Questo lavoro è stato supportato da un'Università del Texas a grant Arlington programma interdisciplinare di ricerca.

Questo protocollo segue le linee guida del Comitato di revisione istituzionale presso l'Università del Texas ad Arlington e conforme agli standard stabiliti dall'ultima versione della dichiarazione di Helsinki. Di conseguenza, consenso informato scritto è stato (e dovrebbe essere) ottenuto prima dell'inizio delle procedure di ricerca.
1. Strumentazione
Nota: La seguente descrizione di strumentazione si basa nel vicino infrarosso (NIR) spettrometro e dati acquisizione sistema utilizzato nel nostro laboratorio (Vedi Tabella materiali). Pertanto, le istruzioni includono passaggi necessari per la funzione ottima di questi dispositivi. Tali passaggi includono la calibrazione della sonda NIR utilizzando il software di accompagnamento e calibrazione fantasma e l'applicazione di un panno scuro per escludere la luce ambientale. Nel caso in cui è utilizzati diversi dati raccolta hardware e/o software, gli investigatori dovrebbero consultare i propri manuali specifici per la calibrazione e considerazioni di luce ambiente. La figura 1 illustra la struttura sperimentale e strumentazione descritta subito sotto.
<ol><li>Istruire il soggetto si trovi supina con le gambe all'interno di una camera di pressione negativa (LBNP) corpo inferiore (Figura 1A), in modo che la loro linea di cintura è circa anche con l'apertura alla casella LBNP. Per istruzioni su come costruire una camera di LBNP, vedere riferimenti17.
</li>
	<li>Posizionare gli elettrodi di elettrocardiogramma tre sul tema: due in una posizione inferiore, emiclavicolare e uno sull'argomento sinistra del lato mediale alla cresta iliaca. Questa configurazione fornisce i migliori risultati a causa di accesso limitato per gli arti inferiori, strumentazione degli arti superiori e movimento del braccio durante l'esercizio di presa di mano.</li>
	<li>Inserire un modulo di monitor di pressione sanguigna non invasiva sul polso dominante del soggetto. Posizionare i polsini pressione sanguigna dito su ogni dito e collegarli al modulo (Figura 1B). Garantire che i polsini pressione sanguigna dito sono correttamente calibrati secondo il manuale che accompagna il dispositivo.</li>
	<li>Istruire il soggetto a cogliere un dinamometro di presa della mano (HGD) con loro braccio non dominante in una posizione leggermente rapita. Il braccio dovrebbe essere posizionato comodamente su un comodino. La distanza e l'angolo la HGD dovrebbe essere regolate per consentire la forza di presa ottimale con movimento del braccio minima (Figura 1).</li>
	<li>Fissare la HGD per un comodino.</li>
	<li>Misurare la contrazione massima volontaria (MVC) del partecipante. Raccontare il partecipante che, quando richiesto, si deve spremere il HGD duro come possibile mentre utilizzando solo i muscoli della mano e dell'avambraccio. Indicare il soggetto che si astengono dall'arruolare loro parte superiore del braccio, petto, spalla o muscoli addominali durante l'esecuzione il massimo grip.</li>
	<li>Ripetere passo 1.6 tre volte, separati da almeno 60 Record s. la forza massima raggiunta (meglio di 3). Questa forza massima serviranno per calcolare l'intensità dell'esercizio per capacità ossidativa del muscolo scheletrico e neurovascolare accoppiamento (Vedi sotto).</li>
	<li>Posizionare un rapid-inflazione bracciale intorno al braccio della mano che esercita. Collegare la linea aerea dal controller di rapida inflazione al polsino.</li>
	<li>Identificare il profundus di digitorum del flessore. Utilizzare un marcatore di pelle per delimitare i confini del muscolo palpabile.</li>
	<li>Assicurarsi che lo spettrometro NIR è tarato correttamente secondo il manuale dell'utente fornito con il dispositivo. Pulire la pelle su cui verrà posizionata la sonda NIR con alcol prep.</li>
	<li>Posizionare la sonda NIR sopra il centro del ventre del muscolo (profundus di digitorum del flessore) e fissarlo saldamente all'avambraccio.</li>
	<li>Avvolgere la sonda e dell'avambraccio con panno scuro, riducendo al minimo l'interferenza dalla luce ambientale (Figura 1, Figura 1).</li>
	<li>Quando si è pronti per eseguire la parte di sympatholysis funzionale dello studio, sigillare il soggetto nella camera di LBNP.</li>
</ol>2. muscolo della capacità ossidativa
Nota: Una traccia di dati rappresentativi che illustrano la procedura sperimentale per la misurazione della capacità ossidativa del muscolo scheletrico è raffigurata in figura 2. Questo approccio sperimentale è stato convalidato in precedenza contro in vivo fosforo MRS18 e in situ muscolo respirometry19e sta guadagnando l'accettazione diffusa20.
<ol><li>Strumento il soggetto come indicato sopra (strumentazione).</li>
	<li>Istruire il soggetto a mentire ancora per 2 min mentre monitoraggio deossiemoglobina (HHb) e ossiemoglobina (HbO2) tramite la sonda NIR. Nota: Questo periodo di riposo consente al soggetto di recuperare da qualsiasi artefatto movimento connesso con il processo di strumentazione e assicura misurazioni di base stabile. Se dopo 2 min che fluttuazioni significative non si sono verificati, il soggetto può essere considerato a stato stazionario e di riposo della linea di base.</li>
	<li>Prima di occlusione del polsino, notificare il soggetto che si sarà gonfiare il bracciale. Gonfiare la parte superiore del braccio polsino almeno 30 mmHg sopra la pressione sanguigna sistolica per 5 min (cioè, suprasystolic). Chiedere al soggetto di mantenere il loro braccio come naturale e rilassante possibile, sia in fase di inflazione del polsino e seguente lo sgonfiamento della cuffia. Nota: Questa 5 min protocollo di occlusione dell'arteria brachiale polsino rispecchia che lo standard clinico attualmente accettato per occlusione vascolare test21,22,23,24,25.</li>
	<li>Registrare il valore di iniziale/basale (prima dell'occlusione del polsino) e il valore di nadir della saturazione dei tessuti (StO2) durante l'occlusione del polsino e determinare il punto intermedio tra questi due valori. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq1.jpg">
</li>
	<li>Permettere al soggetto di recuperare dall'occlusione del polsino e tornare a valori basali che riposa. Una volta che il soggetto ha mantenuto una linea di base che riposa per almeno 1 min completo, continuare al passaggio successivo.</li>
	<li>Istruire soggetti a compressione e mantenere un'impugnatura isometrica al 50% di loro MVC. Incoraggiare il soggetto a mantenere la loro contrazione isometrica fino a quando il tessuto Desatura del 50%. Dopo aver ottenuto questo valore, dire al soggetto di rilassarsi loro mano e li informa che è necessario non più esercizio o movimento.</li>
	<li>Entro 3-5 s seguente esercizio cessazione, amministrare la seguente serie di occlusione rapida polsino (una serie = 1 inflazione + 1 deflazione), come precedentemente stabilito18: Serie #1 - 6: 5 s su/5 s off Serie #7 - 10: 7 s su/10 s off Serie #11-14:10 s su/15 s off Serie #15-18:10 s su/20 s off</li>
	<li>Dopo aver completato la serie di gonfiaggio/sgonfiaggioth 18, istruire il soggetto a riposo, permettendo la saturazione dei tessuti tornare ai valori della previsione iniziale. Dopo che questi valori sono rimasti costanti per almeno 2 min, ripetere i passaggi da 2.4 e 2.5.</li>
	<li>
Calcolo della capacità ossidativa del muscolo scheletrico
	<ol>
<li>Calcolare la pendenza del cambiamento in StO2per ciascuna delle occlusioni 18 polsino singole, formando i punti di ripristino monoexponential illustrati nella Figura 2.</li>
		<li>Adattare i dati calcolati da 2,7 alle seguenti monoexponential curva18,19,26 y = End - Δ x e-kt Nota: 'y' è il tasso di consumo di ossigeno del muscolo relativo (mV̇O2) durante il gonfiaggio del bracciale, 'End' rappresenta il mV̇O2 immediatamente dopo la cessazione dell'esercizio; Delta ('Δ') indica il cambiamento in mV̇O2 dal resto fino alla fine dell'esercizio; 'k' è l'accessorio tasso costante; ' t ' è tempo. Tau è calcolato come 1/k.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. reattivo iperemia
Nota: Una traccia di dati rappresentativi che illustrano la procedura sperimentale per la misura di iperemia reattiva è raffigurata in Figura 3.
