicio, la producción de fuerza muscular y el contenido del transportador de iones de membrana NKA en el músculo esquelético de individuos no entrenados durante 7 días después del ejercicio. Utilizamos un episodio de contracciones excéntricas máximas no acostumbradas que inducirían el daño muscular, como lo indica un aumento posterior al ejercicio en la actividad de creatina quinasa plasmática (CK), y causaría una reducción prolongada en la producción de torque muscular máximo que cada uno se recuperaría por 7 d después de las condiciones. Probamos dos hipótesis. En primer lugar, que habría un aumento progresivo en el plasma (K+ +) durante las contracciones excéntricas repetidas que, junto con una caída en la producción de trabajo, conducirían a un aumento en el aumento de plasma (k+ +)/relación de trabajo total (δ (k+ +).trabajar−1). En segundo lugar, planteamos la hipótesis de que las contracciones excéntricas dañinas repetidas inducirían una reducción en el contenido de NKA después de las contracciones excéntricas.
Materiales y métodos
Declaración de ética
Seis sujetos sanos y recreativos activos (3 my 3 F; edad, 26.3 ± 8.1 años; masa corporal, 76.3 ± 14.9 kg; altura 173.7 ± 17 cm; medias ± DE) se ofrecieron como voluntarios para el estudio después de ser informado de todos los riesgos y dar consentimiento informado por escrito. La aprobación ética se obtuvo del Comité de Ética de Investigación Humana de la Universidad de Victoria (Aplicación HREC 04/44; HRETH 021/04). Todos los sujetos estaban físicamente activos, sin embargo, ninguno estaba actualmente, ni en los últimos 6 meses, participaron en el entrenamiento de resistencia.
Descripción general de las pruebas de ejercicio
Los sujetos asistieron al laboratorio para un total de seis sesiones de prueba. Estos comprendían un juicio de familiarización; dos ensayos para determinar la variabilidad de la fuerza muscular; La prueba excéntrica de ejercicio y las pruebas de seguimiento a 1 d y 7 días de ejercicio poscéntrico. Todas las pruebas de función muscular cuádriceps se realizaron utilizando un dinamómetro isocinético (Cybex Norm 770, Henley Health Care, Massachusetts, EE. UU.). Durante el curso de este estudio, los sujetos recibieron instrucciones de evitar la participación en cualquier actividad de ejercicio extenuante.
Ensayos de familiarización y variabilidad para un torque isométrico máximo
Durante la primera sesión de prueba, los sujetos se familiarizaron con el dinamómetro isocinético para probar el torque isométrico extensor de rodilla máximo y para realizar contracciones isocinéticas máximas repetidas. Durante las siguientes dos sesiones de prueba, los sujetos realizaron una prueba de torque máximo isométrico máximo de los extensores de la rodilla. Estas pruebas repetidas se usaron para determinar la variabilidad del sujeto en el par de pico isométrico.
Ensayos experimentales
Al menos 2 días después de la última prueba de variabilidad de torque isométrica máxima, los sujetos regresaron al laboratorio para realizar conjuntos repetidos de ejercicio de extensor de rodilla excéntrico máximo, diseñado para inducir la fatiga muscular localizada y el daño muscular. La función muscular del cuádriceps se evaluó realizando contracciones de extensor de rodilla isométrica máxima antes e inmediatamente después de la pelea de ejercicio excéntrico. Se tomaron muestras de sangre venosa para determinar los cambios inducidos por el ejercicio en el plasma (k+ +) y la creatina quinasa (CK), mientras que las biopsias musculares también se obtuvieron antes e inmediatamente el ejercicio para determinar los cambios inducidos por el ejercicio en el contenido de NKA muscular y la actividad 3-O-MFPase como un marcador de actividad de NKA en el músculo en reposo. Los sujetos regresaron al laboratorio a las 24 horas y a las 7 días después de la pelea de ejercicios excéntrica para una prueba de torque isométrica máxima adicional, muestra de sangre y biopsia muscular.
