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Atrophy of calf muscles by unloading results in an increase of tissue sodium concentration and fat fraction decrease: a 23Na MRI physiology study

Gerlach, Darius und Schopen, Kathrin und Linz, Peter und Johannes, Bernd und Titze, Jens und Zange, Jochen und Rittweger, Jörn (2017) Atrophy of calf muscles by unloading results in an increase of tissue sodium concentration and fat fraction decrease: a 23Na MRI physiology study. European Journal of Applied Physiology, 117 (8), Seiten 1585-1595. Springer. doi: 10.1007/s00421-017-3647-4. ISSN 1439-6319.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00421-017-3647-4

Kurzfassung

Purpose 23Na MRI demonstrated increased tissue sodium concentrations in a number of pathologies. Acute atrophy results in muscle fibre volume shrinking that may result in a relative increase of extracellular volume and might affect sodium concentration. Thus, we hypothesized that local unloading of the calf muscles would lead to a decrease in muscle volume and an increase in muscle tissue sodium concentration. Method One lower leg of 12 healthy male subjects was submitted to a 60 day long period of unloading using the Hephaistos orthosis, while the other leg served as control. 23Na MRI and 2D PD-weighted Dixon turbo spin echo were obtained from the control and orthosis leg using a 3T scanner. For quantification, a sodium reference phantom was used with 10, 20, 30, and 40 mmol/L NaCl solution. Result Tissue sodium concentration (TSC) increased as an effect of unloading in the orthosis leg. Relative increases were 17.4 ± 16.8% (P = 0.005) in gastrocnemius medialis muscle, 11.1 ± 12.5 (P = 0.037) in gastrocnemius lateralis muscle, 16.2 ± 4.7% (P < 0.001) in soleus muscle, 10.0 ± 10.5% (P = 0.009) in the ventral muscle group, and 10.7 ± 10.0% (P = 0.003) in the central muscle group, respectively. TSC in the control leg did not significantly change. In the orthosis leg, muscle volume decreased as follows: medial gastrocnemius muscle: −5.4 ± 8.3% (P = 0.043) and soleus muscle: −7.8 ± 15.0% (P = 0.043). Conclusion Unloading atrophy is associated with an increase in muscle sodium concentration. 23Na MRI is capable of detecting these rather small changes.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/112880/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Atrophy of calf muscles by unloading results in an increase of tissue sodium concentration and fat fraction decrease: a 23Na MRI physiology study
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Gerlach, DariusDarius.Gerlach (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7044-6065NICHT SPEZIFIZIERT
Schopen, KathrinDivision of Space Physiology, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Linz, PeterDepartment of Radiology, UniversityHospital Erlangen, Erlangen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Johannes, Bernddivision space physiology, institute of aerospace medicine, german aerospace center, bernd.johannes (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Titze, Jensdepartment of nephrology and hypertension, and nikolaus fiebiger centre for molecular medicine, university clinic and friedrich alexander university of erlangen-nuremberg, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zange, Jochengerman aerospace center (dlr), institute of aerospace medicine, space physiology, cologne, germany and medical faculty of the university of cologne, cologne, germany; jochen.zange (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rittweger, Jörnjoern.rittweger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2223-8963NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:22 Mai 2017
Erschienen in:European Journal of Applied Physiology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:117
DOI:10.1007/s00421-017-3647-4
Seitenbereich:Seiten 1585-1595
Verlag:Springer
ISSN:1439-6319
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Sodium MRI 23Na MRI Tissue sodium concentration (TSC) Quantification Muscle unloading
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Systemphysiologie (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Kardiovaskuläre Luft- und Raumfahrtmedizin
Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Weltraumphysiologie
Hinterlegt von: Gerlach, Darius
Hinterlegt am:28 Jun 2017 12:51
Letzte Änderung:02 Nov 2023 14:41

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