Muscular activity and fatigue in lower-limb and trunk muscles during different sit-to-stand tests

Sit-to-stand (STS) tests measure the ability to get up from a chair, reproducing an important component of daily living activity. As this functional task is essential for human independence, STS performance has been studied in the past decades using several methods, including electromyography. The aim of this study was to measure muscular activity and fatigue during different repetitions and speeds of STS tasks using surface electromyography in lower-limb and trunk muscles. This cross-sectional study recruited 30 healthy young adults. Average muscle activation, percentage of maximum voluntary contraction, muscle involvement in motion and fatigue were measured using surface electrodes placed on the medial gastrocnemius (MG), biceps femoris (BF), vastus medialis of the quadriceps (QM), the abdominal rectus (AR), erector spinae (ES), rectus femoris (RF), soleus (SO) and the tibialis anterior (TA). Five-repetition STS, 10-repetition STS and 30-second STS variants were performed. MG, BF, QM, ES and RF muscles showed differences in muscle activation, while QM, AR and ES muscles showed significant differences in MVC percentage. Also, significant differences in fatigue were found in QM muscle between different STS tests. There was no statistically significant fatigue in the BF, MG and SO muscles of the leg although there appeared to be a trend of increasing fatigue. These results could be useful in describing the functional movements of the STS test used in rehabilitation programs, notwithstanding that they were measured in healthy young subjects.

Interactions and turnover of the muscular dystrophy protein myotilin

The striated muscle sarcomere is a force generating and transducing unit as well as an important sensor of extracellular cues and a coordinator of cellular signals. The borders of individual sarcomeres are formed by the Z-disks. The Z-disk component myotilin interacts with Z-disk core structural proteins and with regulators of signaling cascades. Missense mutations in the gene encoding myotilin cause dominantly inherited muscle disorders, myotilinopathies, by an unknown mechanism. In this thesis the functions of myotilin were further characterized to clarify the molecular biological basis and the pathogenetic mechanisms of inherited muscle disorders, mainly caused by mutated myotilin. Myotilin has an important function in the assembly and maintenance of the Z-disks probably through its actin-organizing properties. Our results show that the Ig-domains of myotilin are needed for both binding and bundling actin and define the Ig domains as actin-binding modules. The disease-causing mutations appear not to change the interplay between actin and myotilin. Interactions between Z-disk proteins regulate muscle functions and disruption of these interactions results in muscle disorders. Mutations in Z-disk components myotilin, ZASP/Cypher and FATZ-2 (calsarcin-1/myozenin-2) are associated with myopathies. We showed that proteins from the myotilin and FATZ families interact via a novel and unique type of class III PDZ binding motif with the PDZ domains of ZASP and other Enigma family members and that the interactions can be modulated by phosphorylation. The morphological findings typical of myotilinopathies include Z-disk alterations and aggregation of dense filamentous material. The causes and mechanisms of protein aggregation in myotilinopathy patients are unknown, but impaired degradation might explain in part the abnormal protein accumulation. We showed that myotilin is degraded by the calcium-dependent, non-lysosomal cysteine protease calpain and by the proteasome pathway, and that wild type and mutant myotilin differ in their sensitivity to degradation. These studies identify the first functional difference between mutated and wild type myotilin. Furthermore, if degradation of myotilin is disturbed, it accumulates in cells in a manner resembling that seen in myotilinopathy patients. Based on the results, we propose a model where mutant myotilin escapes proteolytic breakdown and forms protein aggregates, leading to disruption of myofibrils and muscular dystrophy. In conclusion, the main results of this study demonstrate that myotilin is a Z-disk structural protein interacting with several Z-disk components. The turnover of myotilin is regulated by calpain and the ubiquitin proteasome system and mutations in myotilin seem to affect the degradation of myotilin, leading to protein accumulations in cells. These findings are important for understanding myotilin-linked muscle diseases and designing treatments for these disorders.

