文摘
股四头肌肌肉无力的重要组成部分,是慢性阻塞性肺疾病(COPD)。我们提出,股四头肌的弱点也会由于脊柱侧凸限制性肺病的特征。
我们研究了10个严重脊柱侧凸患者(中位数(四分位范围(差))在1 s (FEV用力呼气量1)35.3(11)%预测),10严重慢性阻塞性肺病患者(FEV126.5 (9.0)% pred)和10个健康年龄的成年人。我们测量股四头肌力量、运动能力和分析股四头肌肌肉活检对肌球蛋白重链(MyHC)同种型表达式和氧化应激的存在。
两组表现出股四头肌无力与中值(差)最大随意收缩力是46.0公斤(17.0),(21.0)21.5公斤和31.5公斤(11.0),分别(p = 0.02和0.04,分别为每个病人组与控制)。氧化应激也显著大于股四头肌的限制性和慢性阻塞性肺病患者。脊柱侧凸患者表现出减少的比例MyHC I型与控制;中位数(差)35.3(18.5)%与47.7(9.3)%相比,p = 0.028。脊柱侧凸患者也显示增加MyHC IIx(26.3(15.5) %与11.3(13.0)%相比,p = 0.01。
股四头肌的缺点是严重的脊柱侧凸的特性;脊柱侧凸患者和慢性阻塞性肺病患者的相似性表明一个常见的病因学在两种情况下股四头肌无力。
晚期患者的慢性阻塞性肺疾病(COPD),股四头肌浪费和弱点都是特性预示着预后不良1,2,但很少数据存在有关在其他慢性肺疾病和股四头肌无力,据我们所知,没有一个在底层肌肉表型和分子改变。尽管肺康复(PR)的限制性肺疾病患者受益3和慢性阻塞性肺病4,大多数研究者都认为,精确的理解导致肺病的股四头肌的弱点可能允许疗法的发展,可以提供给病人作为一个兼职公关或病人无法参与公关。
除了疲软,一些biopsy-based观察被认为是慢性阻塞性肺病股四头肌表型的组件。这些包括氧化应激5随着纤维类型切换到更少的耐药表型6。从脊柱侧弯,像慢性阻塞性肺病,严重的导致运动限制和呼吸衰竭时,我们认为我们也可以观察到在脊柱侧凸患者股四头肌无力,他们可能会表现出外围肌肉COPD患者的表型,好象。
方法
主题
10特发性脊柱侧凸患者和10例严重的慢性阻塞性肺病患者招募从家里通风和先进肺气肿诊所在皇家主管布朗普顿医院地铁站(英国伦敦帝国理工学院)。scoliotic病人的评估被称为夜间肺换气不足引起的症状可能会减少肺量测定法的存在。慢性阻塞性肺病患者被称为为此目的或考虑肺减容手术或肺移植。受试者稳定当时的研究和标准治疗肺部疾病,包括在适当情况下,支气管扩张剂和吸入糖皮质激素,但并非无创通气,推荐的原因。没有患者长期口服类固醇。收到短期课程的两个慢性阻塞性肺病患者口服强的松治疗恶化:最近,一个病人接受强的松4个月和其他5个月之前被研究。排除标准包括心血管疾病、慢性代谢疾病,疑似para-neoplastic或肌痛综合征,和/或治疗药物来改变肌肉结构和/或功能。5例COPD组长期住处的氧气而不是一个在脊柱侧凸组。10个健康的同龄对照组是从一个注册在我们实验室也进行了研究。皇家主管布朗普顿医院地铁站研究伦理委员会批准的书面提供的学习所有科目,知情同意。
营养和生理测量
人体测量,不含脂肪的质量取决于生物电阻抗分析7和肺功能测试记录在病人和控制。病人限制组的臂展距离代替高度自更大8。病人组的6分钟步行试验的测试(6 mwt)也完成了两次重复;最高的结果被用于分析。
股四头肌力量测量
受试者研究仰卧,屈膝在90°床尾,爱德华兹的修改方法et al。9;主要研究了腿和信号记录使用先前描述的装置10。股四头肌力量测量股神经的超大的磁刺激(股四头肌抽搐力(TwQ))和自愿最大等长收缩(股四头肌最大随意收缩(QMVC))后20分钟休息depotentiation期限11。股神经刺激12进行双Magstim 200磁刺激器(Magstim有限公司、德维得、英国)同时放电单元通过一个70毫米火印线圈。最优线圈位置确定的实验;supramaximality被确认在每个主题通过记录unpotentiated TwQ在一系列的刺激强度70至100%的产出。至少七个刺激在100%然后执行TwQ定义为这些录音的意思。QMVC以便执行力产生可见的主题和研究员积极的反馈。努力持续≥5 s。受试者休息30年代之间收缩减少“twitch-on-twitch”增强作用13。至少三个努力用积极的鼓励,直到没有改善业绩;最大的努力记录用于分析。
