Oligomere Matrixproteinspiegel des Serumknorpels nach 12 Wochen verschiedener Übungen

Design

Es wurde eine prospektive randomisierte Kontrollstudie mit parallelen Gruppen konzipiert. Der Ethikrat der Mustafa Kemal University (MKU) genehmigte die Studie (B.30.2.MKU.0.01.01.00/255). Die genaue Art der Studie wurde den Teilnehmern erklärt und sie wurden gebeten, eine schriftliche Einverständniserklärung zu unterzeichnen. Die Tests wurden zwischen Januar und Juni 2008 am Middle East Technical University Medical Center in Ankara, Türkei, durchgeführt. Die unabhängigen Variablen waren Gruppen (n=4) und Zeit (n=2). Die abhängige Variable waren die Serumspiegel des oligomeren Matrixproteins (COMP) des Knorpels, die in drei Phasen des Trainings gemessen wurden: vor (Erholung), unmittelbar nach (Ermüdung) und 30 Minuten nach dem Training (Regeneration). Die Teilnehmer wurden vor und am Ende des Interventionszeitraums folgenden Tests unterzogen: Body-Mass-Index (BMI), isokinetische Beinmuskelkraft, maximaler Sauerstoffverbrauch (VO2max) und Serum-COMP-Spiegel.

Teilnehmer

115 Bewerber haben sich bereit erklärt, an dieser Studie teilzunehmen. Die Eignungsprüfung wurde gemäß den Einschlusskriterien durchgeführt. Von 104 teilnahmeberechtigten Bewerbern 48 gesunde, sesshafte männliche Universitätsstudenten im Alter zwischen 18 und 25 Jahren (Mage = 21,8 ± 1,9) wurden durch eine einfache Zeichnung ausgewählt. Studie jedoch mit 44 Teilnehmern abgeschlossen, da 4 Abbrecher. Die Teilnehmer wurden zufällig im Verhältnis 1:1:1:1 parallelen Gruppen, drei Übungsgruppen (Schwimmen, Radfahren und Laufen) und einer Kontrollgruppe zugeteilt. Für eine zufällige Zuordnung erhielt jeder Teilnehmer eine den Forschern unbekannte Nummer, die auf ein Blatt Papier geschrieben und dann aus einem Kästchen gezogen wurde, das es ermöglichte, Einzelpersonen den Kontroll- und Übungsgruppen zuzuordnen. Ausgangsblutproben wurden bei -80 °C gelagert und bei der Zuteilung der Teilnehmer nicht analysiert. Ausschlusskriterien, erhoben durch einen Fragebogen, waren: Osteoarthritis, rheumatoide Arthritis oder andere entzündliche Gelenkerkrankungen, intraartikuläre Steroidinjektion, Kniefehlstellung (Varus/Valgus) größer als 15° und frischer (innerhalb von sechs Monaten) Bruch der unteren Extremität. Aktive Athleten und Freiwillige mit vorherigem Sporthintergrund wurden nicht eingeschlossen. Während des Interventionszeitraums wurde ein Teilnehmer wegen einer plötzlichen Nierenerkrankung von der Studie ausgeschlossen und ein anderer entschied sich, von der weiteren Teilnahme zurückzutreten. Darüber hinaus wurden zwei Teilnehmer vor den biochemischen Analysen von der Studie ausgeschlossen, da ein Proband aus der Laufgruppe die Mindestanforderung von 75 % der Teilnahme an Trainingseinheiten nicht erfüllte und ein Proband aus der Kontrollgruppe die Nachtests nicht abschloss. Beschreibende Daten der Teilnehmer sind in dargestellt.

Eingriffe

Nach den ersten Messungen wurden die Teilnehmer nach dem Zufallsprinzip und zu gleichen Teilen den Schwimm-, Lauf-, Rad- und Kontrollgruppen zugeteilt. Alle Übungsgruppen nahmen an Sitzungen von 40 Minuten pro Tag an drei Tagen pro Woche über einen Zeitraum von 12 Wochen teil. Jede Trainingseinheit begann mit einer fünfminütigen Aufwärmphase, wurde mit einem 30-minütigen Haupttraining im individuellen Herzfrequenz-Zielbereich (60–70 % der Herzfrequenzreserve) fortgesetzt und endete mit einer fünfminütigen Abkühlphase. Die individuelle Herzfrequenz-Zielzone wurde gemäß den Guidelines for Exercise Testing and Prescription des American College of Sport Medicines [1] bestimmt. Schwimmübungen bestehend aus Kraulschwimmen und Tretübungen. Während der Hauptsätze absolvierten die Teilnehmer Kraulschwimmen in ihren individuellen Herzfrequenzzonen, die durch die Karvonen-Formel bestimmt wurden [2]. Radfahrer trainierten zwischen 60–80 Wiederholungen pro Minute (U/min) auf einem Ergometer (Monark E 834, Varberg, Schweden), das individuell angepasst wurde, um die Zielherzfrequenzzone beizubehalten. Die Teilnehmer der Laufgruppe trainierten auf einem Laufband mit 1,5 % Steigung. Die Geschwindigkeit des Laufbandes wurde entsprechend der individuellen Herzfrequenzzone bestimmt. Während der 12 Wochen des Trainings wurde die Herzfrequenzreserve (HRR) konstant gehalten (60-70 %), während die Geschwindigkeit entsprechend dem individuellen Fortschritt anstieg. Personen der Kontrollgruppe wurden angewiesen, während der 12 Wochen der Intervention an keiner organisierten oder strukturierten Übung teilzunehmen.