Genetic analysis of an Indian family with members affected with Waardenburg syndrome and Duchenne muscular dystrophy

Purpose: Waardenburg syndrome (WS) is characterized by sensorineural hearing loss and pigmentation defects of the eye, skin, and hair. It is caused by mutations in one of the following genes: PAX3 (paired box 3), MITF (microphthalmia-associated transcription factor), EDNRB (endothelin receptor type B), EDN3 (endothelin 3), SNAI2 (snail homolog 2, Drosophila) and SOX10 (SRY-box containing gene 10). Duchenne muscular dystrophy (DMD) is an X-linked recessive disorder caused by mutations in the DMD gene. The purpose of this study was to identify the genetic causes of WS and DMD in an Indian family with two patients: one affected with WS and DMD, and another one affected with only WS. Methods: Blood samples were collected from individuals for genomic DNA isolation. To determine the linkage of this family to the eight known WS loci, microsatellite markers were selected from the candidate regions and used to genotype the family. Exon-specific intronic primers for EDN3 were used to amplify and sequence DNA samples from affected individuals to detect mutations. A mutation in DMD was identified by multiplex PCR and multiplex ligation-dependent probe amplification method using exon-specific probes. Results: Pedigree analysis suggested segregation of WS as an autosomal recessive trait in the family. Haplotype analysis suggested linkage of the family to the WS4B (EDN3) locus. DNA sequencing identified a novel missense mutation p.T98M in EDN3. A deletion mutation was identified in DMD. Conclusions: This study reports a novel missense mutation in EDN3 and a deletion mutation in DMD in the same Indian family. The present study will be helpful in genetic diagnosis of this family and increases the mutation spectrum of EDN3.

Nanolipodendrosome-loaded glatiramer acetate and myogenic differentiation I as augmentation therapeutic strategy approaches in muscular dystrophy

Backgrond: Muscular dystrophies consist of a number of juvenile and adult forms of complex disorders which generally cause weakness or efficiency defects affecting skeletal muscles or, in some kinds, other types of tissues in all parts of the body are vastly affected. In previous studies, it was observed that along with muscular dystrophy, immune inflammation was caused by inflammatory cells invasion - like T lymphocyte markers (CD8+/CD4+). Inflammatory processes play a major part in muscular fibrosis in muscular dystrophy patients. Additionally, a significant decrease in amounts of two myogenic recovery factors (myogenic differentation 1 MyoD] and myogenin) in animal models was observed. The drug glatiramer acetate causes anti-inflammatory cytokines to increase and T helper (Th) cells to induce, in an as yet unknown mechanism. MyoD recovery activity in muscular cells justifies using it alongside this drug. Methods: In this study, a nanolipodendrosome carrier as a drug delivery system was designed. The purpose of the system was to maximize the delivery and efficiency of the two drug factors, MyoD and myogenin, and introduce them as novel therapeutic agents in muscular dystrophy phenotypic mice. The generation of new muscular cells was analyzed in SW1 mice. Then, immune system changes and probable side effects after injecting the nanodrug formulations were investigated. Results: The loaded lipodendrimer nanocarrier with the candidate drug, in comparison with the nandrolone control drug, caused a significant increase in muscular mass, a reduction in CD4+/CD8+ inflammation markers, and no significant toxicity was observed. The results support the hypothesis that the nanolipodendrimer containing the two candidate drugs will probably be an efficient means to ameliorate muscular degeneration, and warrants further investigation.

Isolation of mineralizing Nestin+ Nkx6.1+ vascular muscular cells from the adult human spinal cord

Background: The adult central nervous system (CNS) contains different populations of immature cells that could possibly be used to repair brain and spinal cord lesions. The diversity and the properties of these cells in the human adult CNS remain to be fully explored. We previously isolated Nestin(+) Sox2(+) neural multipotential cells from the adult human spinal cord using the neurosphere method (i.e. non adherent conditions and defined medium). -- Results: Here we report the isolation and long term propagation of another population of Nestin(+) cells from this tissue using adherent culture conditions and serum. QPCR and immunofluorescence indicated that these cells had mesenchymal features as evidenced by the expression of Snai2 and Twist1 and lack of expression of neural markers such as Sox2, Olig2 or GFAP. Indeed, these cells expressed markers typical of smooth muscle vascular cells such as Calponin, Caldesmone and Acta2 (Smooth muscle actin). These cells could not differentiate into chondrocytes, adipocytes, neuronal and glial cells, however they readily mineralized when placed in osteogenic conditions. Further characterization allowed us to identify the Nkx6.1 transcription factor as a marker for these cells. Nkx6.1 was expressed in vivo by CNS vascular muscular cells located in the parenchyma and the meninges. -- Conclusion: Smooth muscle cells expressing Nestin and Nkx6.1 is the main cell population derived from culturing human spinal cord cells in adherent conditions with serum. Mineralization of these cells in vitro could represent a valuable model for studying calcifications of CNS vessels which are observed in pathological situations or as part of the normal aging. In addition, long term propagation of these cells will allow the study of their interaction with other CNS cells and their implication in scar formation during spinal cord injury.

