Efeitos da intervenção fisioterapêutica nas respostas sensoriais e funcionais de diabéticos neuropatas

The purpose of this study was to elaborate and apply a physical therapy treatment for diabetic neuropathic patients, comparing their sensorial, motor and functional responses before and after treatment to those of a healthy control group. Ten healthy subjects (CG) and 10 neuropathic diabetes patients (DG) clinically diagnosed were studied. Motor, functionaland sensorial evaluations were performed pre and post-intervention in both groups. Treatment was individually applied in 45-minute sessions twice a week, during 5 weeks. Therapy program consisted in stretching exercises for hamstrings, triceps surae and tibialis anterior muscles, actively-resisted exercises for intrinsic and extrinsic foot and ankle muscles, practice of daily activities and feet self-care orientations. Data were statistically analysed. When comparing DG post treatment data to DG-pre and CG, thermal sensitivity showed improvement in heel, hallux, lateral and medial forefoot; DG ankle dorsiflexion and eversion ROM reached values similar to those of CG's; DG showed significant improvement in ankle extension and inversion; and DG-post reached the same muscular functions observed in CG in intrinsic feet muscles, tibialis anterior and triceps surae. The physical therapy treatment showed effective in reducing distal numbness, tingling and pricking and it was also effective in preventing muscle function and mobility limitations in diabetic neuropathic patients.O objetivo foi elaborar e aplicar um tratamento fisioterapêutico para diabéticos neuropatas e comparar suas respostas sensoriais, motoras e funcionais, pré e pós-intervenção, com um grupo de sujeitos não-diabéticos assintomáticos. Participaram do estudo 10 sujeitos controle (GC) e 10 diabéticos neuropatas (GD) diagnosticados clinicamente. Realizou-se uma avaliação motora, funcional e sensorial nos dois grupos pré e pós-intervenção. O tratamento foi aplicado individualmente duas vezes por semana, por 45 minutos, durante 5 semanas. Foram feitos alongamentos de cadeia posterior e tibial anterior; exercícios ativos resistidos para musculatura intrínseca do pé e tornozelo; treino de atividades de vida diária e fornecidas orientações de autocuidado com os pés. Os dados foram analisados estatisticamente. Comparando-se os dados do GD pós-tratamento com os do GC, verificou-se melhora na sensibilidade térmica nas regiões de calcanhar, hálux, antepé lateral e medial; a amplitude ativa de dorsiflexão e eversão do tornozelo igualou-se à do GC; houve melhora significativa da extensão e inversão do pé; e o GD alcançou funções musculares (musculatura intrínseca do pé,tríceps sural e tibial anterior) semelhantes às do GC. Em diabéticos neuropatas, o tratamento fisioterapêutico proposto mostrou-se eficaz na atenuação dos sintomas dormência, formigamento e queimação, além de contribuir para a mobilidade e prevenção de limitações de função muscular

Role of muscle activity in diabetic neuropathic gait pattern: a computational modeling study

