Wirkung von PEA auf die Muskelerholung nach Widerstandsübungen

Studiendesign Das Protokoll sieht ein doppelblindes, placebokontrolliertes Crossover-Studiendesign vor, in das männliche Nicht-Elite-Athleten (Trainingsbelastung >5 Stunden/Woche, n=14) aufgenommen werden. Die Teilnehmer durchlaufen 2 experimentelle Sitzungen, in denen sie PEA oder Placebo in zufälliger Reihenfolge erhalten. Die beiden Sitzungen sind durch eine 3-wöchige Auswaschphase getrennt, um eine vollständige Erholung von dem exzentrischen Übungskampf zu ermöglichen. Die wissenschaftliche Begründung für die Verwendung eines Within-Subjects-Designs basiert auf der Annahme einer geringeren Datenvariabilität und einer erhöhten statistischen Aussagekraft im Vergleich zu einem Between-Subjects-Design. Zusätzlich wird eine doppelblinde placebokontrollierte Studie durchgeführt, um Behandlungsverzerrungen und Placeboeffekte zu verhindern.

Die Teilnehmer werden nach dem Zufallsprinzip zugewiesen, um PEA oder Placebo-Ergänzungen zweimal täglich für insgesamt 6 Tage zu erhalten. Drei Tage vor Beginn der Nahrungsergänzung (D-3) werden Baseline-Messungen erhoben, während derer sich die Teilnehmer im nüchternen und ausgeruhten Zustand im Labor melden und ihren wahrgenommenen Muskelkater auf einer visuellen Analogskala (VAS) markieren. Als nächstes werden Blutproben und Muskelbiopsien entnommen, wonach die maximalen isometrischen, exzentrischen und konzentrischen willkürlichen Kontraktionen und die Sprunghöhe (Counter Movement Jump und Squat Jump) bewertet werden. Darüber hinaus füllen die Teilnehmer den Pittsburgh Sleep Quality Index (PSQI) aus, um die Schlafqualität und -quantität des Vormonats zu bewerten. Drei Tage nach der Erfassung der Grundlinienmessungen (D0) kehren die Teilnehmer in einem ausgeruhten und nüchternen Zustand ins Labor zurück. Nach Entnahme einer nüchternen Blutprobe erhalten sie ihre erste Ergänzung mit einem leichten standardisierten Frühstück (~500 kcal, 60 % Kohlenhydrate, 20 % Eiweiß, 20 % Fett). Danach bewerten sie ihren wahrgenommenen Muskelkater und füllen den Fragebogen des St. Mary's Hospital aus (um ihre Schlafqualität und -quantität in der vergangenen Nacht zu bewerten). Eine Stunde nach der Einnahme des Nahrungsergänzungsmittels führen die Teilnehmer eine einseitige exzentrische Übung (EE) durch, die aus 24 Sätzen mit 10 exzentrischen Kontraktionen der Kniestrecker besteht. Die Messungen der maximalen freiwilligen Kontraktionen und der Sprunghöhe werden 24, 48, 72 und 120 h nach EE wiederholt. Zusätzlich werden Blutproben 24, 48, 72, 96 und 120 h nach EE entnommen, und Muskelbiopsien werden 48 h nach EE entnommen. Darüber hinaus bewerten die Teilnehmer ihren wahrgenommenen Muskelkater, führen ein Ernährungstagebuch und füllen den Fragebogen des St. Mary's Hospital (täglich) für die gesamte Dauer des Versuchsprotokolls aus.

Screening Freiwillige werden anhand von Ein- und Ausschlusskriterien überprüft, um ihre Eignung zur Teilnahme an der Studie zu beurteilen. Während des Screenings wird die Körpermasse mit einer Digitalwaage mit einer Genauigkeit von 0,1 kg und die Körpergröße mit einer Genauigkeit von 1 cm gemessen. Darüber hinaus wird ein medizinischer Fragebogen eingeholt, um den allgemeinen Gesundheitszustand der Teilnehmer zu beurteilen. Wenn Freiwillige gemäß den Screening-Ergebnissen und den Ein- und Ausschlusskriterien als geeignet erachtet werden, werden sie in die Studie aufgenommen.

