For nylig har en narrativ gennemgang antydet, at stigninger i muskelfiberantallet (hyperplasi) hos dyr forekommer som følge af strækoverbelastning, mens kompenserende hypertrofi (ablation, tenotomi) generelt ikke ændrer fiberantallet (8). Desuden blev det også rapporteret, at træningsmodeller hos dyr har ført til blandede resultater med hensyn til stigninger i antallet af muskelfibre (8). Selv om ovennævnte gennemgang gav værdifulde oplysninger, var den baseret på den traditionelle narrative tilgang, dvs. en kronologisk opstilling og efterfølgende beskrivelse af undersøgelser. Der er behov for en kvantificering af omfanget og retningen af ændringer i skeletmuskulaturens fiberantal som følge af forskellige typer mekanisk overbelastning hos dyr. Formålet med denne undersøgelse var således at anvende den metaanalytiske tilgang (12, 14, 20, 26) til at undersøge virkningen af forskellige typer mekanisk overbelastning (strækning, træning og kompenserende hypertrofi) på skeletmuskulaturens fiberantal hos dyr.

Litteratursøgning.

Litteratursøgningen blev begrænset til undersøgelser, der var offentliggjort i tidsskrifter mellem januar 1966 og december 1994. Undersøgelser i engelsksprogede tidsskrifter blev indhentet ved computersøgning (Medline) samt ved håndsøgning og krydshenvisninger. Søgningen efter undersøgelser i udenlandsksprogede tidsskrifter blev begrænset til computersøgninger (Medline). Specifikke inklusionskriterier var1) “grundlæggende” forskningsundersøgelser offentliggjort i tidsskrifter, 2) dyr (ingen mennesker) som forsøgspersoner, 3) kontrolgruppe (inden for eller mellem dyr) inkluderet,4) en eller anden form for mekanisk overbelastning anvendt (strækning, træning, kompenserende hypertrofi), og 5) tilstrækkelige data til at beregne procentvise ændringer i antallet af muskelfibre. Undersøgelser af mennesker blev ikke medtaget i denne analyse af to grunde:1) der findes kun én undersøgelse med kvantitative data om mennesker, og2) de metoder, der anvendes til at undersøge muskelfiberantallet hos mennesker, er ikke så nøjagtige som hos dyr (29).

Registrering og klassificering af variabler.

Alle undersøgelser, der opfyldte kriterierne for medtagelse, blev registreret på et registreringsark (kan fås på anmodning), der kunne indeholde op til 81 oplysninger. De vigtigste kategorier af oplysninger, der blev registreret, omfattede1) undersøgelseskarakteristika (år, tidsskrift, undersøgelsens længde, antal grupper, antal forsøgspersoner, undersøgelsestype, dvs. inden for dyr eller mellem dyr, og undersøgte muskler),2) fysiske karakteristika for forsøgspersoner (dyretype, alder, vægt og kost),3) karakteristika for mekanisk overbelastning (længde, frekvens, intensitet, varighed og måde) og4) ændringer i skeletmuskulaturen (muskelmasse, muskelfiberareal og muskelfiberantal). For at undgå bias ved udvælgelse og afvisning af undersøgelser blev beslutningen om at medtage en artikel truffet ved at undersøge metode- og resultatafsnittene separat under kodede betingelser. En kontrolgruppe blev defineret som den gruppe, der ikke modtog nogen form for mekanisk overbelastning i løbet af undersøgelsen. Der blev ønsket to primære typer oplysninger fra undersøgelserne: resultater og vigtige variabler, der kunne påvirke resultaterne. I denne undersøgelse var det vigtigste resultat ændringer i antallet af skeletmuskelfibre. Desuden blev ændringer i muskelmasse og fiberområde også undersøgt. De vigtigste variabler, der potentielt kunne påvirke ændringer i antallet af fibre, omfattede 1) den anvendte teknik til fiberoptælling (histologisk analyse vs. salpetersyrefordøjelse), 2) den anvendte type mekanisk overbelastning (strækning, træning eller kompenserende hypertrofi), 3) den anvendte art (fugle vs. pattedyr), 4) typen af kontrol (intra- vs. mellem dyr), og 5) muskelens fiberarrangement (pennate vs. parallel).

Statistisk analyse.

