Мышца агонист это: Мышцы антагонисты и агонисты

★ Агонист — cтатьи по биохимии .. Информация

Пользователи также искали:

агонист человек, агонист дофамина, агонист мышца, агонист синоним, агонисты альфа — 2 адренорецепторов, агонисты это фармакология, агонисты имидазолиновых рецепторов препараты, альфа — 2 агонисты ветеринария, агонисты, Агонист, агонист, альфа, адренорецепторов, агонист синоним, агонисты это фармакология, агонист дофамина, человек, агонист мышца, мышца, имидазолиновых, рецепторов, препараты, фармакология, дофамина, ветеринария, синоним, агонисты альфа — адренорецепторов, агонист человек, альфа — агонисты ветеринария, агонисты имидазолиновых рецепторов препараты, агонисты альфа — 2 адренорецепторов, альфа — 2 агонисты ветеринария, cтатьи по биохимии.

агонист,

Полезны ли фитнес-упражнения при болях в спине и пояснице? — клиника «Добробут»

К сожалению, боль и дискомфорт в поясничном отделе позвоночника является неотъемлемой частью нашей жизни. Пытаясь избавиться от проблемы, люди используют различные методы лечения и восстановления. Одним из основных методов восстановительного лечения являются физические упражнения.

Как правило, основные рекомендации заключаются в укреплении мышечного корсета позвоночника, или мышц кора. Очень часто пациентам говорят: «У вас слабые мышцы спины, их нужно укрепить, чтобы они были сильными и фиксировали позвоночник». Но, как показывает практика, чаще всего к врачам приходят пациенты с хронической болью в спине и напряженными мышцами. Тогда возникает вопрос: а целесообразно ли применение таких упражнений?

Разобраться в данном вопросе поможет статья журнала THE AUSTRALIAN. Авторы материала – два всемирно известных физиотерапевта, профессор Peter O’Sullivan из Curtin University и профессор Paul Hodges из The University of Queensland. На основе своих наблюдений и исследований они сделали вывод, что укрепление мышц кора (core strength exercises) при хронической боли в спине вредны. Как говорит профессор Peter O’Sullivan: «Здоровье позвоночника больше зависит от его гибкости и подвижности. Очевидно, что длительные занятия core strength exercises при хронической боли только ухудшают состояние здоровья. У пациентов с болью в спине уже наблюдается напряжение мускулатуры как защитная реакция на боль. Укрепляющие упражнения лишь усугубляют ситуацию. Приводить в тонус уже напряженные мышцы не имеет смысла. В таком случае расслабление мышц туловища принесет больше пользы».

«Например, для выполнения упражнения «планка» (наиболее популярное упражнение для мышц кора) необходимо занять и поддерживать горизонтальное неподвижное положение тела, являющееся одновременной стойкой на локтях и носках.

Но это не совсем правильно, так как для стабилизации позвоночника нужен баланс между гибкостью и тонусом мышц», — говорит профессор Paul Hodges.

В любом движении человеческого тела никогда не будет работать только одна мышца. Всегда задействуется определенная мышечная группа или двигательная цепь (паттерн). Мышцы двигательной цепи разделяются по функциям: агонисты (сокращаясь, выполняют основное движение), синергисты (их можно отнести к помощникам агонистов), антагонисты (противоположны агонистам, расслабляются во время их сокращения), нейтрализаторы (обеспечивают однонаправленность движения агониста) и мышцы фиксаторы (фиксируют одно из мест агониста, обеспечивая отсутствие добавочных движений в соседних регионах туловища).

Для примера рассмотрим двигательный паттерн «разгибание туловища» (Рис.1).

• Мышцы-агонисты: разгибатели спины (1,2), квадратная мышца поясницы.
• Мышцы-синергисты (на рисунке не приведены): полуостистая, межостистая, многораздельная.
• Мышцы-нейтрализаторы: агонисты, такие как длиннейшая мышца спины, подвздошно-реберная, остистая, являются антагонистами друг другу относительно бокового сгибания и ротации позвоночника, при одновременном сокращении нейтрализуют друг друга.
• Мышцы-фиксаторы: разгибатели бедра (большая ягодичная мышца) (4), полусухожильная, полуперепончатая, и двуглавая мышцы бедра (5), большая поясничная (8), подвздошная (9) мышцы фиксируют нижнее место прикрепления агониста, ограничивая вовлечение таза в движение.
• Мышцы-антагонисты: прямая мышца живота (6), косые мышцы живота (3).

Нормальное движение выполняется в результате сложной, последовательной, координированной работы всех мышц двигательного паттерна. Любое изменение работы может привести к нарушению паттерна, в движении которого одни мышцы будут слишком напряжены, а другие расслаблены.

Ярким примером такого нарушения может быть нижний перекрестный синдром (Рис. 2). Он возникает при дисбалансе мышечного тонуса между сгибателями и разгибателями туловща. Как видно на рисунке, мышцы живота и разгибатели бедра ослаблены, а сгибатели бедра и разгибатели пояснично-грудного отдела позвоночника напряжены. Визуально у такого человека наблюдаются нарушения осанки, увеличение поясничного изгиба позвоночника и выпячивание живота вперед. В этом случае выполнение «планки» может ухудшить состояние и спровоцировать новую боль. Из медицинских наблюдений, часто пациенты приходят на прием именно после тренажерного зала.

Многие комплексы упражнений, которые используются в фитнесе, больше подходят для здоровых людей. Люди с хронической болью требуют дополнительного тестирования и индивидуального подхода к построению комплекса физических упражнений. Упражнения должны подбираться с учетом давности заболевания позвоночника, сопутствующих осложнений, выраженности болевых ощущений и особенностей биомеханики скелетной мускулатуры. Такой подход поможет получить долгосрочный терапевтический эффект.

Чтобы записаться на прием к врачу, свяжитесь с контакт-центром МС «Добробут»: 044 495 2 888 или 097 495 2 888.

Статью подготовил специалист по массажу и физической реабилитации Згурский Артем Андреевич.

Какие существуют виды мышц-агонистов?

Говоря о движении тела в суставе, мышцы, которые сокращаются, чтобы произвести это движение, называются мышцами-агонистами. Также известные как первичные двигатели, агонисты являются основными мышцами, которые инициируют это движение. Движению также могут помогать мышцы, известные как синергисты или вторичные двигатели. Мышцы-агонисты противодействуют во время определенного движения другой группе мышц, известных как антагонисты, которые должны удлиняться, чтобы позволить агонистам сокращаться и сокращаться, чтобы обеспечить возврат к длине покоящихся мышц.

Функция всех скелетных мышц состоит в том, чтобы производить движение вокруг сустава или суставов. Поскольку мышцы обычно прикрепляются к одной кости, пересекают подвижный сустав, такой как локоть, и прикрепляются к другой кости на другой стороне сустава, сокращение этой мышцы будет тянуть кости друг к другу, вызывая движение сустава. Сокращение мышц инициируется центральной нервной системой, когда мозг посылает импульс по нервным сосудам, известным как моторные нейроны, которые иннервируют мышцы-агонисты, приказывая им, например, согнуть локоть, чтобы поднять стакан воды. Как только мышцы получают этот сигнал, они производят сокращение, которое является либо концентрическим, как при подъеме жидкого стекла, эксцентрическим, как при опускании его обратно к столу, так и изометрическим, как при удерживании его во рту для питья.

Каждый подвижный сустав тела окружен группами мышц-агонистов, причем разные агонисты вызывают движения в разных направлениях. В области плеча дельтовидная мышца является агонистом, который поднимает руку от тела, при этом активируются разные части мышцы в зависимости от того, поднята ли рука вперед, вбок или назад. Эта же мышца также сжимается эксцентрично, чтобы опустить руку назад, что означает, что она удлиняется, чтобы замедлить руку, предотвращая ее простое падение против собственного веса и гравитационных сил. Однако, если рука опускается против сопротивления, как при вытягивании руки вниз через воду, противоположный набор мышц сокращается, чтобы произвести это движение, те же самые мышцы, которые действуют как антагонисты дельтовидной мышцы: большая грудная и широчайшая мышцы спины.

Одна и та же система мышц-антагонистов и противоборствующих мышц находится на каждом подвижном суставе тела. Чтобы вытянуть или выпрямить колено от сопротивления, четырехглавые мышцы в передней части бедра должны укорачиваться и, следовательно, являются агонистами, в то время как подколенные сухожилия в задней части бедра должны удлиняться, чтобы позволить этому движению происходить, и, следовательно, являются антагонистами. И наоборот, чтобы согнуть или согнуть колено от сопротивления, подколенные сухожилия становятся мускулистыми мышцами, а четырехглавые мышцы — антагонистами. Другие примеры мышц-агонистов включают двуглавую мышцу плеча во время сгибания локтя; трицепс плечевого пояса при разгибании локтя; большая ягодичная мышца во время разгибания бедра или подъем ноги назад; и подвздошной кишки во время сгибания бедра или подъема ноги вперед.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Постизометрическая релаксация в Москве в клинике Дикуля: цены, запись на прием

Постизометрическая релаксация, обычно известная как PIR, используется мануальными терапевтами, массажистами и другими подготовленными специалистами, такими как врач ЛФК. Во время сеанса ПИР врач пассивно перемещает задействованную мышцу до конца ее длины или барьера сопротивления. В этот момент пациент не должен чувствовать боль, а только легкое растяжение.

ПИР рекомендуется для лечения всех постуральных мышц — мышц, которые позволяют организму ходить, сидеть и стоять. Эти мышцы поддерживают позу тела против воздействия гравитации и имеют тенденцию к сокращению. Несколько мышц в верхней части тела подпадают под эту категорию, такие как верхняя трапеция, мышцы, идущие от основания черепа до ключицы; широчайшая мышца спины, широкие мышцы с каждой стороны средней части спины; грудные мышцы. Обычными мышцами, которые подвергают лечению являются мышцы хармстринга, которые проходят вдоль задней части бедра; прямая мышца бедра, одна из мышц, составляющих четырехглавую мышцу; и аддукторы, те мышцы, которые имеют тенденцию напрягаться вдоль внутренней поверхности бедра.

Надо иметь в виду, что нельзя перегружать мышцы при использовании этой техники. Если врач растягивает мышцу до боли, она перенапрягается, и терапия проводится неправильно. Мышца должна достичь так называемого ограничительного барьера, точки, где встречаются первые признаки сопротивления, когда терапевт пассивно двигает мышцей. Пациент может чувствовать некоторую боль после ПИР-терапии, но эти ощущения должно исчезнуть в течение нескольких дней.

Изометрическое сокращение — это сокращение мышцы от противодействия, так что никакого движения не происходит.

Физиология ПИР

Мышца после изометрического сокращения называется PIR. Органы сухожилия Гольджи, расположенные в сухожилии мышцы-агониста, чувствительны к рефлексу растяжения и, следовательно, ингибируют дальнейшее сокращение мышц, реагируя на перенапряжение. Это естественный превентивный механизм, предотвращающий разрыв или дальнейшее повреждение мышц и, таким образом, обладающий эффектом удлинения вследствие внезапного расслабления мышцы при растяжении.

1. Сильное мышечное сокращение против равной силы противодействия запускает сухожильный орган Гольджи во время PIR.

2. Афферентный нервный импульс от сухожильного органа Гольджи проникает в дорсальный корешок спинного мозга и контактируют с тормозным двигательным нейроном.

3. Это останавливает разрядку импульса эфферентных двигательных нейронов и, следовательно, предотвращает дальнейшее сокращение мышечного тонуса, что, в свою очередь, приводит к расслаблению и удлинению агониста.

Применение методов ПИР

Возможные изменения, которые повлияют на результаты–

Длина мышц в исходном положении.

Усилие воздействия пациентом или врачом.

Продолжительность сокращения.

Сокращение является импульсным или единичным.

Количество повторений сокращения.

Положение меняется с каждым повторением.

Дыхание клиента и движения глаз в направлении силы.

* Эти переменные необходимо комбинировать и контролировать в зависимости от конкретных потребностей конкретного случая.

1: Изотоническое сокращение с использованием постизометрической релаксации

a.) При остром мышечном спазме или при мобилизации одного сустава может быть использован этот тип ПИР. Врач приводит мышцу к ее барьеру напряжения и удерживает положение; Терапевт оказывает равное сопротивление пациенту, сокращающему мышцы-агонисты примерно на 20% от их силы, в течение 7-10 секунд. Пациент расслабляется в течение примерно 5 секунд, а затем, когда он выдыхает, врач переносит мышцу к новому ограничительному барьеру, не растягивая его, и процесс повторяется от 3 до 5 раз.

б) При хроническом фиброзном мышечном спазме можно использовать следующую методику PIR. Терапевт приводит мышцу-агонист в удобное место до ее барьера напряжения и удерживает положение; Терапевт оказывает равное сопротивление клиенту, сокращающему мышцы-агонисты примерно на 30% их силы, в течение 7-10 секунд. Клиент расслабляется около 5 секунд, затем, когда он выдыхает, терапевт переносит мышцу к новому ограничительному барьеру с дополнительным мягким растяжением за ним (без боли), к новой отправной точке. В целях безопасности и дальнейшего сокращения пациент может помочь в принятии этой позиции

2: изотоническое сокращение с использованием взаимного ингибирования

2а. При остром мышечном спазме или при мобилизации конкретного сустава можно использовать этот метод РИ.

2b При хроническом фиброзном мышечном спазме можно использовать следующий метод РИ. Он также является безопасным заменителем при боли, связанной с лечением мышц-агонистов в технике PIR.

3: Концентрическое изотоническое сокращение

(Используется для тонизации и реабилитации для укрепления физиологически слабых мышц.)

Врач начинает с мышечной длины в покое (комфортной средней зоны) и позволяет клиенту с некоторой силой сокращать пораженные мышцы, поскольку они обеспечивают постоянное сопротивление в течение 3-4 секунд. Это может быть повторено 3-5 раз, с наращиванием силы, используемой клиентом по мере необходимости.