<ol><li>Con il soggetto sdraiato supino e instrumentata come descritto sopra (strumentazione), indicare il soggetto a mentire ancora possibile.</li>
	<li>Una volta che il soggetto ha raggiunto uno stato di riposo coerente, continuano a registrare almeno 1 min di dati di base e quindi rapidamente gonfiare un polsino di pressione sanguigna sul braccio superiore ad una pressione di suprasystolic (30 mmHg sopra la pressione sanguigna sistolica).</li>
	<li>Presso il marchio di 5 min, rapidamente sgonfiare il bracciale durante la registrazione della risposta hyperemic.</li>
	<li>Continuare a registrare per almeno 3 minuti per l'acquisizione di recupero del soggetto.</li>
	<li>
Calcolo di iperemia reattiva Nota: I parametri NIRS calcolata sono rappresentati nella figura 3.<ol>
<li>Calcolare StO2 come media StO2 sopra 1 min completo prima della linea di base alla comparsa di occlusione arteriosa polsino.</li>
		<li>Determinare il tasso metabolico a riposo del muscolo scheletrico come il tasso di desaturazione (cioè, pendenza media) durante il polsino occlusione (definito come pendenza 1)27,28.</li>
		<li>Calcolare l'iperemia reattiva come segue: ) la curva ascendente medio dopo il rilascio di polsino (cioè, tasso di riperfusione, definito come pendenza 2), calcolato dal momento del rilascio di polsino attraverso la fase linearmente crescente della traccia del rimbalzo; b) il valore di2 StO più alto raggiunto dopo il rilascio di polsino (indicata come StO2max); c) l'area di iperemia reattiva sotto la curva (AUC); calcolato dal momento del rilascio di polsino a 1-, 2 - e 3-min post polsino-occlusione (AUC 1-min, AUC 2 min e AUC 3-min, rispettivamente); e d) la hyperemic riserva, calcolata come la variazione di StO2 di sopra della linea di base e segnalato come un cambiamento di percentuale (%). Questo valore viene calcolato come la saturazione più alta raggiunta durante il post-occlusiva rimbalzo meno la saturazione media calcolata nel passaggio 3.5.1 (Vedi sopra). Nota: È possibile che grandi differenze nei dati di previsione influirà notevolmente l'interpretazione della riserva iperemica.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. funzionale Sympatholysis
Nota: Una traccia di dati rappresentativi che illustrano la procedura sperimentale per la misurazione funzionale sympatholysis è raffigurata nella Figura 4.
<ol><li>Strumento il soggetto come indicato sopra (strumentazione).</li>
	<li>Garantire una chiusura ermetica nella camera di LBNP.</li>
	<li>Con il soggetto che si trova ancora e a riposo, raccogliere 3 min di dati di base.</li>
	<li>Presso il marchio di 3 min, applicare il vuoto. Regolare il vuoto in modo che la pressione all'interno della camera LBNP è tra-20 e -30 mmHg. Consentire il vuoto a correre per 2 min durante il controllo della risposta del soggetto.</li>
	<li>Presso il marchio di 5 min, disattivare il vuoto e permettere al soggetto di riposare per 3 min.</li>
	<li>Presso il marchio di 8 min, avviare il prompt vocale che guida il soggetto attraverso l'esercizio di presa di mano ritmica (20% MVC).</li>
	<li>Confermare che il soggetto mantenga loro spremere tutta la durata di ogni fase di presa e rilassarsi completamente durante tra ogni ripetizione. Loro produzione di forza di monitorare e verificare che si stiano raggiungendo 20% MVC con ogni presa. Continuare esercizio fino a quando il marchio di 11 min.</li>
	<li>Presso il mark 11 min, applicare il vuoto incoraggiare il soggetto a continuare il loro esercizio ritmico. Lasciare vuoto per eseguire da 11-13 min, quindi spegnerlo.</li>
	<li>Avere il soggetto continua l'esecuzione ritmica mano presa esercizio al 20% del loro MVC per altri 2 minuti. Al momento della cessazione di esercizio, hanno il resto soggetto tranquillamente e si trovano ancora.</li>
	<li>
Calcolo funzionale Sympatholysis
	<ol>
<li>Normalizza il cambiamento in ossiemoglobina con LBNP al segnale labile totale (TLS), determinato durante l'occlusione del polsino 5 min: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq2.jpg"> <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq3.jpg">
</li>
		<li>Calcolare ogni evento come la media finale 20 min di ogni evento.</li>
		<li>Calcolare l'attenuazione indotta dall'esercizio della riduzione ossiemoglobina: <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq4.jpg">
</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
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M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeatability+of+vascular+responsiveness+measures+derived+from+near-infrared+spectroscopy.">Repeatability of vascular responsiveness measures derived from near-infrared spectroscopy.</a> Physiol Rep. 4 (9), (2016).</li><li>Ryan, T. E., Southern, W. M., Brizendine, J. T., McCully, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activity-induced+changes+in+skeletal+muscle+metabolism+measured+with+optical+spectroscopy.">Activity-induced changes in skeletal muscle metabolism measured with optical spectroscopy.</a> Med Sci Sports Exerc. 45 (12), 2346-2352 (2013).</li><li>Southern, W. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+skeletal+muscle+oxidative+capacity+and+impaired+training+adaptations+in+heart+failure.">Reduced skeletal muscle oxidative capacity and impaired training adaptations in heart failure.</a> Physiol Rep. 3 (4), (2015).</li><li>Ryan, T. E., Brizendine, J. T., McCully, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+exercise+type+and+intensity+on+the+noninvasive+assessment+of+skeletal+muscle+mitochondrial+function+using+near-infrared+spectroscopy.">A comparison of exercise type and intensity on the noninvasive assessment of skeletal muscle mitochondrial function using near-infrared spectroscopy.</a> J Appl Physiol. 114 (2), 230-237 (2013).</li><li>Adami, A., Cao, R., Porszasz, J., Casaburi, R., Rossiter, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reproducibility+of+NIRS+assessment+of+muscle+oxidative+capacity+in+smokers+with+and+without+COPD.">Reproducibility of NIRS assessment of muscle oxidative capacity in smokers with and without COPD.</a> Respir Physiol Neurobiol. 235, 18-26 (2017).</li><li>Lacroix, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reproducibility+of+near-infrared+spectroscopy+parameters+measured+during+brachial+artery+occlusion+and+reactive+hyperemia+in+healthy+men.">Reproducibility of near-infrared spectroscopy parameters measured during brachial artery occlusion and reactive hyperemia in healthy men.</a> J Biomed Opt. 17 (7), 077010 (2012).</li><li>Bopp, C. M., Townsend, D. K., Warren, S., Barstow, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+brachial+artery+blood+flow+and+total+[hemoglobin+myoglobin]+during+post-occlusive+reactive+hyperemia.">Relationship between brachial artery blood flow and total [hemoglobin+myoglobin] during post-occlusive reactive hyperemia.</a> Microvasc Res. 91, 37-43 (2014).</li><li>Willingham, T. B., Southern, W. M., McCully, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+reactive+hyperemia+in+the+lower+limb+using+near-infrared+spectroscopy.">Measuring reactive hyperemia in the lower limb using near-infrared spectroscopy.</a> J Biomed Opt. 21 (9), 091302 (2016).</li><li>Kragelj, R., Jarm, T., Erjavec, T., Presern-Strukelj, M., Miklavcic, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parameters+of+postocclusive+reactive+hyperemia+measured+by+near+infrared+spectroscopy+in+patients+with+peripheral+vascular+disease+and+in+healthy+volunteers.">Parameters of postocclusive reactive hyperemia measured by near infrared spectroscopy in patients with peripheral vascular disease and in healthy volunteers.</a> Ann Biomed Eng. 29 (4), 311-320 (2001).</li><li>Gurley, K., Shang, Y., Yu, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+optical+quantification+of+absolute+blood+flow,+blood+oxygenation,+and+oxygen+consumption+rate+in+exercising+skeletal+muscle.">Noninvasive optical quantification of absolute blood flow, blood oxygenation, and oxygen consumption rate in exercising skeletal muscle.</a> J Biomed Opt. 17 (7), 075010 (2012).</li></ol>

Gli autori dichiarano di non avere nessun concorrenti interessi finanziari.