Estimativa das forças musculares de diabéticos pode apoiar a compreensão das estratégias mecânicas e musculares que esses pacientes adotam para preservar a habilidade de realizar a marcha e garantir sua independência à medida que lidam com seus déficits neurais e musculares devido a diabetes e à neuropatia. O objetivo do presente estudo foi estimar a distribuição da força muscular do membro inferior durante a marcha em pacientes diabéticos com e sem neuropatia diabética, bem como compará-los com indivíduos saudáveis. Dados de força de reação do solo (100 Hz) e cinemática tridimensional do tornozelo, joelho e quadril (100 Hz) de 10 diabéticos neuropatas (GDN), 10 diabéticos não neuropatas (GD) e 10 indivíduos saudáveis (GC) foram utilizados como variáveis de entrada para o modelo musculoesquelético computacional gait 2392 (23 graus de liberdade e 92 atuadores musculoesqueléticos) no software OpenSim. O modelo genérico padrão foi dimensionado para se adequar à antropometria de cada indivíduo coletado, antes da execução das simulações. O modelo musculoesquelético dos indivíduos diabéticos neuropatas apresentou força isométrica máxima reduzida em 30% para os extensores do tornozelo e 20% para os dorsiflexores do tornozelo, buscando aproximar o modelo da redução de força muscular distal consequente à neuropatia diabética exibida por pacientes. As séries temporais da força dos músculos dos membros inferiores foram calculadas usando o procedimento de otimização estática. As forças musculares máximas foram calculadas durante intervalos do ciclo de marcha em que a ação dos músculos é fundamental para execução da tarefa. Os picos de força foram comparados entre os grupos de indivíduos utilizando MANOVA para os grupos musculares flexores e extensores das articulações do quadril, joelho e tornozelo, seguidas de ANOVA e pós-hoc de Newman-Keuls (p < 0,05). GDN apresentou maior pico de força dos músculos flexores de joelho (bíceps femoral cabeça curta/ p < 0,001, semitendinoso/ p < 0,001 e semimenbranoso/ p < 0,001) na fase de propulsão, em relação à GD e GC. GDN também apresentou menor pico de força dos músculos gastrocnêmio medial e sóleo, bem como maior pico de força para gastrocnêmio lateral comparado a GD e GC, nesta mesma fase. GD exibiu menor pico de força dos músculos extensores de quadril (semitendinoso e semimembranoso) ao final da fase de balanço e músculos abdutores do quadril durante a fase de apoio, bem como maior pico de força para os músculos extensores de joelho (vasto medial e lateral/ p = 0,004) no início da fase de apoio, comparado a GDN e GC. Os pacientes diabéticos com e sem neuropatia adotam distintas estratégias de distribuição de força muscular, apesar da piora progressiva em seu estado de saúde. Ambos os grupos diabéticos demonstraram alterações na produção de força dos músculos extensores de tornozelo, com redução do pico de força do sóleo (GD) e gastrocnêmio medial (GDN), entretanto, apenas o GDN aumentou o pico de força dos isquiotibiais (flexores de joelho) na fase de propulsão. GD apresentou redução expressiva da produção de força do glúteo médio, o que pode sugerir prejuízo para a estabilização látero-lateral da pelve. Pode-se considerar incluir programas de treinamento de resistência de músculos proximais relacionados à articulação do joelho em uma rotina de reabilitação para pacientes diabéticos. Outras inclusões potenciais em protocolos de reabilitação são o treino de marcha e a prática de exercícios funcionais com foco na ativação dos músculos isquiotibiaisMuscle force estimation could support a better understanding of the mechanical and muscular strategies that diabetic patients adopt to preserve walking ability and to guarantee their independence as they deal with their neural and muscular impairments due to diabetes and neuropathy. Our aim was to estimate and compare the lower limb\'s muscle force distribution during gait in diabetic patients with and without diabetic neuropathy. Data from ground reaction force (AMTI OR61000 force plate at 100Hz) and three-dimensional kinematics of ankle, knee and hip (eight-camera Optitrack® at 100 Hz) of 10 neuropathic (DNG), 10 diabetic non-neuropathic (DG) and 10 healthy individuals (CG) were used as input variables for the musculoskeletal model gait 2392 (23 degrees of freedom and 92 musculoskeletal actuators) in the OpenSim software. The standard generic model was scaled to fit the anthropometry of each individual collected, prior to the execution of the simulations. The musculoskeletal model of neuropathic individuals presented maximum isometric force reduced in 30% for ankle extensors and 20% for ankle dorsiflexors to mimic the atrophy of ankle muscles due to diabetic neuropathy. The force time series of lower limb muscles were calculated using the static optimization procedure. The peak muscle forces were calculated during selected time bands of the gait cycle. The peak force was compared between groups using MANOVA for the flexor and extensor muscle groups of hip, knee and ankle joints followed by ANOVA and post-hoc of Newman-Keuls (p < 0.05). DNG showed higher knee flexors peak force (biceps femoris short head / p < 0,001, semitendinous / p < 0,001 and semimenbranous / p < 0,001) during push-off, compared to DG and CG. DNG also presented lower peak force for gastrocnemius medialis and soleus, as well as higher peak force for gastrocnemius lateralis compared to DG and CG in the same gait phase. DG exhibited lower peak force for the hip extensor muscles (semitendinous and semimembranous) in the final swing and hip abductor muscles during stance, as well as higher peak force for the knee extensor muscles (vastus medialis and lateralis / p=0,004) in the early stance compared to DNG and CG. Diabetic patients with and without neuropathy appear to adopt different muscle force distribution strategies in spite of the progressive worsening in their health condition. While reducing ankle extensor forces, DG increased knee extensor muscle forces at early stance and reduced the hamstrings force at the end of swing phase, whereas DNG increased the hamstrings muscle forces at push-off. A resistance training program for the proximal muscles related to the knee joint could be considered in a rehabilitation routine for diabetic patients. Other potential inclusions in rehabilitation protocols consist of gait retraining and practicing functional exercises focusing on the activation of the hamstring muscle

