Innervációs arány és a motoros egységek ereje nagy izmokban: a krónikusan stimulált macska medialis gastrocnemius vizsgálata

1. A jelen tanulmány a macska medialis gastrocnemius (MG) izom krónikus, alacsony frekvenciájú stimulációjával vizsgálja az innervációs arány relatív hozzájárulását a motoros egység erejének széles tartományához nagy emlősök izomzatában, csökkentve az izomrostok keresztmetszeti területének és a fajlagos erőnek a normális variációját. 2. Izolált és fiziológiailag jellemzett motoros egységek izometriás erőfelvételeit végeztük 42-240 nappal az ingerlés után. Izmonként egy glikogénhiányos motoros egységben határoztuk meg az innervációs arányt, a rostok területét és a rosttípust (I, II A, II B). 3. A 42 napos stimuláció után minden motoros egység nem volt fáradékony, és a lassú (S) vagy a gyors fáradtságnak ellenálló (FR) kategóriába soroltuk őket. A gyorsan fáradékony (FF) motoros egységek hiánya ellenére mindhárom izomrosttípus jelen volt, amelyeket a myofibrilláris ATPáz-reaktivitásuk alapján azonosítottak. 143 nap elteltével minden motoros egységet és izomrostot S, illetve I típusba soroltak. 4. Az izom- és motoros egységek erejének 42 napos krónikus stimuláció után bekövetkezett gyors csökkenése a normál érték 30%-ára az izomrostok területének csökkenésével magyarázható. A rostterületek hosszabb ideig tartó stimulációval nem változtak tovább, de a II. típusú rostok átalakultak I. típusúvá. Minden stimulált izomrost a normál I. típusú rostok méretének felelt meg; az egyes motoros egységeken belüli rostok mérete az izomrostpopuláció teljes tartományát lefedte. 5. A hosszú távon stimulált izmokban (> 100 nap), amikor minden izomrost I-es típusú és minden motoros egység S típusú volt, csak az innerváció arányában mutatkozó különbségek tudták megmagyarázni a motoros egységek erejének fennmaradó tartományát. E tartomány becslései a rögzített minimális és maximális értékekből, valamint a tetanikus erő 5. és 95. percentilis közötti értékeiből azt mutatják, hogy az innervációs arány tartománya az MG izmokban legalább 15-szörös, és akár 38-szoros is lehet. Az egyes motoros egységekből származó glikogénhiányos izomrostok megszámlálása összhangban volt ezzel a magyarázattal. 6. Az eredmények bizonyítékot szolgáltatnak arra, hogy a nagy izmokban az innervációs arányok széles skálája létezik, ami magyarázatot adhat az izmokban lévő motoros egységek erőinek nagy tartományára. Mivel a motoros egység ereje és az innervációs arány a motoneuronok méretétől függően változik, ezek a vizsgálatok további támogatást nyújtanak annak alátámasztására, hogy a motoneuronok perifériás innervációs mezejének mérete összefügg a motoneuronok méretével.