4: Эксцентрическое изотоническое сокращение

(Используется для индуцирования контролируемой микротравмы укороченной фиброзной мускулатуры.)

Сокращение начинается с ограничительного барьера, пациент сокращает мышцу, но позволяет преодолеть его сокращение усилием терапевта, который заставляет мышцу растягиваться более своего первоначального барьера. Сокращение не должно быть более 4 секунд, и это можно повторить 4-5 раз (пациент не должен испытывать чрезмерного дискомфорта). Этот метод нельзя использовать для мышц головы и шеи, для слабых, чувствительных к боли пациентов или тех, у кого есть остеопороз.

Рекомендации при проведении ПИР:

• Никакие манипуляции не должны сопровождаться болью
• Интенсивность сокращения мышц должна быть небольшой (20-30% силы)
• Врачу, проводящему процедуры необходимо общаться с пациентом и убедиться, что клиент не испытывает дискомфорта в любое время
• Пациент может помочь найти натяжение ткани или барьер ограничения
• Никогда нельзя перетягивать

Лабораторное тестирование биомеханики на силовых тренажерах BURMAN

Инновационный подход к конструированию тренажеров BURMAN — это факт, а не голословное заявление. Компания доказала это научным путем.

Если бы мы провели эксперимент и поставили рядом два на первый взгляд одинаковых тренажера, то не каждый человек смог бы найти разницу. Даже если она огромная! Ведь тренажеры имеют похожую конструкцию. Из-за этого немногие задумываются над тем, будет ли отличаться результат от занятий на том или ином агрегате. Чтобы узнать ответ нужно посмотреть на стадию проектирования. Дело в том, что разница между эффективным тренажером и не очень закладывается именно здесь. Ведь его оси должны совпадать с осями суставов человека. Если этого не происходит, то нагрузка будет ложиться неправильно, что может привести к травмам. К тому же, учитывающие биомеханику человека тренажеры позволяют тренировать целевые группы мышц с минимальным задействованием синергистов.

Компания BURMAN сама себе бросила вызов и решила проверить научным путем блочные тренажеры «Вертикальный жим от плеча» и «Вертикальная тяга к груди» на предмет учета биомеханики. Для проведения теста мы используем электромиограф. Это прибор, который измеряет электрическую активность мышц. По разности потенциалов двух точек мы можем судить об активации мышц. Соответственно, чем больше напряжение, измеряемое прибором, тем сильнее активируются мышцы. Снимет и расшифрует показания электромиографа независимый эксперт Сергей Манидичев – преподаватель Института Традиционных Систем оздоровления, инструктор-методист лечебной физической культуры ИТСО.

В тесте тренажеров BURMAN участвует группа лиц, в  числе которых кандидат биологических наук, профессор Александр Мирошников, мастер спорта по легкой атлетике Евгения Ковалева и основатель компании, спортсмен Александр Бурман. Необходимо снять показания у нескольких человек, чтобы исключить как ошибки измерения, так и индивидуальные особенности каждого.

Проверка тренажера «Вертикальный жим от плеча»

При занятиях на этом тренажере основная нагрузка должна ложиться на передний и средний пучок дельтовидной мышцы. В качестве синергистов (помощников при выполнении движения) здесь выступают большая грудная мышца и трехглавая мышца плеча. Нам необходимо оценить, как они работают в сумме. Для этого мы наклеиваем датчики: красный и желтый — на передний и средний пучок дельтовидной мышцы, синий датчик – на верхний пучок большой грудной мышцы, белый датчик – на трехглавую мышцу плеча.

В начале теста нам нужно проверить идут ли показания с прибора. Поэтому каждый из участников исследования выполняет характерные для агонистов движения с субмаксимальным усилием. Так мы сможем оценить максимальное значение напряжения при работе той или иной мышцы. После этого участники занимаются на тренажере BURMAN.

— По графикам мы видим, что мышцы-агонисты превосходно включаются, а мышцы-синергисты практически не работают. Наблюдается небольшая фоновая активность, но она связана с теплопродукцией, и отдельные пики связаны с резким начальным движением, — комментирует Сергей Манидичев.

 

Проверка тренажера «Вертикальная тяга к груди»

Здесь мы хотим посмотреть, как будут работать мышцы рук и спины. Красный и желтый датчики крепятся на среднюю и нижнюю части широчайшей мышцы спины, синий датчик – на двуглавую мышцу плеча, белый датчик – на верхнюю часть трапециевидной мышцы. После этого проводится мануальное тестирование, то есть выполняются характерные движения на субмаксимальном усилии. Эти показания сравниваются с показаниями при плановой работе на тренажере.

— По графикам мы видим активную работу средней и нижней части широчайшей мышцы спины – это целевая группа данного тренажера. Показания говорят о практически полном отсутствии работы двуглавой мышцы плеча и трапециевидной мышцы. Мы видим только легкую фоновую активность, — поясняет Сергей Манидичев.

 

Ч.Т.Д.

BURMAN — это тренажеры нового поколения. И сегодня мы доказали научным путем, что они учитывают биомеханику человека, так как в работу максимально вовлекаются целевые группы мышц, а синергисты практически не задействованы. Благодаря этому результат от тренировок будет максимальный, а поставленные цели достигнуты быстрее.

Мнение специалиста

Комментарий участника тестирования кандидата биологических наук, профессора РАЕ, доцента кафедры «Спортивной медицины» РГУФКСМиТ, проректора по НИР Лицея «Ученый фитнес» Александра Мирошникова:

«Зачастую продавцы силовых тренажеров в погоне за прибылью пренебрегают знаниями биомеханики и механики самих тренажеров. Это оказывает отрицательное влияние на тренировку приверженцев фитнеса. Здесь же механика настолько подобрана, что мы наблюдаем целевое воздействие на необходимые группы мышц и практически отключаются мышцы-синергисты. Конструкторы данных тренажерных устройств подходят к строению с позиции науки. И это показало исследование! Конечно же, это благоприятно скажется на здоровье клиентов. Мы знаем, что мышечная масса – это золотой фонд нашего организма. Я рекомендую всем приверженцам фитнеса, бодибилдинга, пауэрлифтинга обратить внимание на марку BURMAN».

Комментирую полученные комментарии про упражнения: healthy_back — LiveJournal

All rights reserved

http://mirslovarei. com/content_med/Agonist-Agonist-44.html
Агонист (agonist)
Prime mover — мышца, за счет сокращения которой происходит определенное движение той или иной части тела. Сокращение мышцы-агониста сопровождается расслаблением противодействующей ей мышцы-антагониста.

http://mirslovarei.com/content_med/Antagonist-Antagonist-361.html
Антагонист (antagonist)
1. Мышца, действующая противоположно (противодействующая) другой мышце (называемой агонистом (agonist) или (prime mover)). Работа мышц-агонистов и антагонистов позволяет человеку нормально двигаться.

Причина гиперлордоза — напряжение пояснично-подвздошной мышцы (ППМ) или слабые мышцы брюшного пресса. Укрепив и тонизировав антагонист ППМ (пресс), мы расслабим агонист (саму ППМ).

Факты — вещь упрямая. Такая ситуация действительно существует. См. картинку. Пояснично-подвздошные мышцы (ППМ) и мышцы пресса — антагонисты, то есть, что при напряжении одних расслабляются другие. Соответственно, да, для расслабления ППМ нужно укреплять пресс. Прошу обратить внимание, что речь идёт о симметричном нарушении работы мышц, а НЕ о сколиозе.

Картинка: http://www.skoliozu.net/pacients.phtml, обсуждение картинки было: http://healthy-back.livejournal.com/95378.html#blum

Картинки: http://www.eorthopod.com/public/patient_education/10172/adult_degenerative_scoliosis.html
http://foto.radikal.ru/f.aspx?j06121c4e8b18b496jpg
http://foto.radikal.ru/f.aspx?j061274c26b44a6c5jpg
http://www.scoliosissos.com/results.html

Попытки асимметрчного укрепления пояснично-подвздошной мышцы известны, называются «тренировка ППМ по Кону», эффективность их близка к нулю — есть единичные случаи того, что кому-то «помогло», систематического эффекта нет.

Когда мышца (первая) напряжена, напрягается и антагонист (вторая мышца), препятствуя её полному и резкому сокращению. Расслабим агонист (первую мышцу), снизит тонус и антагонист (вторая мышца).

Такой принцип расслабления мышцы действительно существует. Именно его используют в клиниках Шрот, что бы они ни говорили по поводу «коррекции неправильного дыхания».

Предложенная схема действий будет работать при двух условиях:

1) Вы можете правильно определить напряжение какой мышцы первично, т.е. определить какая является агонистом, какая — антагонистом.

Как наглядно было показано в посте Схемы массажа — исследования http://healthy-back.livejournal.com/178027.html и Схемы массажа http://healthy-back.livejournal.com/178505.html, именно при сколиозе нам это не светит.

2) Вы устраните причину напряжения агониста (первой мышцы).

Если бы это легко делалось, проблемы сколиоза не стояло бы вообще. Я не рассматриваю это как задачу, подвластную массажисту или инструктору ЛФК. Именно неспособность устранить причину напряжения мышц является причиной того, что даже достигнутая коррекция уезжает (см. http://healthy-back.livejournal.com/220263.html)

Конечно «закачивания» не являются лечением, но они дают хотя бы внешний косметический эффект стройности, то, заради чего большинство и делает операцию. По крайней мере, упражнения более безопасны, чем перерезанные нервы, ткани и сосуды. Кто знает как оно потом все будет функционировать?

О том, что безопасность и лёгкость операций — это профанация, я ещё буду писать. На настоящий момент принципиальный вопрос, ради которого я, собственно, затеял пост — это результат упражнений.

Ситуация такова: как наглядно было показано в посте Схемы массажа — исследования http://healthy-back.livejournal.com/178027.html и Схемы массажа http://healthy-back.livejournal.com/178505.html, при сколиозе наибольшее напряжение мышц имеется со стороны вЫпуклости выше и ниже основной дуги. При грудном сколиозе в результате создаётся впечатление «выпирающей» лопатки.

Но это ещё не всё. При этом идёт напряжение по всей больной половине тела, от стоп до макушки. Скажу сразу и честно — я не знаю что происходит при S-сколиозе, когда две дуги примерно одинаковы, и трудно определить первичную и компенсаторную. Совершенно однозначно при доминирующей односторонней дуге мышцы с её стороны хронически перенапряжены.

При грудном сколиозе, соответственно, напряжены мышцы шеи. Антагонисты мышц шеи с правой стороны — это мышцы шеи спереди и слева. Спереди они и так будут напряжены, будьте уверены. Теперь вопрос — какие мышцы напрячь, чтобы расслабить мышцы шеи с правой стороны? Единственный возможный вариант — мышцы шеи слева. Далее: причины напряжения мышцы шеи справа мы НЕ устранили. В результате мы получим не расслабленные мышцы справа, а напряжённые с обеих сторон + головную боль. По этой причине упражнения «для укрепления мышц шеи» категорически запрещены!!! Всем!!!

Теперь, что касается «косметики», что касается упражнений, ЛФК, и, в частности, Шрот.

Для устранения визуального эффекта «выпирающей лопатки» они предлагают… её поджимать. То есть, снова напрягать и без того напряжённые мышцы. Мне такое прописывал супер-квалифицированный физический терапевт. Визуально сначала действительно создаётся эффект улучшения осанки. А через 2 (два) месяца регулярных занятий пошли спазмы по всей половине спины и головные боли.

См. кто не видел пост Истории ухудшений состояний позвоночника после физзанятий http://healthy-back.livejournal.com/69618.html

Короче, у этого косметического эффекта может быть нехилый побочный. См. на Наилю, спрогрессировавшую от упражнений в 25 лет при внешнем улучшении.

При поясничном сколиозе, ситуация несколько иная. Объясняется она тем, что там относительно легко можно изолировать мышцы-антагонисты и подкачать их без особо тяжёлых последствий для здоровья. Там можно попробовать как раз запустить этот принцип «тонизировав антагонист, мы расслабим агонист». У меня не очень много информации именно по поясничному сколиозу, и гарантировать безопасность экспериментов и упражнений я не могу, хотя и знаю пример именно улучшения косметического эффекта в результате упражнений. Да хотя бы пример двух девочек на фото выше касается именно поясничного отдела.

Поэтому я говорил, говорю, и ещё раз повторяю: внешний вид и реальное положение дел, реальное положение дуги — это ДВЕ БОЛЬШИЕ РАЗНИЦЫ.

Дублирую сюда информацию из поста Методы диагностики http://healthy-back.livejournal.com/45117.html

Топография — это попытка количественно выразить то, что происходит с поверхностью спины, чтобы иметь какой-то критерий состояния спины, описывающий, как спина выглядит.

Достоинства метода:
— Безвредность. Можно выполнять хоть пять раз в день.
— Цена и
— Занимаемое время небольшие.

Физически это выглядит так: устанавливается источник направленного света, прямо перед которым ставится клиент. На источник света помещается частая решетка — тёмные полоски могут быть непрозрачными или окрашенными. Свет, падающий на поверхность тела человека, преломляется, и в результате прохождения через решетку изгибы тела становятся видны. Это всё фотографируется, изображение передаётся на компьютер, обрабатывается специальными программами, и на выходе получаются некие цифры, к помощью которых можно попытаться оценить как обстоят дела.

Вот на одной фотографии ребенок с процессе выполнения топографии, на второй — графики и цифры, которые получаются после обработки информации компьютером.

Прошу обратить внимание — для получения более полной информации могут выполняться снимки в разных позах (называются «функциональные пробы»), и графики составляются на основе неких статистических данных, некой теории, догадки какому искривлению позвоночника какой соответствует рельеф спины.

По той причине, что при выполнении топограммы очень велик человеческий фактор и программное обеспечение, выпонять топограммы в разных местах или у разных лаборантов просто не имеет смысла.

