Μυϊκή Κόπωση στα Παιδία έναντι Ενηλίκων: Η επίδραση της οξειδωτικής ικανότητας του μυός και της αιματικής ροής
Creators: name: Καστριτσέας, Λεωνίδας Παναγιώτη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Ηλικία
Μυϊκή Κόπωση
Οξειδωτική Ικανότητα
Age
Muscle Fatigue
Oxidative Capacity

description: Η μυϊκή κόπωση κατά τη διάρκεια της άσκησης μπορεί να επηρεαστεί από την ηλικία. Συγκεκριμένα, κατά την εκτέλεση μέγιστων πρωτοκόλλων άσκησης έχει παρατηρηθεί ότι τα παιδιά παρουσιάζουν υψηλότερη αντίσταση στην κόπωση σε σύγκριση με τους ενήλικες, πιθανόν εξαιτίας διαφορών στο μυϊκό οξειδωτικό μεταβολισμό και στην προμήθεια οξυγόνου κατά την άσκηση. Ο σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής ήταν να διερευνήσει κατά πόσο η αιματική ροή και/ή ο οξειδωτικός μεταβολισμός μπορούν να εξηγήσουν τις διαφορές στην κόπωση (διατήρηση δύναμης) μεταξύ των παιδιών και των ενηλίκων κατά τη διαλειμματική εκτέλεση μέγιστων ισομετρικών συσπάσεων. Έντεκα αγόρια (ηλικίας 11,6 ± 1,1 ετών) και έντεκα άνδρες (ηλικίας 23,3 ± 1,8 ετών) εκτέλεσαν ένα πειραματικό διαλειμματικό πρωτόκολλο που περιλάμβανε 15 μέγιστες ισομετρικές συσπάσεις χειρολαβής με απόφραξη της μυϊκής αιματικής ροής (3 δευτερόλεπτα σύσπαση / 3 δευτερόλεπτα χάλαση) και ένα πρωτόκολλο ελέγχου παρόμοιο με το πειραματικό αλλά χωρίς την αιματική απόφραξη. Η καταγραφή της δύναμης των μυών του πήχη πραγματοποιήθηκε με χειροδυναμόμετρο συνδεδεμένο στο σύστημα BIOPAC, οι μεταβολές στη μυϊκή οξυγόνωση (κορεσμό οξυγόνου – TSI, αποξυγονωμένη αιμοσφαιρίνη - HHb) καταγράφηκαν με τη μέθοδο της εγγύς υπέρυθρης φασματοσκοπίας (NIRS), ενώ οι συστημικές αιμοδυναμικές παράμετροι καταγράφηκαν με τη χρήση υπέρυθρου φωτοπληθυσμογράφου (Finapress). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι κατά την εκτέλεση του πρωτόκολλου χωρίς αιματική απόφραξη παρατηρήθηκε μεγαλύτερη μείωση στη δύναμη στα παιδιά σε σύγκριση με τους ενήλικες (26,9 ± 8,6 % έναντι 35,4 ± 7,4 %, αντίστοιχα, p &lt; 0,05), ενώ η μείωση στη δύναμη δε διέφερε μεταξύ των παιδιών και ενηλίκων στο πρωτόκολλο άσκησης με απόφραξη της αιματικής ροής (39,7 ± 13,3 % vs 38,5 ± 10,2%, αντίστοιχα) αλλά και όταν η μέγιστη δύναμη χρησιμοποιήθηκε ως παράγοντας συνδιακύμανσης (29,9 ± 2,20 % vs 32,5 ± 2,20%, αντίστοιχα). Στα παιδιά, η μείωση στην παραγωγή δύναμης ήταν μεγαλύτερη κατά την εκτέλεση του πρωτοκόλλου με απόφραξη της αιματικής ροής σε σύγκριση με το αυτό χωρίς απόφραξη της αιματικής ροής (p &lt; 0,001), αντίθετα στους ενήλικες δεν υπήρξε διαφορά στην πτώση της δύναμης μεταξύ των δύο πρωτοκόλλων (p &gt; 0,05). Επιπλέον, παρατηρήθηκε συσχέτιση ανάμεσα στη μέγιστη δύναμη χειρολαβής με το ποσοστό πτώσης της δύναμης (r = 0,5 , p &lt; 0,05) και με το ρυθμό πτώσης της δύναμης (slope of force decrement), (r = - 0,910, p &lt; 0,001). Ο κορεσμός οξυγόνου του μυός (TSI) ήταν μικρότερος στους ενήλικες σε σύγκριση με τα παιδιά και στα δύο πρωτόκολλα (p &lt; 0,05). H αποξυγονωμένη αιμοσφαιρίνη (HHb- δείκτης αποδέσμευσης οξυγόνου) είχε στατιστικά μεγαλύτερη αύξηση στους ενήλικες σε σύγκριση με τα παιδιά στο πρωτόκολλο άσκησης με απόφραξη της αιματικής ροής (p &lt; 0,05). Σχετικά με τις συστημικές αιμοδυναμικές αποκρίσεις, δεν παρατηρήθηκαν διαφορές κατά τη διάρκεια της άσκησης στις τιμές της μέσης αρτηριακής πίεσης μεταξύ των δύο ηλικιακών ομάδων και στα δύο πρωτόκολλα (p &gt; 0,05). Αντίθετα, η καρδιακή συχνότητα (p &lt; 0,05) και η σχετική καρδιακή παροχή (p &lt; 0,001) ήταν σημαντικά μικρότερες στα παιδιά σε σύγκριση με τους ενήλικες (p &lt; 0,05), ενώ η σχετική περιφερική αντίσταση των παιδιών ήταν μεγαλύτερη σε σύγκριση με τους ενήλικες και στα δύο πρωτόκολλα (p &lt; 0,001). Συμπερασματικά, η παρατήρηση πως κατά την εκτέλεση του πρωτοκόλλου άσκησης με αιματική απόφραξη εξαλείφθηκαν οι ηλικιακές διαφορές στην αντίσταση στην κόπωση, υποδηλώνει ότι ο μυϊκός οξειδωτικός μεταβολισμός και/ή η αιματική ροή (μέσω της προμήθειας του οξυγόνου) είναι σημαντικός παράγοντας για την υπεροχή των παιδιών έναντι των ενηλίκων στην αντίσταση στην κόπωση κατά την άσκηση. Κατά την εκτέλεση του πρωτοκόλλου κόπωσης ο ασκούμενος μυς είναι περισσότερο υποξικός στους ενήλικες έναντι των παιδιών πιθανά λόγο μεγαλύτερης παραγωγής δύναμης, υψηλότερων ενεργειακών απαιτήσεων και/ή μικρότερης προμήθειας οξυγόνου (λόγω υψηλότερων ενδομυϊκών πιέσεων). Τέλος, μέσα από τα αποτελέσματα της ανάλυσης συνδιακύμανσης ενισχύεται ο ρόλος της μέγιστης απόλυτης δύναμης ως σημαντικός παράγοντας που επιδρά στη μεγαλύτερη αντίσταση στην κόπωση των παιδιών έναντι των ενηλίκων, το οποίο θα πρέπει να εξεταστεί και πειραματικά.