I metodi descritti nel presente documento consentono una valutazione non invasiva, clinica di iperemia reattiva, accoppiamento neurovascolare e capacità ossidativa del muscolo scheletrico in una sola visita clinica o di laboratorio.
Considerazioni critiche
Sebbene la NIRS è relativamente robusto e facile da usare, raccolta di questi dati richiedono attento posizionamento di optodi direttamente sopra il ventre muscolare, fissato saldamente sul posto per evitare artefatto movimento e coperto con un foglio di vinile nero in una stanza scarsamente illuminata per evitare interferenza del vicino infrarosso della luce esterna. Inoltre, ottenendo dati di buona qualità si basa pesantemente una comunicazione chiara tra il tester e il soggetto e il team di test. Noi ed altri, abbiamo trovato che, quando eseguita con attenzione e cure appropriate, NIRS è altamente riproducibile, all'interno di una visita di singolo studio e attraverso molteplici visite10,11,24,29. Inoltre, le variabili di risultato fisiologico segnalate qui (cioè, la capacità ossidativa del muscolo scheletrico, iperemia reattiva e neurovascular accoppiamento) sono sensibili all'intervento sperimentale/cliniche, sia all'interno che tra le visite di studio 30 , 31 , 10 , 11.
C'è attualmente limitato consenso sulla segnalazione appropriata delle variabili di risultato NIRS. Ad esempio, quando si misura la capacità ossidativa del muscolo scheletrico, gli investigatori hanno bene la cinetica di recupero della HbO232, HHb19, Hbdiff30 e tessuto saturazione di O2 (studio presente e altri33 ). Allo stesso modo, una diffusione simile nelle variabili di risultato sono stati segnalati anche per basati su NIRS iperemia reattiva. 34 , 35 , 36 , 37 Alcune di questa discrepanza possono riguardare il tipo di dispositivo NIRS utilizzato. Ad esempio, dispositivi di frequenza-dominio (come usato qui) forniscono quantificazione assoluta di HbO2 e HHb e così non possono essere interessati da cambiamenti acuti nella totale contenuto di Hb (negando la necessità di correggere i dati). Al contrario però, continuo-fluttui dispositivi sono fortemente influenzati da cambiamenti acuti in emoglobina totale, che richiedono dati correzione25.
Le modifiche e la risoluzione dei problemi
Una limitazione importante e attualmente inevitabile della NIRS è la sua profondità di penetrazione limitata (~ 2 cm). Di conseguenza, può ridurre significativamente l'adiposità arto — e persino completamente eliminare — il segnale NIRS e dovrebbe essere considerata quando potenziali soggetti di screening. Per controllare per questo, gli investigatori sono incoraggiati a misura dell'avambraccio di spessore dello skinfold ed escludere i partecipanti con adiposità periferica significativa.
Qualsiasi fattore che può modulare la reattività vascolare, neurovascular accoppiamento e/o capacità ossidativa del muscolo scheletrico (cioè, farmaco, mutazioni genetiche, ecc.) infatti influenzerà le misurazioni di punto finale primario descritte nel presente documento . Gli investigatori sono pertanto incoraggiati a prendere in considerazione questi fattori quando si adatta questo protocollo e pianificazione futura sperimentazione.
Per la determinazione di sympatholysis funzionale, gli investigatori possono voler includere una seconda sfida LBNP riposa affinché il segnale è ancora presente e che le differenze osservate durante l'esercizio-LBNP non erano semplicemente a causa di una perdita di segnale o misura errore. Si consiglia di consentire 3-5 minuti consentire il segnale di ossiemoglobina al recupero completo ai valori basali prima di ripetere la sfida LBNP riposa.
Applicazioni future o indicazioni dopo la padronanza di questa tecnica
Spettroscopia NIR utilizza la luce laser di valutare la concentrazione di emoglobina ossigenata e deossigenata nel tessuto. Durante la misurazione di iperemia reattiva e funzionale sympatholysis, le variazioni relative a questi parametri sono credute per rappresentare le variazioni del flusso microvascolare. Spettroscopia di correlazione diffusa (DCS) è un emergente imaging infrarosso approccio che, oltre a valutare la concentrazione di oxy- e deossiemoglobina, anche possibile quantificare perfusione microvascolare38. Dato le ovvie somiglianze tra questi due approcci di imaging, incorporazione di DCS nelle tecniche proposte sarebbe praticamente priva di cuciture e può fornire ulteriori approfondimenti la quantificazione della funzione microvascolare e perfusione.
Una volta acquistato padronanza di questa tecnica, applicazione alle popolazioni cliniche, quali quelli con insufficienza cardiaca, fornirà importanti informazioni mecanicistiche intolleranza all'esercizio fisico e disfunzioni cardiovascolari.