股四头肌肌肉活检
一根针活检的股外侧肌侧(即。非惯用)腿被执行在所有科目14。样本立即在液态氮冷冻和储存在-80°C,直到进一步的处理。
肌肉活组织检查分析
全部细节可以发现在网上补充材料,但简而言之,我们进行分析肌凝蛋白重链(MyHC)同种型表达式马斯特里赫特大学(荷兰马斯特里赫特)使用前面描述的方法15。我们也寻求证据肌肉蛋白质和脂类的氧化应激在巴塞罗那使用先前描述的方法5,16,17。
统计分析
数据表示为中位数±四分位范围,除非另有说明。三组之间的差异进行了探讨利用克鲁斯卡尔-沃利斯测试随后Mann-Whitney测试,因为它不能安全地假设数据是正态分布。的假定值< 0.05是重要的。统计软件包用于所有的计算(Statview;美国NC SAS研究所,卡里)。
结果
研究对象的特性
研究对象的特点如表1所示⇓。病人和对照组势均力敌的年龄。无脂质量指数组没有差异,但身体质量指数(BMI)在scoliotic患者相比,控制和减少慢性阻塞性肺病患者(p = 0.03)。有重要但类似肺功能异常,用力呼气量来判断1 s (FEV1),在这两个值(差)FEV患者团体135.3(11)%的预测scoliotic患者和严重的阻塞性COPD组(FEV的缺陷126.5 (9.0)% pred)。正如所料,FEV的限制性的患者比例高1/功能肺活量(0.80)和慢性阻塞性肺病患者比例低(0.31)(表1所示⇓)。所有参与者都不抽烟,除了scoliotic和慢性阻塞性肺病患者;所有的慢性阻塞性肺病患者被吸烟者,有三个其他scoliotic患者和7的控制。
肌肉的生物分析
结果对应MyHC同种型表达式,氧化和氧化还原平衡如表2所示⇓。分析MyHCs IIa的比例显示显著差异(p = 0.011),类型IIx (p = 0.03)和I型肌凝蛋白(p = 0.001),解释为一种比例的显著差异我和花絮肌凝蛋白之间的健康受试者和慢性阻塞性肺病患者(分别为p = 0.009, p = 0.0009)和脊柱侧凸患者和控制之间的显著差异(I型肌凝蛋白p = 0.028,类型IIx p = 0.01)。总的来说,脊柱侧凸组类似MyHC I型剖面COPD组(图。2⇓)。
氧化应激标记丙二醛(MDA)蛋白加合物(无花果3⇓和图4⇓),蛋白质酪氨酸硝化(无花果3⇓和5⇓)和蛋白质羰基化不同组间显著(p = 0.001, p = 0.001, p = 0.05)。这些差异解释为一个显著增加脊柱侧凸患者的股四头肌MDA-protein加合物(p = 0.002),蛋白质酪氨酸硝化(p = 0.001)和蛋白质羰基化反应(p = 0.04)。显著增加的两个变量也观察到在慢性阻塞性肺病患者(MDA-protein加合物和蛋白质酪氨酸硝化,p = 0.002, p = 0.008)。锰超氧化物歧化酶但不是过氧化氢酶抗氧化机制三组(表2之间的不同⇑)和增加scoliotic病人与慢性阻塞性肺病患者相比(p = 0.01)。
氧化应激的指标与生理数据进行比较。没有观察到显著的反应,除了适度的股四头肌力量测量之间的负相关关系观察最大随意收缩力和蛋白质酪氨酸硝化(ρ= -0.46,p = 0.027)。
讨论
本研究的主要发现是,非常严重的脊柱侧凸显示显著的股四头肌无力患者减少运动性能,根据6 mwt,大约三分之二的期望值。除了相当程度的弱点,我们观察到,基于肌肉活组织检查数据,强烈的相似性scoliotic患者和慢性阻塞性肺病患者;两组有I型肌凝蛋白的减少和氧化应激的证据表明一个常见的病原学的机制。