description: Muscle fatigue during exercise may be affected by age. More specifically, it is well documented that children are more resistant to fatigue compared to adults during exercise protocols that involve maximal effort. The increased muscle oxidative metabolism and greater oxygen supply during exercise in children have been proposed as possible mechanisms. The purpose of this study was to investigate whether blood flow and/or oxidative metabolism may indeed explain the differences in muscle fatigability (force reduction) between children and adults during an intermittent maximal isometric fatigue protocol. Eleven boys (aged 11.6 ± 1.1 years old) and eleven male adults (aged 23.3 ± 1.8 years) executed an experimental intermittent protocol that included 15 maximal isometric handgrip contractions under condition of occluded muscle blood flow (3 seconds contraction / 3 seconds relaxation) and a normal blood flow. The force of forearm muscles was recorded using handgrip device connected to BIOPAC system, while muscle oxygenation/hemodynamics (tissue saturation index - TSI, deoxygenated hemoglobin - HHb, total hemoglobin – tHb) and systemic hemodynamic parameters were continuously recorded using near-infrared spectroscopy (NIRS) and infrared photoplethysmography (Finapress), respectively. The results showed that during protocol without occluded muscle blood flow the force reduction was significantly less in children compared to adults (26.9 ± 8.6 % vs 35.4 ± 7.4 %, respectively, p &lt; 0.05). Nevertheless, the magnitude of force reduction was no longer different between children and adults during an exercise with occluded muscle blood flow (39.7 ± 13.3 % vs 38.5 ± 10.2%, respectively) and when the maximal handgrip force was used as a covariate when comparing force reduction between children and adults (29.90 ± 2.20% vs 32.5 ± 2.20%, respectively). In children, the force reduction was significantly greater in protocol with occluded muscle blood flow compared to that with normal blood flow (p &lt; 0.001), but for adults there were no difference in fatigue decrement between the two protocols. Furthermore, maximal handgrip force was significantly correlated with percent of force decrement (r = 0.5, p &lt; 0.05) and the rate of force decrement (r = - 0.910, p &lt; 0.001). The muscle oxygen saturation index (TSI) was smaller in adults than in children in both protocols (p &lt; 0.05), whereas the increase in deoxygenated hemoglobin (HHb-an index of oxygen extraction) was significantly greater in adults than in children during the exercise protocol with occluded muscle blood flow (p &lt; 0.05). Finally, mean arterial blood pressure during exercise was not different between age-groups in both protocols. In contrast, heart rate (p &lt;0.05) and cardiac output index (p &lt; 0.001) were significantly lower and total peripheral resistance index significantly higher in children compared to adults in both protocols. In conclusion, the observation that age-related differences in fatigue resistance are no longer evident during exercise with occluded muscle blood flow show that muscle oxidative metabolism and/or blood flow through oxygen supply are in part responsible for the advantage of children over adults in fatigue resistance. During fatiguing exercise, the active muscles of adults work under a more hypoxic conditions than in children, probably because of the greater absolute force production, a greater energy demand and/or lesser supply of oxygen (due to greater intramuscular/compressive forces). Finally, the results of analysis of covariance reinforce the important role of maximal absolute force as a modifying variable for the differences in fatigue resistance between the children and adults. This, however, has to be further investigated using a hypothesis driven, clear, and a group-controlled experimental design.