La risposta hyperemic per un breve periodo di ischemia del tessuto è emerso come una chiave misura non invasiva della funzione vascolare (micro). Durante l'occlusione di un'arteria di conduit, arteriole a valle si dilatano in uno sforzo per compensare l'insulto ischemico. Al momento del rilascio dell'occlusione, la resistenza vascolare in diminuzione provoca iperemia, la cui entità è dettata dalla sua capacità di dilatare il microcircolo a valle. Mentre l'iperemia reattiva è un forte predittore indipendente di eventi cardiovascolari1,2 e pertanto un endpoint clinicamente significativo, il suo significato funzionale di esercitare la tolleranza e la qualità della vita è meno chiaro.
Infatti, esercizio dinamico rappresenta uno stress cardiovascolare importante che esige una risposta neurovascolare altamente coordinata al fine di corrispondere la consegna di ossigeno alle richieste metaboliche. Ad esempio, il flusso sanguigno del muscolo scheletrico può aumentare quasi 100 volte durante isolato muscolare contrazioni3, che sarebbe sopraffare la capacità di pompaggio del cuore, se tale risposta emodinamica sono stato estrapolato a corpo intero esercizio. Di conseguenza, per evitare l'ipotensione severa, simpatico (cioè, vasocostrittore) attività nervosa aumenta la gittata cardiaca, allontanandolo dai tessuti di inattivi e viscerali e verso attivo del muscolo scheletrico4la ridistribuzione. Uscita simpatica è rivolto anche al muscolo scheletrico esercitarsi5; Tuttavia, la segnalazione metaboliche locali attenua la risposta vasocostrittore al fine di garantire sufficiente del tessuto ossigeno consegna6,7,8,9,10, 11. collettivamente, questo processo viene definito funzionale sympatholysis12ed è indispensabile alla normale regolazione del flusso sanguigno del muscolo scheletrico durante l'esercizio. Poiché il flusso sanguigno del muscolo scheletrico è un fattore determinante della capacità aerobica — un preannunciatore indipendente della qualità della vita e malattia cardiovascolare morbilità e mortalità13— comprendere il controllo di ossigeno del muscolo scheletrico nel sangue flusso e tessuto consegna durante l'esercizio fisico è di grande importanza clinica.
Consegna dell'ossigeno è solo metà dell'equazione di Fick, tuttavia, con l'utilizzo di ossigeno soddisfare l'altra metà dell'equazione. Tra i principali determina di utilizzazione dell'ossigeno, fosforilazione ossidativa mitocondriale svolge un ruolo essenziale nella fornitura di energia adeguata per processi cellulari sia a riposo che durante l'esercizio. Infatti, i danni nella capacità ossidativa del muscolo possono limitare funzionale capacità e qualità della vita14,15,16. Varie misure sono comunemente usati per fornire un indice della capacità ossidativa del muscolo, compreso le biopsie del muscolo invasiva e tecniche di spettroscopia (MRS) a risonanza magnetica di costosi e che richiede tempo.
Qui, noi proponiamo un approccio non invasivo, romanzo, usando la spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS), per valutare ognuno di questi tre principali endpoint clinici (iperemia reattiva, sympatholysis e capacità ossidativa del muscolo) in una sola visita clinica o di laboratorio. I principali vantaggi di questo approccio sono triplice: in primo luogo, questa tecnica è facilmente trasportabile, relativamente a basso costo e facile da eseguire. Approcci attuali di ultrasuono di Doppler per misurare l'iperemia reattiva sono altamente operatore-dipendente — che richiedono la vasta abilità e formazione — e richiedono dati sofisticati, ad alto costo, acquisizione e post-elaborazione software. Inoltre, questo in teoria potrebbe essere introdotto in clinica e/o grandi test clinici per comodino monitoraggio o test di efficacia terapeutica. In secondo luogo, in virtù della metodologia, questa tecnica si concentra specificamente su microvasculature del muscolo scheletrico, aumentando la specificità complessiva della tecnica. Approcci alternativi usando ultrasuono di Doppler di concentrano interamente sulle navi del condotto a Monte e dedurre modifiche a valle, che possono attenuare il segnale. In terzo luogo, questa tecnica è completamente non-invasiva. Capacità ossidativa del muscolo scheletrico è tradizionalmente valutate con dilagante e le biopsie muscolari dolorosi e sympatholysis funzionali possono essere valutati con iniezione intra-arteriosa di simpaticomimetici e simpaticolitici. Questo approccio evita questi requisiti tutti insieme.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="836">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:328px;">Dual-channel OxiplexTS Near-infrared spectroscopy machine</td>
			<td style="width:223px;">Iss Medical</td>
			<td align="right" style="width:119px;">101</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:328px;">NIRS muscle sensor</td>
			<td style="width:223px;">Iss Medical</td>
			<td align="right" style="width:119px;">201.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:328px;">E20 Rapid cuff inflation system</td>
			<td style="width:223px;">Hokanson</td>
			<td style="width:119px;">E20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:328px;">AG101 Air Source</td>
			<td style="width:223px;">Hokanson</td>
			<td style="width:119px;">AG101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:328px;">Smedley Handgrip dynometer (recording)</td>
			<td style="width:223px;">Stolting</td>
			<td align="right" style="width:119px;">56380</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:328px;">Powerlab 16/35, 16 Channel Recorder</td>
			<td style="width:223px;">ADInstruments</td>
			<td style="width:119px;">PL3516</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:328px;">Human NIBP Set</td>
			<td style="width:223px;">ADInstruments</td>
			<td style="width:119px;">ML282-SM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:328px;">Bio Amp</td>
			<td style="width:223px;">ADInstruments</td>
			<td style="width:119px;">FE132</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:328px;">Quad Bridge Amp</td>
			<td style="width:223px;">ADInstruments</td>
			<td style="width:119px;">FE224</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:328px;">Connex Spot Monitor</td>
			<td style="width:223px;">Welch Allyn</td>
			<td style="width:119px;">71WX-B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:328px;">Origin(Pro) graphing software</td>
			<td style="width:223px;">OrignPro</td>
			<td style="width:119px;">Pro</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:328px;">Lower body negative pressure chamber</td>
			<td style="width:223px;">Physiology Research Instruments</td>
			<td style="width:119px;">standard unit</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

skeletal muscle neurovascular coupling, oxidative capacity, and microvascular function with 'one stop shop' near-infrared spectroscopy

Esercizio fisico rappresenta un importante sforzo emodinamico che esige una risposta neurovascolare altamente coordinata al fine di corrispondere la consegna di ossigeno alle richieste metaboliche. Iperemia reattiva (in risposta a un breve periodo di ischemia del tessuto) è un predittore indipendente di eventi cardiovascolari e fornisce approfondimenti importanti di salute vascolare e capacità vasodilatatore. Capacità ossidativa del muscolo scheletrico è ugualmente importante nella salute e nella malattia, poiché determina la fornitura di energia per i processi miocellulare. Qui, descriviamo un approccio semplice, non invasivo, utilizzando la spettroscopia nel vicino infrarosso per valutare ognuno di questi endpoint clinici principali (iperemia reattiva, accoppiamento neurovascolare e capacità ossidativa del muscolo) durante una sola visita clinica o di laboratorio. A differenza di ultrasuono di Doppler, immagini/spettroscopia di risonanza magnetica, o misure di flusso basati su catetere invasivo o biopsie del muscolo, il nostro approccio è meno operatore-dipendente, basso costo e completamente non-invasiva. Dati rappresentativi del nostro laboratorio presi insieme con i dati di riepilogo da letteratura precedentemente pubblicata illustrano l'utilità di ciascuno di questi punti finali. Una volta acquistato padronanza di questa tecnica, applicazione alle popolazioni cliniche fornirà importanti informazioni mecanicistiche intolleranza all'esercizio fisico e disfunzioni cardiovascolari.