Eingewöhnung Um Lerneffekte während des Interventionsversuchs zu vermeiden, werden alle Teilnehmer mindestens eine Woche vor Versuchsbeginn mit den Testgeräten vertraut gemacht. Die Teilnehmer werden aufgefordert, 3 submaximale isometrische, exzentrische und konzentrische freiwillige Kontraktionen und 3 Gegenbewegungssprünge und Kniebeugensprünge auszuführen, wie unten im Detail beschrieben (siehe Abschnitt 76.3 auf Seite 12). Die Teilnehmer werden in die richtige Technik der Bewegungen eingewiesen und jederzeit von einem Mitarbeiter beaufsichtigt. Während der Einarbeitung werden individuelle Einstellungen am isokinetischen Dynamometer ermittelt und für alle weiteren Messungen verwendet. Zusätzlich werden die Teilnehmer angeleitet, wie sie ihr Ernährungstagebuch führen können.

Randomisierung: Die Teilnehmer werden während der ersten Sitzung nach dem Zufallsprinzip einer der zusätzlichen Gruppen (PEA oder Placebo) zugeteilt. Nach einer Auswaschphase von 3 Wochen werden die Teilnehmer in die andere Ergänzungsgruppe überführt. Die Randomisierung wird von einem Forscher in unserem Labor durchgeführt, der an keinem der experimentellen Verfahren beteiligt ist. Die Reihenfolge, in der die Teilnehmer die verschiedenen Nahrungsergänzungsmittel erhalten, ist daher sowohl den Teilnehmern als auch den Forschern, die die Messungen durchführen, nicht bekannt. Die Randomisierungssequenz wird von einem Mitglied der Forschungsgruppe, das nicht an der aktuellen Studie beteiligt ist, mit einem Online-Tool (RANDOM.ORG - Integer Set Generator) generiert. Identitätsverschleierungscodes werden in der Randomisierungsliste verwendet, die sich in der sicheren Aufbewahrung desselben Mitglieds der Forschungsgruppe befindet, das nicht an der aktuellen Studie beteiligt ist.

Verblindung: Um Voreingenommenheit zu vermeiden, werden die Behandlungsarme den Ermittlern/Studienmitarbeitern/Teilnehmern wie folgt gegenüber verblindet: Das Supplement wird so hergestellt, verpackt und gekennzeichnet, dass das visuelle Erscheinungsbild, der Geruch und/oder die Berührung des Supplements nicht erkennbar sind kann vom Placebo unterschieden werden. Die Ergänzungen werden den Teilnehmern von einem Mitglied der Forschungsgruppe zugestellt, das an keinem der experimentellen Verfahren oder Analysen beteiligt ist. Um die Blindheit aufrechtzuerhalten, folgen das Supplement und das Placebo außerdem dem gleichen Verabreichungsweg und -prozess.

Entblindung: Nachdem alle Teilnehmer die Studie abgeschlossen haben und alle Nasslaboranalysen abgeschlossen sind, wird die Datenbank gesperrt und die gesammelten Studiendaten werden entblindet, um eine statistische Analyse der Studiendaten zu ermöglichen. Der PI stellt den benannten Forschern nach Abschluss der Datenanalyse die unverblindeten Behandlungsinformationen für alle Teilnehmer zur Verfügung.

Im Falle eines Notfalls in einer verblindeten Studie trägt der Prüfarzt die alleinige Verantwortung zu entscheiden, ob eine vorzeitige Entblindung des Behandlungsauftrags eines Teilnehmers gerechtfertigt ist. Die Sicherheit der Teilnehmer muss bei einer solchen Entscheidung immer an erster Stelle stehen. Das Datum und der Grund der Entblindung sind gegebenenfalls aufzuzeichnen.

Protokoll für muskelschädigende exzentrische Übungen (EE) Die Teilnehmer führen ein 5-minütiges Aufwärmen auf dem Fahrradergometer bei 100 W durch. Danach finden sie auf dem isokinetischen Dynamometer statt, wo ihr Oberkörper an den Stuhl geschnallt wird, um ihren Rumpf zu stabilisieren, und ihr rechtes Bein an den Hebelarm geschnallt wird. Das EE-Protokoll besteht aus 24 Sätzen von 10 isokinetischen einseitigen exzentrischen Kontraktionen der Kniestrecker bei einer Winkelgeschwindigkeit von -30⁰/s und einem Bewegungsbereich von 180⁰ bis 60⁰ (wobei 180⁰ sich auf volle Streckung bezieht). Zwischen den Sätzen sind 60 Sekunden Pause vorgesehen. Die Teilnehmer werden verbal ermutigt, der Abwärtsrotation des Hebelarms während der exzentrischen Phase der Bewegung maximalen Widerstand zu leisten. Während der konzentrischen Phase der Bewegung wird kein Widerstand ausgeübt. Dieses exzentrische Übungsprotokoll hat gezeigt, dass es effektiv Muskelschäden induziert, wie in früheren Studien gezeigt wurde.