批判的方法
在某种程度上,本研究在本质上是探索性的,因此有一些局限性。一些研究人员提出,COPD是一种特定的炎性疾病和调制触发吸烟,股四头肌的弱点是下游炎症(如。18)。如果是这样的话,那么四头肌无力,必要性,检测不到发炎的迹象呼吸道疾病如脊柱侧凸。虽然我们的数据,在这种情况下,反对炎症病因学在慢性阻塞性肺病外围肌肉无力,我们承认,血液炎症标记物,如白介素6 (IL),引发或肿瘤坏死factor-α,并不以目前的研究。有趣的是,我们的财团19和其他人20.最近表明,这些炎症标记物在任何情况下,而不是在COPD患者的肢体肌肉中。
考虑到COPD患者和健康的成年人,我们的研究显得小。然而,严重的脊柱侧凸患者天真的无创性通气较少见;事实上,我们找不到先前的研究在文献中初期呼吸衰竭患者的这种情况。我们可能会扩大我们的群体包括,例如,患者肺纤维化,但我们选为限制限制组的肺外和non-neurological呼吸衰竭的原因,以达到尽可能“干净”的数据。
进一步研究的局限性在于,长度到大腿中部的肌肉的措施(例如,通过计算机断层扫描横截面积1)目前还不清楚。因此,它不能被认为的缺点是萎缩的代名词,尽管大多数数据,包括最近的一项研究从我们组用超声波21表明,肌肉体积强度的主要决定因素22。不幸的是,我们没有6 mwt数据健康对照组;然而,预期6 mwt距离对我们的对照组57423;因此,病人团体可能认为,正如预期的那样,大幅减少和临床相关的运动能力。
这些发现的意义
我们的数据表明严重的骨骼肌无力患者肺外的限制性肺病,伴随着改变MyHC同种型表达式。虽然不能直接测量,我们假设的弱点与肌肉萎缩有关,即。失去肌肉体积21。关于这个主题的一些数据存在,尽管在一些限制性股四头肌的弱点也观察到病人参与一项研究调查无创机械通气的效果24。此外,如果他们完成课程,肺康复患者是有效的3、符合我们发现股四头肌无力。
巴塞罗那组5和其他调查人员25,26已经认为,氧化和nitrosative压力增加COPD患者的肌肉。事实上,氧化应激已经被建议作为最重要的一个机制参与了COPD的外围肌肉功能障碍的病因学。再次在当前的研究中,我们观察到COPD患者进行下肢的肌肉严重蛋白质羰基化和硝化反应。然而,表现出类似的发现在脊柱侧凸患者的股外侧肌是一个重要的发展。因为这些病人也有股四头肌的弱点,我们的数据表明,氧化和nitrosative压力也参与周边肌肉功能障碍的脊柱侧凸患者,尽管它是承认我们的数据不能证明因果作用。有趣的是,当考虑到整个数据集,弱逆关系观察增加蛋白质酪氨酸硝化和增加肌肉无力(数据未显示)。Montes de亚奥理事会等。27最近报道的证据增加一氧化氮产物在吸烟者,但这并不能解释我们的观察患者的限制性疾病时,在10的情况下,非吸烟者。
我们相信本研究第一股四头肌活检被导致II型呼吸衰竭患者进行脊柱侧弯;然而,有趣的是,股四头肌活检的脊柱侧凸患者没有呼吸衰竭是由马夫里28,他发现“轻微优势”的I型纤维,与当前的结果。马夫里研究28,患者的脊柱手术,而不是因为怀疑II型呼吸衰竭,因此疾病严重程度和年龄可能解释这种差异。最近的一项荟萃分析29日已确认之前频繁的观察30.- - - - - -32II型纤维在晚期慢性阻塞性肺病患者占主导地位,本研究观察重复。我们的数据表明,在脊柱侧凸患者,一定程度的弱点和呼吸障碍,等于或超过在COPD患者肌凝蛋白变化MyHC同种型表达式也发生。总的来说,慢性阻塞性肺病患者脊柱侧凸患者中的模式,在这种我MyHC同种型表达减少,但是我们注意,减少的幅度小于在慢性阻塞性肺病患者在scoliotics“受益人”类型IIx MyHC同种型表达,而在慢性阻塞性肺病,MyHC花絮是增加。造成这种差距的原因尚不清楚,而不是澄清目前的数据,但由于MyHCIIx有些研究人员认为是一种适应性反应,可以推测,这反映了更深远的强度损失和更长的历史前疾病通常发生在脊柱侧凸。