Tissue engineering active biological machines : bio-inspired design, directed self-assembly, and characterization of muscular pumps simulating the embryonic heart

Biological machines are active devices that are comprised of cells and other biological components. These functional devices are best suited for physiological environments that support cellular function and survival. Biological machines have the potential to revolutionize the engineering of biomedical devices intended for implantation, where the human body can provide the required physiological environment. For engineering such cell-based machines, bio-inspired design can serve as a guiding platform as it provides functionally proven designs that are attainable by living cells. In the present work, a systematic approach was used to tissue engineer one such machine by exclusively using biological building blocks and by employing a bio-inspired design. Valveless impedance pumps were constructed based on the working principles of the embryonic vertebrate heart and by using cells and tissue derived from rats. The function of these tissue-engineered muscular pumps was characterized by exploring their spatiotemporal and flow behavior in order to better understand the capabilities and limitations of cells when used as the engines of biological machines.

Análise da composição da matriz extracelular das camadas urotelial e muscular da bexiga de mulheres em diferentes idades

A complacência da bexiga depende de músculos lisos, fibras colágenas, fibras elásiticas e suas relações. O objetivo deste trabalho é determinar a composição da matriz extracelular em amostras de bexigas normais através de análise bioquímica de colágeno e glicosaminoglicanos em amostras obtidas de mulheres em diferentes grupos de idade, analisando separadamente as camadas urotelial e muscular. Avaliamos 17 amostras de bexiga divididas em três grupos: infância (N=5), menacme (N=6) e pós-menopausa (N=6). As bexigas foram analisadas para concentração de GAG total e colágeno e para análise qualitativa de GAG por eletroforese em gel de agarose. Na camada muscular, não houve diferença entre os grupos tanto para GAG quanto para colágeno. Na camada urotelial, a análise da concentração de colágeno não mostrou diferença entre os grupos, mas a concentração de GAG no grupo da pós-menopausa (0.21 0.12 μg de ácido hexurônico/mg de tecido seco) apresentou diferença em relação aos grupos do menacme (1.78 1.62 μg de ácido hexurônico/mg de tecido seco) e da infância ( 2.29 1.32 μg de ácido hexurônico/mg de tecido seco).Nosso trabalho concluiu que a concentração de GAG está substancialmente diminuída na camada urotelial da bexiga de mulheres na pós-menopausa.

Análisis nutricional y su relación con el estrés psico-físico y el daño muscular en jugadoras profesionales de voleibol a lo largo de una temporada

261 p.

Transgene expressions in seabass (Lates calcarifer) following muscular injection of plasmid DNA: a strategy for vaccine development?

Muscular injection has become one of the direct methods for transferring foreign DNA into organisms. The technique has been recently introduced in the development of vaccines and gene therapy. Vaccine development, in particular, would be desirable in managing viral diseases in farmed fish. In this study, the technique was performed on seabass (Lates calcarifer) and was found that the foreign gene could be transferred successfully through injection into the muscles.

Avaliação volumétrica e funcional do músculo glúteo máximo submetido a gluteoplastia de aumento com implantes de silicone

A operação para aumento de glúteos com implantes teve início no fim da década de 1960, entretanto a técnica intramuscular, considerada padrão atualmente, foi descrita cerca de 30 anos depois. Cirurgiões e pacientes apresentam crescente interesse na realização do aumento de glúteos haja vista que sua frequência apresenta aumento nos últimos anos. A utilização de implantes intramusculares que superam o volume do músculo em mais de cinquenta por cento configura uma situação nova que deve ser estudada. O tecido muscular estriado esquelético apresenta grande suscetibilidade para atrofia secundariamente à compressão, e sendo o glúteo máximo um músculo importante na manutenção da postura ereta, deambulação, corrida e salto, é necessário pesquisar possíveis alterações musculares decorrentes da operação. O objetivo deste estudo é avaliar o volume e força do músculo glúteo máximo ao longo de 12 meses após a introdução de implantes intramusculares, o posicionamento destes implantes no interior da musculatura e mudanças antropométricas obtidas com a operação. Foram selecionadas 48 mulheres, 24 candidatas a gluteoplastia de aumento com implantes compuseram o grupo de estudo e 24 candidatas a mamoplastia de aumento compuseram o grupo controle de acordo com os critérios de inclusão e exclusão. As pacientes foram avaliadas em quatro momentos diferentes: pré-operatório e após três, seis e 12 meses da operação. Em todas as etapas foi realizada avaliação clínica nutricional, tomografia computadorizada com reconstrução 3D e teste isocinético. Todas as pacientes permaneceram afastadas de atividades físicas durante três meses após a operação. Foram utilizados implantes glúteos em gel coesivo de base oval e superfície lisa com volumes de 350 cm3 e 400 cm3. O nível de significância estatística foi mantido em 5%. As pacientes candidatas a gluteoplastia apresentaram valores da relação entre as medidas da cintura e do quadril maiores que aquelas do grupo controle. A operação de aumento glúteo com implantes demonstrou eficácia na melhora desta relação. Os implantes apresentaram posição obliqua com inclinação semelhante à das fibras musculares após três meses da operação, independente da posição em que foram inseridos. As pacientes do grupo de estudo apresentaram atrofia muscular após 12 meses em 6,14% à esquerda e 6,43% à direita, as pacientes do grupo controle não apresentaram atrofia. A força muscular apresentou redução do valor de torque máximo durante a flexão do quadril a 30 /s em ambos os grupos e aumento do torque máximo durante a adução a 60 /s apenas no grupo de estudo. Concluímos que a introdução de implante de silicone no interior do músculo glúteo máximo causa atrofia muscular após 12 meses. As variações na força deste músculo nesse período não podem ser atribuídas primariamente à operação ou à presença dos implantes em seu interior. Os implantes permaneceram em posição obliqua. O aumento de glúteos com implantes gera mudanças antropométricas nas mulheres submetidas a esta operação.

