Viime aikoina narratiivisessa katsauksessa on ehdotettu, että lihaskuitujen lukumäärän lisääntyminen (hyperplasia) eläimillä tapahtuu venytyksen ylikuormituksen seurauksena, kun taas kompensoiva hypertrofia (ablatiivi eli ablaatio, tenotomia eli lihaksen poisto) ei yleensä muuta kuitujen määrää (8). Lisäksi raportoitiin, että eläimillä tehdyissä rasitusmalleissa on saatu vaihtelevia tuloksia lihassyiden määrän lisääntymisestä (8). Vaikka edellä mainittu katsaus tarjosi arvokasta tietoa, se perustui perinteiseen narratiiviseen lähestymistapaan eli tutkimusten järjestämiseen kronologisesti ja niiden kuvaamiseen. Luustolihaksen kuitujen lukumäärän muutosten suuruuden ja suunnan kvantifioinnille on tarvetta erityyppisen mekaanisen ylikuormituksen seurauksena eläimillä. Niinpä tämän tutkimuksen tarkoituksena oli meta-analyyttisen lähestymistavan (12, 14, 20, 26) avulla tutkia erityyppisten mekaanisten ylikuormitusten (venytys, harjoitus ja kompensoiva hypertrofia) vaikutusta luurankolihaksen kuitujen lukumäärään eläimillä.

Kirjallisuushaku.

Kirjallisuushaku rajattiin koskemaan tammikuun 1966 ja joulukuun 1994 välisenä aikana lehdissä julkaistuja tutkimuksia. Englanninkielisissä lehdissä olevat tutkimukset saatiin tietokonehakujen (Medline) sekä käsinhakujen ja ristiinviittausten avulla. Vieraskielisten lehtien tutkimuksia etsittiin ainoastaan tietokonehauilla (Medline). Erityiset sisäänottokriteerit olivat seuraavat: 1) lehdissä julkaistut ”perustutkimustutkimukset”, 2) koehenkilöinä eläimiä (ei ihmisiä), 3) mukana oli kontrolliryhmä (eläimen sisällä tai eläimen välillä), 4) käytettiin jonkinlaista mekaanista ylikuormitusta (venytys, harjoitus, kompensoiva hypertrofia) ja 5) riittävästi tietoa, jotta voitiin laskea lihaskuitujen lukumäärän prosentuaaliset muutokset. Ihmistutkimuksia ei otettu mukaan tähän analyysiin kahdesta syystä:1) tiedetään olevan olemassa vain yksi tutkimus, joka tarjoaa kvantitatiivista tietoa ihmisistä, ja2) ihmisillä käytettävät menetelmät lihaskuitujen lukumäärän tutkimiseksi eivät ole yhtä tarkkoja kuin eläimillä (29).

Muuttujien kirjaaminen ja luokittelu.