Диагностическая ценность топографа — примерно такая же, как у обычной хорошо выполненной фотографии.

Пример: топограммы двух девочек. Фото отсюда:
http://www.scoliosisjournal.com/content/2/1/18/figure/F1 У обеих сколиоз по 40 градусов, и посмотрите какая разница во внешнем виде и рельефе. Большая разница в угле ротации.

Ценность топографа для оценки эффективности лечения одного и того же человека — ещё раз — топограф — это прибор, который позволяет в цифрах выразить внешний вид. Как сиськи грудь. Ни больше, ни меньше. Кое о чём такие цифры могут говорить, но объективным показателем НЕ являются.

Ещё ссылки по теме:
http://proceedings.jbjs.org.uk/cgi/content/abstract/88-B/SUPP_II/228-c
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15456004
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11224901

Ещё такой момент — как было написано выше, для превращения полосатой фотографии в цифры используется некая программка. Так вот, программка эта использует статистические данные для подростков. Именно поэтому выполнение топограмм для взрослых достаточно бессмысленно — программа не в состоянии учесть тип телосложения, толщину жира и мышц у взрослого человека.

Пример, который станет хрестоматийным в пояснении того, что внешний вид, отражаемый фотографией и топограммой, и реальное положение дел — это две большие разницы.

Сожалею, темка была в открытом доступе до середины мая 2008г, где и была мною скопирована, но потом была убрана, так что ссылку дать не могу.

Моё личное мнение по поводу изменений на фото с женщиной:
1) Женщина совершенно явно стала поджимать лопатку. Осознанно она это делает, неосознанно, сознательно, несознательно, подсознательно, работа с психикой была проделана или упражнения — какая разница. Факт тот, что она стала напрягать определённые группы мышц.

2) Мной лично такой этап пройден с помощью упражнений. Лопатка прекрасно поджималась, всё выглядело чудесно. А потом это мышечное напряжение стало распространяться по всей больной половине, снова пошли спазмы и головные боли.

3) На рентгене, конечно, никаких изменений нет, что ещё раз доказывает: сколиоз — это 1) НЕ нарушения осанки 2) только напряжением, тренировками мышц он не лечится.

Так вот, если кто ещё не понял: сколиоз и осанка — это два параллельных явления. Запишите, запомните, не делайте ошибок когда «коррекцию осанки» Вам попытаются продать как «лечение сколиоза».

Как случилось, что осанка и сколиоз — явления параллельные
Поясняю популярно, для невежд. Есть два варианта развития событий:

1) Его придерживался весь мир лет сто назад, его придерживаются врачи, пациенты и их родители советского воспитания по сей день:

человек сидит криво -> лопатка торчит -> эта торчащая лопатка вытягивает позвоночник вбок.

В соответствии с этой теорией, конечно, достаточно сесть ровно, поджать лопатку, и в детском, во всяком случае, возрасте позвоночник выпрямится. Однако, практика — критерий истины, и на практике этого не происходит. Ни в детском, ни во взрослом возрасте — ни ношение корсетов, ни выполнение укрепляющих упражнений, ни поддержание ровной осанки НЕ ПОМОГАЮТ ВЫПРЯМИТЬ САМ ПОЗВОНОЧНИК. Значит, вся эта теория не верна, по-моему, это очевидно.

2) Позвоночник искривляется -> выталкивает лопатку вбок -> создаётся впечатление плохой осанки и кривого сидения.

Картинки:
http://foto.radikal.ru/f.aspx?j06121c4e8b18b496jpg
http://foto.radikal.ru/f.aspx?j061274c26b44a6c5jpg

В соответствии с этой теорией как Вы ни садитесь всё в музыканты не годитесь, как ни вставайте и ни делайте упражнения — пока позвоночник стоит криво, лопатка будет торчать, осанка будет выглядеть плохо. Эта теория подтверждается практикой. Прооперированные пациенты, конечно, не тот пример, который мне хотелось бы привести, но, заметьте — после операций ничего у них вбок не заваливается и не торчит даже без выполнения всяких специальных упражнений. А вот у тех, кто поджимал лопатки и вытягивал позвоночник мышцами, и, вроде, выглядел хорошо, но реальной коррекции позвоночника не получил, потом всё снова уезжает.

Что касается внешнего вида и корсета (http://healthy-back.livejournal.com/168340.html):

http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=1559640
Клиническое улучшение и радиографическая прогрессия у девочки с ранним началом сколиоза, прошедшей консервативное лечение.

Методы

Лечение пациентки началось в 13 лет, до менархе, С тестом Таннера II и уголом Кобба 60° в грудном отделе и 59° в поясничном. Угол ротации туловища по сколиометру был 13° в грудном отделе и 13° в поясничном. Мы документировали данные этой пациентки в течение периода лечения 27 месяцев, до 2 лет после начала менархе.

Результаты

После лечения в течение 27 месяцев угол Кобба возрос до 74° в грудном отделе и 65° в поясничном. Угол ротации по Раймонди (Рамуни) возрос с 26° в грудном отделе и 28° в поясничном до 30° в грудном отделе 28° в поясничном. Угол ротации туловища улучшился до 12° в грудном отделе и 5° в поясничном, в то время как боковое отклонение улучшилось с 22,4 мм до 4,6 мм и средняя ротация поверхности улучшилась с 10,6° до 6°. На рентгене снижение декомпенсации было видимым. Пациентка была довольная косметическим результатом.

Заключение

Консервативное лечение может улучшать косметический вид, что время как радиографически дуга прогрессирует. Это может быть объяснено тем, что
1) корсет Риго-Шено может улучшать косметический вид, изменяя форму грудной клетки, в то время как дуга сама слишком неподатлива, чтобы быть откорректированой
2) снижение декомпенсации ведёт к значительным косметическим улучшениям
3) что пациентка набрала вес, и таким образом, деформация маскируется. Тем не менее, дополнительный вес пациентки не может объяснить косметические улучшения в данном случае.

Специалисты в лечении сколиоза должны знать о факте, что может случиться прогрессия дуги, даже если клинические результаты говорят об улучшении.

Но я и чувствую себя лучше, когда занимаюсь!

И прекрасно! И продолжайте заниматься, если Вы точно знаете что хорошо, а что плохо для Вас! Однако, уважайте и учитывайте опыт других — на меня, я повторяюсь, физическая активность, даже тщательно подобранная, сказывается ОТРИЦАТЕЛЬНО, на десятки других — тоже. См. Истории ухудшений состояний позвоночника после физзанятий http://healthy-back.livejournal.com/69618.html. Поэтому утверждать, что физическая активность ВСЕМ полезна и показана на основании чьего-то частного опыта не есть проявление грамотности.

Например, при гиперкифозе и крыловидной лопатке ромбовидные мышцы и нижняя порция трапециевидной будут ослаблены и напряжены. Расслаблять и удлинять нужно будет переднезубчатую и малую грудную. А потом укреплять, тренировать ромбовидные и нижнюю трапецию. Но повторюсь — потом, на втором этапе лечения.

Ещё раз — сочетание «ослаблены И напряжены» говорит о слабости перенапряжения. См. http://healthy-back.livejournal.com/178505.html#weakness. Метод лечения — покой и расслабление. Укреплениями и тренировками вы добьётесь только рецидива.

Помимо непосредственно укрепления мышц существует двигательный стереотип. Даже при ослаблении мышц наработанный правильный стереотип остаётся.

Гладко было на бумаге, да на местности овраги. Теория звучит волшебно. Встречный вопрос: что мы называем «правильным двигательным стереотипом»? Симметричное, одинаковое движение? Но это неверно. Человек по определению двигается асимметрично: движение начинается с одной ноги, потом её сменяет другая. И стоит здоровый человек не на обеих ногах по стойке «смирно», а сменяя ноги («Ортопедическая диагностика», Маркс В.О.) Это, кстати, единственная умная мысль на всю книгу. Поджимание лопатки мы будем называть «правильным двигательным стереотипом»? Я уже выше написал — оно выглядит правильно, но по сути является ятрогенным (ухудшающим ситуацию, увеличивающим напряжение). Сколиоз — это следствие перенапряжение мышц, которое, в свою очередь, является защитной реакцей организма на травмирующее событие или явление. Как насморк, кашель или высокая температура. Как наморк или кашель, он, несомненно, неприятен и является показателем нездоровья. Но просто так забивая его, мы добиваемся разрушения защитной реакции организма и, как следствие, ухудшения состояния пациента.

Бхуджангасана-3. Мышечная команда. — KayaYoga

Мышцы никогда не работают поодиночке. Чтобы совершить целенаправленное движение, мышцы работают группой, при этом у каждой мышцы в группе есть своя роль.

В мышечной группе за направление движения отвечает мышца-агонист, или основная мышца движения. У нее есть помощники, которые страхуют на случай нехватки силы у этой мышцы – мышцы-синергисты.

Плавность движения обеспечивает мышца-антагонист. Точность движения – мышцы-нейтрализаторы.

Для того, чтобы все движение состоялось, в самом его начале включаются мышцы-фиксаторы. Они обеспечивают стабильность того сегмента тела, с которого запускается искомое движение. (Подробнее я раскрою названные функции в этой статье чуть позже, на примере бхуджангасаны.)

При изменениях в осанке тонкие, дифференцированные движения становятся недоступными. В силу того, что часть мышц в команде, обеспечивающей искомое движение, «перетягивают одеяло на себя». Они находятся в гипертонусе; включаются в движение привычно первыми и избыточно, не давая реализовать свои функции остальным участникам мышечной команды в полном объеме.

Это положение можно поправить при помощи регулярной практики асан. Ведь асана по сути представляет собой алгоритм формирования гармоничной мышечной группы.

Предлагаю разобраться в ньюансах на примере позы змеи, или бхуджангасаны.

При входе в асану мы включаем мышцы – фиксаторы- это короткие мышцы шеи, речь о которых шла в моей статье «Бхуджангасана 1. Как избежать ошибок в выполнении.». Их задача — фиксировать начало шейного отдела позвоночника. Не более. Сокращаются они при этом без изменения длины, изометрически. И недолго. Подобное сокращение ощущается как легкое напряжение в области перехода черепа в зону шеи.

Понимание этого факта дает возможность не сокращать их избыточно, перетягивая все внимание на себя. А это и случается довольно часто (данные мышцы зачастую спазмированы) и приводит к переразгибанию шейного отдела позвоночника (Сафронов А.Г. « Йога: физиология, психосоматика, биоэнергетика.»).

После точечного включения фиксаторов мы вовлекаем в работу мышцу-агонист, или мышцу-разгибатель шеи. Сокращаем ее медленно, плавно переходя от позвонка к позвонку. С уменьшением длины, то есть концентрически. Это основная мышца, поэтому ей мы уделяем основное внимание. Очень часто мышца-разгибатель шеи бывает гипотонична, что снижает возможность ощутить ее работу и тонко управлять ей.

При данных условиях обеспечить медленное и плавное движение поможет концентрация внимания на мышце антагонисте, — длинной мышце шеи. Она охватывает переднюю поверхность всех шейных позвонков и первых трех грудных. Прочувствовать ее можно при выполнении верхнего языкового замка: упираемся языком в твердое небо сразу за верхними зубами и пытаемся вытолкнуть череп вверх. При таком замке включаются мышцы по передней поверхности шеи, в том числе наша мышца-антагонист. Что ощущается как мышечное напряжение. Концентрируемся на нем, пытаемся растянуть от подбородка до яремной ямки. При подобном усилии становится возможным плавное и последовательное разгибание шеи.Следующий член команды — мышца-помощник, синергист. Она же – верхняя порция трапецевидной мышцы. Это достаточно большой мышечный массив, волокна которого представляют собой резерв для разгибания шеи. Но чтобы можно было воспользоваться этим резервом, необходимо сократить нижнюю порцию мышцы, фиксировав лопатки к грудной клетке, чуть сводя их вместе и вытягивая вниз, к тазу. Ведь нижняя порция трапеции является антагонисттичной к ее верхней порции. И чтобы заработала нужная нам верхняя часть, необходимо фиксировать нижнюю. Такой необычный, двуликий синергист.

Наша основная мышца-разгибатель шеи, помимо разгибающей функции, может еще и скручивать позвонки. Это нам не к месту. И эту функцию на время выполнения симметричной бхуджангасаны нужно исключить, уравновесив скручивающий компонент (к примеру — вправо) все тем же скручивающим компонентом в противоположную сторону (к примеру — влево). Для этого нужны мышцы – нейтрализаторы. Их функция так и названа, потому что они нейтрализуют добавочные функции основной мышцы, которые нам в выполняемом движении не нужны.

В нашем случае роль нейтрализаторов выполняют мышца, поднимающая лопатку и ременные мышцы головы и шеи. При равномерном их включении справа и слева, мы прокручиваем позвонки во взаимоисключающих направлениях, и результирующая скрутки стремится к 0.Важно: для адекватной мобилизации мышцы, поднимающей лопатку, еще в самом начале разгибания шеи необходимо фиксировать лопатку к ребрам и потянуть вниз.

 

Таково сбалансированное вовлечение мышц в шейном отделе, при входе в бхуджангасану.

В грудном отделе мышца агонист – мышцы, разгибающая позвоночник. Ее грудной отдел.

Фиксирующее движение – это сведение лопаток. Для этого у нас уже задействованы трапецевидные мышцы и мышцы, поднимающие лопатку. Включаем в работу основной фиксатор грудного отдела – ромбовидные мышцы.Мышцы–антагонисты – большие грудные мышцы. Усиливаем их эксцентрическое сокращение, разводя плечи в стороны, раскрывая грудную клетку.

Мышцы-нейтрализаторы — передние зубчатые мышцы. Довключаем их прижатием лопаток к ребрам.Агонист в зоне поясницы — мышца, разгибающая позвоночник. Ее поясничный отдел. Действие данной мышцы разворачивается между двумя фиксаторами – ромбовидными мышцами и большими ягодичными мышцами.