Physikalische und physiologische Messungen

Der Body-Mass-Index wurde als Verhältnis von Körpergewicht zu Körpergröße im Quadrat berechnet (Heyward & Stolarczyk 1996). VO2max wurde nach dem Standard-Bruce-Protokoll (Bruce, Kusumi & Hosmer 1973) auf einem Laufband Jager LE 200 CE (Hochberg, Deutschland) gemessen. Die Messungen wurden mit der VIASYS Healthcare Ergospirometrielinie unter Verwendung des MasterScreen CPX (Würzburg, Deutschland)-Geräts durchgeführt. Die Ergebnisse wurden in ml/kg/min (Milliliter Sauerstoff pro Kilogramm Körpergewicht pro Minute) dargestellt. Die isokinetische Quadrizepsstärke wurde mit dem Biodex System Dynamometer (Biodex Medical Inc, Shirley, NY) aufgezeichnet. Die Teilnehmer wurden in eine bequeme Position gebracht, die eine uneingeschränkte Bewegung des Knies von 90 Grad Beugung bis zur terminalen Streckung auf einem Fahrradergometer ermöglichte, und wurden gebeten, sich fünf Minuten lang aufzuwärmen, an welchem ​​Punkt sie ihre Extremitäten streckten. Vor den Testversuchen wurden die Teilnehmer angewiesen, ihre maximalen Anstrengungen zu unternehmen. Dann wurden fünf isokinetische konzentrische Kniebeugungen und -streckungen mit 60°/s mit ihren dominanten Beinen aufgezeichnet. Danach wurde das Verhältnis von maximalem Drehmoment zu Körpergewicht (PT/BW) gemessen.

Verfahren zur Blutentnahme und zum Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA).

Verfahren zur Blutentnahme wurden von Mundermann et al. [3]. Die Teilnehmer wurden gebeten, ihre körperliche Aktivität 48 Stunden vor dem Experiment einzuschränken. Am Tag des Experiments machten die Teilnehmer ihr Frühstück innerhalb einer Stunde nach dem Aufwachen und das Experiment begann zwei bis drei Stunden nach dem Frühstück. Darüber hinaus saßen die Teilnehmer unmittelbar vor dem Experiment für 15 Minuten auf einem Stuhl. Fünf-Milliliter-Blutproben wurden von einer zertifizierten Forschungskrankenschwester aus derselben Antekubitalvene unmittelbar vor, unmittelbar nach und 0,5 Stunden nach einer 30-minütigen Gehübung entnommen. Bei der Gehübung des Testprotokolls gingen die Teilnehmer mit einer Geschwindigkeit von 5 km/h auf einem Laufband mit 1,5 % Steigung. Nach der Gehübung saßen die Teilnehmer für 30 Minuten auf einem Bürostuhl und wurden gebeten, sich auszuruhen.

Verfahren zur Entnahme und Aufbewahrung von Blutproben wurden zuvor beschrieben [4]. Venöse Blutproben wurden aus der Vena mediana cubitii entnommen. Nach 60 min Gerinnung bei Raumtemperatur wurden die Proben 10 min bei 5000 U/min zentrifugiert. Die Serumproben wurden bis zur Analyse bei –80°C gelagert.

Die COMP-Serumkonzentrationen wurden mit einem im Handel erhältlichen Enzyme-linked Immunosorbent Assay basierend auf zwei monoklonalen Antikörpern analysiert: COMP ELISA und AnaMar Medical (Schweden). Die ELISA-Analyse wurde in einer privaten Einrichtung durchgeführt, und die Testverfahren wurden gemäß den Richtlinien des Herstellers befolgt. Die Reihenfolge der Blutproben war gemischt und der Biochemiker war blind für die Probenzuordnung. Alle Blutproben wurden gleichzeitig analysiert, um eine einheitliche Spezifität für alle Individuen aufrechtzuerhalten.

Statistische Verfahren

Die Auswirkungen von 12-wöchigen Interventionen auf die allgemeine Fitness und Serum-COMP-Konzentrationen vor und nach den Tests wurden unter Verwendung von 4x2 (Gruppen und Zeit) gemischten ANOVA mit wiederholten Messungen für jede Variable analysiert. t-Tests mit gepaarten Proben wurden zum Vergleich der Serum-COMP-Konzentrationen während Ruhe-, Ermüdungs- und Erholungszuständen verwendet. Um die Wahrscheinlichkeit eines Typ-1-Fehlers zu verringern, wurde eine Methode des Mehrfachvergleichs durch Bonferroni-Konfidenzintervallanpassung durchgeführt.

Die Berechnung der Stichprobengröße wurde durchgeführt, um Fehler vom Typ II zu eliminieren. Die Stichprobengröße wurde mit G*Power 3.1.3 berechnet (Heinrich-Heine-Universität) Software [5]. Das Signifikanzniveau wurde auf 0,05 festgelegt und eine mittlere Effektgröße (0,25) mit zweiseitiger Berechnung verwendet. Die Effektgröße enthält die Größe des Unterschieds zwischen den Gruppen und Werte von 0,25 zeigen eine mittlere Wirkung der Behandlung an [6]. Um eine Power von 0,80 zu erreichen, war bei diesen Annahmen eine Stichprobengröße von 36 Teilnehmern erforderlich. Konservativ wurden 48 Probanden rekrutiert, da wir aufgrund der anspruchsvollen Natur des Interventionsprogramms und unserer bisherigen Erfahrung mit einer Abbrecherquote von 20 % rechneten.