Ergänzungen Die Teilnehmer erhalten PEA- und Placebo-Ergänzungen zu zwei verschiedenen Gelegenheiten in zufälliger Reihenfolge. Die PEA-Ergänzungen enthalten 350 mg Levagen+ (315 mg PEA und 35 mg Hilfsstoffe) und die Placebo-Ergänzungen enthalten 350 mg Maltodextrin. Levagen+ besteht zu 90 % aus Palmitoylethanolamid und zu 10 % aus einer Mischung aus Kokosnussöl (fraktioniert), Polyglycerolpolyricinoleat, Zitrusöl, Olivenöl, Lecithin, dl-alpha-Tocopherylacetat und Siliziumdioxid zur Verbesserung der Bioverfügbarkeit von PEA. Sowohl PEA- als auch Placebo-Ergänzungen sind in nicht durchsichtigen Hartkapseln verpackt, um sicherzustellen, dass es keine Unterschiede im Aussehen oder Geschmack gibt. Die Teilnehmer werden angewiesen, ihr Nahrungsergänzungsmittel zweimal täglich (morgens und eine Stunde vor dem Schlafengehen) an 6 aufeinanderfolgenden Tagen einzunehmen, beginnend nach der Erhebung der Ausgangswerte.

Körperliche Aktivität und Ernährungskontrolle Die Teilnehmer werden gebeten, ihre gewohnten Aktivitätsmuster beizubehalten (z. mit dem Fahrrad zum Unterricht). Sie werden jedoch angewiesen, während und 72 Stunden vor Beginn der experimentellen Sitzung keine mäßigen bis anstrengenden Übungen durchzuführen. Darüber hinaus ist 24 Stunden vor der Entnahme von Muskelbiopsien keinerlei Sport erlaubt.

Die Teilnehmer erhalten am Abend vor der EE sowie am Abend vor der Muskelbiopsieentnahme eine standardisierte Mahlzeit (1200 kcal; 180 g CHO, 33 g Fett, 45 g Protein). An Testtagen, an denen die Teilnehmer nüchtern im Labor erscheinen müssen, wird nach Abschluss aller Messungen ein Frühstück (500 kcal) angeboten. Das gleiche Frühstück wird 1 Stunde vor Beginn der EE serviert. Darüber hinaus führen die Teilnehmer täglich ein Ernährungstagebuch, beginnend nach den Ausgangsmessungen, um mögliche diätetische Schwankungen zwischen den Bedingungen zu überprüfen. Ernährungsanalysen werden mithilfe einer Webplattform zur Ernährungsaufzeichnung und -analyse der Makronährstoff- und Mikronährstoffzusammensetzung durchgeführt (https://mijn.voedingscentrum.nl/nl/eetmeter/). Die Teilnehmer dürfen während der experimentellen Sitzungen keine alkoholischen oder koffeinhaltigen Getränke konsumieren.

Blutproben Blut (2 x 10 ml) wird aus einer Armvene (Venoject-System) entnommen und Plasma oder Serum sofort durch Zentrifugieren abgetrennt. Plasma- und Serumproben werden in verschiedenen 1-ml-Aliquots verteilt und bis zur Verwendung für biochemische Assays zu einem späteren Zeitpunkt bei -20 °C gelagert. Blutproben werden zu Studienbeginn, unmittelbar vor EE und 24, 48, 72, 96 und 120 h nach EE im nüchternen Zustand entnommen.

