После операции по реконструкции передней крестообразной связки часто возникает слабость четырехглавой мышцы, которая, как считалось, была вызвана в первую очередь атрофией или сокращением мышц.
Но исследователи из школы кинезиологии Мичиганского университета обнаружили дополнительную причину, которая может помочь клиницистам разработать более эффективные программы реабилитации.
Они обнаружили, что помимо потери мышечной массы, четырехглавая мышца – в частности, волокна в этой мышце – сокращаются по-другому. Взятые вместе, эти дефициты приводят к тому, что мышца становится слабее и ведет себя как у человека намного старше.
"Это первая научная работа, посвященная людям, которая сосредоточена на доказательстве того, что мышца не только меньше после травмы, но и сокращается по-другому," сказала Линдси Лепли, доцент и автор-корреспондент исследования. "Это ключевое новое открытие, которое помогает объяснить стойкую слабость, которая так часто наблюдается."
Лепли сказала, что ее группа следит за литературой о старении и что многие факторы, от которых страдают стареющие мышцы, также возникают после травмы ПКС.
"Обычно наша группа утверждает, что травма ПКС приводит к преждевременному старению конечности – сам сустав часто проявляет признаки артрита в течение 10 лет, а мышца также проявляет такие факторы, как старение мышечной ткани," Лепли сказал.
ACL – распространенная травма опорно-двигательного аппарата, ежегодно вызываемая примерно 300 000 человек в США. Ежегодные затраты на лечение превышают 2 миллиарда долларов.
В исследовании сравнивали 14 человек, выздоравливающих после травм передней крестообразной связки, со здоровыми субъектами. Они использовали ультрасонографию для визуализации четырехглавой мышцы во время разгибаний колена в изокинетическом динамометре, машине, которая может измерять силу мышц. Они посмотрели на латеральную широкую мышцу бедра, которая находится на внешней стороне бедра и является самой большой из четырехглавой мышцы.
Хирургическая нога сокращалась по-другому, что означало, что пучки мышечных волокон в четырехглавой мышце были медленнее и удлинялись меньше. По сути, эти волокна меньше вращаются во время сокращения, а когда они вращаются меньше, они в конечном итоге позиционируют себя так, что приводит к меньшему производству силы – другими словами, это лежащее в основе поведение мышечных волокон может привести к мышечной слабости.
"Атрофия мышц может играть роль, но также возможно, что другие несокращающиеся элементы мышцы забивают систему и не позволяют ей эффективно сокращаться," Лепли сказал. "Оставленная ткань может быть более фиброзной или иметь большую инфильтрацию жира, следовательно, сократительная природа мышцы может измениться."
Затем команда Лепли будет тестировать субъектов с историей травм передней крестообразной связки во время ходьбы.
"Мы будем опираться на это, взяв то, что мы узнали в этом более стационарном эксперименте, где мы смотрели на участников на силовом тренажере, и переместим его в более динамичное состояние с людьми, идущими," она сказала. "Мы будем активно набирать людей для этого исследования ходьбы в ближайшие недели."
Соавторы включают Адама Лепли из Школы кинезиологии Университета Мэн, Стивена Дэви и Линдси ДиСтефано из Университета Коннектикута и Росс Бранкати из Университета Массачусетса.
Результаты опубликованы в Журнале биомеханики.