Нейтрализаторы — косые мышцы живота, — они довключаются при выведении лобковой кости в пол.

Антагонист – прямые мышцы живота. Включаются при постепенном вытяжении туловища из таза. Это движение чем-то похоже на потягивание змеи, греющейся на солнышке. Напомню, что оно дает плавность в раскрытии поясничного отдела позвоночника.

Примерно таковы мышечные роли в синергемах бхуджангасаны.

В завершение напомню известный факт: проблемные зоны ускользают из-под контроля сознания. По-простому, движения в зоне зажатых мышц не замечаются, как бы выпадают из зоны внимания. Инертное тело пытается остаться при «родных» стереотипах, пусть и неконгруэнтных. Зато привычных. Изменить тело можно лишь внеся свет сознания в потаенные уголки мышечного чувства. Проживая, актуализируя, наслаждаясь каждым миллиметром движения. А для этого и нужны искомые нами анатомические и физиологические ньюансы асан.

Приятной и продуктивной практики!

Елена Ахрамеева.  Инструктор Украинской Федерации Йоги,  врач йогатерапевт
Источник : www.yogatherapy.com.ua

Facebook

Twitter

Google+

E-mail

Мышца-агонист — обзор

4.3.1 Введение

Комплаенс играет важную роль в передвижении людей и животных. Есть много источников податливости в биологических системах, включая мышцы, сухожилия, мягкие ткани и т. Д. Податливость суставов может даже модулироваться различными уровнями совместного сокращения мышц-агонистов и антагонистов. У комплаенс есть много преимуществ: это позволяет лучше адаптироваться к данной задаче; он позволяет накапливать энергию и высвобождать ее в другой точке цикла движения и, следовательно, может помочь в повышении эффективности передвижения (Alexander, 1988).Кроме того, податливость может улучшить стабильность системы, поскольку она генерирует естественные движущие силы на механическом уровне, если податливость должным образом контролируется для движения. Податливые внешние поверхности приводят к более мягким контактам и большей безопасности при взаимодействии.

В робототехнике за последние десятилетия также произошел значительный сдвиг от жестких соединений с регулируемым положением к управляемым по крутящему моменту и совместимым приводам и использованию пассивных податливых элементов. Цель состоит в том, чтобы также воспользоваться преимуществами, перечисленными выше, путем введения соответствия в конструкцию робота.Однако правильный выбор конструктивных параметров совместимых элементов и управляющих входов для соответствующих исполнительных механизмов — непростая задача из-за большого количества степеней свободы (DOF) систем передвижения и большого количества параметров, которые необходимо настраивать. Для решения этой проблемы в приложениях робототехники оптимальное управление представляет собой эффективный инструмент.

Цель этой главы — дать обзор преимуществ оптимального управления для правильной настройки соответствия движений робота, а также подхода к пониманию соответствия у людей.Мы резюмируем несколько исследований комплаентности в передвижении и связанных с ними динамических движений, которые были выполнены независимо разными авторами, направленных на оптимизацию переменного и постоянного соответствия. Таким образом, эта глава является дополнением к подразделам 4.4 и 4.2 по управлению импедансом и оптимальному управлению, соответственно. Основное внимание здесь уделяется податливости стыков, а не внешних контактных поверхностей. Поэтому представленные здесь исследования требуют моделей передвижения со всеми соответствующими суставами или реальной системой, но не упрощенных шаблонных моделей.

В последние годы наблюдается растущий интерес к аспектам соблюдения при передвижении человека и животных. Первоначально считалось, что она актуальна в основном для бега, но она была проанализирована также при ходьбе и продемонстрировала свою важность с помощью простых моделей пружины и массы, в которых целые ноги заменяются линейными пружинами на ровной поверхности (Geyer et al., 2006). ) и пересеченной местности (Liu et al., 2015) или пружинами переменной жесткости (Visser et al., 2013). Другие исследования были сосредоточены на роли двусуставных мышц (Iida et al., 2008; Mombaur, 2014) и сухожилий (Endo et al., 2006) с использованием моделей пружина-демпфер.

Комплаенс на уровне суставов также играет центральную роль в локомоции (Латаш и Зациорский, 1993), где многие исследователи обращаются к анализу жесткости суставов, изучая соотношение крутящего момента и угла в суставах ног (Weiss et al., 1986a, 1986b ), а именно бедра, колена и лодыжки. Целью многих из этих исследований является поиск возможного способа воссоздания того же движения при ходьбе с помощью простых механизмов, таких как линейные пружины, что было продемонстрировано на определенных этапах ходьбы (Shamaei et al., 2013a, 2013b, 2013c) и бегом (Günther, Blickhan, 2002). Вращающие моменты в суставах вычисляются с обратной динамикой, и был проведен статистический анализ большого числа субъектов обоих полов, но без выявления различий между ними, что затем было выполнено Gabriel et al. (2008). Однако исследования показали, что комплаентность у людей варьируется и модулируется из-за совместного сокращения мышц-агонистов и мышц-антагонистов, действующих на суставы во время выполнения движений (Ferris et al., 1998; Хоган, 1984).

Люди могут регулировать импеданс (в дополнение к своим кинематическим планам) как по направлению, так и по величине в соответствии с требованиями задачи. Это можно продемонстрировать, подвергнув человека случайным силовым полям при движении и наблюдая, как изменяется измеренное сопротивление в руке (Burdet et al., 2001; Selen et al., 2009; Franklin et al., 2007). Эти эксперименты демонстрируют, как и ожидалось из теоретических принципов управления, что адаптация импеданса может служить по крайней мере двум целям: (1) Она может использоваться для стабилизации кинематической задачи от случайных возмущений за счет увеличения жесткости .(2) С помощью понижая жесткость тела или частей, он может быть отделен от внешних возмущений. Хотя такие эксперименты из практических соображений чаще всего проводились с верхними конечностями на основе общих теоретических принципов управления, мы можем предположить, что такие принципы являются общими и применимы также к нижним конечностям. Требования задачи могут заключаться в достижении определенной цели (т. Е. Кинематических / геометрических ограничений), отсутствии падения (т. Е. Стабильности, смешанных динамических / геометрических ограничениях), скорости (переводя во время или скорости в качестве ограничений).Чаще всего в любой момент времени могут быть важны несколько таких целей, которые затрудняют поиск правильного решения задачи. Однако недавние результаты все более и более убедительно доказывают, что оптимальное управление может находить движения и связанные с ними контроллеры для решения таких сложных задач планирования и управления. Вышеупомянутые ограничения задачи обычно обрабатываются либо как мягкие ограничения через функцию стоимости, либо как «реальные» ограничения через транскрипцию.

В повседневной жизни люди ходят в самых разных средах, наиболее распространенными из которых являются ровная поверхность, подъем и спуск с разными наклонами, лестницы разных размеров и разные типы пересеченной местности.Итак, чтобы лучше понять передвижение, необходимо проанализировать ходьбу во всех этих различных сценариях. Но, несмотря на большое количество литературы по жесткости на уровне суставов, большинство из них сосредоточено на ходьбе по ровной поверхности, и лишь несколько работ посвящены другим сценариям ходьбы. В биомеханике есть работы по анализу кинематики и кинетики ходьбы по склону (Franz et al., 2012; Silder et al., 2012) и лазания по лестнице (Andriacchi et al., 1980; Amirudin et al., 2014), но в этом контексте недостаточно исследований, посвященных жесткости суставов.

В робототехнике основная цель, связанная с соблюдением требований, состоит в сборе фундаментальной информации для разработки соответствующих принципов управления и приведения в действие, некоторые из которых имеют упругие элементы с фиксированной жесткостью, а другие — с переменной жесткостью.

In Mombaur et al. (2009) три разные гипотезы об использовании податливости были сформулированы для двуногого передвижения и продемонстрированы на примерах моделей многотельных систем различной сложности с использованием методов оптимизации.Было высказано предположение, что оптимально настроенная податливость может значительно снизить стоимость транспортировки, может производить естественно выглядящие движения, а также может улучшить стабильность передвижения.

Контроль соответствия и, в частности, соответствие переменных, может быть реализован в robots несколькими способами. Одним из наиболее гибких подходов является имитация соответствия внешнему контуру положения вокруг контура управления внутренним усилием / крутящим моментом (Semini et al., 2015) (см. Также подраздел 4.4. Здесь коэффициенты усиления регулятора положения соответствуют импедансу с положением усиление — это жесткость, а производное усиление — это демпфирование.Теперь задача состоит в том, чтобы найти подходящие импедансы для любого заданного времени, что сводится к нахождению графика усиления. Переменный импеданс также может быть реализован с помощью полупассивных систем. Здесь существуют две основные категории: (1) активное изменение жесткости пружины (Wolf et al., 2016) и (2) динамическая регулировка импеданса через последовательный двигатель в последовательном упругом приводе (Pratt and Williamson, 1995a). Первый подход имеет типичное ограничение, заключающееся в том, что жесткость пружины не может быть изменена мгновенно и что устройства обычно все еще слишком громоздки, чтобы их можно было хорошо интегрировать в сложные роботизированные системы, например.g., например, маленькие роботы, протезы или экзоскелеты. Второй подход имеет ограничение, заключающееся в том, что теоретические границы устойчивости строгого контроля значительно ограничивают достижимые уровни соответствия.

Когда роботы начали выходить с заводов и входить в среду обитания людей, начали появляться гуманоидные роботы, использующие соответствующие приводы (Pratt and Williamson, 1995a), такие как робот Люси, использующий пневматические искусственные мышцы (Verrelst et al., 2005). , Roboray с использованием приводов с сухожильным приводом (Kim et al., 2012) и M2V2 (Pratt, Krupp, 2008), COMAN (Colasanto et al., 2012), WALK-MAN (Tsagarakis et al., 2016) и iCub (Metta et al., 2010; Parmiggiani et al. , 2012) с использованием последовательных упругих приводов (SEA) (Pratt and Williamson, 1995b). В частности, робот-гуманоид COMAN показал способность стабильно ходить с SEA (Li et al., 2012; Moro et al., 2014; Dallali et al., 2012). Внедрение совместимых приводов направлено на поглощение ударов и облегчение создания движений, подобных человеку, и повышения энергоэффективности.Часто цитируемая мотивация повышения безопасности за счет добавления соответствующих элементов не является общим принципом (Semini et al., 2015).

Остальная часть этой главы организована следующим образом. В Разделе 4.3.2 мы представляем различные модели соответствия в системе передвижения, включая различные типы постоянного и переменного соответствия. В разделе 4.3.3 описаны возможности и преимущества использования оптимального контроля для исследований соответствия. В Разделе 4.3.4 мы представляем несколько примеров исследований комплаентности в передвижении человека, основанных на оптимальном управлении.Раздел 4.3.5 посвящен примерам оптимизации соответствия в движениях робота. В разделе 4.3.6, наконец, сформулированы выводы и некоторые исследовательские перспективы.

Мышцы-агонисты и силовые тренировки

Упражнения и повседневная деятельность требуют задействования ваших мышц. Когда вы поднимаете руку, наклоняетесь или наклоняетесь, задействуются несколько мышц, которые расположены в противоположных парах. Когда мышцы передней части тела сокращаются, мышцы спины растягиваются, и наоборот.

Группа мышц, которая сокращается, известна как мышца-агонист, а противоположная ей группа мышц является антагонистом.Это отличная информация, которую нужно знать при составлении собственных силовых тренировок.

Например, когда вы сокращаете грудь, например, в жиме от груди, вы фактически растягиваете спину. Если связать пальцы вместе и потянуть их вперед, округляя спину и сжимая грудь, вы почувствуете глубокое растяжение в верхней части спины. Это означает, что пока ваш агонист работает, ваш антагонист снижает активность. Это называется реципрокной иннервацией или реципрокным торможением.

Противоположные группы мышц

Есть много способов тренировать мышцы, и один из них — это противоположные группы мышц или агонист, за которым следует антагонист. В этом методе силовых тренировок вы выполняете каждое упражнение одно за другим без отдыха.

Пока вы прорабатываете мышцу-агонист, мышца-антагонист находится в состоянии покоя, поэтому вы можете немедленно проработать эту противоположную группу мышц. Это приводит к более быстрой и эффективной тренировке.

Примеры тренировок с противоположными группами мышц

Есть несколько вариантов того, как вы можете настроить тренировку с противоположными группами мышц.Один из вариантов состоит в том, чтобы в один день выполнять упражнение с противоположной группой мышц верхней части тела, а в разные дни — с группой мышц нижней части тела.

Вы также можете разделить тренировки следующим образом: грудь и спина в один день, плечи и ноги в один день, а затем бицепсы и трицепсы.

Тренировка всего тела с противоположными группами мышц

Тренировки всего тела противоположных групп мышц обеспечивают дополнительную интенсивность, не перегружая ни одну из групп мышц. Тренировка проходит быстро, потому что вы всегда делаете упражнение, а не отдыхаете.

Ниже приведен пример тренировки всего тела с упором на действующие агонисты и антагонисты. Сделать это можно разными способами:

Тренировка 1

Выполняйте каждую пару упражнений одно за другим и повторяйте от 1 до 3 подходов. Отдыхайте от 30 до 60 секунд между подходами, стараясь делать от 8 до 16 повторений в каждом упражнении.

Тренировка 2

Выполняйте каждую пару упражнений одно за другим, выполняя всю серию пар, делая небольшой отдых между парами.Это круговой формат, который будет поддерживать частоту сердечных сокращений и сделает тренировку немного более интенсивной. Вы можете сделать от одного до трех кругов, отдыхая между ними.

Сосредоточение внимания на мышцах агонистов и антагонистов — отличный способ тренировать свое тело. Вы экономите время и прорабатываете все мышцы, чтобы ваше тело было сбалансированным и сильным. Попробуйте, когда вам понадобится изменить распорядок дня, и вы обнаружите, что ваше тело работает по-другому.