Kaikki tutkimukset, jotka täyttivät sisäänottokriteerit, kirjattiin ylös kirjauslomakkeelle (saatavana pyynnöstä), johon mahtui enintään 81 tietoa. Tärkeimpiin kirjattuihin tietoluokkiin kuuluivat1) tutkimuksen ominaisuudet (vuosi, aikakauslehti, tutkimuksen pituus, ryhmien lukumäärä, koehenkilöiden lukumäärä, tutkimustyyppi eli eläimen sisäinen tai eläimen välinen tutkimus ja tutkittu lihas),2) koehenkilöiden fyysiset ominaisuudet (eläintyyppi, ikä, paino ja ruokavalio),3) mekaanisen ylikuormituksen ominaisuudet (kesto, taajuus, intensiteetti, intensiteetti, kestoaika ja moodi) ja4) luustolihaksessa tapahtuneet muutokset (lihaksen massaa, lihassäikeiden pinta-alaa ja lihassäikeiden lukumäärää kuvaavat tiedot). Jotta vältettäisiin harhaa tutkimusten valinnassa ja hylkäämisessä, päätös artikkelin sisällyttämisestä tehtiin tarkastelemalla menetelmiä ja tuloksia koskevia osioita erikseen koodatuissa olosuhteissa. Kontrolliryhmäksi määriteltiin ryhmä, joka ei saanut minkäänlaista mekaanista ylikuormitusta tutkimuksen aikana. Tutkimuksista haluttiin ensisijaisesti kahdenlaisia tietoja: tulokset ja tärkeimmät muuttujat, jotka voivat vaikuttaa tuloksiin. Tässä tutkimuksessa tärkein tulos oli luurankolihaksen kuitujen määrän muutokset. Lisäksi tutkittiin myös lihasmassan ja kuitujen pinta-alan muutoksia. Tärkeimpiä muuttujia, jotka voivat mahdollisesti vaikuttaa kuitujen lukumäärän muutoksiin, olivat 1) käytetty kuitujen laskentatekniikka (histologinen analyysi vs. typpihapon sulatus), 2) käytetyn mekaanisen ylikuormituksen tyyppi (venytys, harjoitus tai kompensoiva hypertrofia), 3) käytetty laji (lintu- vs. nisäkäslaji), 4) kontrollin tyyppi (intra- vs. eläinten välillä), ja 5) lihaksen kuitujärjestys (pennaattinen vs. rinnakkainen).

Tilastollinen analyysi.

Meta-analyysissä kirjataan kunkin ryhmän keskimääräiset tulokset kustakin tutkimuksesta riippumatta siitä, ovatko kunkin tutkimuksen tulokset tilastollisesti merkitseviä vai eivät. Tässä tutkimuksessa käytettiin kuvailevia tilastoja (prosenttiosuuksia) lihassyiden lukumäärän muutosten sekä lihassyiden pinta-alan ja massan muutosten raportointiin. Prosenttiluvut laskettiin jakamalla hoidon ja kontrolliryhmän välinen ero kontrolliryhmän arvolla. Tämän jälkeen laadittiin 95 prosentin luottamusvälit kullekin kolmelle tärkeimmälle tulosmuuttujalle eli kuitujen lukumäärälle, kuitujen pinta-alalle ja lihasmassalle. Koska koehenkilöiden lukumäärän ja luurankolihaksissa tapahtuneiden muutosten välillä ei ollut yhteyttä, painotusmenettelyjä ei käytetty. Graafista analyysia (Tukey box plot) käytettiin poikkeavien arvojen tunnistamiseen. Yksittäisiä poikkeamia tutkittiin sen jälkeen sen selvittämiseksi, oliko niiden poistamiselle analyysistä fysiologisia perusteita. Julkaisuharhan (lehtien taipumus julkaista tutkimuksia, jotka tuottavat positiivisia tuloksia) arviointia ei suoritettu, koska tämänhetkiset tilastolliset menettelyt, jotka käsittelevät tätä kysymystä, eivät ole päteviä (26).

Lihassyiden lukumäärän ja kuitujen pinta-alan muutosten välisiä eroja tutkittiin Mann-Whitneyn rank-summatestin avulla. Lihassyiden lukumäärän muutosten välisiä eroja, jotka on jaettu mahdollisesti sekoittavien muuttujien (kuitujen laskentatekniikka, käytetyt lajit, lihasten kuitujärjestys ja kontrollin tyyppi) mukaan, tutkittiin myös Mann-Whitneyn rank-summatestillä. Yksisuuntaisella varianssianalyysitestillä (Kruskal-Wallis) tutkittiin erityyppisten mekaanisten ylikuormitusten (venytys, harjoitus ja kompensoiva hypertrofia) vaikutusta lihassyiden määrään. Kaikki tiedot ilmoitettiin keskiarvoina ± SD. Merkitsevyystasoksi asetettiin P ≤ 0.05.

TULOKSET

Kirjallisuushaku.