Hip, knee and ankle kinematics and lower limbs muscle activity in the whole gait cycle of diabetic neuropathic individuals in different cadences

A neuropatia diabética causa prejuízo nos sistemas somatossensorial e motor que resultam em alterações biomecânicas na marcha, já discutidas na literatura. Perturbar adicionalmente o sistema de controle motor de diabéticos neuropatas com uma maior demanda de produção de força e propulsão na marcha por meio do aumento de cadência pode revelar ajustes motores mais complexos para compensar os efeitos dessa perturbação e dos déficits da doença. Este estudo investigou o efeito da neuropatia diabética e da cadência na atividade eletromiográfica e na cinemática de membros inferiores durante o ciclo completo da marcha. Vinte e três não diabéticos e 23 neuropatas andaram em duas cadências (auto-selecionada e imposta: 25% maior). EMG de vasto lateral, gastrocnêmio medial (GM), fibular longo e tibial anterior (TA) foram avaliados, bem como a variação angular de quadril, joelho e tornozelo durante as fases de apoio e balanço nas duas cadências estudadas. Para análise discreta, o instante do pico de ativação dos músculos, a flexão e extensão máximas, o instante de ocorrência da flexão e extensão máximas e a amplitude de movimento de cada articulação foram determinados. As variáveis foram comparadas entre grupos e cadências nas duas fases da marcha por ANOVAs 2-fatores para medidas repetidas, seguidas do post-hoc de Tukey. As séries temporais eletromiográficas foram submetidas à análise de correlação cruzada entre os grupos. Também se avaliou a força da relação de fase entre a atividade muscular e a variação angular de joelho e tornozelo. Os coeficientes de correlação dessas relações foram comparados entre grupos e cadências por ANOVAs 2-fatores para medidas repetidas. Na análise discreta, os diabéticos apresentaram atraso de ativação do GM em ambas as fases, independente da cadência e não conseguiram adiantar a resposta de TA na cadência imposta, tal como os controles fizeram. Na cadência imposta, os diabéticos exibiram reduzida amplitude de movimento de tornozelo comparada à cadência auto-selecionada na fase de apoio, enquanto que os não diabéticos aumentaram sua amplitude de tornozelo. Os diabéticos apresentaram reduzida amplitude de joelho durante a cadência imposta na fase de apoio, sendo que esta redução foi ainda mais expressiva na fase de balanço. Na análise das séries temporais, os sinais EMG dos músculos estudados demonstraram alta similaridade no tempo entre os grupos nas cadências (coeficientes de correlação próximos a 1: máxima correlação). Correlação moderada e similar foi obtida entre grupos e cadências para a atividade muscular e a variação angular em todas as relações avaliadas, exceto a relação entre atividade do fibular longo e variação angular de tornozelo que foi maior para os diabéticos na cadência imposta. A associação dos déficits sensoriais e motores decorrentes da neuropatia diabética e o aumento de cadência durante o andar influenciaram consideravelmente a cinemática de joelho e tornozelo e a ativação muscular de GM e TA durante o ciclo da marcha. A similaridade temporal das séries pode demonstrar um ajuste cíclico dos atrasos musculares discretos observados nos diabéticos, mas qualitativamente houve diferenças na forma, sugerindo que estas séries possam ser melhor exploradas por análise de multi-resolução tempo-frequênciaHip, knee and ankle kinematics and lower limbs muscle activity in the whole gait cycle of diabetic neuropathic individuals in different cadence

