Structure and function of the ankle dorsiflexor muscles in young healthy men and women

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Det övergripande syftet med denna avhandling var att studera sambandet mellan skelettmuskulaturens struktur och funktion för att på sikt få ökade kunskaper om de bakomliggande mekanismerna vid muskulär svaghet och uttröttbarhet hos personer med olika skador eller sjukdomar. Mätningarna valdes att göras på musklerna på underbenets framsida, ankelns dorsalflexorer, dels som en modell för att studera sambandet mellan struktur och funktion, och dels för att denna muskelgrupp har en viktig betydelse för normal gångförmåga och balans. Delarbetenas syften var att i) utveckla metoder för att på ett tillförlitligt sätt mäta och utvärdera styrka, muskulär uttröttbarhet, muskelstorlek och muskelns sammansättning av muskelvävnad och annan vävnad, ii) utvärdera olika statistiska variabler för att bedöma test-retest reliabilitet, iii) undersöka faktorer som kan förklara variationer i styrka och muskelstorlek, och iv) studera eventuella könsskillnader i muskelstruktur och muskelfunktion. Försökspersonerna utgjordes av unga friska män och kvinnor i åldern 20 till 32 år med en likartad fysisk aktivitetsnivå. I de tre första delarbetena utarbetades metoder för att mäta maximal koncentrisk och excentrisk styrka samt uttröttbarhet i fotledens dorsalflexorer. Mätningarna gjordes i en isokinetisk styrkemätningsutrustning (Biodex) och metodernas test-retest reliabilitet undersöktes. Resultaten visade att reliabiliteten för mätningarna var hög. I det fjärde delarbetet presenterades en metod för att med magnetisk resonanstomografi (MRI) undersöka human skelettmuskulatur. Metoden möjliggör en kvantifiering av tvärsnittsytan på en muskel eller muskelgrupp, samt en separation av muskelvävnad och annan vävnad (fett och bindväv). Mätningar av dorsalflexorernas storlek och sammansättning, gjorda på samma MR-bild, visade hög test-retest reliabilitet och god reproducerbarhet mellan två olika mätare. I det femte delarbetet studerades sambandet mellan dorsalflexorernas muskelstyrka och muskelstorlek samt eventuella könsskillnader. Trettio män och kvinnor med likartade fysiska aktivitetsmönster deltog i studien. Männen var starkare, både i koncentrisk och excentrisk styrka (≈ 24% respektive ≈ 27%; p<0.01) och hade större muskelstorlek jämfört med kvinnorna (19%; p<0.001). Fibertypsammansättningen i tibialis anterior, den viktigaste muskeln av ankelns dorsalflexorer, analyserades med biopsitagning och ett avancerat bildanalysprogram. Proportionen av typ I och typ II fibrer var likartad för män och kvinnor, medan fiberarean för typ I och typ II var större för män jämfört med kvinnor (21% respektive 31%; p<0.01). Multivariata analyser visade att muskelstorlek är den främsta enskilda faktor som förklarar variationerna i styrka (R2 = 53% till 81%) Fibertypsproportionen och kön (endast vid excentriska kontraktioner) bidrog också till variationerna, men till en mindre del (< 9%). Muskelstorleken visades till stor del bero på kroppsvikt och muskelfiberstorlek (R2 = 57%). Slutsatsen är att mätningar av styrka och uttröttbarhet i fotledens dorsalflexorer samt mätningar av dorsalflexorernas storlek och sammansättning har hög reliabilitet. Statistiska beräkningar av test-retest reliabilitet med kontinuerliga data bör inkludera en specificerad intra-klass korrelationskoefficient (ICC), beräkning av metodfelets storlek och en analys av eventuella systematiska fel. Det finns ett starkt samband mellan skelettmuskulaturens struktur och funktion hos unga och friska individer. Männens större förmåga att utveckla styrka i ankelns dorsalflexorer jämfört med kvinnor beror främst på skillnader i muskelstorlek som i sin tur är beroende på kroppsvikt och fiberstorlek. Den enda specifika könsskillnad som kunde påvisas var att män jämfört med kvinnor är starkare per ytenhet muskel i excentriska kontraktioner. Förklaringen till detta fenomen är oklart och kräver vidare studier.