Prueba de torque de extensor de rodilla isométrica máxima
El par extensor de rodilla isométrica máxima se determinó utilizando un dinamómetro isocinético. Cada prueba comprendía tres contracciones isométricas máximas de 5 s en un ángulo de la articulación de la rodilla de 45 °, con una recuperación de 30 s entre las contracciones. Se proporcionó una visualización visual en tiempo real del par isométrico generado durante cada contracción a cada sujeto durante la prueba y también se proporcionó un fuerte estímulo verbal para alentar al sujeto a ejercer una fuerza máxima a lo largo de las contracciones. Para evaluar la pérdida excéntrica inducida por el ejercicio de la fuerza muscular, se evaluó el ejercicio excéntrico previo e inmediatamente postular de la rodilla, y a las 3 h, 24 hy 7 d ejercicio post-civénico.
Contracciones excéntricas máximas
El combate de ejercicio excéntrico también se realizó en el mismo dinamómetro isocinético y comprendió 300 contracciones excéntricas máximas (10 conjuntos de 30 repeticiones), a una velocidad de 30 °/s, con un intervalo de descanso de 1 minuto entre conjuntos. Se eligió este protocolo porque estudios anteriores han demostrado que este número de contracciones excéntricas induce un déficit significativo de fuerza posterior al ejercicio y un aumento en la permeabilidad de la membrana muscular como lo indica un aumento de plasma (CK) (25)–(27). Se proporcionó una exhibición visual en tiempo real del par y el trabajo para cada contracción a cada sujeto durante los combates y también se proporcionó un fuerte estímulo verbal para alentar al sujeto a ejercer una fuerza máxima en todas las contracciones excéntricas.
Biopsias musculares
Se tomaron un total de cinco biopsias musculares del tercio medio del músculo vasto lateral de cada sujeto, en el ejercicio previo, de 3 h, 24 hy 7 d post-excéntrico. Después de la inyección de un anestésico local en la piel y la fascia (lidocaína al 1% (xilocaína)), se realizó una pequeña incisión y se tomó una muestra muscular (∼120 mg) usando una aguja de biopsia Still, con succión aplicada a la aguja a través de una jeringa de 50 ml. Cada biopsia fue tomada por el mismo médico experimentado de incisiones separadas, a una profundidad constante. Las muestras se marcaron inmediatamente en papel de filtro y luego se congelaron en líquido N2 hasta que se analice más tarde para el contenido de NKA y la actividad 3-O-MFPase (28).
Muestreo y procesamiento de sangre
Antes de la excéntrica de extensión de la rodilla, se insertó un catéter de teflón (20 g, Jelco) en una vena de mano dorsal para un muestreo de sangre venosa arterializada, como se describió anteriormente. (17). Los sujetos estaban sentados en el dinamómetro isocinético 15 minutos antes de que se tomara la primera sangre venosa arterializada previa al ejercicio. Se tomaron más muestras de sangre mientras se sentaban durante las últimas 5 repeticiones de los sets 1, 2, 4, 8 y 10 de ejercicio excéntrico. Las muestras de sangre se analizaron en mediciones por triplicado para el plasma k+ + concentración ((k+ +)) utilizando un analizador automatizado (CIBA Corning 865, Bayer). La concentración sérica de CK ((CK)) se determinó en la sangre venosa arterializada muestreada antes e inmediatamente el ejercicio excéntrico de publicación, y desde una vena antecubital a las 3 h, 24 h y 7 d. Cada muestra se colocó en un tubo de ensayo evacuado liso, y la sangre se dejó coagular durante 30 minutos a temperatura ambiente y luego se centrifugó a 1.500 gramo durante 10 min. El suero se retiró y se congeló a -20 ° C hasta que se analizó por duplicado (CK) usando un analizador Olympus GMBH AU1000 (Olympus Diagnostics, Clare). El rango de referencia normal de (CK) utilizando este método es 45-130 U/L.