Влияние вибрации мышц-агонистов / антагонистов на чувство положения человека

Аль-Сенави Д.А., Кук Дж.Д. (1985) Межконечностные реакции на вибрацию сухожилий мышц у людей.Soc Neurosci Abstr 11: 74

Google Scholar

Amis A, Prochazka A, Short D, Trend P, Ward A (1987) Относительные смещения мышц и сухожилий во время движений рук человека. J Physiol (Lond) 389: 37–44

CAS Google Scholar

Bullen AR, Brunt D (1986) Влияние вибрации сухожилий на точность одно- и бимануального перемещения. Exp Neurol 93: 311–319

PubMed CAS Статья Google Scholar

Burke D, Hagbarth KE, Lofstedt L, Wallin BG (1976a) Ответы окончаний мышечных веретен человека на вибрацию несокращающихся мышц.J Physiol (Lond) 261: 673–693

CAS Google Scholar

Burke D, Hagbarth KE, Lofstedt L, Wallin BG (1976b) Реакция окончаний мышечных веретен человека на вибрацию во время изометрических сокращений. J Physiol (Lond) 261: 695–711

CAS Google Scholar

Burke D, Hagbarth KE, Lofstedt L (1978) Активность мышечного веретена у человека во время сокращений и удлинений.J Physiol (Lond) 227: 131–142

Google Scholar

Capaday C, Cooke JD (1981) Влияние вибрации мышц на достижение заданного конечного положения во время произвольных движений руки человека. Exp Brain Res 42: 228–230

PubMed CAS Статья Google Scholar

Capaday C, Cooke JD (1983) Вибрация вызывает изменения в связанной с движением ЭМГ-активности у людей.Exp Brain Res 52: 139–146

PubMed CAS Статья Google Scholar

Goodwin GM, McCloskey DI, Matthews PBC (1972) Вклад мышечных афферентов в кинестезию демонстрируется иллюзией движения, вызванной вибрацией, и эффектами паралича афферентов суставов. Мозг 95: 705–748

PubMed CAS Google Scholar

Hollingworth HL (1908) Неточность движения.Arch Psychol 2: 1–87

Google Scholar

Hulliger M, Vallbo AB (1979) Ответы афферентов мышечного веретена во время произвольных движений слежения у человека: сервоусилитель в зависимости от нагрузки? Brain Res 166: 401–404

PubMed CAS Статья Google Scholar

Lestienne F (1979) Влияние инерционной нагрузки и скорости на процесс торможения произвольных движений конечностей.Exp Brain Res 35: 407–418

PubMed CAS Статья Google Scholar

Marsden CD, Obeso JA, Rothwell JC (1983) Функция мышцы-антагониста во время быстрых движений конечностей у человека. J Physiol (Lond) 335: 1–13

CAS Google Scholar

Prochazka A, Stephens JA, Wand P (1979) Выделение мышечного веретена при нормальных и затрудненных движениях. J Physiol (Lond) 287: 57–66

CAS Google Scholar

Прохазка А (1986) Пропорцепция при произвольном движении.Can J Physiol Pharmacol 64: 499–504

PubMed CAS Google Scholar

Roll JP, Vedel JP (1982) Кинестетическая роль афферентов мышц у человека, изученная с помощью вибрации сухожилий и микронейрографии. Exp Brain Res 47: 177–190

PubMed CAS Статья Google Scholar

Roll JP, Vedel JP, Ribot E (1989) Изменение проприоцептивных сообщений, вызванное вибрацией сухожилий у человека: микронейрографическое исследование.Exp Brain Res 76: 213–222

PubMed CAS Статья Google Scholar

Sittig AC, Denier vander Gon JJ, Gielen CCAM, van Wijk AJM (1985) Достижение целевой позиции во время шаговых движений, несмотря на смещение начальной позиции. Exp Brain Res 60: 407–410

PubMed CAS Google Scholar

Vallbo AB, Hulliger M, Nord E (1981) Контролируют ли афференты шпинделя положение сустава у человека? Исследование активного удержания позиции.Brain Res 204: 209–213

PubMed CAS Статья Google Scholar

Валлбо А.Б. (1970) Паттерны разряда в афферентах мышечного веретена человека во время изометрических произвольных сокращений. Acta Physiol Scand 80: 552–566

PubMed CAS Статья Google Scholar

Ведель Дж. П., Ролл Дж. П. (1983) Вклад мышечного веретена в кодирование двигательной активности человека.В: Massion, J, Paillard J, Schultz W, Wiesendanger M (eds) Нейронное кодирование двигательной активности. Exp Brain Res Suppl 7: 253-265

Характеристика координации мышц-агонистов и антагонистов у пациентов с инсультом, здоровых людей позднего среднего возраста и молодежи контрольной группы с использованием интерфейса с миоэлектрическим управлением

Цель . Координация мышц-агонистов и антагонистов вокруг одного сустава играет важную роль в повседневной деятельности. Целью этого исследования было применение миоэлектрического контролируемого интерфейса (MCI) с различными размерами для исследования вызванных инсультом и старением нарушений координации мышц-агонистов и антагонистов. Подход . Восемь пациентов с инсультом (пораженные стороны), десять здоровых людей позднего среднего возраста из контрольной группы и восемнадцать здоровых молодых людей из контрольной группы были зачислены для выполнения задач по отслеживанию во время произвольного изометрического сгибания и разгибания локтя путем модуляции активности их бицепсов и трицепсов с помощью 1D или 2D MCI. Среднеквадратичная ошибка (RMSE) между фактическими и целевыми активациями агонистов, нормализованными активациями агонистов и антагонистов, а также индексом сократимости (CI) и нормализованным крутящим моментом в локтевом суставе использовалась для количественной оценки эффективности движения. Основные результаты . Во время разгибания локтя значительное увеличение RMSE было выявлено у пациентов с инсультом с увеличением размерности MCI, тогда как значительное снижение нормализованной активации агонистов и антагонистов и нормализованного момента в локтевом суставе наблюдалось во всех трех группах. Кроме того, в обеих контрольных группах наблюдалось значительное снижение ДИ ( P <0,05). Во время сгибания и разгибания локтя RMSE увеличивалась в следующем порядке: молодые люди в контрольной группе <люди позднего среднего возраста в контрольной группе <пациенты с инсультом.Напротив, CI был значительно выше у пациентов с инсультом и контрольной группы позднего среднего возраста, чем у молодых людей, возможно, из-за вызванной инсультом и старением потери навыков в модулировании координации мышц-агонистов и антагонистов при удовлетворении требований меняющейся среды. . Значение . Это исследование предполагает, что 2D MCI может быть применен в качестве инструмента реабилитации для достижения точного контроля ненормальной координации мышц.

Агонист-антагонист тренировок. Почему вы должны тренировать противоположные группы мышц вместе.

Работайте умнее, а не усерднее. Хотя в фитнесе нет быстрых решений, есть способы максимизировать результаты тренировок. Эффективные тренировки не должны отнимать у вас часы времени, и, к счастью, с тренировками Agonist — Antagonist вы можете добиться большего прироста силы за меньшее время. Вот как.

Во-первых, что такое мышцы-агонисты и антагонисты?

Агонист — Первичная мышца, используемая для выполнения желаемого действия. При сгибании рук на бицепс основной задействованной мышцей является мышца двуглавой мышцы плеча.

Антагонист — Мышцы, противоположные целевым мышцам, используемые для выполнения желаемого действия. В сгибании рук на бицепс противостоящие мышцы — это трицепс плеча.

Функция мышц-антагонистов состоит в том, чтобы помогать балансировать, контролировать и поддерживать сустав, окружающий мышцы. Это означает, что для большинства движений всегда присутствует определенная степень активации антагонистов.

Как будет проходить тренировка?

В каждом подходе вы чередуете противоположные части тела.

Например: суперсет груди и спины:

1 ^st набор — Chest Press

1 ^ст. комплект — ряд

2 ^nd набор — Chest Press

2 ^и комплект — ряд

Повторите это, затем переходите к следующему упражнению. Например. чередование Archer Flys и Archer Rows .

Какие преимущества?

Увеличение гипертрофии и улучшение кровотока.

Научные исследования показывают: Увеличение силы и увеличение мощности при чередовании противоположных упражнений по сравнению с традиционным способом. Со временем это приведет к увеличению силы и мышечной массы. Многоповторная тренировка мышц вызывает накопление молочной кислоты и мышечную усталость. Тренируя противоположную группу мышц, кровь направляется в эти мышцы. Это означает, что кислая кровь вытягивается из ранее тренированных мышц, что помогает рециркулировать свежую кровь и уменьшить застой крови.

Сокращенное время тренировки . Если чередовать упражнения одно за другим, время выполнения упражнений сокращается на 50%. Это означает, что вы можете более эффективно провести тренировку за меньшее время. Пока вы тренируете агониста, антагонист может поддерживать, но также и активно отдыхать, и наоборот.

тренировки агонистов-антагонистов. Почему вы должны тренировать противоположные группы мышц вместе? 2019-08-152019-08-15 https://www.austerfit.com/wp-content/uploads/2018/06/logo_footer_410x.pngAusterhttps: // www.austerfit.com/wp-content/uploads/2019/08/ag-antag-combined.jpg200px200px

Влияние агониста грелиновых рецепторов на мышцы и кости — Просмотр полного текста

Взрослые с низкой мышечной массой также обычно имеют низкую костную массу , что делает их уязвимыми для падений, переломов и других травм. Этот проект определит эффективность лечения агонистом рецепторов грелина для улучшения краткосрочных показателей здоровья мышц и костей у взрослых с низкой костной и мышечной массой. Результаты этого исследования послужат основой для разработки более крупного окончательного рандомизированного исследования, предназначенного для определения эффективности.

Взрослые с остеопенией и саркопенией (остеосаркопенией) имеют больший риск падений и переломов, чем те, у кого только остеопения или саркопения. Существуют лекарственные препараты для снижения риска переломов, но в настоящее время упражнения являются единственной эффективной стратегией борьбы с потерей мышечной массы. К сожалению, большинство взрослых, которые начинают программу упражнений с самоконтролем, бросают ее через 6 месяцев, и требуются другие варианты. Агонисты рецептора грелина находятся в стадии разработки для лечения анорексии и потери веса у пациентов с раковой кахексией.Агонист анаморелин значительно увеличил вес и массу безжировой ткани у этих пациентов. Анаморелин имитирует гормон грелин, который не только увеличивает аппетит, но и действует на гипофиз, увеличивая пульсирующую секрецию гормона роста (GH). Пульсирующий гормон роста стимулирует выработку инсулиноподобного фактора роста 1, который анаболичен как для мышц, так и для костей. Уровни GH снижаются с возрастом, и считается, что это способствует возрастной потере мышц и костей у взрослых. Основная гипотеза заключается в том, что анаморелин увеличивает мышечную массу, улучшает мышечную функцию и ускоряет формирование костной ткани у взрослых с остеосаркопенией.Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи проведут рандомизированное двойное слепое исследование с двумя параллельными группами с участием 40 мужчин с остеосаркопенией и женщин в постменопаузе в возрасте 50 лет и старше. Участники будут рандомизированы на прием анаморелина (100 мг в день) или плацебо и пролечены в течение 12 месяцев. Первичной конечной точкой является увеличение массы безжировой ткани аппендикуляра, измеренное с помощью двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии. Вторичными конечными точками являются: увеличение мышечной силы (изометрическая сила ног) и функции (6-минутная ходьба и модифицированная батарея коротких физических нагрузок), увеличение общей мышечной массы тела, увеличение биомаркера костеобразования, аминоконцевого пропептида (P1NP). ), и увеличение общей мышечной массы (нежирной, не костей).Предлагаемое лечение дает анаболический стимул для наращивания как мышц, так и костей. Анаморелин не тестировался у взрослых с остеосаркопенией. Исследователи предлагают оценить это лечение у взрослых с остеосаркопенией, которые больше всего нуждаются в лечении и которые также, скорее всего, выиграют. Данные, полученные в результате этого пилотного исследования, имеют решающее значение для определения осуществимости и руководства дизайном окончательного исследования для оценки этого агониста рецептора грелина в качестве потенциальной терапии для смягчения двойной опасности остеопении и саркопении.

Блокатор β-адренергических рецепторов, связанный с β-аррестином, карведилол усиливает сократительную способность скелетных мышц

Значимость

Недавно мы продемонстрировали, что кленбутерол, агонист β ₂ AR, оказывает опосредованное действие на увеличение силы скелетных мышц и гипертрофию через β-аррестин1. -зависимая сигнализация. В настоящем исследовании сообщается об уникальной способности карведилола, ранее идентифицированного как агонист β-аррестина β ₂ AR, усиливать сократимость скелетных мышц.Это наблюдение было уникальным среди протестированных антагонистов βAR, поскольку метопролол и надолол не стимулировали сократительную способность скелетных мышц. Наши результаты дают представление о механизме воздействия карведилола на сократительную способность скелетных мышц и демонстрируют нетрадиционную потенциальную полезность широко используемого фармакологического агента для ранее недооцененного клинического применения. Мы предполагаем, что наблюдаемый β-аррестин-зависимый сигнальный путь может быть нацелен на различные клинические состояния, связанные с пониженной функциональной нагрузочной способностью.