Estudo da sinalização da insulina nos tecidos muscular e adiposo de ratos submetidos à desnutrição materna no início da lactação

Vários estudos sugerem que a desnutrição materna no período pós-natal poderia causar alterações na homeostase glicêmica da prole na vida adulta. Neste trabalho objetivamos investigar a interferência da programação metabólica induzida pela desnutrição protéica materna durante o início da lactação sobre a homeostase glicêmica e a sinalização da insulina nos tecidos muscular e adiposo. Animais desnutridos (D-dieta da mãe contendo 0% de proteína nos primeiros 10 dias de lactação) ou controle (C-dieta da mãe contendo 22% de proteína) foram estudados do nascimento até a vida adulta. Em resumo, observamos uma diminuição na insulina plasmática acompanhada de normoglicemia nos animais adultos desnutridos. A ativação do receptor de insulina (IR), após a estimulação com o hormônio apresentou-se diminuída durante o período de restrição protéica em músculo isolado destes animais experimentais. Durante o período da lactação, observamos uma diminuição na captação de glicose, na fosforilação do substrato para o receptor de insulina (IRS 1) e na translocação do GLUT 4 no tecido muscular. Na idade adulta, entretanto, houve aumento significativo na captação de glicose e translocação do GLUT 4 no músculo, associado com o aumento na expressão da PI3 quinase associada ao IRS 1. No tecido adiposo de ratos desnutridos adultos observamos menor fosforilação em tirosina tanto do IR quanto do IRS 1, que foi compensada pela maior ativação do IRS 2 e da PI3 quinase. Os níveis basais de pAkt e de GLUT 4 na membrana estavam aumentados, culminando em um aumento na captação de glicose. Observamos também uma redistribuição do citoesqueleto de actina e maior resistência aos efeitos da Ltrunculina B nos adipócitos dos ratos desnutridos. Em conclusão, este estudo demonstrou que a desnutrição materna no início da lactação é capaz de causar alterações na prole na vida adulta, o que parece estar relacionado com a expressão e ativação de proteínas chave na cascata da sinalização da insulina nos tecidos periféricos, importantes na regulação do metabolismo da glicose.

Análise estereológica e bioquímica do tecido conjuntivo e muscular no corpo cavernoso adjacente à placa fibrosa da doença de Peyronie