Capacità ossidativa del muscolo scheletrico
La figura 2 illustra una rappresentanza risposta partecipante durante una valutazione della capacità ossidativa del muscolo scheletrico NIRS-derivato. Pannello A spettacoli la saturazione dei tessuti profile durante un 5min arteriosa polsino protocollo di occlusione, l'esercizio di manicotti e l'occlusione arteriosa intermittente durante il recupero dall'esercizio. Pannello B illustra il profilo previsto tessuto desaturazione/re-insufficienti durante le occlusioni arteriose intermittente durante il periodo di recupero. Il tasso di desaturazione è direttamente proporzionale al tasso di consumo di ossigeno del muscolo e viene tracciato nel pannello C per ciascuno dei periodi di occlusione intermittente polsino. I dati di recupero del consumo di ossigeno calcolato muscolare sono quindi adatto ad una curva di monoexponential e la costante di tempo di recupero derivato. Utilizzando lo stesso approccio, un crescente numero di studi hanno valutato la capacità ossidativa del muscolo scheletrico sia in salute e in malattia, attraverso una varietà di gruppi muscolari (tabella 1).
Iperemia reattiva
La figura 3 illustra il profilo di iperemia reattiva NIRS-derivato durante una prova di occlusione vascolare rappresentativo. Questo stesso approccio è stato utilizzato in una vasta gamma di popolazioni di studio e gruppi muscolari con buon successo (tabella 2). I dati indicano che iperemia reattiva NIRS-derivato non solo fornisce informazioni preziose nella reattività vascolare, ma che il test è facilmente adattabile e clinicamente significativi.
Sympatholysis funzionale
Tabella 3 riassume la letteratura esistente utilizzando l'esatta neurovascular stesso approccio descritto nel presente documento per misurare sympatholysis funzionale, mostrando sia meccanicistici che clinicamente rilevanti risultati di accoppiamento. In soggetti sani di controllo, quando LBNP si sovrappone sull'impugnatura mite, la diminuzione riflessa nell'ossigenazione del muscolo è attenuata da ~ 50% (Figura 4). Fallimento per attenuare l'attività del nervo simpatico (vasocostrittore) durante l'esercizio, come con la malattia cardiovascolare o neurologica (tabella 3), sconvolge l'equilibrio tra apporto di ossigeno e l'utilizzazione e causa funzionale del muscolo ischemia.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57317/57317fig1.jpg"> Figura 1. Set-up sperimentale e strumentazione. (A) rappresentanza struttura sperimentale, con un tipico soggetto sdraiato supino sul letto con le gambe all'interno della camera LBNP e completamente strumentato. (B) braccio dominante strumentato con un dispositivo non invasivo beat-to-beat di pressione per la misurazione della pressione sanguigna arteriosa beat-to-beat e un polsino di pressione sanguigna dell'arteria brachiale per la taratura e verifica del sistema di beat-to-beat. (C) strumentazione del braccio non dominante. La mano è presa comodamente un dinamometro impugnatura (collegato al sistema di acquisizione dati), e il muscolo dell'avambraccio è strumentato con la sonda di spettroscopia nel vicino infrarosso. (D) una volta strumentato, gli optodi NIRS sono coperti con un panno di vinile nero (per eliminare le interferenze dalla luce ambientale). Inoltre, un sistema di gonfiaggio rapido polsino è posizionato sopra l'arteria brachiale. <a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57317/57317fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57317/57317fig2.jpg"> Figura 2. Protocollo di capacità ossidativa del muscolo scheletrico. (A) l'analisi di dati non elaborati da un soggetto rappresentativo misurato tramite NIRS, mostrando la saturazione dei tessuti (StO2) nel corso del tempo. Dopo aver stabilito una linea di base stabile, l'arteria brachiale del braccio non dominante è occlusa per cinque minuti al fine di costituire una riserva di desaturazione del soggetto (differenza tra previsione StO2 e il nadir). Dopo il recupero dall'occlusione, il soggetto viene richiesto di eseguire un'impugnatura isometrica del 50%, seguita da 18 serie di inflazione del polsino rapido per valutare la cinetica consumo ossigeno di recupero muscolare. (B) dati analisi viene quindi eseguita non in linea calcolando la pendenza media di ogni seguente serie di occlusione polsino esercitano; qui illustrato utilizzando ipotetico polsino occlusione serie dati. (C) al fine di calcolare la costante di tempo di recupero di ossigenazione del muscolo, la pendenza di ciascuna delle 18 occlusioni di polsino rapida (cioè, il consumo di ossigeno post-esercizio muscolare, mV̇O2) dalla A è tracciata contro il tempo e adattarsi a una curva di monoexponential. <a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57317/57317fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57317/57317fig3.jpg"> Figura 3. Protocollo sperimentale di iperemia reattiva. Con il soggetto sdraiato supino, registrare almeno 1 min di dati di base, seguiti da 5 min dell'occlusione arteriosa totale polsino e per almeno 3 minuti di recupero dopo il rilascio di polsino. Si noti la sovrapposizione evidente tra il protocollo di capacità ossidativa del muscolo scheletrico (Figura 2) e il presente protocollo. 'Baseline' definisce il periodo di tempo prima di occlusione arteriosa polsino. ' Pendenza 1' definisce il tasso di desaturazione durante l'occlusione del polsino ed è considerato come una misura del tasso metabolico del muscolo scheletrico a riposo. Il valore minimo di2 StO ottenuto durante l'ischemia è definito come ' StO2 minimo ' e viene considerato come una misura dello stimolo ischemico a vasodilate. Il tasso di riperfusione di saturazione del tessuto è indicato come 'Pendenza 2' ed è un indice di iperemia reattiva; così come StO massimo2 e l'iperemia reattiva 'area sotto la curva' (AUC). Per guadagnare la comprensione nella riserva iperemica, StO2 massima è espressa come un variazioni percentuali dal basale. <a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57317/57317fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57317/57317fig4.jpg"> Figura 4. Protocollo sperimentale di sympatholysis funzionale. Pannello di sinistra: l'analisi di dati non elaborati da un soggetto rappresentativo. Con il soggetto sdraiato supino nella camera di LBNP, consentire 3 min della raccolta dei dati baseline allo steady-state. Accendere LBNP a -20 mmHg per 2 min ossiemoglobina/mioglobina dovrebbe diminuire in risposta alla vasocostrizione riflessa simpatica (cerchio blu, area ombreggiata). Consentire 2 min per il recupero. Chiedere al soggetto di eseguire esercizio ritmico manicotti al 20% MVC (misurata prima della raccolta dei dati). Dopo 3 min di esercizio ritmico, ripetere-20 mmHg LBNP per 2 min mentre il soggetto continua ad esercitare, seguiti da 2 min di esercizio senza LBNP. La riduzione da parte dell'emoglobina/mioglobina dovrebbe essere significativamente attenuato (cerchio rosso, area ombreggiata). Se non già effettuato, gonfiare un polsino di pressione sanguigna sopra l'arteria brachiale del braccio esercitare per 5 min stabilire range del soggetto di desaturazione. Si noti che le aree ombreggiate nella figura sono solo destinate a evidenziare i cambiamenti in ossiemoglobina/mioglobina; Vedi protocollo per dettagli su come analizzare le variabili di esito utilizzate per calcolare sympatholysis. Pannello di destra: Cambiamento LBNP-indotto in ossiemoglobina/mioglobina a riposo e durante l'esercizio di manicotti calcolati dai dati sulla sinistra. <a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57317/57317fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Set di dati di riferimento</td>
			<td>Popolazione dello studio</td>
			<td>Dimensione del campione (n)</td>
			<td>Età dei partecipanti (anni ± DS)</td>
			<td>Tau (τ) (s)</td>
			<td>Gruppo muscolare</td>
			<td>NIRS variabile segnalati</td>
			<td>Dispositivo</td>
		</tr>
<tr>
<td>Brizendine et al. (2013)</td>
			<td>Atleti di resistenza</td>
			<td>8</td>
			<td>25 ± 3</td>
			<td>19</td>
			<td>Lateralis vastus</td>
			<td>HBdiff/total volume del sangue</td>
			<td>Onda continua (Oxymon MK III)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Ryan et al. (2014)</td>
			<td>Giovane, sano</td>
			<td>21</td>
			<td>26 ± 2</td>
			<td>55</td>
			<td>Lateralis vastus</td>
			<td>HHb</td>
			<td>Onda continua (Oxymon MK III)</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Del sud et al. (2015)</td>
			<td>Anziani</td>
			<td>23</td>
			<td>61 ± 5</td>
			<td>63</td>
			<td>Flessore del polso</td>
			<td rowspan="2">HBdiff
</td>
			<td>Onda continua (Oxymon MK III)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Anziani + insufficienza cardiaca</td>
			<td>16</td>
			<td>65 ± 7</td>
			<td>77</td>
			<td>Flessore del polso</td>
			<td>Onda continua (Oxymon MK III)</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Adami et al. (2017)</td>
			<td>Fumatori con spirometria normale</td>
			<td>23</td>
			<td>63 ± 7</td>
			<td>80</td>
			<td>Mediale dell'avambraccio</td>
			<td rowspan="2">Indice di saturazione dei tessuti (TSI)</td>
			<td>Onda continua (Portamon)</td>
		</tr>
<tr>
<td>BPCO Gold 2-4</td>
			<td>16</td>
			<td>64 ± 9</td>
			<td>100</td>
			<td>Mediale dell'avambraccio</td>
			<td>Onda continua (Portamon)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Erickson et al. (2013)</td>
			<td>Ferita del midollo spinale</td>
			<td>9</td>
			<td>43 ± 11</td>
			<td>143</td>
			<td>Lateralis vastus</td>
			<td>HbO2 </td>
			<td>Onda continua (Oxymon MK III)</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabella 1: Sintesi dei rapporti precedentemente pubblicati attraverso il continuum di salute utilizzando la spettroscopia nel vicino infrarosso per misurare capacità ossidativa del muscolo scheletrico.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Riferimento</td>
			<td>Popolazione dello studio</td>
			<td>Gruppo muscolare</td>
			<td>Risultati riferiti</td>
			<td>Valore risultato</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="4">Lacroix, J Biomed optare, 2012</td>
			<td rowspan="4">Maschi in buona salute</td>
			<td rowspan="4">Avambraccio</td>
			<td>Ossiemoglobina picco</td>
			<td>28.05 ± 3.15 ΜM</td>
		</tr>
<tr>
<td>Picco di emoglobina totale</td>
			<td>10.56 ± 1.80 ΜM</td>
		</tr>
<tr>
<td>Aumentare la frequenza a picco HbO2
</td>
			<td>0,75 ± 0,22 μM/s</td>
		</tr>
<tr>
<td>Aumentare il tasso di Hb totale Peak</td>
			<td>0.52 ± 0,16 μM/s</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3">Kragelj, Ann Biomed Eng, 2001</td>
			<td rowspan="3">Malattia vascolare periferica</td>
			<td rowspan="3">Avambraccio</td>
			<td>Consumo di ossigeno</td>
			<td>0.68 ± 0,04 mL/min</td>
		</tr>
<tr>
<td>Tempo di picco</td>
			<td>153 ± 16 s</td>
		</tr>
<tr>
<td>Massima variazione assoluta HbO2
</td>
			<td>2.93 ± 0,22 μM/100 mL</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Suffoletto, rianimazione, 2012</td>
			<td rowspan="2">Arresto post-cardiaco terapia intensiva Admittants</td>
			<td rowspan="2">Eminenza tenar</td>
			<td>Tasso di desaturazione</td>
			<td>-5,6 ± 2 %/min</td>
		</tr>
<tr>
<td>Tasso di resaturation</td>
			<td>%/sec ± 0,9 0,6</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3">Dimopoulos, Respir cura, 2013</td>
			<td rowspan="3">Ipertensione arteriosa polmonare</td>
			<td rowspan="3">Eminenza tenar</td>
			<td>Saturazione della linea di base con 21% O2
</td>
			<td>65,8 ± 14,9%</td>
		</tr>
<tr>
<td>O2 Tasso di consumo con 21% O2
</td>
			<td>35,3 ± 9,1 %/min</td>
		</tr>
<tr>
<td>Tasso di riperfusione con 21% O2
</td>
			<td>535 ± 179 %/min</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Doerschug, J Physiol Heart Circ Physiol, 2007</td>
			<td rowspan="2">Sepsis e guasto dell'organo</td>
			<td rowspan="2">Avambraccio</td>
			<td>Saturazione della linea di base</td>
			<td>84%</td>
		</tr>
<tr>
<td>Tasso di riossigenazione</td>
			<td>3,6 %/s</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3">Mayeur, Crit Care Med, 2011</td>
			<td rowspan="3">Shock settico</td>
			<td rowspan="3">Eminenza tenar</td>
			<td>Saturazione della linea di base</td>
			<td>80 ± 1,0%</td>
		</tr>
<tr>
<td>Pendio di desaturazione</td>
			<td>-9,8 ± 3,7 %/min</td>
		</tr>
<tr>
<td>Pendio di recupero</td>
			<td>2.3 ± 1.4 %/sec</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="5">McLay, Exp Physiol, 2016</td>
			<td rowspan="5">Maschi in buona salute</td>
			<td rowspan="5">Tibiale anteriore</td>
			<td>Saturazione della linea di base</td>
			<td>71,3 ± 2,9%</td>
		</tr>
<tr>
<td>Saturazione minima</td>
			<td>44,8 ± 8,6%</td>
		</tr>
<tr>
<td>Pendio di desaturazione</td>
			<td>-0,1 ± 0,03 %/s</td>
		</tr>
<tr>
<td>Pendio di recupero</td>
			<td>1.63 ± 0,5 %/s</td>
		</tr>
<tr>
<td>Saturazione di picco</td>
			<td>82,6 ± 2,3%</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="4">McLay, Physiol Rep, 2016</td>
			<td rowspan="4">Maschi in buona salute</td>
			<td rowspan="4">Tibiale anteriore</td>
			<td>Saturazione della linea di base</td>
			<td>71,1 ± 2,4%</td>
		</tr>
<tr>
<td>Saturazione minima</td>
			<td>46,2 ± 7,5%</td>
		</tr>
<tr>
<td>Saturazione di picco</td>
			<td>82,1 ± 1,4%</td>
		</tr>
<tr>
<td>Pendio di recupero</td>
			<td>1.32 ± 0,38 %/s</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabella 2: Sintesi dei rapporti precedentemente pubblicati attraverso il continuum di salute utilizzando la spettroscopia nel vicino infrarosso per misurare l'iperemia reattiva.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Riferimento</td>
			<td>Popolazione dello studio</td>
			<td>% Attenuazione</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">MD di Nelson, J. Physiol, 2015</td>
			<td>Sano</td>
			<td>-57</td>
		</tr>
<tr>
<td>Distrofia muscolare di Becker</td>
			<td>-13</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Vongpatanasin, J. Physiol, 2011</td>
			<td>Sano</td>
			<td>-93</td>
		</tr>
<tr>
<td>Ipertensione</td>
			<td>-14</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Fadel, J. Physiol, 2004</td>
			<td>Pre-menopausa</td>
			<td>-84</td>
		</tr>
<tr>
<td>Post-menopausa</td>
			<td>-19</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Sander, PNAS, 2000</td>
			<td>Sano</td>
			<td>-74</td>
		</tr>
<tr>
<td>Distrofia muscolare di Duchenne</td>
			<td>. + 7</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">MD di Nelson, neurologia, 2014</td>
			<td>Sano</td>
			<td>-54</td>
		</tr>
<tr>
<td>Distrofia muscolare di Duchenne</td>
			<td>-7</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Prezzo, ipertensione, 2013</td>
			<td>Pre-trattamento dell'ipertensione</td>
			<td>-52</td>
		</tr>
<tr>
<td>Trattamento dell'ipertensione Post-Nebivololo</td>
			<td>-97</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Hansen, J. Clin. Investire., 1996</td>
			<td>Sano esercizio alle 20% MVC</td>
			<td>-92</td>
		</tr>
<tr>
<td>Sano esercizio al 30% MVC</td>
			<td>-125</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabella 3: Riepilogo dei rapporti precedentemente pubblicati attraverso il continuum salute usando spettroscopia nel vicino infrarosso, in combinazione con negativo corpo bassa pressione e manicotti esercizio, per valutare sympatholysis funzionale.