Alkuperäiset sisäänottokriteerit täytti yhteensä 17 tutkimusta, jotka tuottivat 37 datapistettä (joissakin tutkimuksissa oli >1 ryhmä) ja 360 koehenkilöä (1-7, 9, 15-19, 21, 28, 30-31). Kaksi kvantitatiivista tutkimusta (27, 33) suljettiin pois, koska niissä ei ollut riittävästi tietoa lihassyiden lukumäärän prosentuaalisten muutosten tarkkaan laskemiseen. Kahdeksan muuta tutkimusta (10-11, 13, 22-25, 32) suljettiin pois, koska lihassyiden määrästä annettiin vain kvalitatiivista tietoa.

Tutkimuksen ominaisuudet.

Yhteenveto tutkimuksen ominaisuuksista on esitetty taulukossa 1. Useammassa tutkimuksessa (∼53 %) käytettiin mekaanisen ylikuormituksen muotona kroonista tai ajoittaista venytystä verrattuna harjoitukseen tai kompensoivaan hypertrofiaan (ablaatio, tenotomia). Noin 47 % tutkimuksista käytti viiriäistä lihassyiden hyperplasian tutkimiseen, kun taas ∼53 % tutki latissimus dorsi -lihaksen etuosan lisääntynyttä luurankolihaskuitujen määrää. Kaikissa tutkimuksissa käytettiin typpihapon sulatusta ja/tai histologisia poikkileikkauksia lihaskuitujen lukumäärän muutosten arvioimiseksi.

Luustolihaksen muutokset.

Taulukossa 2 on esitetty yksittäisten tutkimusten lihaskuitujen määrän muutokset. Kaikissa malleissa ja luokissa havaittiin merkittäviä lisäyksiä lihasmassassa (90,50 ± 86,50 %, 95 %:n luottamusväli = 61,59-119,34), kuitujen pinta-alassa (31,60 ± 44,30 %, 95 %:n luottamusväli = 16,83-46,37) ja kuitujen määrässä (15,00 ± 19,60 %, 95 %:n luottamusväli = 16,83-46,37) (kuva 1). Poikkeavien ryhmien tarkastelu ei paljastanut mitään fysiologista syytä jättää niitä analyysin ulkopuolelle. Kuitujen pinta-alan lisäykset olivat noin kaksi kertaa niin suuria kuin lihassyiden lukumäärän lisäykset (P = 0,27). Muutokset lihasmassassa, kuitujen pinta-alassa ja kuitujen määrässä vaihtelivat vastaavasti 6-318 %, -21-141 % ja -10-82 %.

Kuitujen laskentatekniikan mukaan jaoteltuna todettiin suurempia lisäyksiä lihassäikeiden määrässä käyttämällä histologista vs. typpihapon sulatusmenetelmää (histologinen = 20,70 %, typpihapon sulatusmenetelmä = 11,10 %; kuva 2). Lihassyiden lukumäärän muutokset luokiteltuna tutkittujen lajien mukaan on esitetty kuvassa 3. Kuitujen määrän kasvu oli suurempaa niissä ryhmissä, joissa käytettiin lintulajeja (20,95 %) kuin nisäkäslajeja (7,97 %). Lihassyiden lukumäärän muutokset ylikuormitustyypeittäin on esitetty kuvassa 4. Venytysylikuormitus (20,95 %) lisäsi lihassyiden lukumäärää enemmän kuin harjoitus (11,59 %) ja kompensoiva hypertrofia (5,44 %). Lisäksi kuitujen lukumäärän muutosten välillä ei havaittu tilastollisesti merkitseviä eroja, kun tiedot jaettiin kontrollityypin (eläimen sisällä = 15,20 %, eläinten välillä = 13,90 %;P = 0,82) tai lihaksen kuitujärjestyksen (rinnakkain = 15.80 %, pennate = 11,60 %;P = 0,61).