I en metaanalyse registreres gennemsnitsresultaterne for hver gruppe fra hver undersøgelse, uanset om resultaterne fra hver undersøgelse er statistisk signifikante eller ej. I denne undersøgelse blev der anvendt beskrivende statistik (procenter) til at rapportere ændringer i antallet af muskelfibre samt ændringer i muskelfiberareal og -masse. Procenterne blev beregnet ved at dividere forskellen mellem behandlings- og kontrolgruppen med kontrolgruppens værdi. Der blev derefter fastsat 95 % konfidensintervaller for hver af de tre vigtigste resultatvariabler, dvs. fiberantal, fiberområde og muskelmasse. Da der ikke var nogen sammenhæng mellem antallet af forsøgspersoner og ændringer i skeletmuskulaturen, blev der ikke anvendt vægtningsprocedurer. Der blev anvendt grafisk analyse (Tukey box plots) til at identificere outliers. De enkelte outliers blev derefter undersøgt for at begrunde, om der var nogen fysiologisk begrundelse for at fjerne dem fra analysen. Vurdering af publikationsbias (tendensen til, at tidsskrifter offentliggør undersøgelser, der giver positive resultater) blev ikke udført, fordi de nuværende statistiske procedurer, der behandler dette spørgsmål, mangler validitet (26).

Differencer mellem ændringer i muskelfiberantal og fiberareal blev undersøgt ved hjælp af en Mann-Whitney rank-sum-test. Forskelle mellem ændringer i muskelfiberantal opdelt efter potentielt forvirrende variabler (fiberoptællingsteknik, anvendt art, muskelfiberarrangement og kontroltype) blev også undersøgt ved hjælp af Mann-Whitney rang-summetest. En envejs variansanalyse (Kruskal-Wallis) blev anvendt til at undersøge virkningen af forskellige typer af mekanisk overbelastning (strækning, træning og kompenserende hypertrofi) på muskelfiberantallet. Alle data blev rapporteret som gennemsnit ± SD. Signifikansniveauet blev sat til P ≤ 0,05.

RESULTATER

Litteratursøgning.

I alt 17 undersøgelser, der gav 37 datapunkter (nogle undersøgelser havde >1 gruppe) og 360 forsøgspersoner, opfyldte de oprindelige kriterier for inddragelse (1-7, 9, 15-19, 21, 28, 30-31). To kvantitative undersøgelser (27, 33) blev udelukket på grund af utilstrækkelige oplysninger, der var nødvendige for nøjagtigt at beregne procentvise ændringer i antallet af muskelfibre i procent. Yderligere otte undersøgelser (10-11, 13, 22-25, 32) blev ekskluderet, fordi der kun blev givet kvalitative oplysninger om antallet af muskelfibre.

Studiekarakteristika.

Tabel1 indeholder en oversigt over undersøgelseskarakteristika. Flere undersøgelser (∼53%) anvendte kronisk eller intermitterende strækning vs. motion eller kompenserende hypertrofi (ablation, tenotomi) som form for mekanisk overbelastning. Ca. 47 % af undersøgelserne anvendte vagtel til at undersøge muskelfiberhyperplasi, mens ∼53 % undersøgte den forreste latissimus dorsi-muskel for øget skeletmuskelfiberantal. Alle undersøgelserne anvendte salpetersyrefordøjning og/eller histologiske tværsnit til at vurdere ændringer i antallet af muskelfibre.

Forandringer i skeletmuskulaturen.

Forandringer i muskelfiberantallet for de enkelte undersøgelser er angivet i tabel 2. På tværs af alle designs og kategorier blev der fundet signifikante stigninger i muskelmasse (90,50 ± 86,50%, 95% konfidensinterval = 61,59-119,34), fiberareal (31,60 ± 44,30%, 95% konfidensinterval = 16,83-46,37) og fiberantal (15,00 ± 19,60%, 95% konfidensinterval = 16,83-46,37) (fig. 1). Undersøgelse af outlier-grupper afslørede ingen fysiologisk grund til at udelukke dem fra analysen. Stigninger i fiberareal var omtrent dobbelt så store som stigninger i muskelfiberantal (P = 0,27). Ændringerne i muskelmasse, fiberareal og fiberantal varierede fra henholdsvis 6 til 318 %, fra -21 til 141 % og fra -10 til 82 %.