这些数据表明,因素常见的脊柱侧凸,COPD是推动fibre-type转变。病理生理机制还有待阐明,候选人需要在将来的研究中评估机制。本研究中的一个惊人的发现是降低BMI scoliotic病人;最近注意其他地方,BMI是不成比例地减少在儿科患者scoliotic最严重的肺限制33研究对象,尽管我们承认非常比自己年轻多了。然而,类似的变化在慢性阻塞性肺病患者没有减少体重指数和它也证实,股四头肌无力在COPD的患病率超过无脂质量损耗34,35。与慢性阻塞性肺病,更多的数据,表明减少体育活动也可能是一个候选机制,虽然这不是以目前的研究。临床相关,因为它们使Fibre-type变化,其严重程度相关的方式,在锻炼腿部不适和低频疲劳36。我们的数据表明,这种机制也可以在scoliotics手术。
因素,我们的COPD患者可能已经暴露,即使在一个稳定的学习条件,包括系统性炎症、药物(包括皮质类固醇)用于治疗发作之前,和相关的并发症,如周围性血管疾病。这些因素并没有系统地评估在目前的群体,虽然没有参与者使用口服类固醇检查时,或者至少提前4个月。众所周知,糖皮质激素与肌肉萎缩通过myostatin-dependent机制有关37atrogenes表达增加,包括atrogin无名指和肌肉蛋白质1。然而,类固醇诱导肌肉萎缩通常优先涉及II型纤维,因此,加上缺乏近期暴露在我们的群体中,似乎是一个不太可能的机制。已经指出,系统性炎症没有评估在目前的研究。COPD患者急性加重经验在更大程度上比脊柱侧凸患者疾病;股四头肌力量是在恶化有所下降38。数据恶化的影响与损失频率对股四头肌力量及其关系的无脂质量目前稀疏35,但只有两个我们的COPD患者急性加重的前一年,也没有在前面的3个月。最后,低氧血,至少在休息,似乎是一个不可能的解释我们的发现自scoliotic患者平均动脉氧张力为9.1 kPa。然而,我们承认,如慢性阻塞性肺病患者,scoliotic患者出现运动性缺氧39;这不是以目前的研究并不能排除潜在的触发。
总之,我们提供第一个数据记录的功能和内容先进的脊柱侧凸患者的股四头肌肌肉和比较他们与COPD患者和健康的成年人。重要的相似之处是虚弱的股四头肌肌肉,减少I型肌凝蛋白和氧化应激的存在,表明一个常见的病原学的机制在疾病组。
支持声明
这项研究是由欧盟资助(qlk6 - ct - 2002 - 02285)名为“欧洲网络调查的全球机制肌肉异常在慢性阻塞性肺病”。负责这个项目的部分在国家卫生研究所(NIHR)先进的生物医学研究单位肺病皇家主管布朗普顿和地铁站Harefield国民医疗服务制度(NHS)信托基金会和伦敦帝国学院(英国伦敦)。中表达的观点不一定是作者和出版的NHS, NIHR或卫生部。提供的援助也CIBERES (Instituto de Salud卡洛斯三世Ministerio de Ciencia e Innovacion,西班牙)和2005 - sgr01080 (AGAUR,加泰罗尼亚政府、西班牙)。M.I. Polkey的工资是由生物医学研究单位。的研究支持h . Gosker从荷兰哮喘基金会的资助(氟化钠3.4.05.038)。支持S.A. Sathyapala Wellcome奖学金奖(079686)。e·巴雷罗是一个接受者的欧洲呼吸学会慢性阻塞性肺病研究奖2008。188bet官网地址
感兴趣的语句
语句对S.A. Sathyapala和M.I. Polkey可以找到www.www.qdcxjkg.com/misc/statements.dtl
脚注
社论评论见1213页。
可以从本文的补充材料www.www.qdcxjkg.com
- 收到了2008年5月15日。
- 接受2009年4月28日。
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