Blok pembangun otot terkecil menghilang pada pasien stroke: Studi | Kesehatan

Sebuah studi baru-baru ini menunjukkan bahwa setelah stroke, banyak orang tidak dapat menggunakan lengan di sisi yang sakit dan kadang-kadang akhirnya memegangnya dekat dengan tubuh mereka, dengan siku tertekuk.

Studi ini diterbitkan dalam jurnal Proceedings of the National Academy of Arts and Sciences, Northwestern University dan peneliti Shirley Ryan AbilityLab. Mereka menemukan bahwa otot benar-benar kehilangan sarkoma – blok bangunan yang lebih kecil dan lebih mendasar, dalam upaya untuk beradaptasi dengan kelemahan ini.

Sarkoid parah yang terakumulasi dari ujung ke ujung (dalam rangkaian) dan dari sisi ke sisi (paralel) membentuk panjang dan lebar serat otot. Dengan mencitrakan bisep dalam tiga cara non-invasif, para peneliti menemukan bahwa pasien stroke memiliki lebih sedikit sarkoma di sepanjang serat otot, menghasilkan struktur otot yang lebih pendek secara keseluruhan.

Temuan ini konsisten dengan pengalaman umum pasien tentang otot kaku dan tegang yang tidak normal yang menahan peregangan, dan menunjukkan bahwa perubahan pada otot berpotensi memperkuat masalah yang ada yang disebabkan oleh stroke, cedera otak. Tim berharap penemuan ini akan membantu meningkatkan teknik rehabilitasi untuk membangun kembali sarkoma, yang pada akhirnya membantu meredakan ketegangan dan pemendekan otot.

“Ini adalah bukti paling langsung hingga saat ini bahwa cacat kronis, yang menempatkan otot dalam posisi pendek, terkait dengan hilangnya sarkomer berurutan pada manusia,” kata Wendy Murray, penulis senior studi tersebut. “Memahami bagaimana otot beradaptasi setelah cacat sangat penting untuk merancang intervensi klinis yang lebih efektif untuk mengurangi adaptasi tersebut dan untuk meningkatkan fungsi setelah gangguan motorik.”

Murray adalah Profesor Teknik Biomedis di Sekolah Teknik McCormick Universitas Northwestern, Profesor Kedokteran Fisik dan Rehabilitasi di Sekolah Kedokteran Feinberg Universitas Northwestern dan ilmuwan peneliti di Shirley Ryan AbilityLab.

Penelitian ini diselesaikan bekerja sama dengan Julius Dewald, Profesor Fisioterapi dan Ilmu Gerakan Manusia dan Kedokteran Fisik dan Rehabilitasi di Feinberg, Profesor Teknik Biomedis McCormick, dan Ilmuwan Penelitian Shirley Ryan AbilityLab.

Demonstrasi pertama pada manusia

Panjang sarkomer hanya 1,5 hingga 4,0 m, dan terdiri dari dua protein utama: aktin dan miosin. Ketika protein ini bekerja bersama, mereka memungkinkan otot berkontraksi dan menghasilkan kekuatan. Meskipun penelitian hewan sebelumnya telah menemukan bahwa otot kehilangan sarkoma berurutan setelah fiksasi anggota badan di gips, fenomena ini sebelumnya belum pernah ditunjukkan pada manusia. Dalam penelitian pada hewan, otot yang lebih pendek karena kehilangan sarkoma serial menjadi lebih kaku.

“Ada hubungan klasik antara kekuatan dan tinggi badan,” kata Amy Adkins, Ph.D. Seorang mahasiswa di lab Murray dan penulis pertama studi tersebut. “Mengingat bahwa semua otot terdiri dari blok bangunan ini, kehilangan beberapa di antaranya memengaruhi seberapa banyak kekuatan yang dapat dihasilkan otot.”

Untuk melakukan penelitian pada manusia, para peneliti menggabungkan tiga teknologi pencitraan medis non-invasif: MRI untuk mengukur volume otot, ultrasound untuk mengukur bundel serat otot, dan mikroendoskopi foton untuk mengukur sarkoma mikroskopis.

Fotografi membuka kemungkinan baru

Menggabungkan teknik ini di Northwestern dan Shirley Ryan AbilityLab, para peneliti mencitrakan otot bisep dari tujuh pasien stroke dan empat peserta sehat. Karena pasien stroke lebih terpengaruh pada satu sisi tubuh mereka, para peneliti membandingkan pencitraan dari sisi pasien yang terkena dengan sisi yang tidak terpengaruh serta gambar dari peserta yang sehat.

Para peneliti menemukan bahwa bisep dengan stroke memiliki volume yang lebih rendah, serat otot yang lebih pendek, dan panjang sarkomer yang serupa. Setelah menggabungkan data lintas ukuran, mereka menemukan bahwa bisep yang terkena memiliki sarkoma berurutan lebih sedikit daripada bisep yang tidak terpengaruh. Perbedaan antara lengan pasien stroke lebih besar daripada lengan peserta sehat, menunjukkan bahwa perbedaan tersebut terkait dengan stroke.

Dengan menggabungkan pencitraan medis untuk melihat struktur otot dengan lebih baik, penelitian ini juga menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk mempelajari adaptasi otot dalam jumlah sarkomer pada manusia. Sebelum mikroskop dua foton, penelitian pada manusia terbatas pada pemeriksaan jaringan yang dibedah di laboratorium anatomi, yang memberikan wawasan yang tidak lengkap tentang bagaimana otot beradaptasi dengan cedera dan kelemahan, dan untuk pengukuran panjang sarkomer selama operasi atau dari biopsi otot, yang membatasi yang dapat berpartisipasi dalam penelitian.

“Di hampir setiap aspek dunia kita, ada hubungan penting antara bagaimana sesuatu dirakit (strukturnya) dan bagaimana fungsinya (berfungsi),” kata para peneliti. “Sebagian dari alasan pencitraan medis adalah sumber daya dan alat klinis yang sangat berharga adalah karena ini juga berlaku untuk tubuh manusia, dan pencitraan memberi kita kesempatan untuk mengukur struktur.”