Age-related differences in muscle microvascular response and muscle oxygen uptake: a near infrared spectroscopy approach

Abstract

Bakgrunn: Blodstrømmen til arm og ben har vist seg å være betydelig redusert hos eldre sammenlignet med yngre. Kunnskap om effekten av alder på den mikrovaskulære funksjonen er fortsatt begrenset. Nær infrarød spektroskopi (NIRS) er en ikke-invasiv metode som kan måle muskelens mikrovaskulære respons og muskelens lokale oksygenopptak. Selv om NIRS antas å være en pålitelig metode, er det visse konfunderende faktorer som tykkelse på fettvev over muskelen og fysisk form som bør vurderes. Mål: Hovedmålet med denne studien var å undersøke om det er forskjell i muskelens mikrovaskulære respons og muskelens lokale oksygenopptak (mVO2) mellom eldre og unge, tatt i betraktning deltakernes fysiske ytelsesparametere og fettvevstykkelse (ATT). Det sekundære målet med denne studien var å undersøke forskjellen mellom en arteriell okklusjon som er fast for tid og en arteriell okklusjon med fast desatureringsnivået, mellom eldre og unge. Metode: Totalt 37 deltakere fullførte testprotokollen, 19 unge (25 ± 0,5 år) og 18 eldre (69 ± 1,4 år). For å måle deltakernes mikrovaskulære respons og mVO2 ble det utført to arterielle okklusjonstester, en med en fast varighet (AOT10) og en med en fast desaturering (AOT20). Ytelsesparametrene som ble målt var maksimal dynamisk gripetest (IHT-peak) og maksimalt oksygenopptak (VO2-peak). Resultater: Ingen forskjell i mikrovaskulær respons og mVO2 mellom eldre og unge, i m. vastus lateralis (VL). I m. flexor digitorum superficialis (FDS) ble det observert en høyere mVO2 for den unge gruppen. Vi fant en korrelasjon mellom ATT for både mikrovaskulær respons og mVO2 i VL. Mens det i FDS bare ble observert en korrelasjon mellom ATT og mikrovaskulær reperfusjonshastighet (RR). Vi fant også en svak korrelasjon mellom topp IHT-toppvarighet og mikrovaskulær hyperemisk respons (ΔSmO2-max) i FDS. Studien vår viste ingen forskjell i mikrovaskulær respons og mVO2 mellom eldre og unge ved bruk av AOT20. Mens vi observerte en forskjell i mikrovaskulær respons og muskeloksygenopptak mellom AOT20 og AOT10. Konklusjon: Vi fant ingen forskjell i mikrovaskulær respons og mVO2 mellom eldre og unge for verken AOT10 eller AOT20. Vi observerte også at ATT påvirket NIRS-signalene. Vi fant en korrelasjon mellom IHT-peak varighet og mikrovaskulær hyperemisk respons. Vi fant også en større mikrovaskulær respons for AOT10 sammenlignet med.

Background: Blood flow to the limbs has shown to be significantly reduced in elderly when compared to their younger counterparts. The knowledge on the effect of age on microvascular function is still limited. Near infrared spectroscopy (NIRS) is a non-invasive method which can measure skeletal muscle microvascular responsiveness and muscle oxygen uptake. Although NIRS is thought to be a reliable method there are certain confounders like adipose tissue thickness over the muscle and physical fitness that should be considered. Objective: The main aim of this study was to further investigate if there is a difference in muscle microvascular response and muscle oxygen uptake (mVO2) between elderly and young, taking into consideration physical performance parameters and adipose tissue thickness (ATT). The secondary aim of this study is to investigate the difference between an arterial occlusion fixed for time and an arterial occlusion fixed for the level of desaturation, between elderly and young. Methodology: A total of 37 participants completed the testing protocols, 19 young (25±0,5 years) and 18 elderly (69±1,4 years). To measure the participants microvascular response and mVO2 two arterial occlusion tests (AOT) were performed, one with a fixed duration (AOT10) and one with a fixed desaturation (AOT20). The performance parameters measured were peak-incremental dynamic handgrip test (IHT-peak) and whole-body peak oxygen uptake (VO2-peak). Results: No difference in microvascular response and mVO2 between elderly and young, in the m. vastus lateralis (VL). In the m. flexor digitorum superficialis (FDS) there was observed a higher mVO2 for the young group. We found a relationship between ATT for both microvascular response and mVO2 in the VL. While in the FDS there was only observed a relationship between ATT and microvascular reperfusion rate (RR). We did also find a weak relationship between peak IHT-peak duration and the microvascular hyperaemic response (ΔSmO2-max) in the FDS. Our study showed no difference in microvascular response and mVO2 between elderly and young when using AOT20. While we did observe a difference in microvascular response and muscle oxygen uptake between AOT20 and AOT10. Conclusion: We found no difference in microvascular response and mVO2 between elderly and young for neither AOT10 nor AOT20. We did observe that ATT did affect the NIRS-signals. We found a relationship between IHT-peak duration and microvascular hyperaemic response. We did observe a larger microvascular response for the AOT10 compared to AOT20.