上半身の振動を用いた骨格筋再生の数理モデル

A mathematical model of skeletal muscle regeneration with upper body vibration.

• Garrett Jones
• Cameron Smallwood
• Tysum Ruchti
• Jonathan Blotter
• Brent Feland

抄録

本研究では、上半身の振動が上腕二頭筋の再生速度に及ぼす影響を調査した。Stephenson and Kojourahov骨格筋再生数理モデルに3つの振動項を適応させることで、振動を考慮した数理モデルを開発した。最初の項は、1型マクロファージ（P）の流入率の増加を説明します。これらの細胞は、筋肉の損傷に対する身体の免疫反応の一部です。彼らはサテライト細胞(S)の増殖率を制御し、死んだ筋繊維細胞を貪食します。第２項は、２型マクロファージ（Ｐ）へのＰの表現型変化率を説明する。Ｐは、Ｓの分化をサポートし、筋芽細胞（Ｍ）のアポトーシスを防ぐために使用される。最後の項はMの融合率を占めており、Mは互いに融合して筋管を形成し、それが整列して筋線維を形成する。これらの3つの項を加えることで、骨格筋再生時間全体が47％減少する。このモデルは、振動療法を含む筋肉の損傷と回復のプロトコルにテスト参加者を対象とすることによって、マクロスケールで検証されています。

This study investigates the effect that upper body vibration has on the recovery rate of the biceps muscle. A mathematical model that accounts for vibration is developed by adapting three vibration terms into the Stephenson and Kojourahov skeletal muscle regeneration mathematical model. The first term accounts for the increase in the influx rate of type 1 macrophages (P). These cells are part of the body's immune response to muscle damage. They control the proliferation rate of satellite cells (S) and phagocytize dead myofiber cells. The second term accounts for the rate of the phenotype change of P to type 2 macrophages (P). P are used to support S differentiation and prevent apoptosis of myoblasts (M). The final term accounts for the fusion rate of M. M fuse with each other to create myotubes which align to create myofibers. The addition of these three terms decreases the overall skeletal muscle regeneration time by 47%. The model is validated on the macroscopic scale by subjecting test participants to a muscle damage and recovery protocol involving vibration therapy.

Copyright © 2020. Published by Elsevier Inc.