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Skeletal Muscle Neurovascular Coupling, Oxidative Capacity, and Microvascular Function with 'One Stop Shop' Near-infrared Spectroscopy

Muscolo scheletrico Neurovascular accoppiamento, capacità ossidativa e funzione microvascolare con 'One Stop Shop' spettroscopia nel vicino infrarosso

Qui, descriviamo un approccio semplice, non invasivo, utilizzando la spettroscopia nel vicino infrarosso per valutare l'iperemia reattiva, accoppiamento neurovascolare e capacità ossidativa del muscolo scheletrico in una sola visita clinica o di laboratorio.

Exercise represents a major hemodynamic stress that demands a highly coordinated neurovascular response in order to match oxygen delivery to metabolic ...

skeletal-muscle-neurovascular-coupling-oxidative-capacity

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Medicine

12.4K Views.  University of Texas at Arlington. Qui, descriviamo un approccio semplice, non invasivo, utilizzando la spettroscopia nel vicino infrarosso per valutare l'iperemia reattiva, accoppiamento neurovascolare e capacità ossidativa del muscolo scheletrico in una sola visita clinica o di laboratorio.

Video: Skeletal Muscle Neurovascular Coupling, Oxidative Capacity, and Microvascular Function with 'One Stop Shop' Near-infrared Spectroscopy

Myo-mechanical Analysis of Isolated Skeletal Muscle

To assess the in vivo effects of therapeutic interventions for the treatment of muscle disease 1,2,3, quantitative methods are needed that measure force generation and fatigability in treated muscle. We describe a detailed approach to evaluating myo-mechanical properties in freshly explanted hindlimb muscle from the mouse. We describe the atraumatic harvest of mouse extensor digitorum longus muscle, mounting the muscle in a muscle strip myograph (Model 820MS; Danish Myo Technology), and the measurement of maximal twitch and tetanic tension, contraction time, and half-relaxation time, using a square pulse stimulator (Model S48; Grass Technologies). Using these measurements, we demonstrate the calculation of specific twitch and tetanic tension normalized to muscle cross-sectional area, the twitch-to-tetanic tension ratio, the force-frequency relationship curve and the low frequency fatigue curve 4. This analysis provides a method for quantitative comparison between therapeutic interventions in mouse models of muscle disease 1,2,3,5, as well as comparison of the effects of genetic modification on muscle function 6,7,8,9.

To assess the in vivo effects of therapeutic interventions for muscle disease, methods are needed to quantitate force generation and fatigability in treated muscle. We detail an approach to evaluating myo-mechanical properties in explanted mouse hindlimb muscle. This analysis provides a robust approach to quantitating the effects of genetic modification on muscle function, as well as comparison of therapies in mouse models of muscle disease.

Myo-meccanico Analisi dei isolata del muscolo scheletrico

To assess the in vivo effects of therapeutic interventions for the treatment of muscle disease 1,2,3, quantitative methods are needed that measure force ...