Abstract

Снижение силы скелетных мышц и функциональной способности к упражнениям из-за старения, слабости и истощения мышц представляет собой серьезную неудовлетворенную клиническую потребность. Эти состояния связаны с многочисленными неблагоприятными клиническими исходами, включая падения, переломы и частую госпитализацию. Кленбутерол, агонист β ₂ -адренергических рецепторов (β ₂ AR), увеличивает силу и гипертрофию скелетных мышц; однако его клиническое применение ограничено побочными эффектами, такими как сердечная аритмия, опосредованная передачей сигналов G-белка.Недавно мы сообщили, что вызванное кленбутеролом увеличение сократимости и гипертрофия скелетных мышц было потеряно у мышей с нокаутом β-аррестина 1, что означает, что аррестины, многофункциональный адаптер и сигнальные белки, играют жизненно важную роль в опосредовании эффектов β ₂ AR на скелетные мышцы. агонисты. Карведилол, классически определяемый как антагонист βAR, широко используется для лечения хронической систолической сердечной недостаточности и артериальной гипертензии, и было продемонстрировано, что он действует как лиганд, связанный с β-аррестином, для β ₂ AR, стимулируя β-аррестин- зависимая, но не зависимая от G-белка передача сигналов.В этом исследовании мы исследовали, может ли лечение карведилолом увеличить силу скелетных мышц через β-аррестин-зависимые пути. На мышиной модели мы демонстрируем постоянное лечение карведилолом, но не другими β-адреноблокаторами, которое действительно усиливает сократительную силу в скелетных мышцах, и это опосредуется β-аррестином 1. Интересно, что карведилол усиливает сократимость скелетных мышц, несмотря на отсутствие эффекта на скелет. мышечная гипертрофия. Наши результаты свидетельствуют о потенциальной уникальной клинической роли карведилола в стимуляции сократимости скелетных мышц, избегая при этом побочных эффектов агонистов βAR.Этот отличительный сигнальный профиль может представлять инновационный подход к лечению саркопении, слабости и вторичного мышечного истощения.

Снижение силы скелетных мышц представляет собой серьезную проблему для общественного здравоохранения при различных относительно распространенных состояниях, таких как старение, злокачественные новообразования (1), сердечная недостаточность (2), хроническая болезнь почек и хроническая обструктивная болезнь легких (3). В таких условиях были испытаны многочисленные фармакологические агенты, включая ингибиторы миостатина (4), тестостерон (5), аналоги инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF1) (6) и агенты, модулирующие грелин (7, 8), были оценены в клинических испытаниях. , но эти агенты не продемонстрировали четких доказательств пользы (9), а нежелательные побочные эффекты ограничили их использование (10, 11).

β-Адренорецепторы (βAR) являются членами самого большого семейства рецепторов клеточной поверхности, рецепторов, связанных с G-белком (GPCR). βAR играют важную роль в широком спектре физиологических и патологических процессов, и, в частности, ранее было продемонстрировано, что хроническая стимуляция β ₂ AR способствует анаболическим, гипертрофическим и силовым ответам в скелетных мышцах в ответ на стимуляцию агонистами у нескольких видов ( 12). Было показано, что кленбутерол, селективный агонист β ₂ AR, увеличивает мышечную массу и силу у пациентов с хронической сердечной недостаточностью; однако аритмогенные побочные эффекты ограничивают его использование (13).

β-Аррестины (βarrs) представляют собой повсеместно экспрессируемые белки, которые опосредуют десенсибилизацию, интернализацию и убиквитинирование GPCR. βarrs также являются важными внутриклеточными каркасными белками, которые функционируют как преобразователи сигналов, чтобы инициировать сигнальные каскады независимо или совместно с G-белками ниже по ходу активации GPCR (14, 15). Карведилол является широко используемым β-блокатором, проявляющим предвзятые свойства передачи сигналов, в качестве функционального антагониста передачи сигналов, опосредованной G-белком, и одновременно функционирует как агонист передачи сигналов, опосредованной βarr.Другие β-блокаторы, такие как метопролол и надолол, действуют как классические антагонисты как G-белка, так и βarr-зависимой передачи сигналов (16, 17). Недавно мы продемонстрировали, что положительные эффекты сбалансированного (т. Е. Объективного) β ₂ агониста AR кленбутерола на сократимость и рост скелетных мышц зависят от βarr1 (18). Поэтому мы предположили, что лиганд, связанный с βarr, такой как карведилол, может служить привлекательным фармакологическим агентом у пациентов со слабостью и сниженной силой скелетных мышц, вызывая положительные сократительные и / или гипертрофические реакции в скелетных мышцах, не вызывая общих побочных эффектов, наблюдаемых при β ₂ Агонисты AR.

Чтобы проверить эту гипотезу, мы сгенерировали мышей с нокаутом βarr1 (KO), специфичных для скелетных мышц (sm), используя систему Cre-loxP, и изучили влияние карведилола на сократимость и производительность скелетных мышц. Мы оценили и сравнили эффекты карведилола с эффектами агониста β ₂ AR кленбутерола и антагонистов βAR надололом и метопрололом. Помимо подтверждения роли βarr1 в опосредованной β ₂ AR сократимости скелетных мышц, мы демонстрируем уникальный благотворный эффект карведилола на силу скелетных мышц, который не воспроизводился другими антагонистами βAR.

Результаты

Карведилол усиливает сократимость скелетных мышц.

Для определения роли βarr1-зависимой передачи сигналов на сократимость скелетных мышц мыши βarr1Flox (18) служили контролем дикого типа (WT) и получали непрерывно в течение 2 недель антагонисты βAR (карведилол, метопролол или надолол), a β ₂ Агонист AR (кленбутерол) или носитель через имплантированный подкожно осмотические насосы alzet. Мы измерили сократительную силу изолированного длинного разгибателя пальцев (EDL), подвешенного в камере ванны для органов, дополненной 20% кислородом для поддержания физиологического pO2 в скелетных мышцах, как описано ранее (18, 19).Измеренные сократительные свойства включали подергивание, тетаническую силу и утомляемость в дополнение к мышечной массе EDL-мышцы, вырезанной у мышей после 2 недель лечения. Мышцы EDL, закодированные слепым способом, были вырезаны и подвергнуты тестированию на сократимость на соотношение сила-частота. Группу, обработанную носителем, сравнивали со всеми обработками для статистического анализа.

Абсолютная ненормализованная амплитуда сокращения на каждой частоте и для каждой группы лечения представлена ​​на рис.1 A — E и амплитуда сокращения, нормированная на площадь поперечного сечения (CSA), представлена ​​на рис. 1 F — J . Мыши βarr1Flox дикого типа, получавшие кленбутерол, демонстрируют повышенную сократимость мышц EDL при увеличении частоты стимуляции, что определяется по абсолютной ненормированной силе (рис. 1 A ) и при нормализации силы к CSA (рис. 1 F ; P <0,001). ). Этот уровень увеличения генерации силы, производимой кленбутеролом, был аналогичен уровню, который мы ранее наблюдали в EDL-мышцах мышей C57 / B6, получавших кленбутерол (18).

Рис. 1.

Агонист карведилола с бета-аррестином усиливает сократительную способность скелетных мышц. Кривые сила-частота для EDL-мышц мышей βarr1Flox после 2 недель приема кленбутерола (1 мг / кг / день) ( A и F ), карведилола (1 мг / кг / день) ( B и G ). ), метопролол (10 мг / кг / день) ( C и H ), надолол (10 мг / кг / день) ( D и I ), надолол (10 мг / кг / день) вместе с карведилолом (1 мг / кг / день) ( E и J ) по сравнению с обработкой носителем (10% ДМСО, 300 мМ аскорбиновой кислоты в физиологическом растворе).Представлена ​​абсолютная ненормализованная амплитуда сокращения на каждой частоте и для каждой группы лечения ( A, — E ) и представлены амплитуды сокращения, нормализованные с помощью CSA ( F, — J ). Данные представляют собой среднее значение ± стандартная ошибка среднего для n независимых мышц EDL, как показано на рисунке. Группу, обработанную носителем, использовали для сравнения со всеми видами лечения. Статистическая значимость по сравнению с группой, обработанной носителем, была получена с использованием двустороннего дисперсионного анализа с тестом множественного сравнения Сидака (* P <0.05; ** P <0,01; *** P <0,001).

Затем мы оценили влияние лиганда карведилола, смещенного на βarr, на сократимость EDL мышц. Β-блокатор, карведилол, вызывал усиление частотно-силовой характеристики как в абсолютном выражении (рис. 1 B ; P <0,001), так и при нормировании на CSA по сравнению с лечением носителем (рис. 1 G ). ; P <0,001). Когда генерация силы была нормализована с помощью CSA, усиление частотно-силовой характеристики, вызванное карведилолом (рис.1 G ) достиг уровня, аналогичного тому, который наблюдался у мышей, получавших кленбутерол (рис. 1 F ). Эффект карведилола был наиболее заметным при частотах стимуляции выше 200 Гц (рис. 1 B ; P <0,05), частотах, которые обычно приводят к снижению генерирования силы в мышцах EDL, получавших WT и кленбутерол (рис. 1 ). А ). Взятые вместе, эти данные демонстрируют, что карведилол стимулирует усиление сократительной способности EDL, если измерять как создание абсолютной силы (рис.1 B ) или при нормализации для меньшего размера мышц (рис. 1 G ), наблюдаемого у животных, получавших карведилол.

Чтобы оценить, является ли эффект карведилола уникальным среди антагонистов βAR, мы протестировали эффекты двух других антагонистов βAR, селективного антагониста β ₁ AR метопролола и неселективного антагониста βAR надолола на сократимость скелетных мышц. В отличие от положительного сократительного эффекта, наблюдаемого при лечении карведилолом, EDL-мышцы, изолированные от мышей, получавших метопролол, показали снижение генерирования силы в экспериментах с частотой силы по сравнению с контролем, получавшим носитель (рис.1 C и H ; P <0,01). Подобно эффекту, наблюдаемому с метопрололом, мыши, получавшие надолол, также демонстрировали значительно сниженные сократительные ответы по сравнению с носителем (фиг. 1 D и I ; P <0,001).

Чтобы подтвердить, что благотворный эффект карведилола на функцию скелетных мышц опосредуется его действием на βAR, мы проверили соотношение сила-частота в EDL-мышце у животных, получавших как карведилол, так и надолол (рис.1 E и J ). Повышенная сократимость EDL, наблюдаемая при лечении карведилолом, отменялась в присутствии одновременного лечения надололом, а также приводила к снижению сократительной реакции по сравнению с EDL, обработанным носителем, что указывает на то, что усиленный сократительный эффект, наблюдаемый при лечении карведилолом, может быть заблокирован другим антагонистом, конкурирующим за βAR (рис. . 1 E и J ; P <0,001 по сравнению с одним карведилолом). Эти наблюдения предполагают, что увеличение сократимости EDL в ответ на карведилол было уникальным среди трех протестированных антагонистов βAR.

Карведилол усиливает сократимость скелетных мышц, но не приводит к гипертрофии скелетных мышц.

Мы исследовали влияние антагонистов βAR на βAR-опосредованный гипертрофический ответ EDL-мышц после хронического приема лекарств, измеряя влажный и сухой вес после лечения лекарством. Мы наблюдали увеличение нормализованного сырого веса EDL при длительном лечении кленбутеролом по сравнению с лечением носителем (6,1 ± 0,2 мг / см против 5,2 ± 0,2 мг / см, нормализованных по длине голени, SI Приложение , таблица S1; P <0.05) в соответствии с предыдущими отчетами (18, 20, 21). Несмотря на повышенную сократительную способность EDL, определяемую соотношением сила-частота (Рис. 1 B и G ), лечение карведилолом было связано со снижением сырого веса EDL, нормированного на длину большеберцовой кости, на 17% по сравнению с обработкой носителем (4,3 ± 0,2 мг / см по сравнению с 5,2 ± 0,2 мг / см, нормализованными по длине большеберцовой кости, SI Приложение , таблица S1; P <0,01). Ни метопролол, ни надолол не влияли на мышечную массу EDL, а надолол блокировал эффекты лечения карведилолом для снижения веса EDL ( SI Приложение , Таблица S1).Не было значительного снижения сухого веса EDL в группе, получавшей карведилол, по сравнению с контрольной группой, получавшей носитель.

Затем мы нормализовали абсолютную силу как по мокрому, так и по сухому весу EDL (рис. 2). Силы сокращения, нормализованные по влажному или сухому весу у мышей βarr1Flox дикого типа, показали увеличение сократимости EDL-мышц при лечении кленбутеролом (рис. 2 A и F ; P <0,001). Повышенная сократимость EDL также наблюдалась, когда мышей лечили карведилолом, независимо от того, были ли данные силы нормализованы влажным (рис.2 B ; P <0,001) или сухой массы (рис.2 G ; P <0,001). Этот эффект карведилола на усиление мышечной сократимости не наблюдался для двух других β-адреноблокаторов, метопролола и надолола, и его можно было отменить одновременным назначением карведилола с надололом (рис. 2 C — E и H – J ).

Рис. 2.

Агонист β-аррестина карведилол усиливает сократительную способность скелетных мышц. Кривые сила-частота для EDL-мышц мышей βarr1Flox после 2 недель приема кленбутерола (1 мг / кг / день) ( A и F ), карведилола (1 мг / кг / день) ( B и G ). ), метопролол (10 мг / кг / день) ( C и H ), надолол (10 мг / кг / день) ( D и I ), надолол (10 мг / кг / день) вместе с карведилолом (1 мг / кг / день) ( E и J ) по сравнению с обработкой носителем (10% ДМСО, 300 мМ аскорбиновой кислоты в физиологическом растворе).Были представлены амплитуды сокращения на каждой частоте и для каждой группы лечения, нормированные на влажный вес EDL ( A — E ). Были представлены амплитуды сокращений, нормированные на сухой вес EDL ( F — J ). Данные представляют собой среднее значение ± стандартная ошибка среднего для n независимых мышц EDL, как показано на рисунке. Группу, обработанную носителем, использовали для сравнения со всеми обработками. Статистическая значимость по сравнению с группой, обработанной носителем, была получена с использованием двустороннего дисперсионного анализа с тестом множественного сравнения Сидака (* P <0.05; ** P <0,01; *** P <0,001).