Role of muscle activity in diabetic neuropathic gait pattern: a computational modeling study

Estimativa das forças musculares de diabéticos pode apoiar a compreensão das estratégias mecânicas e musculares que esses pacientes adotam para preservar a habilidade de realizar a marcha e garantir sua independência à medida que lidam com seus déficits neurais e musculares devido a diabetes e à neuropatia. O objetivo do presente estudo foi estimar a distribuição da força muscular do membro inferior durante a marcha em pacientes diabéticos com e sem neuropatia diabética, bem como compará-los com indivíduos saudáveis. Dados de força de reação do solo (100 Hz) e cinemática tridimensional do tornozelo, joelho e quadril (100 Hz) de 10 diabéticos neuropatas (GDN), 10 diabéticos não neuropatas (GD) e 10 indivíduos saudáveis (GC) foram utilizados como variáveis de entrada para o modelo musculoesquelético computacional gait 2392 (23 graus de liberdade e 92 atuadores musculoesqueléticos) no software OpenSim. O modelo genérico padrão foi dimensionado para se adequar à antropometria de cada indivíduo coletado, antes da execução das simulações. O modelo musculoesquelético dos indivíduos diabéticos neuropatas apresentou força isométrica máxima reduzida em 30% para os extensores do tornozelo e 20% para os dorsiflexores do tornozelo, buscando aproximar o modelo da redução de força muscular distal consequente à neuropatia diabética exibida por pacientes. As séries temporais da força dos músculos dos membros inferiores foram calculadas usando o procedimento de otimização estática. As forças musculares máximas foram calculadas durante intervalos do ciclo de marcha em que a ação dos músculos é fundamental para execução da tarefa. Os picos de força foram comparados entre os grupos de indivíduos utilizando MANOVA para os grupos musculares flexores e extensores das articulações do quadril, joelho e tornozelo, seguidas de ANOVA e pós-hoc de Newman-Keuls (p < 0,05). GDN apresentou maior pico de força dos músculos flexores de joelho (bíceps femoral cabeça curta/ p < 0,001, semitendinoso/ p < 0,001 e semimenbranoso/ p < 0,001) na fase de propulsão, em relação à GD e GC. GDN também apresentou menor pico de força dos músculos gastrocnêmio medial e sóleo, bem como maior pico de força para gastrocnêmio lateral comparado a GD e GC, nesta mesma fase. GD exibiu menor pico de força dos músculos extensores de quadril (semitendinoso e semimembranoso) ao final da fase de balanço e músculos abdutores do quadril durante a fase de apoio, bem como maior pico de força para os músculos extensores de joelho (vasto medial e lateral/ p = 0,004) no início da fase de apoio, comparado a GDN e GC. Os pacientes diabéticos com e sem neuropatia adotam distintas estratégias de distribuição de força muscular, apesar da piora progressiva em seu estado de saúde. Ambos os grupos diabéticos demonstraram alterações na produção de força dos músculos extensores de tornozelo, com redução do pico de força do sóleo (GD) e gastrocnêmio medial (GDN), entretanto, apenas o GDN aumentou o pico de força dos isquiotibiais (flexores de joelho) na fase de propulsão. GD apresentou redução expressiva da produção de força do glúteo médio, o que pode sugerir prejuízo para a estabilização látero-lateral da