Ricerca

Medicina

In Vivo Canine Muscle Function Assay

We describe a minimally-invasive and reproducible method to measure canine pelvic limb muscle strength and muscle response to repeated eccentric 
contractions. The pelvic limb of an anesthetized dog is immobilized in a stereotactic frame to align the tibia at a right angle to the femur. Adhesive wrap affixes the 
paw to a pedal mounted on the shaft of a servomotor to measure torque. Percutaneous nerve stimulation activates pelvic limb muscles of the paw to either push (extend) or 
pull (flex) against the pedal to generate isometric torque. Percutaneous tibial nerve stimulation activates tibiotarsal extensor muscles. Repeated eccentric (lengthening) 
contractions are induced in the tibiotarsal flexor muscles by percutaneous peroneal nerve stimulation. The eccentric protocol consists of an initial isometric contraction 
followed by a forced stretch imposed by the servomotor. The rotation effectively lengthens the muscle while it contracts, e.g., an eccentric contraction. During 
stimulation flexor muscles are subjected to an 800 msec isometric and 200 msec eccentric contraction. This procedure is repeated every 5 sec. To avoid fatigue, 4 min rest 
follows every 10 contractions with a total of 30 contractions performed.

In Vivo Canine Muscle Function Assay

We describe a minimally-invasive and painless method to measure canine hindlimb muscle strength and muscle response to repeated eccentric contractions.

In Vivo saggio canina funzione muscolare

We describe a minimally-invasive and reproducible method to measure canine pelvic limb muscle strength and muscle response to repeated eccentric 
...

Skeletal Muscle Gender Dimorphism from Proteomics

Gross contraction in skeletal muscle is primarily determined by a relatively small number of contractile proteins, however this tissue is also remarkably adaptable to environmental factors1 such as hypertrophy by resistance exercise and atrophy by disuse. It thereby exhibits remodeling and adaptations to stressors (heat, ischemia, heavy metals, etc.)2,3. Damage can occur to muscle by a muscle exerting force while lengthening, the so-called eccentric contraction4. The contractile proteins can be damaged in such exertions and need to be repaired, degraded and/or resynthesized; these functions are not part of the contractile proteins, but of other much less abundant proteins in the cell. To determine what subset of proteins is involved in the amelioration of this type of damage, a global proteome must be established prior to exercise5 and then followed subsequent to the exercise to determine the differential protein expression and thereby highlight candidate proteins in the adaptations to damage and its repair. Furthermore, most studies of skeletal muscle have been conducted on the male of the species and hence may not be representative of female muscle. 
In this article we present a method for extracting proteins reproducibly from male and female muscles, and separating them by two-dimensional gel electrophoresis followed by high resolution digital imaging6. This provides a protocol for spots (and subsequently identified proteins) that show a statistically significant (p &lt; 0.05) two-fold increase or decrease, appear or disappear from the control state. These are then excised, digested with trypsin and separated by high-pressure liquid chromatography coupled to a mass spectrometer (LC/MS) for protein identification (LC/MS/MS)5. This methodology (Figure 1) can be used on many tissues with little to no modification (liver, brain, heart etc.).

A straight-forward set of methods to isolate and determine the identity of the most abundant proteins expressed in skeletal muscle. About 800 spots are discerned on a two-dimensional gel from 10 mg muscle; this allows for the determination of gender-specific protein expression. These methods will give equivalent results in most tissues.

Sesso Dimorfismo muscolo scheletrico da Proteomica

Gross contraction in skeletal muscle is primarily determined by a relatively small number of contractile proteins, however this tissue is also remarkably ...

Non-invasive Assessment of Microvascular and Endothelial Function

The authors have utilized capillaroscopy and forearm blood flow techniques to investigate the role of microvascular dysfunction in pathogenesis of cardiovascular disease. Capillaroscopy is a non-invasive, relatively inexpensive methodology for directly visualizing the microcirculation. Percent capillary recruitment is assessed by dividing the increase in capillary density induced by postocclusive reactive hyperemia (postocclusive reactive hyperemia capillary density minus baseline capillary density), by the maximal capillary density (observed during passive venous occlusion). Percent perfused capillaries represents the proportion of all capillaries present that are perfused (functionally active), and is calculated by dividing postocclusive reactive hyperemia capillary density by the maximal capillary density. Both percent capillary recruitment and percent perfused capillaries reflect the number of functional capillaries. The forearm blood flow (FBF) technique provides accepted non-invasive measures of endothelial function: The ratio FBFmax/FBFbase is computed as an estimate of vasodilation, by dividing the mean of the four FBFmax values by the mean of the four FBFbase values. Forearm vascular resistance at maximal vasodilation (FVRmax) is calculated as the mean arterial pressure (MAP) divided by FBFmax. Both the capillaroscopy and forearm techniques are readily acceptable to patients and can be learned quickly.
The microvascular and endothelial function measures obtained using the methodologies described in this paper may have future utility in clinical patient cardiovascular risk-reduction strategies. As we have published reports demonstrating that microvascular and endothelial dysfunction are found in initial stages of hypertension including prehypertension, microvascular and endothelial function measures may eventually aid in early identification, risk-stratification and prevention of end-stage vascular pathology, with its potentially fatal consequences.

Capillaroscopy is a non-invasive, relatively inexpensive methodology for directly visualizing the microcirculation. The forearm blood flow technique provides accepted non-invasive measures of endothelial function.

La valutazione non invasiva della funzione endoteliale e microvascolare

The authors have utilized capillaroscopy and forearm blood flow techniques to investigate the role of microvascular dysfunction in pathogenesis of ...

Quantitative Magnetic Resonance Imaging of Skeletal Muscle Disease

Quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) describes the development and use of MRI to quantify physical, chemical, and/or biological properties of living systems. Neuromuscular diseases often exhibit a temporally varying, spatially heterogeneous, and multi-faceted pathology. The goal of this protocol is to characterize this pathology using qMRI methods. The MRI acquisition protocol begins with localizer images (used to locate the position of the body and tissue of interest within the MRI system), quality control measurements of relevant magnetic field distributions, and structural imaging for general anatomical characterization. The qMRI portion of the protocol includes measurements of the longitudinal and transverse relaxation time constants (T1 and T2, respectively). Also acquired are diffusion-tensor MRI data, in which water diffusivity is measured and used to infer pathological processes such as edema. Quantitative magnetization transfer imaging is used to characterize the relative tissue content of macromolecular and free water protons. Lastly, fat-water MRI methods are used to characterize fibro-adipose tissue replacement of muscle. In addition to describing the data acquisition and analysis procedures, this paper also discusses the potential problems associated with these methods, the analysis and interpretation of the data, MRI safety, and strategies for artifact reduction and protocol optimization.

Neuromuscular diseases often exhibit a temporally varying, spatially heterogeneous, and multi-faceted pathology. The goal of this protocol is to characterize this pathology using non-invasive magnetic resonance imaging methods.

Quantitative Magnetic Resonance Imaging di malattia muscolare scheletrico

Quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) describes the development and use of MRI to quantify physical, chemical, and/or biological properties of ...

Combined Near-infrared Fluorescent Imaging and Micro-computed Tomography for Directly Visualizing Cerebral Thromboemboli

Direct thrombus imaging visualizes the root cause of thromboembolic infarction. Being able to image thrombus directly allows far better investigation of stroke than relying on indirect measurements, and will be a potent and robust vascular research tool. We use an optical imaging approach that labels thrombi with a molecular imaging thrombus marker&#160;&#8212; a Cy5.5 near-infrared fluorescent (NIRF) probe that is covalently linked to the fibrin strands of the thrombus by the fibrin-crosslinking enzymatic action of activated coagulation factor XIIIa during the process of clot maturation. A micro-computed tomography (microCT)-based approach uses thrombus-seeking gold nanoparticles (AuNPs) functionalized to target the major component of the clot: fibrin. This paper describes a detailed protocol for the combined in vivo microCT and ex vivo NIRF imaging of thromboemboli in a mouse model of embolic stroke. We show that in vivo microCT and fibrin-targeted glycol-chitosan AuNPs (fib-GC-AuNPs) can be used for visualizing both in situ thrombi and cerebral embolic thrombi. We also describe the use of in vivo microCT-based direct thrombus imaging to serially monitor the therapeutic effects of tissue plasminogen activator-mediated thrombolysis. After the last imaging session, we demonstrate by ex vivo NIRF imaging the extent and the distribution of residual thromboemboli in the brain. Finally, we describe quantitative image analyses of microCT and NIRF imaging data. The combined technique of direct thrombus imaging allows two independent methods of thrombus visualization to be compared: the area of thrombus-related fluorescent signal on ex vivo NIRF imaging vs. the volume of hyperdense microCT thrombi in vivo.

