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Dose-Response Relationship of Ambulatory Load and Cartilage - Pilot Study (COMP)

17. September 2019 aktualisiert von: University Hospital, Basel, Switzerland

The research question is if there is a dose-response relationship between blood biomarkers for articular cartilage and the magnitude of physiological load. To investigate this load induced biomarker change, the participants will complete a 30-minute walking test under three loading conditions: A: 80%, B: 100% C: 120% of their respective bodyweight (Fig. 1).

The main biomarker we are interested in is called cartilage oligomeric matrix protein (COMP). Serum COMP levels are increased immediately after 30-min running but there is no dose-response relationship shown yet.

Studienübersicht

Status

Abgeschlossen

Bedingungen

Detaillierte Beschreibung

The current state of research in the field and of our own research clearly shows that the in vivo mechanobiology of articular cartilage is poorly understood. Previous results of changes in cartilage biomarker concentrations after ambulatory exercise raise the following question:

Do load-induced changes in blood biomarkers for articular cartilage (COMP) depend on the physiological load magnitude? To generate initial data for answering this question, we will establish the experimental framework to systematically study the in vivo mechanobiology of human articular cartilage to address the following aims.

  • To obtain pilot data for investigating the in vivo dose-response relationship of weight-bearing and blood levels of mechanosensitive biomarker of articular cartilage using controlled load- bearing as experimental paradigm.
  • To provide pilot data for comparing ambulatory biomechanics between the controlled load- bearing conditions.

The experimental setting consists of a 30-minutes walking stress test under three loading conditions: A: 80 %, B: 100% and C: 120% bodyweight. Unloading will be achieved through an unloading system and additional loading with an adjustable weight vest. Before and after the walking stress test, venous blood samples will be taken at five time points. The biomarker concentration is measured with a commercial available enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA).

Hypothesis Our working hypothesis is that there is a dose-response relationship between the temporarily increased or decreased load and the load-induced change in COMP level in the blood serum. We assume that serum COMP concentration increases with increasing accumulated load on the knee cartilage simulated through the three different loading conditions.

Design The design of the pilot study is a controlled multimodal data collection (biological, biomechanical) with block randomization. Specifically, we will collect blood samples and biomechanical (kinematic and pressure) data. We will determine the relationship between the serum blood concentration and the biomechanical data.

Because this is a cross-over study, all participants will perform the same three walking stress tests but in random order. Each participant of the study will be tested for 2.5 hours on 3 separate days.

Method In this experiment, we will test 24 healthy participants (12 male, 12 female) on 3 test days under three different loading conditions in a randomized block design. On each test day, participants will complete walking stress test for 30-minutes with A: 80%, B: 100% and C: 120% of their bodyweight. Through the modified bodyweight we generate higher or lower forces on the knee cartilage, which should affect the COMP concentration in the blood serum.

To measure the change in serum COMP concentration, blood samples will be taken at five time points before and after the walking stress test. The blood samples are taken by a study nurse. For the venipuncture, a thin, sterile, disposable vein catheter is placed in the antecubital vein. The catheter stays in the vein for the entire 2.5 hours of the experiment. Blood samples will be collected and allowed to clot for 30-minutes. Serum will be separated and frozen in aliquots to -20°C within 1 hour of collection and then transferred for storage at -80°C until assayed. Serum biomarker concentrations will be determined using commercial ELISAs.

Studientyp

Interventionell

Einschreibung (Tatsächlich)

24

Phase

  • Unzutreffend

Kontakte und Standorte

Dieser Abschnitt enthält die Kontaktdaten derjenigen, die die Studie durchführen, und Informationen darüber, wo diese Studie durchgeführt wird.

Studienorte

    • Basel Stadt
      • Basel, Basel Stadt, Schweiz, 4031
        • University Hospital Basel

Teilnahmekriterien

Forscher suchen nach Personen, die einer bestimmten Beschreibung entsprechen, die als Auswahlkriterien bezeichnet werden. Einige Beispiele für diese Kriterien sind der allgemeine Gesundheitszustand einer Person oder frühere Behandlungen.