pelve. Pode-se considerar incluir programas de treinamento de resistência de músculos proximais relacionados à articulação do joelho em uma rotina de reabilitação para pacientes diabéticos. Outras inclusões potenciais em protocolos de reabilitação são o treino de marcha e a prática de exercícios funcionais com foco na ativação dos músculos isquiotibiaisMuscle force estimation could support a better understanding of the mechanical and muscular strategies that diabetic patients adopt to preserve walking ability and to guarantee their independence as they deal with their neural and muscular impairments due to diabetes and neuropathy. Our aim was to estimate and compare the lower limb\'s muscle force distribution during gait in diabetic patients with and without diabetic neuropathy. Data from ground reaction force (AMTI OR61000 force plate at 100Hz) and three-dimensional kinematics of ankle, knee and hip (eight-camera Optitrack® at 100 Hz) of 10 neuropathic (DNG), 10 diabetic non-neuropathic (DG) and 10 healthy individuals (CG) were used as input variables for the musculoskeletal model gait 2392 (23 degrees of freedom and 92 musculoskeletal actuators) in the OpenSim software. The standard generic model was scaled to fit the anthropometry of each individual collected, prior to the execution of the simulations. The musculoskeletal model of neuropathic individuals presented maximum isometric force reduced in 30% for ankle extensors and 20% for ankle dorsiflexors to mimic the atrophy of ankle muscles due to diabetic neuropathy. The force time series of lower limb muscles were calculated using the static optimization procedure. The peak muscle forces were calculated during selected time bands of the gait cycle. The peak force was compared between groups using MANOVA for the flexor and extensor muscle groups of hip, knee and ankle joints followed by ANOVA and post-hoc of Newman-Keuls (p < 0.05). DNG showed higher knee flexors peak force (biceps femoris short head / p < 0,001, semitendinous / p < 0,001 and semimenbranous / p < 0,001) during push-off, compared to DG and CG. DNG also presented lower peak force for gastrocnemius medialis and soleus, as well as higher peak force for gastrocnemius lateralis compared to DG and CG in the same gait phase. DG exhibited lower peak force for the hip extensor muscles (semitendinous and semimembranous) in the final swing and hip abductor muscles during stance, as well as higher peak force for the knee extensor muscles (vastus medialis and lateralis / p=0,004) in the early stance compared to DNG and CG. Diabetic patients with and without neuropathy appear to adopt different muscle force distribution strategies in spite of the progressive worsening in their health condition. While reducing ankle extensor forces, DG increased knee extensor muscle forces at early stance and reduced the hamstrings force at the end of swing phase, whereas DNG increased the hamstrings muscle forces at push-off. A resistance training program for the proximal muscles related to the knee joint could be considered in a rehabilitation routine for diabetic patients. Other potential inclusions in rehabilitation protocols consist of gait retraining and practicing functional exercises focusing on the activation of the hamstring muscle

