Innervatieratio en motorunit kracht in grote spieren: een studie van chronisch gestimuleerde mediale gastrocnemius bij de kat

1. De huidige studie maakt gebruik van chronische laagfrequente stimulatie van de mediale gastrocnemius (MG)-spier van de kat om de relatieve bijdrage van de innervatieratio aan het brede scala van motorunit-kracht in grote spieren van zoogdieren te onderzoeken door de normale variatie in spiervezeldoorsnede en specifieke kracht te verminderen. 2. Isometrische krachtmetingen van geïsoleerde en fysiologisch gekarakteriseerde motorunits werden 42-240 dagen na stimulatie uitgevoerd. Innervatieratio, vezeloppervlakte en vezeltype (I, II A, II B) werden bepaald in één glycogeen-verarmde motoreenheid per spier. 3. Na 42 dagen stimulatie waren alle motorunits niet-fatigeerbaar en werden ze geclassificeerd als traag (S) of snel-moeheid-resistent (FR). Ondanks de afwezigheid van snel-fatigeerbare (FF) motorunits, waren alle drie spiervezeltypes aanwezig, zoals geïdentificeerd op basis van hun myofibrillaire ATPase reactiviteit. Na 143 dagen werden alle motorunits en spiervezels geclassificeerd als respectievelijk type S en type I. 4. Een snelle afname van de kracht van spier- en motorunits tot 30% van de normale waarden na 42 dagen chronische stimulatie werd verklaard door een afname van de spiervezeloppervlakte. Vezeloppervlakten veranderden niet verder bij langere perioden van stimulatie, maar type II-vezels werden omgezet in type I. Alle gestimuleerde spiervezels hadden de grootte van normale type I-vezels; de grootte van de vezels binnen afzonderlijke motorunits bestreek het volledige bereik van de spiervezelpopulatie. 5. In op lange termijn gestimuleerde spieren (> 100 dagen), wanneer alle spiervezels type I waren en alle motorunits type S, konden alleen verschillen in innervatieverhouding het resterende krachtbereik van de motorunit verklaren. Schattingen van dit bereik op basis van de minimum- en maximumwaarden en van waarden van tetanische kracht tussen het 5e en 95e percentiel geven aan dat het bereik in innervatieratio in de MG-spieren ten minste 15-voudig is en mogelijk zelfs 38-voudig. Tellingen van glycogeen-verarmde spiervezels van afzonderlijke motoreenheden waren in overeenstemming met deze verklaring. 6. De bevindingen leveren het bewijs dat er een breed scala aan innervatieratio’s bestaat in grote spieren, hetgeen een verklaring kan zijn voor het grote bereik in motorunitkrachten in de spieren. Aangezien de kracht van motorunits en de innervatieratio variëren met de grootte van motoneuronen, bieden deze studies verdere ondersteuning dat de grootte van het perifere innervatieveld van motoneuronen gerelateerd is aan hun grootte.