KESKUSTELU

Tässä meta-analyysissä pyrittiin kvantifioimaan lihaksen (erityisesti lihaskuitujen lukumäärän) muutoksen suuruutta mekaanisen ylikuormituksen seurauksena. Kaikissa malleissa ja luokissa mekaaninen ylikuormitus johti lihasmassan, lihassyiden pinta-alan (hypertrofia) ja lihassyiden määrän (hyperplasia) kasvuun. Ei ole yllättävää, että kuitujen pinta-alan kasvu oli noin kaksi kertaa niin suurta kuin kuitujen lukumäärän kasvu. Näyttää siltä, että hyperplasia on eläimillä suurinta, kun käytetään tietyntyyppistä mekaanista ylikuormitusta, erityisesti venytystä. Tämän tutkimuksen tulokset ovat samankaltaisia kuin hiljattain julkaistussa katsauksessa, jossa todettiin, että lihassyiden hyperplasiaa1) esiintyy johdonmukaisesti kroonisen venytyksen seurauksena, 2) esiintyy harvoin kompensoivan hypertrofian muodossa tapahtuvan ylikuormituksen yhteydessä ja3) on saatu vaihtelevia tuloksia, kun ylikuormitusta käytetään liikunnan muodossa (8). Vaikka on hyvin todettu, että mekaanisella ylikuormituksella tapahtuva harjoittelu johtaa kuitujen pinta-alan lisääntymiseen (hypertrofia) ja siten lihasmassan lisääntymiseen, lisääntyneen kuitujen lukumäärän (hyperplasia) osuus lihasmassan lisääntymiseen on ollut kiistanalaisempi. Nyt on kuitenkin olemassa kvantitatiivista näyttöä siitä, että tietyntyyppinen ylikuormitus, erityisesti venytys, johtaa lihassyiden määrän lisääntymiseen. Valitettavasti tämän tutkimuksen piiriin ei kuulu tutkia prosesseja (satelliittisolujen proliferaatio ja pitkittäisten kuitujen jakautuminen), jotka ovat vastuussa tällaisista muutoksista. Lihassyiden lukumäärän suuremmat muutokset, joita havaittiin lintulajeilla verrattuna nisäkäslajeihin, eivät ehkä johdu niinkään käytetyistä lajeista kuin siitä, että venytys oli mekaaninen ylikuormitus, jota käytettiin kaikkiin tähän meta-analyysiin sisältyviin lintulajeihin. Se, että kuitujen lukumäärän kasvu oli noin kaksi kertaa niin suuri käytettäessä histologisia menetelmiä verrattuna typpihapon sulatusmenetelmiin, on yhdenmukainen aiempien tutkimusten kanssa (5, 6). Koska kukin kuitu voidaan laskea suoraan, typpihapon sulatusmenetelmää pidetään yleensä tarkempana menetelmänä arvioitaessa muutoksia kuitujen määrässä. Pieniä kuituja voi kuitenkin jäädä huomaamatta tätä menetelmää käytettäessä (8).

Huolimatta siitä tiedosta, että tutkimuksia voidaan arvioida objektiivisemmin käyttämällä meta-analyyttistä vs. perinteistä narratiivista lähestymistapaa, mahdollisia rajoituksia on silti olemassa. Yleisesti ottaen meta-analyysin luonne sanelee, että meta-analyysi itsessään perii ne rajoitukset, joita kirjallisuudessa on. Esimerkiksi Timsonin (29) katsausartikkeli johti hänet päätelmään, että mikään eläinmalleista (venytys, harjoitus tai kompensoiva hypertrofia), joita tällä hetkellä käytetään tutkimaan harjoituksen aiheuttamaa lihaksen laajenemista, ei todella edusta ihmisen voimaharjoittelutilannetta kaikissa olosuhteissa. Lisäksi se, että 17:stä tutkimuksesta 11:ssä olivat pääosin mukana samat kirjoittajat, on voinut johtaa puolueellisiin tuloksiin. Yhteenvetona voidaan todeta, että tämän tutkimuksen tulokset viittaavat siihen, että useilla eläinlajeilla tietyt mekaanisen ylikuormituksen muodot lisäävät lihassäikeiden lukumäärää.