De invloed van leeftijdsgebonden veranderingen in spiersamenstelling, spierstijfheid en neuromusculaire controle op de prestatie tijdens een point-to-point reactiesnelheid test

Met ouder worden vertraagt de menselijke motoriek. Heel herkenbaar is de
leeftijdsgebonden verlenging van de reactietijd (RT), die kan opgesplitst
worden in decisietijd (DT, tijd nodig om de stimulus te verwerken) en
bewegingstijd (BT, tijd nodig om een taak uit te voeren, bvb. op een knop of
pedaal drukken) (Gorus et al., 2006b). Tijdens een eenvoudige point-to-point
reactietijdentest (bvb. de vinger van punt a naar punt b verplaatsen na een
visuele stimulus) blijkt bij ouderen voornamelijk de BT toegenomen (70% van
totale toename RT) (Gorus et al., 2006b). RT wordt voornamelijk binnen de
neuropsychologie bestudeerd in de context van centraal-neurologische
stoornissen. Perifere processen gerelateerd aan de leeftijdsgebonden toename in
RT (en BT in het bijzonder) zijn tot heden onvoldoende bestudeerd.
Leeftijdsgebonden processen potentieel gerelateerd aan toename in BT zijn
spieratrofie, toegenomen weefselstijfheid en veranderingen in neuromusculaire
controle.
Musculaire veroudering gaat gepaard met een verlies aan spiervezels en atrofie
van de overblijvende spiercellen (Lexell et al., 1988), een fenomeen
gedefinieerd als sarcopenie. Sarcopenie is sterk gerelateerd aan toegenomen
inflammatoire cytokines in de bloedbaan, voornamelijk interleukine (IL)-6 en
tumor necrosis factor (TNF)-alpha (Cesari et al., 2004). Type-2 (fast-twitch,
snelle) spiervezels zouden in grotere mate atrofieren dan de type-1
(slow-twitch, trage) spiervezels (Lexell et al., 1988), waardoor een verlies
aan bewegingssnelheid en explosiviteit met ouder worden kan verklaard worden.
Opvallend is dat de spierzwakte en afgenomen explosiviteit op hogere leeftijd
niet alleen door de spieratrofie verklaard kan worden.
Veranderingen in het bindweefselskelet van de spieren kunnen bijdragen tot
spierzwakte en vertraging van bewegingssnelheid (Haus et al., 2007). Naast
proliferatie van intra-musculair vetweefsel (Kent-Braun et al., 2000), leiden
zowel enzymatische als niet-enzymatische crosslinks tussen de
collageenmoleculen tot ingrijpende veranderingen in de samenstelling alsook de
mechanische eigenschappen van het spier-pees apparaat (Avery and Bailey, 2005).
Enzymatische cross-links (pyridinium cross-links zoals bvb.
hydroxylysylpyridoniline) zijn een kenmerk van bindweefselmaturatie en zorgen
voor trekvastheid (Kjaer, 2004). Niet-enzymatische veranderingen in de
bindweefselmatrix, zoals accumulatie van Advanced Glycation End products (AGE,
gevormd door reactie van glucose en een aminogroep), zijn sterk
leeftijdsgebonden en leiden tot permanente cross-links. Hierdoor wordt het
weefsel dikker en minder elastisch. Interactie tussen AGE met de receptor voor
AGE (RAGE) veroorzaakt activatie van intracellulaire signalisatie,
genexpressie, en productie van IL-6, TNF-alpha en vrije radicalen. Deze
inflammatoire processen hebben sterke proteolytische eigenschappen, waardoor
het bindweefsel zwakker en kwetsbaarder kan worden en sarcopenie kan toenemen.
In-vivo studies rapporteerden een tegenstrijdigheid nl. afgenomen stijfheid van
pezen (Narici and Maganaris, 2007) en toegenomen musculo-tendinogene stijfheid
bij oudere mensen (Ochala et al., 2004). Mogelijk is deze tegenstrijdigheid te
wijten aan verschillen in de bestudeerde populaties, verschillen in de vorming
van cross-links in functie van de aard van het collageen en verschillen in
definiëring en benadering van weefselstijfheid. Desalniettemin worden in het
algemeen leeftijdsgebonden veranderingen in weefselstijfheid in het
spier-peesapparaat gerelateerd aan spierzwakte en afgenomen explosiviteit.
Verstoorde neuromusculaire controle is een bijkomend fenomeen dat kan bijdragen
tot de leeftijdsgebonden afname in bewegingssnelheid. Bij oudere mensen werd
toegenomen co-activatie van de antagonistische spieren aangetoond tijdens
maximale isometrische spiercontracties (Klein et al., 2001). Mogelijk neemt de
co-contractie toe bij ouderen om de gewrichtsstabiliteit te verhogen. Tot heden
is de leeftijdsgebonden verandering in co-contractie van antagonistische
spieren tijdens snelle open-keten bewegingen (zoals tijdens een RT-test)
onvoldoende beschreven.