Для дальнейшего изучения влияния карведилола на состав волокон скелетных мышц и гипертрофию размера волокон, мы проанализировали размеры и типы волокон в гистологических срезах мышц, меченных антидистрофином, BF-F3 (главный комплекс гистосовместимости [MHC] IIB ), Sc-71 (MHC IIA) и BA-F8 (MHC I) от мышей, получавших карведилол, и контрольных мышей, получавших носитель (22) ( SI, приложение , рис. S1, A ).Нам не удалось идентифицировать изменение относительных количеств и размеров трех типов волокон в EDL-мышце, обработанной карведилолом, по сравнению с контролем, обработанным носителем ( SI Приложение , рис. S1 B — D ). В частности, введение карведилола не изменило количество быстрых гликолитических волокон (IIb и IIx) в мышце EDL ( SI, приложение , рис. S2 E ). Точно так же диаметр волокон не увеличивался в мышцах, обработанных карведилолом, в отличие от диаметров волокон типа IIa и IIx, наблюдаемых в мышцах, обработанных кленбутеролом ( SI, приложение , рис.S1 B и D ). Взятые вместе, эти данные показывают, что, хотя и карведилол, и кленбутерол усиливают сократительную способность EDL-мышц, эти агенты по-разному модулируют гипертрофию и ремоделирование скелетных мышц (20, 23).

Карведилол усиливает тетаническую силу скелетных мышц.

Чтобы точно охарактеризовать влияние различных антагонистов βAR на функцию скелетных мышц, мы проанализировали тетанические сократительные силы при 160 Гц и 300 Гц. Мыши βarr1Flox, получавшие кленбутерол, показали повышенную тетаническую силу при частоте стимуляции 160 Гц и 300 Гц по сравнению с мышами, получавшими носитель (рис.3 A и B ; P <0,01). Мыши βarr1Flox, получавшие карведилол, показали усиленный тетанический ответ при 300 Гц (156,6 ± 15,8 мН) по сравнению с контролем с носителем (119,3 ± 8,8 мН; рис. 3 B ; P <0,05), но не при 160 Гц. Напротив, мыши, получавшие надолол или метопролол, не демонстрировали какого-либо усиления тетанического сокращения EDL по сравнению с носителем (фиг. 3 A и B ). Усиленный ответ на тетаническую стимуляцию карведилолом устранялся одновременным лечением надололом (рис.3 B ; P <0,001 по сравнению с одним карведилолом).

Рис. 3.

Влияние лигандов βAR на тетаническую силу EDL. Сократительные свойства и мышечный вес EDL-мышц мышей βarr1Flox исследовали после 2 недель приема карведилола (1 мг / кг / день), метопролола (10 мг / кг / день), надолола (10 мг / кг / день), надолола (10 мг / кг / день) в сочетании с карведилолом (1 мг / кг / день) и кленбутеролом (1 мг / кг / день) в носителе (10% ДМСО, 300 мМ аскорбиновой кислоты в физиологическом растворе). Были представлены абсолютные силы при 160 Гц ( A ) и 300 Гц ( B ) ответы, вызванные в интактных мышцах EDL.Данные представляют собой среднее значение ± стандартная ошибка среднего для n независимых мышц EDL, как показано на рисунке. Статистическое сравнение выполняли с использованием однофакторного дисперсионного анализа с анализом Тьюки (только карведилол против карведилола с надололом) и теста множественного сравнения Даннета (с обработкой носителем).

β-Аррестин 1 опосредует усиленную карведилолом сократимость скелетных мышц.

Чтобы определить вклад βarr1 в сократимость скелетных мышц, мы создали мышей βarr1 KO (βarr1smKO), специфичных для скелетных мышц, путем скрещивания мышей βarr1Flox с мышами, экспрессирующими рекомбиназу myogenin cre (24), чтобы удалить βarr1, в частности, в скелетных мышцах (рис.4 А ). Затем мышей βarr1smKO лечили антагонистами βAR (карведилол и метопролол), агонистом βAR (кленбутерол) или носителем в течение 2 недель с помощью имплантированного осмотического насоса. Затем мы вырезали мышцы EDL и измерили соотношение силы и частоты. Абсолютная ненормализованная амплитуда сократимости на каждой частоте и для каждой группы лечения представлена ​​на фиг. 4 B (мыши βarr1Flox) и фиг. 4 C (мыши βarr1smKO). Мы наблюдали, что стимулированное кленбутеролом и карведилолом усиление сократительной способности EDL было отменено у мышей βarr1smKO (рис.4 С ). Мы обнаружили, что медикаментозное лечение также заметно влияет на размер и вес мышц как у мышей βarr1Flox, так и у мышей βarr1smKO ( SI, приложение , таблица S1). Поскольку сила скелетных мышц является функцией как мышечной массы, так и внутренних сократительных свойств мышцы, мы сравнили удельную силу, нормализованную либо CSA (рис. 4 D и E ), либо влажным весом мышцы EDL (рис. 4). F и G ). Обработка кленбутеролом и карведилолом увеличивала абсолютную сократительную силу скелетных мышц (рис.4 B ), и при нормировании CSA (рис. 4 D ) или сырой массы (рис. 4 F ). Ненормализованные эффекты карведилола и кленбутерола были отменены у мышей βarr1smKO (рис. 4 C ) и были значительно уменьшены (карведилол) или полностью отменены (кленбутерол) при нормализации до CSA (рис. 4 E ) или сырого веса (рис. Рис.4 G ).

Рис. 4.

β-Аррестин 1 необходим для увеличения частоты силы EDL после опосредованной карведилолом активации βAR.( A ) Лизаты тканей из мышц, сердца, селезенки мышей βarr1flox и мышей βarr1smKO, подвергнутых измерению экспрессии β-аррестина 1 с помощью иммуноблоттинга с использованием антитела против β-аррестина 1 (A1ct). Равные количества загруженных лизатов тканей зондировали иммуноблоттингом с использованием антитела против GAPDH. Кривые сила-частота для мышц EDL от мышей βarr1flox и βarr1smKO после 2 недель приема карведилола (1 мг / кг / день), метопролола (10 мг / кг / день) и кленбутерола (1 мг / кг / день) по сравнению с носителем ( 10% ДМСО, 300 мМ аскорбиновой кислоты в физиологическом растворе) обработка.Отношение абсолютной силы было представлено у мышей βarr1Flox ( B ) и мышей βarr1smKO ( C ). Удельная сила, нормированная на CSA, была представлена ​​у мышей βarr1Fox ( D ) и βarr1smKO ( E ). Удельная сила, приведенная к мышечной массе, была представлена ​​у мышей βarr1Flox ( F ) и мышей βarr1smKO ( G ). Данные представляют собой среднее значение ± стандартная ошибка среднего для n независимых мышц EDL, как показано на рисунке. Статистическая значимость по сравнению с группой, обработанной носителем, была получена с использованием двухфакторного дисперсионного анализа с тестом множественного сравнения Сидака. P Значение для носителя по сравнению с кленбутеролом синим, носителя по сравнению с карведилолом красным и носителя по сравнению с метопрололом зеленым.

Мыши βarr1smKO, получавшие носитель, показали снижение сократимости EDL, как измерено соотношением сила-частота, по сравнению с мышами βarr1Flox, получавшими носитель ( P <0,01 для абсолютного; P <0,001 для нормализованного CSA). У мышей βarr1smKO, получавших кленбутерол, не наблюдалось увеличения сократимости EDL ни в абсолютной силе (фиг.4 C ), ни в силе, нормированной на влажный вес (фиг.4 G ), но продемонстрировал небольшое увеличение сократительной силы при нормализации с помощью CSA (рис. 4 E ; P <0,05) по сравнению с мышами βarr1smKO, получавшими носитель. В соответствии с нашей предыдущей работой с глобальными мышами βarr1 KO, мы наблюдали снижение силы мышц у мышей βarr1smKO, получавших кленбутерол, по сравнению с мышами βarr1Flox, получавшими кленбутерол ( P <0,001). Мыши βarr1smKO, получавшие карведилол, показали снижение абсолютной ненормализованной или нормализованной по массе сократимости EDL по сравнению с мышами βarr1smKO, получавшими носитель (рис.4 C и G ; P <0,001). Напротив, при нормализации к CSA (рис. 4 E ) мы наблюдали небольшое увеличение сократительной силы в ответ на лечение карведилолом по сравнению с лечением носителем ( P <0,001). Однако это стимулированное карведилолом усиление сократительной силы у мышей βarr1smKO было заметно ниже по сравнению с эффектом карведилола у мышей βarr1Flox, получавших карведилол ( P <0,001) в ненормализованных или нормализованных условиях, что подтверждает жизненно важную роль βarr1 в карведилоле. стимулировал усиление сократимости скелетных мышц.Обработка метопрололом снижала сократимость у мышей βarr1Flox, но не влияла на сократимость у мышей βarr1smKO по сравнению с контролем с носителем (фиг. 4 C , E и G ). Мы также наблюдали, что мышцы мышей βarr1smKO, получавших карведилол, были меньше, чем мышей, получавших носитель, что согласуется с нашими наблюдениями на мышах βarr1Flox ( SI, приложение , таблица S1). В то время как влияние карведилола на усиление сократительной силы было потеряно у мышей βarr1smKO (рис. 4 C и G ), когда сила нормализовалась по CSA, наблюдалось небольшое увеличение сократительной способности при высоких частотах стимуляции из-за эффекта карведилола. от размеров скелетных мышц (рис.4 E ). Взятые вместе, наши данные показывают, что β ₂ AR-опосредованный кленбутерол и индуцированное карведилолом увеличение силы-частотной сократимости опосредуются βarr1 специфически в скелетных мышцах.

β-Аррестин 1 необходим для опосредованной карведилолом тетанической силы скелетных мышц.

Затем мы проанализировали дополнительные показатели сократимости скелетных мышц в мышцах EDL от мышей βarr1smKO после лечения препаратом. Мышечная масса и сократительные отношения EDL-мышцы мышей βarr1Flox и βarr1smKO суммированы в приложении SI , таблица S1.Как и ожидалось, усиленные тетанические ответы EDL, опосредованные кленбутеролом, по сравнению с контролем носителя у мышей βarr1Flox были устранены у мышей βarr1smKO, демонстрируя заметное снижение по сравнению с мышами βarr1Flox, получавшими кленбутерол (рис.5 A и B ; P <0,001 при 160 Гц и P <0,01 при 300 Гц). В соответствии с нашими данными о сократимости, усиленный сократительный эффект карведилола исчез у мышей βarr1smKO, получавших карведилол, о чем свидетельствует заметное снижение тетанической сократимости EDL при 300 Гц по сравнению с мышами βarr1Flox, получавшими карведилол (рис.5 B ; P <0,001). Обработка метопрололом не показала усиления сократительных реакций по сравнению с обработкой носителем в мышцах EDL от мышей βarr1Flox или βarr1smKO (фиг. 5 A и B ). Мы наблюдали, что индуцированный кленбутеролом гипертрофический ответ был отменен в EDL у мышей βarr1smKO ( SI Приложение , Таблица S1; P <0,01). Не было обнаружено значительных различий в массе мышц мышей βarr1Flox или βarr1smKO при введении карведилола или метопролола ( SI Приложение , Таблица S1).Взятые вместе, эти данные показывают, что βarr1 играет важную роль в опосредовании стимулированного β ₂ AR усиления сократительных свойств скелетных мышц, и среди нескольких хорошо известных β-блокаторов карведилол проявляет уникальные свойства в качестве сократительного агента для скелетных мышц.

Рис. 5. Для усиления тетанической силы скелетных мышц, опосредованной карведилолом, требуется β-аррестин 1. Были исследованы абсолютные силы при 160 Гц ( A ) и 300 Гц ( B ) мышц EDL от мышей βarr1Flox и βarr1smKO. после 2 недель приема карведилола (1 мг / кг / день), метопролола (10 мг / кг / день) и кленбутерола (1 мг / кг / день) в носителе (10% ДМСО, 300 мМ аскорбиновой кислоты в физиологическом растворе) .Данные представляют собой среднее значение ± стандартная ошибка среднего для n независимых мышц EDL, как показано на рисунке. Статистическое сравнение выполняли с использованием однофакторного дисперсионного анализа с тестом множественного сравнения Тьюки (по сравнению с обработкой носителем).

Обсуждение

В этом исследовании мы исследовали гипотезу о том, что β-блокатор карведилол, агонист βARR, связанный с βARR, может усиливать сократительную функцию скелетных мышц. Мы исследовали сократительные свойства скелетных мышц EDL после хронического введения βAR-βarr-смещенного агониста карведилола у мышей βarr1Flox и βarr1smKO.Примечательно, что мы наблюдали, что карведилол стимулирует увеличение сократительной силы в EDL в той же степени, что и классический β ₂ агонист AR кленбутерол. Это увеличение не наблюдалось с двумя другими антагонистами βAR, метопрололом и надололом, и подавлялось одновременным лечением надололом, демонстрируя, что действие карведилола опосредовано βAR. Вызванное карведилолом увеличение тетанической силы было отменено у мышей βarr1smKO, демонстрируя специфичность клеточного типа для этого βarr1-зависимого ответа.Взятые вместе, эти данные предоставляют убедительные доказательства того, что карведилол, широко используемый антагонист βAR, может вызывать увеличение тетанической силы в скелетных мышцах. Этот эффект карведилола является уникальным среди протестированных антагонистов βAR и напрямую связан со способностью карведилола действовать как предвзятый агонист в отношении βarr-зависимой передачи сигналов ниже βAR.