Zulassungskriterien

Studienberechtigtes Alter

18 Jahre bis 30 Jahre (Erwachsene)

Akzeptiert gesunde Freiwillige

Ja

Studienberechtigte Geschlechter

Alle

Beschreibung

Inclusion Criteria:

  • Age between 18 and 30 years
  • being physically active (> 2/week)
  • body mass index (BMI) <30 kg/m2

Exclusion Criteria:

  • previous knee injury
  • neuromuscular condition affecting gait

Studienplan

Dieser Abschnitt enthält Einzelheiten zum Studienplan, einschließlich des Studiendesigns und der Messung der Studieninhalte.

Wie ist die Studie aufgebaut?

Designdetails

  • Hauptzweck: Grundlegende Wissenschaft
  • Zuteilung: Zufällig
  • Interventionsmodell: Crossover-Aufgabe
  • Maskierung: Keine (Offenes Etikett)

Waffen und Interventionen

Teilnehmergruppe / Arm
Intervention / Behandlung
Kein Eingriff: Normal load
Healthy subjects walking for 30 minutes on a treadmill with normal body weight
Experimental: Increased load
Healthy subjects walking for 30 minutes on a treadmill with 20% additional body weight
Participants walk with 120% body weight achieved with a weight vest
Experimental: Reduced load
Healthy subjects walking for 30 minutes on a treadmill with 20% lower body weight
Participants walk with 80% body weight achieved by a dynamic unloading system

Was misst die Studie?

Primäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Load-induced serum Cartilage Oligomeric Matrix Protein concentration
Zeitfenster: 3 hours
Change in serum concentration during 30-minute walking exercise determined by commercial ELISA 30 min before to 2 hours after 30-minute walking exercise
3 hours

Sekundäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Overall ground reaction force impulse
Zeitfenster: 30 minutes
Area under the ground reaction curve multiplied by number of steps taken during 30-minute walking exercise
30 minutes
Dynamic range of motion lower extremity joints
Zeitfenster: 30 minutes
Min to max joint angles (ankle, knee, hip) measured using RehaGait (inertial measurement units)
30 minutes

Andere Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Age
Zeitfenster: At enrollment
Age in years
At enrollment
Sex
Zeitfenster: At enrollment
male or female
At enrollment
Body mass index
Zeitfenster: At enrollment
BMI in kg/m2
At enrollment
Knee function
Zeitfenster: At enrollment
Knee Osteoarthritis Outcome Score measured by questionnaire (best score: 100 - no limitations; worst score: 0)
At enrollment

Mitarbeiter und Ermittler

Hier finden Sie Personen und Organisationen, die an dieser Studie beteiligt sind.

Ermittler

  • Hauptermittler: Annegret Muendermann, PhD, University Hospital, Basel, Switzerland

Studienaufzeichnungsdaten

Diese Daten verfolgen den Fortschritt der Übermittlung von Studienaufzeichnungen und zusammenfassenden Ergebnissen an ClinicalTrials.gov. Studienaufzeichnungen und gemeldete Ergebnisse werden von der National Library of Medicine (NLM) überprüft, um sicherzustellen, dass sie bestimmten Qualitätskontrollstandards entsprechen, bevor sie auf der öffentlichen Website veröffentlicht werden.

Haupttermine studieren

Studienbeginn (Tatsächlich)

5. Juli 2017

Primärer Abschluss (Tatsächlich)

30. September 2017

Studienabschluss (Tatsächlich)

31. Juli 2019

Studienanmeldedaten

Zuerst eingereicht

27. Februar 2018

Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat

27. Februar 2018

Zuerst gepostet (Tatsächlich)

6. März 2018

Studienaufzeichnungsaktualisierungen

Letztes Update gepostet (Tatsächlich)

18. September 2019

Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt

17. September 2019

Zuletzt verifiziert

1. September 2019

Mehr Informationen

Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie

Andere Studien-ID-Nummern

  • 2017-01006

Plan für individuelle Teilnehmerdaten (IPD)

Planen Sie, individuelle Teilnehmerdaten (IPD) zu teilen?

NEIN

Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt

Nein

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt

Nein

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Klinische Studien zur Increased load

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