Nutritional leucine supplementation attenuates cardiac failure in tumour‐bearing cachectic animals

Background The condition known as cachexia presents in most patients with malignant tumours, leading to a poor quality of life and premature death. Although the cancer-cachexia state primarily affects skeletal muscle, possible damage in the cardiac muscle remains to be better characterized and elucidated. Leucine, which is a branched chain amino acid, is very useful for preserving lean body mass. Thus, this amino acid has been studied as a coadjuvant therapy in cachectic cancer patients, but whether this treatment attenuates the effects of cachexia and improves cardiac function remains poorly understood. Therefore, using an experimental cancer-cachexia model, we evaluated whether leucine supplementation ameliorates cachexia in the heart. Methods Male Wistar rats were fed either a leucine-rich or a normoprotein diet and implanted or not with subcutaneous Walker-256 carcinoma. During the cachectic stage (approximately 21days after tumour implantation), when the tumour mass was greater than 10% of body weight, the rats were subjected to an electrocardiogram analysis to evaluate the heart rate, QT-c, and T wave amplitude. The myocardial tissues were assayed for proteolytic enzymes (chymotrypsin, alkaline phosphatase, cathepsin, and calpain), cardiomyopathy biomarkers (myeloperoxidase, tissue inhibitor of metalloproteinases, and total plasminogen activator inhibitor 1), and caspase-8, -9, -3, and -7 activity. Results Both groups of tumour-bearing rats, especially the untreated group, had electrocardiography alterations that were suggestive of ischemia, dilated cardiomyopathy, and sudden death risk. Additionally, the rats in the untreated tumour-bearing group but not their leucine-supplemented littermates exhibited remarkable increases in chymotrypsin activity and all three heart failure biomarkers analysed, including an increase in caspase-3 and -7 activity. Conclusions Our data suggest that a leucine-rich diet could modulate heart damage, cardiomyocyte proteolysis, and apoptosis driven by cancer-cachexia. Further studies must be conducted to elucidate leucine's mechanisms of action, which potentially includes the modulation of the heart's inflammatory process75577586CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQCOORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPESFUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP302863/2013-3sem informação2010/00714-5; 2010/00209-9; 2009/11993-5; 2013/16115-

Implementing a clinical assessment protocol for sensory and skeletal function in diabetic neuropathy patients at a university hospital in Brazil

CONTEXT AND OBJECTIVE: Physiotherapy can contribute towards recovering or preventing physical and sensory alterations in diabetic neuropathy patients. Our objective was to create and apply a protocol for functional assessment of diabetic neuropathy patients' lower limbs, to guide future physiotherapy. DESIGN AND SETTING: Clinical study at the University Hospital and teaching/research center of Universidade de São Paulo. METHODS: An intentional sample of diabetic neuropathy patients was utilized. The protocol was divided into: (1) preliminary investigation with identification of relevant clinical diabetes and neuropathy characteristics; (2) thermal, tactile and proprioceptive sensitivity tests on the feet; (3) evaluations of muscle function, range of motion, lower limb function, foot anthropometry. RESULTS: The patients' mean age was 57 years, and they had had the diagnosis for 13 years on average. Distal numbness and tingling/prickling were present in 62% and 67%, respectively. There were tactile sensitivity alterations above the heel in 50%, with thermal sensitivity in 40% to 60%. The worst muscle function test responses were at the triceps surae and foot intrinsic muscles. Longitudinal plantar arches were lowered in 50%. Decreased thermal and tactile sensitivity of the heels was found. There was a general reduction in range of motion. CONCLUSIONS: The results provided detailed characterization of the patients. This protocol may be easily applied in healthcare services, since it requires little equipment, at low cost, and it is well understood by patients

Toxicity and Teratogenic Potential of Piplartine from <i>Piper tuberculatum</i> Jacq. during Embryonic Development in Mice (<i>Mus musculus</i>)

Piplartine, also known as piperlongumine, is a natural and biologically active amide alkaloid found in various Piper species within the Piperaceae family. It possesses numerous beneficial properties that can be leveraged in the development of nanotechnological and pharmaceutical products. However, information on the effects of piplartine on mammalian embryonic development is scarce. This study aims to assess the general toxicity and teratogenic potential of piplartine during the embryonic development of mice. Pregnant mice received daily treatments of 25, 50, or 100 mg/kg of piplartine via gavage from the sixth day of gestation (implantation) to the eighteenth. On the eighteenth day, the mice were euthanized, and whole organs, blood samples (for hematological and biochemical analyses), and bone marrow cells (for DNA fragmentation and cell cycle assays) were collected. The uterus was examined for implantation sites and embryo resorptions. Additionally, fetuses were collected to assess for fetal anomalies. Piplartine did not result in maternal or embryo-fetal toxicity, induce fetal anomalies, cause hematological and biochemical alterations, or lead to DNA fragmentation. The oral administration of piplartine is safe and does not exhibit toxicity or teratogenic effects in mice. This finding opens avenues for the development of piplartine-based biotechnological products for therapeutic interventions in disease treatment