Os estudos sobre a doença de Peyronie geralmente estão centrados em analises da placa fibrosa que se forma na túnica albugínea. Devido a esta reação fibrótica mediada por vários fatores solúveis inflamatórios o tecido conjuntivo adjacente também pode ser afetado. Este efeito secundário pode, por exemplo, explicar a disfunção erétil que ocorre na doença. Foram obtidas biopsias do corpo cavernoso adjacente a placa fibrótica e parte da própria placa de 7 pacientes com a doença de Peyronie (média de idade 48.3 anos). As amostras do grupo controle foram obtidas de forma semelhante durante a autopsia de 5 indivíduos (média de idade 52,3 anos). O material foi submetido a técnicas histoquímicas: H&E, Van Gieson, técnicas imunohistoquímicas: Anti-alfa actina, Anti-elastina e métodos bioquímicos para a dosagem do colágeno total. A quantificação foi feita através de métodos estereológicos. No corpo cavernoso foi observada uma redução estatisticamente significativa de fibras do sistema elástico de pacientes com a doença de Peyronie (19,49% 3,27% vs 23,56% 1,87%; p < 0,05), O colágeno e o músculo liso não apresentaram variação quantitativa quando comparado ao grupo controle. No músculo liso (34,46% 2,06% vs 38,38% 3,17%) e tecido conjuntivo (35,39% 6,15% vs 38,02% 5,03%). A densidade volumétrica das fibras do sistema elástico na placa fibrótica foi diminuída em 38,3% comparada a túnica albugínea normal (20,25% 5,49% vs 32,81% 4,75%; p<0,02) e a concentração de colágeno no corpo cavernoso do grupo controle (77,94 24,26 μg/mg) e doença de Peyronie (66,57 19,39 μg/mg) não diferem significativamente. Os cortes corados com Vermelho de Picrosirius revelaram que no corpo cavernoso normal cores associadas ao colágeno encontravam-se homogeneamente distribuídas. Na doença de Peyronie o colágeno apresentava uma desorientação. A análise quantitativa indicou que o colágeno do corpo cavernoso adjacente à placa fibrótica não estava afetado, embora sua organização estivesse notoriamente alterada. As fibras do sistema elástico do corpo cavernoso estavam reduzidas e uma modificação similar foi encontrada na placa fibrótica da túnica albugínea. Estes resultados sugerem que, embora ocorram primariamente na túnica albugínea, a placa fibrótica da doença de Peyronie pode induzir mudanças no corpo cavernoso adjacente.

Avaliação dos efeitos do implante de silicone sobre o parênquima mamário e a musculatura peitoral maior

A mamoplastia de aumento está associada a alto grau de satisfação e significativa melhora da qualidade de vida das pacientes. Apesar disso, uma das principais causas de reoperação após esse procedimento se refere a deformidades de contorno e questões volumétricas. Ainda existem poucos dados objetivos para análise volumétrica pós-operatória da mamoplastia de aumento. O parênquima mamário sofre alterações microvasculares quando sob compressão mecânica, porém o tecido muscular é mais suscetível à lesão quando submetido a pressão do que outros tecidos, tendo pouca tolerância à compressão mecânica. O objetivo deste estudo é avaliar e comparar as alterações no parênquima mamário na mamoplastia de aumento subglandular e submuscular, além de avaliar as alterações volumétricas e funcionais da musculatura peitoral após a inserção de implantes no plano submuscular. Cinquenta e oito pacientes do sexo feminino foram randomizadas em dois grupos de estudo, com 24 pacientes cada, e um grupo controle com dez pacientes, de acordo com critérios de inclusão e não inclusão. Das pacientes do grupo de estudo, 24 foram submetidas à mamoplastia de aumento com inserção de implantes no plano suglandular e 24 foram submetidas ao procedimento no plano submuscular. As pacientes do grupo subglandular realizaram análise volumétrica da glândula mamária e as pacientes dos grupos submuscular e controle, além da volumetria mamária, também realizaram volumetria do músculo peitoral maior. A avaliação volumétrica foi realizada no pré-operatório e no pós-operatório, aos seis e 12 meses, por meio de ressonância magnética. Apenas as pacientes do grupo submuscular foram submetidas à avaliação da força muscular, com a utilização de teste isocinético, no pré-operatório e no pós-operatório, aos três, seis e 12 meses. Todas as pacientes estavam sob uso de anticoncepcional oral de baixa dosagem e as pacientes do grupo submuscular permaneceram afastadas de atividades físicas por um período de dois meses no pós-operatório. O grupo subglandular apresentou 22,8% de atrofia da glândula mamária ao final dos 12 meses, enquanto que o grupo submuscular não apresentou atrofia glandular ao final de um ano. O grupo submuscular apresentou atrofia muscular de 49,80% e redução da força muscular em adução após um ano de estudo. Não se observou correlação da forca muscular com a perda volumétrica, assim como não se observou alteração de forca em abdução. Concluímos que a mamoplastia de aumento suglandular causa atrofia do parênquima mamário, enquanto que o procedimento submuscular não causa esta alteração no parênquima mamário após o período de 12 meses pós-operatórios. Em contrapartida, a mamoplastia de aumento submuscular causa atrofia do músculo peitoral maior com diminuição da força muscular em adução após 12 meses de pós-operatório, sem correlação com a alteração de volume muscular.