This protocol describes the application of combined near-infrared fluorescent (NIRF) imaging and micro-computed tomography (microCT) for visualizing cerebral thromboemboli. This technique allows the quantification of thrombus burden and evolution. The NIRF imaging technique visualizes fluorescently labeled thrombus in excised brain, while the microCT technique visualizes thrombus inside living animals using gold-nanoparticles.

Imaging fluorescente combinata vicino infrarosso e la tomografia micro-computerizzata per Direttamente Visualizzazione cerebrale tromboembolie

Direct thrombus imaging visualizes the root cause of thromboembolic infarction. Being able to image thrombus directly allows far better investigation of ...

Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle

Skeletal muscle mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity, which is critically important in health and disease, can be measured in vivo and noninvasively in humans via phosphorus-31 magnetic resonance spectroscopy (31PMRS). However, the approach has not been widely adopted in translational and clinical research, with variations in methodology and limited guidance from the literature. Increased optimization, standardization, and dissemination of methods for in vivo 31PMRS would facilitate the development of targeted therapies to improve OXPHOS capacity and could ultimately favorably impact cardiovascular health. 31PMRS produces a noninvasive, in vivo measure of OXPHOS capacity in human skeletal muscle, as opposed to alternative measures obtained from explanted and potentially altered mitochondria via muscle biopsy. It relies upon only modest additional instrumentation beyond what is already in place on magnetic resonance scanners available for clinical and translational research at most institutions. In this work, we outline a method to measure in vivo skeletal muscle OXPHOS. The technique is demonstrated using a 1.5 Tesla whole-body MR scanner equipped with the suitable hardware and software for 31PMRS, and we explain a simple and robust protocol for in-magnet resistive exercise to rapidly fatigue the quadriceps muscle. Reproducibility and feasibility are demonstrated in volunteers as well as subjects over a wide range of functional capacities.

Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle

This work demonstrates the feasibility of an in vivo phosphorus-31 magnetic resonance spectroscopy (31PMRS) technique to quantify mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity in human skeletal muscle.

Fosforo-31 spettroscopia di risonanza magnetica: uno strumento per misurare<em&gt; In Vivo</em&gt; Capacità fosforilazione ossidativa mitocondriale nel muscolo scheletrico umano

Skeletal muscle mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity, which is critically important in health and disease, can be measured in vivo ...

Assessment of Human Adipose Tissue Microvascular Function Using Videomicroscopy

While obesity is closely linked to the development of metabolic and cardiovascular disease, little is known about mechanisms that govern these processes. It is hypothesized that pro-atherogenic mediators released from fat tissues particularly in association with central/visceral adiposity may promote pathogenic vascular changes locally and systemically, and the notion that cardiovascular disease may be the consequence of adipose tissue dysfunction continues to evolve. Here, we describe a unique method of videomicroscopy that involves analysis of vasodilator and vasoconstrictor responses of intact small human arterioles removed from the adipose depot of living human subjects. Videomicroscopy is used to examine functional properties of isolated microvessels in response to pharmacological or physiological stimuli using a pressured system that mimics in vivo conditions. The technique is a useful approach to gain understanding of the pathophysiology and molecular mechanisms that contribute to vascular dysfunction locally within the adipose tissue milieu. Moreover, abnormalities in the adipose tissue microvasculature have also been linked with systemic diseases. We applied this technique to examine depot-specific vascular responses in obese subjects. We assessed endothelium-dependent vasodilation to both increased flow and acetylcholine in adipose arterioles (50 - 350 &#181;m internal diameter, 2 - 3 mm in length) isolated from two different adipose depots during bariatric surgery from the same individual. We demonstrated that arterioles from visceral fat exhibit impaired endothelium-dependent vasodilation compared to vessels isolated from the subcutaneous depot. The findings suggest that the visceral microenvironment is associated with vascular endothelial dysfunction which may be relevant to clinical observation linking increased visceral adiposity to systemic disease mechanisms. The videomicroscopy technique can be used to examine vascular phenotypes from different fat depots as well as compare findings across individuals with different degrees of obesity and metabolic dysfunction. The method can also be used to examine vascular responses longitudinally in response to clinical interventions.

Videomicroscopy systems are used to examine functional properties of isolated adipose tissue arterioles in response to physiological and pharmacological stimuli. This technique can be used to examine microvascular phenotypes in different adipose tissue domains in obese humans.

Valutazione della funzione microvascolare di tessuto adiposo umano mediante videomicroscopia

While obesity is closely linked to the development of metabolic and cardiovascular disease, little is known about mechanisms that govern these processes. ...

A New Best Practice for Validating Tail Vein Injections in Rat with Near-infrared-Labeled Agents

Intravenous (IV) administration of agents into the tail vein of rats can be both difficult and inconsistent. Optimizing tail vein injections is a key part of many experimental procedures where reagents need to be introduced directly into the bloodstream. Unwittingly, the injection can be subcutaneous, possibly altering the scientific outcomes. Utilizing a nanoemulsion-based biological probe with an incorporated near-infrared fluorescent (NIRF) dye, this method offers the capability of imaging a successful tail vein injection in vivo. With the use of a NIRF imager, images are taken before and after the injection of the agent. An acceptable IV injection is then qualitatively or quantitatively determined based on the intensity of the NIRF signal at the site of injection.

Here we present a method to validate tail vein injections in rats by utilizing near-infrared fluorescence imaging data from dyes incorporated into agents or biological probes. The tail is imaged before and after the injection, the fluorescent signal is quantified, and an assessment of the injection quality is made.

Una nuova pratica migliore per la convalida di coda vena iniezioni nel ratto con agenti vicino-infrarosso-Labeled

Intravenous (IV) administration of agents into the tail vein of rats can be both difficult and inconsistent. Optimizing tail vein injections is a key part ...

How to Administer Near-Infrared Spectroscopy in Critically ill Neonates, Infants, and Children

Near infrared spectroscopy (NIRS) calculates regional tissue oxygenation (rSO2) using the different absorption spectra of oxygenated and deoxygenated hemoglobin molecules. A probe placed on the skin emits light that is absorbed, scattered, and reflected by the underlying tissue. Detectors in the probe sense the amount of reflected light: this reflects the organ-specific ratio of oxygen supply and consumption - independent of pulsatile flow. Modern devices enable the simultaneous monitoring at different body sites. A rise or dip in the rSO2 curve visualizes changes in oxygen supply or demand before vital signs indicate them. The evolution of rSO2 values in relation to the starting point is more important for interpretation than are absolute values.
A routine clinical application of NIRS is the surveillance of somatic and cerebral oxygenation during and after cardiac surgery. It is also administered in preterm infants at risk for necrotizing enterocolitis, newborns with hypoxic ischemic encephalopathy and a potential risk of impaired tissue oxygenation. In the future, NIRS could be increasingly used in multimodal neuromonitoring, or applied to monitor patients with other conditions (e.g., after resuscitation or traumatic brain injury).

This protocol is designed to assist clinicians to measure regional tissue oxygenation at different body sites in infants and children. It can be used in situations where tissue oxygenation is potentially compromised, particularly during cardiopulmonary bypass, when using non-pulsatile cardiac-assist devices, and in critically ill neonates, infants and children.

Come somministrare la spettroscopia del vicino infrarosso in neonati, neonati e bambini gravemente malati

Near infrared spectroscopy (NIRS) calculates regional tissue oxygenation (rSO2) using the different absorption spectra of oxygenated and deoxygenated ...