Ved opdeling efter fiberoptællingsteknik blev der fundet større stigninger i muskelfiberantal ved anvendelse af den histologiske vs. salpetersyrefordøjelsesmetode (histologisk = 20,70 %, salpetersyrefordøjelsesmetode = 11,10 %; Fig. 2). Ændringer i antallet af muskelfibre kategoriseret i henhold til de undersøgte arter findes i Fig. 3. Stigninger i fiberantal var større blandt de grupper, der anvendte fuglearter (20,95 %) i forhold til pattedyrarter (7,97 %). Ændringer i antallet af muskelfibre opdelt efter type overbelastning findes i fig. 4. Overbelastning ved strækning (20,95%) gav større stigninger i muskelfiberantallet end motion (11,59%) og kompenserende hypertrofi (5,44%). Desuden blev der ikke fundet nogen statistisk signifikante forskelle mellem ændringer i fiberantal, når data blev opdelt efter kontroltype (intra-dyr = 15,20%, mellem dyr = 13,90%;P = 0,82) eller fiberarrangement af muskel (parallel = 15.80%, pennate = 11,60%;P = 0,61).

DISCUSSION

Denne metaanalyse forsøgte at kvantificere størrelsen af ændringen i musklerne (især muskelfiberantallet) som følge af mekanisk overbelastning. På tværs af alle designs og kategorier resulterede mekanisk overbelastning i stigninger i muskelmasse, muskelfiberareal (hypertrofi) og muskelfiberantal (hyperplasi). Ikke overraskende var stigningerne i fiberareal ca. dobbelt så store som stigningerne i fiberantal. Det ser ud til, at hyperplasi hos dyrene er størst, når visse typer mekanisk overbelastning, især stræk, anvendes. Resultaterne af denne undersøgelse svarer til en nylig narrativ gennemgang, der konkluderede, at muskelfiberhyperplasi1) konsekvent forekommer som følge af kronisk strækning, 2) sjældent forekommer ved overbelastning i form af kompenserende hypertrofi, og3) har givet blandede resultater, når der anvendes overbelastning i form af træning (8). Selv om det er veletableret, at mekanisk overbelastningstræning resulterer i øget fiberareal (hypertrofi) og dermed forøgelse af muskelmassen, har bidraget fra øget fiberantal (hyperplasi) til forøgelse af muskelmassen været mere kontroversielt. Der findes imidlertid nu kvantitative beviser for, at visse typer af overbelastning, især stræk, resulterer i en forøgelse af antallet af muskelfibre. Desværre ligger det uden for rammerne af denne undersøgelse at undersøge de processer (satellitcelleproliferation og langsgående fibersplitning), der er ansvarlige for sådanne ændringer. De større ændringer i antallet af muskelfibre, der er fundet i fuglearter i forhold til pattedyrarter, skyldes måske ikke så meget de anvendte arter som det faktum, at stræk var den mekaniske overbelastning, der blev anvendt på alle fuglearter, der indgik i denne metaanalyse. Det forhold, at stigningerne i fiberantallet var ca. dobbelt så store, når der blev anvendt histologiske vs. salpetersyrefordøjelsesmetoder, er i overensstemmelse med tidligere undersøgelser (5, 6). På grund af muligheden for direkte at tælle hver enkelt fiber anses salpetersyrefordøjelsesmetoden generelt for at være den mere nøjagtige metode til vurdering af ændringer i fiberantal. Små fibre kan dog overses, når denne metode anvendes (8).

Trods viden om, at undersøgelser kan vurderes mere objektivt ved at anvende den metaanalytiske vs. den traditionelle narrative tilgang, er der stadig potentielle begrænsninger. Generelt dikterer selve metaanalysens natur, at metaanalysen selv arver de begrænsninger, der findes i litteraturen. For eksempel førte en oversigtsartikel af Timson (29) ham til at konkludere, at ingen af de dyremodeller (stræk, træning eller kompenserende hypertrofi), der i øjeblikket anvendes til at undersøge træningsinduceret muskelforstørrelse, virkelig repræsenterer den menneskelige styrketræningssituation under alle forhold. Desuden kunne det forhold, at 11 af de 17 undersøgelser i det væsentlige involverede de samme forfattere, have resulteret i skæve resultater. Sammenfattende tyder resultaterne af denne undersøgelse på, at visse former for mekanisk overbelastning hos flere dyrearter øger antallet af muskelfibre.