βAR представляют собой повсеместно экспрессируемые рецепторы, которые выполняют жизненно важные функции в физиологии сердечно-сосудистой системы, легких и скелетных мышц (25, 26).Хотя оба подтипа βAR экспрессируются в скелетных мышцах, β ₂ AR являются более распространенным подтипом βAR, составляющим более 90% всех βAR в скелетных мышцах (27, 28). После активации адреналином β2AR стимулируют несколько сигнальных путей, ведущих к анаболическим и гипертрофическим ответам в скелетных мышцах (12). Поскольку это свойство не присуще карведилолу, вероятно, оно опосредуется стимуляцией G-белков. В скелетных мышцах активация этих сигнальных путей увеличивает синтез сократительных белков и снижает протеасомный и лизосомный протеолиз (29).Активация β ₂ AR может улучшить как структурные, так и функциональные характеристики регенерирующих скелетных мышц, так что было высказано предположение, что агонисты β ₂ AR могут служить в качестве полезных агентов для профилактики и лечения слабости скелетных мышц и истощения, вторичных по отношению к старение и некоторые патологические процессы (30–32). Было показано, что один из таких агентов, селективный агонист β ₂ AR кленбутерол, увеличивает массу скелетных мышц (21) и был предложен в качестве улучшенной терапевтической альтернативы по сравнению с анаболическими стероидами или IGF1 при нарушениях истощения скелетных мышц (26, 33). .Хотя использование кленбутерола для увеличения массы скелетных мышц у пациентов с хронической сердечной недостаточностью было исследовано (13), его использование по этому показанию в настоящее время не одобрено Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.

βarrs являются важными внутриклеточными каркасными белками, которые опосредуют десенсибилизацию и интернализацию GPCR и способствуют внутриклеточной передаче сигналов независимо от активации G-белка или совместно с ней. В нашей собственной работе было установлено, что карведилол действует как агонист βarr-смещения на β ₂ AR (17) и что увеличение силы скелетных мышц, вызванное кленбутеролом, агонистом β ₂ AR, зависит от βarr1 (18).В этом исследовании мы наблюдали, что карведилол, связанный с βarr, вызывает увеличение сокращения скелетных мышц, опосредованное βARs и βarr1. Хотя подробные механизмы воздействия βarr на сокращение скелетных мышц до конца не изучены, существует несколько вероятных механизмов, которые следует рассмотреть.

Комплексы GPCR-аррестин, как было показано, инициируют недесенсибилизированную передачу сигналов на плазматической мембране за счет связывания с ионными каналами, в частности с подсемейством временных катионных каналов рецепторного потенциала (TRP).Агонист рецептора ангиотензина II типа 1 (AT1R) с предвзятым отношением к βarr стимулирует острую секрецию катехоламинов посредством связывания с TRPC3 путем рекрутирования TRPC3 или фосфоинозитид-специфической фосфолипазы C в сигнальный комплекс AT1R – βarr1 (34). Стимуляция ангиотензином также приводит к привлечению βarr1 к TRPV4, что приводит к убиквитинизации и интернализации TRPV4 (35). Эти данные обеспечивают функциональную связь между βarrs и TRP каналами и могут объяснять потенциальный механизм, с помощью которого βarrs м. Регулировать приток Ca ²⁺ в скелетные мышцы и за счет расширения сократимости скелетных мышц.Кроме того, дофаминовые рецепторы D3 регулируют возбудимость начального сегмента аксона, модифицируя зависимость напряжения CaV3 для подавления генерации высокочастотного потенциала действия β-аррестин-зависимым образом (36, 37). Таким образом, эти типы опосредованных βarr путей быстрой коммуникации могут также предоставить объяснение того, как βarr вносят вклад в сократимость скелетных мышц.

В нашем исследовании мы обнаружили, что карведилол был уникальным среди протестированных антагонистов βAR (метопролол и надолол) по своей способности стимулировать сократительные реакции в скелетных мышцах.Мы обнаружили, что карведилол может стимулировать увеличение сократимости скелетных мышц как в абсолютном выражении, так и при нормировании на вес или размер мышц. В отличие от предвзятых сигнальных свойств агонистов, наблюдаемых у карведилола, метопролол действует как классический антагонист βAR, не влияя на сократимость скелетных мышц. Интересно, что карведилол не смог вызвать увеличение массы скелетных мышц или переключение типа волокна, что позволяет предположить, что положительные сократительные βarr1-зависимые сигнальные пути карведилола не зависят от прогипертрофических и ремоделирующих сигнальных путей, индуцированных кленбутерол-стимулированным β ₂ AR нисходящим сигналом.Это дополнительно подтверждается открытием, что карведилол может сохранять утомляемость скелетных мышц, тогда как наблюдалось, что кленбутерол сокращает время до утомления скелетных мышц. Хотя это наблюдение не достигло статистической значимости в нашем исследовании, открытие интригует и может быть демонстрацией уникального паттерна улучшения работы скелетных мышц, вызванного карведилолом по сравнению с кленбутеролом. Для подтверждения этого вывода потребуется больший размер выборки. Взятые вместе, эти результаты дополнительно демонстрируют, что эффекты, наблюдаемые с карведилолом, напрямую связаны с βarr1-зависимой передачей сигналов и предполагают возможный клинический потенциал карведилола в лечении сниженной силы скелетных мышц, связанной со старением или другими нарушениями мышечной атрофии.

Снижение силы скелетных мышц способствует увеличению инвалидности, утомляемости, снижению качества жизни и сокращению выживаемости. В частности, снижение силы скелетных мышц, связанное со старением и другими патологическими состояниями, представляет собой серьезную медицинскую проблему, связанную с высокой заболеваемостью и затратами, а также отсутствием адекватных терапевтических возможностей в настоящее время. Возрастная мышечная масса снижается на 30–50%, что сопровождается уменьшением мышечной силы и повышением утомляемости, а также повышением восприимчивости к повреждениям, вызванным сокращением (38).Кроме того, было продемонстрировано, что более низкая и снижающаяся сила скелетных мышц связана с повышенной смертностью независимо от мышечной массы (39). Потеря силы скелетных мышц происходит в связи со злокачественными заболеваниями и множественными хроническими незлокачественными заболеваниями, включая сердечную недостаточность, заболевание почек, хроническую обструктивную болезнь легких, неврологические заболевания, СПИД и ревматоидный артрит (2, 3, 7). Клинически лечение карведилолом было связано с частичным восстановлением потери скелетных мышц у пациентов с тяжелой хронической сердечной недостаточностью (40).Кроме того, эспиндолол (s-энантиомер пиндолола), агент, который клинически действует как неселективный антагонист βAR, но проявляет слабый частичный агонизм как в отношении G-белка, так и в отношении βarr-зависимой передачи сигналов в β ₂ AR in vitro, был исследован in vitro. показано, что он может обратить вспять потерю веса, улучшить массу без жира и поддерживать потерю жира у больных кахектическим раком (41). Эти результаты согласуются с нашей гипотезой о том, что βarr-зависимая передача сигналов ниже βAR может дать уникальные положительные клинические результаты в скелетных мышцах.

Следует учитывать некоторые ограничения этого исследования. Во-первых, хотя вероятно, что эффекты карведилола опосредуются через β ₂ AR, мы не определили напрямую конкретный подтип βAR, ответственный за эффекты карведилола. Мы наблюдали, что способность карведилола увеличивать сократимость скелетных мышц может подавляться неселективным антагонистом βAR надололом. В сочетании с предыдущим наблюдением, что подтип β ₂ AR составляет> 90% всех βAR в скелетных мышцах (28, 42), и отсутствием ранее описанной роли АР β ₁ в опосредовании сократимости скелетных мышц, мы Предполагается, что эффекты, которые мы наблюдаем с карведилолом на сократимость скелетных мышц, в первую очередь опосредуются через β ₂ AR.

Во-вторых, существуют доказательства в поддержку альтернативных объяснений того, что другие β-блокаторы могут ослаблять кахексию в определенных ситуациях (4, 43, 44). Несмотря на потенциальный интерес с клинической точки зрения, в этом исследовании мы обнаружили, что карведилол усиливает сократимость скелетных мышц. Это уникальное наблюдение среди антагонистов βAR и, по-видимому, является прямым результатом способности карведилола стимулировать передачу сигналов через βarr, что является отличительным свойством передачи сигналов карведилола среди антагонистов βAR (17).Дополнительные клинические исследования, вероятно, дадут больше информации о роли β-блокаторов в сократимости скелетных мышц.

Смещение передачи сигналов GCPR, также известное как функционально избирательная передача сигналов, является растущей концепцией в фармакологических разработках и открытиях (45). Идея о том, что конкретный лиганд может стимулировать подмножество сигнальных преобразователей данного рецептора и, таким образом, стимулировать только желаемые последующие эффекты, избегая при этом потенциальных побочных эффектов, в настоящее время тестируется на различных этапах разработки лекарств для нескольких GPCR.Функция βarr1 в модуляции передачи сигналов β ₂ AR различается в зависимости от болезненных состояний. Глубокое понимание молекулярного механизма (ов), с помощью которого стимуляция β ₂ AR увеличивает производительность скелетных мышц, может служить основой для инициатив по открытию лекарств, ориентированных на терапевтические агенты, которые индуцируют передачу сигналов βarr1 при лечении возраста и болезней скелета. атрофия мышц. Мы предполагаем, что эти наблюдения могут заложить основу для клинических испытаний, изучающих этот вопрос в отдельных клинических группах.Наша работа подчеркивает потенциал одного такого предвзятого лиганда, карведилола, который хорошо переносится различными клиническими группами, для решения неудовлетворенных клинических потребностей.

Материалы и методы

Животные.

Все протоколы экспериментов на животных были одобрены Комитетом по уходу и использованию животных в Медицинском центре Университета Дьюка и проводились в соответствии со стандартами, установленными Законами США о защите животных.

Делеция целевого гена, специфичная для скелетных мышц.

мышей βarr1flox были созданы с использованием методов рекомбинации, как описано ранее (18). Две кассеты loxP вставляли в ген, фланкирующий кодирующий экзон 2. Селекция мышей myogenin-cre (Tg [Myog-cre] 1Eno, The Jackson Laboratory) с мышами βarr1flox приводила к образованию мышей с делецией, специфичной для скелетных мышц (βarr1smKO). Однопометных мышей βarr1flox, лишенных Cre, использовали в качестве контроля дикого типа.

Хроническая доставка наркотиков с помощью изотонической помпы.

Использовали двенадцатинедельных мышей любого пола следующих генотипов.После анестезии изофлураном животное с подкожным наркозом инъекция кетамина / ксилазина (100 и 2,5 мг / кг соответственно), п / к. осмотический насос (Alzet 2002: Durect), содержащий либо носитель (10% диметилсульфоксид [ДМСО] и 0,3 мМ аскорбиновой кислоты), кленбутерол (1 мг / кг / день), карведилол (1 мг / кг / день), метопролол (10 мг / кг / день), и надолол (10 мг / кг / день) помещали в ткань непосредственно латеральнее позвоночника на задней части животного. Мы использовали в 10 раз больше доз метопролола и надолола, учитывая их сродство (46).

Измерение сократительной способности EDL.

Сократительную способность EDL измеряли, как описано ранее (18, 47). Изолированный EDL суспендировали в модифицированном буфере Кребса (118 мМ NaCl, 4,8 М KCl, 1,2 мМ MgSO ₄ , 1,2 мМ KH ₂ PO ₄ , 2,5 мМ CaCl ₂ , 25 мМ NaHCO ₃ , и 11 мМ глюкозы, pH 7,4) и барботировали предварительно перемешанным газом, состоящим из 20% O ₂ , 5% CO ₂ и остатка N ₂ (19, 48).После того, как была установлена ​​оптимальная длина изолированного EDL, с помощью LabChart 7 (ADInstruments) были измерены ответные реакции на подергивание при 40 В с прямоугольным импульсом 0,5 мс и ответы на столбняк при 160 Гц с последовательностью 300 мс. Зависимость сила-частота была определена для цугов от 30 Гц до 300 Гц при напряжении 40 В с 3-минутным перерывом между цугами. Амплитуда для каждой группы лечения была нормализована по CSA или мышечной массе. Время до утомления было определено как время, за которое EDL сократился на 50% от амплитуды, полученной при начальном стимуле 100 Гц в течение 300 мс.

Статистический анализ.

Данные представлены как среднее ± стандартная ошибка среднего. Статистический анализ выполняли с использованием одностороннего дисперсионного анализа с тестом множественного сравнения Тьюки. Статистический анализ выполняли с использованием однофакторного дисперсионного анализа с тестом множественного сравнения Даннета по сравнению с его контролем обработки носителем. Статистический анализ выполняли с использованием двустороннего дисперсионного анализа с использованием теста множественного сравнения Сидака, сравнивающего βarr1Flox и βarr1smKO при одном и том же лечении. Статистическая значимость в каждой временной точке кинетических графиков определялась с помощью двустороннего анализа с множественными сравнительными тестами Сидака или Тьюки.Для статистического сравнения двух условий использовался тест одного образца t (Prism). Уровень значимости указан следующим образом: *** P <0,001, ** P <0,01, * P <0,05.

Доступность данных.

Все данные, полученные или проанализированные в ходе этого исследования, приведены в документе и приложении SI .

Благодарности

R.J.L. является следователем Медицинского института Говарда Хьюза. Эта работа была частично поддержана грантами NIH Р.J.L. (HL16037-47), C.A.G. (HD070872 и HD096385), J.W.W. (HL133488), P.B.R. (DK109911 и HD096385) и H.A.R. (HL056687 и HL075443). Мы благодарны Крису Ингерсолу за наблюдение за колонией мышей; Виктории Брайсон за техническую помощь; Али Су и Эндрю Ан за подсчет волокон и измерение размера волокон; Доктору Нилу Фридману, доктору Ричарду Премонту, доктору Джулии Уокер и доктору Крису Контосу (Университет Дьюка) за обсуждение данных; Донне Аддисон, Джоанн Биссон, Виктории Бреннанд и Киветте Леннон за секретарскую помощь.

Сноски

• Автор: J.K. и R.J.L. спланированное исследование; J.K., C.A.G. и L.M. проводили исследования; P.B.R. внесены новые реагенты / аналитические инструменты; J.K. и C.A.G. проанализированные данные; и J.K., C.A.G., J.W.W., P.B.R.