De relatieve bijdrage nagaan van leeftijdsgebonden veranderingen in
spiersamenstelling, weefselstijfheid en co-contractie van antagonistische
spieren op de prestatie tijdens een point-to-point reactiesnelheidtest.

Cross-sectioneel onderzoek bij 60 gezonde jonge (leeftijd 18-30 jaar) en 60
gezonde oudere (leeftijd >=70 jaar).
De studie wordt opgesplitst in 4 componenten.
Component 1. Alle deelnemers worden onderworpen aan een eenvoudige
point-to-point RT-test gebruik maken van een specifiek apparaat (beschreven
door Gorus et al.,2006a) dat toelaat om de DT (descisie tijd) en BT (
bewegingstijd) te bepalen. Aanpassingen zijn in ons laboratorium aangebracht
(ondersteuning voorarm, fixatie romp, *) welke voorzien in geïsoleerde
elleboogbeweging tijdens de RT-test. sEMG van de M. Biceps Brachii (caput
breve) en M Triceps Brachii (caput longum) wordt geregistreerd tijdens de
gehele RT-test (totaal 28 bewegingen ). Door middel van 3-dimensionele
accelerometers worden de bewegingen van onder -en bovenarm geregistreerd. De
RT-apparatuur, accelerometers en sEMG worden simultaan uitgelezen aan 12,5 kHz
via een universele meetversterker (MPAQ, Maastricht Instruments, The
Netherlands).
Uitkomstmaten: RT (DT & BT), co-contractieratio (sEMG activiteit ratio M
Biceps/Triceps Brachii) en bewegingspatroon (timing activiteit M. Biceps &
Triceps Brachii, acceleratie-deceleratie) tijdens de RT-test.
Component-2. Elongatie van spier-pees complex ter hoogte van de proximale pees
van caput breve van M Biceps Brachii (aanhechting processus coracoideus) en de
distale pees van caput longum van M Triceps Brachii (aanhechting olecranon)
tijdens maximale vrijwillige isometrische contractie wordt bepaald door middel
van echografie (naar analogie van methode beschreven voor patellapees en
achillespees (Magnusson et al., 2008)). Deze nieuwe methode wordt voor de
bovenarmspieren gevalideerd door middel van MRI. Simultaan wordt een methode
geëxploreerd om de verkorting van de spierbuik van betreffende spieren tijdens
contractie te evalueren. Gezien recente inzichten wijzen op tegengestelde
leeftijdsgebonden veranderingen in mechanische eigenschappen van
spierbindweefsel (toegenomen stijfheid (Ochala et al., 2004, Gosselin et al.,
1998)) en peesbindweefsel (afgenomen stijfheid (Magnusson et al., 2008)) is het
belangrijk om in het kader van dit onderzoeksproject de interne weerstanden die
ontstaan bij spiercontracties te evalueren. Een afgenomen capaciteit van de
spierbuik om te verkorten bij spiercontractie zal hierbij een nieuwe parameter
vormen die de spierstijfheid weerspiegelt. Uitkomstmaten: Elasticiteit
spierpees en spierbuik M. Biceps & Triceps Brachii.
Component-3. Proportie van contractiele en niet-contractiele weefsels in de
bovenarmspieren wordt bepaald gedurende de MRI-sessie beschreven in 2) naar
analogie van eerder beschreven methode (Kent-Braun et al., 2000) gebruik makend
van spectroscopie-technologie. Naast de bepaling van de bandbreedtes in MRI
signaalintensiteit overeenkomstig intra-musculair vet en c

De volgende metingen vinden plaats:
het 5-10 minuten invullen van vragenlijsten - belasting minimaal - risico geen
15 minuten reactiesnelheid test - fysiek lichte belasting - risico geen
20 minuten MRI - belasting geen - geen risico mits stricte exclusiecriteria
worden gevolgd.
5 minuten echo opname - belasting geen - risico geen
5 minutenbloedafname- kleine fysieke belasting - risico geen

In totaal zal het onderzoek de proefpersoon 1 uur van zijn/haar tijd vragen. De
belasting is minimaal en er is geen risico