Plasmaproben werden durch einen geeigneten spezifischen Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) auf CK (Marker für Muskelschäden), IL-6 und TNFalpha (beide Marker für systemische Entzündung) analysiert. Die PEA-Konzentrationen werden durch Hochleistungsflüssigkeitschromatographie mit Tandem-Massenspektrometrie bestimmt. Zusätzliche Assays an Blutproben können durchgeführt werden, wenn dies nach Durchführung der Primäranalysen als relevant erachtet wird. Nachdem alle Analysen durchgeführt wurden, wird jede verbleibende Probe für weitere 3 Jahre gelagert, bevor sie endgültig vernichtet wird.

Muskelbiopsien Muskelbiopsien werden zu Studienbeginn und 48 Stunden nach EE vom dominanten Bein im nüchternen Zustand entnommen. Daher werden während der Studie insgesamt 4 Biopsien pro Proband entnommen. Biopsien werden von einem erfahrenen Arzt (Dr. Ruud Van Thienen) aus dem m. Vastus lateralis des trainierten Beins mit einer Bergström-Nadel mit 5 mm Durchmesser wie zuvor beschrieben (29). Kurz gesagt wird ein kleiner Einschnitt (~5 mm) durch die Haut und die darunter liegende Faszie unter örtlicher Betäubung (Lidocaïne, 1 ml) vorgenommen, um ein reibungsloses Eindringen der Nadel in den Muskelbauch zu erleichtern. Sobald die Nadel im Muskelbauch platziert ist, werden ein Schlauch und eine Spritze am oberen Ende der Nadel angebracht, die verwendet werden, um ein Vakuum zu erzeugen, durch das der Muskel in die Nadel gezogen wird. An diesem Punkt schneidet eine sanfte, drehende Abwärtsbewegung des inneren Teils der Nadel durch das Gewebe, um die Muskelprobe zu erhalten. Nach dem Schneiden des Gewebes (~150-300 mg Muskel) werden die Proben von sichtbarem Blut und Bindegewebe befreit, bevor sie in flüssigem Stickstoff eingefroren werden. Der Hautschnitt wird mit Klebestreifen (Steristrips) verschlossen und mit einem wasserfesten Pflaster verbunden. Die Teilnehmer tragen das Pflaster 5 Tage lang, bevor sie es abnehmen dürfen. Während dieser 5 Tage dürfen die Teilnehmer duschen, aber sie werden angewiesen, das Pflaster nicht einzutauchen oder zu tauchen (d.h. sich erkälten oder schwimmen). Die Teilnehmer werden vor der Tatsache gewarnt, dass das Muskelbiopsieverfahren eine kleine Narbe von etwa 5 mm hinterlässt, die höchstwahrscheinlich nach ein oder zwei Jahren unsichtbar sein wird. Darüber hinaus sorgt die örtliche Betäubung dafür, dass während des Eingriffs kein Schmerzempfinden auftritt, mechanische Sensoren in den Muskeln jedoch empfindlich bleiben. Daher können die Teilnehmer ein Druckgefühl, aber keinen Schmerz empfinden. Nach dem Eingriff kann sich der Muskel für ein oder zwei Tage steif anfühlen.

Muskelbiopsien werden in unserem Labor (Forschungslabor für Bewegungsphysiologie, KU Leuven) biochemisch auf Parameter von Muskelentzündung, Stress, Regeneration und Anabolismus analysiert.

Maximale freiwillige Kontraktion (MVC) der Kniestrecker Das isometrische, exzentrische und konzentrische Kniestreckerdrehmoment des trainierten Beins wird mit einem isokinetischen Dynamometer gemessen (vgl. (28)) zu Beginn und 24, 48, 72 und 120 h nach EE. Kurz gesagt sitzen die Teilnehmer mit festgeschnalltem Oberkörper am Stuhl, um den Rumpf zu stabilisieren, und festgeschnalltem Bein am Hebelarm. Für eine maximale isometrische willkürliche Kontraktionsspitze wird das Kniegelenk in einem Winkel von 90⁰ platziert. Die Teilnehmer werden angewiesen, ihre Kniestrecker maximal zusammenzuziehen und 3 Sekunden lang zu halten. Die maximale exzentrische und konzentrische freiwillige Kontraktion wird bei einer Winkelgeschwindigkeit von 30⁰/s und einem Bewegungsbereich zwischen 180–60⁰ gemessen (wobei 180⁰ sich auf die volle Streckung bezieht). Jede Bewegung wird dreimal mit 60 Sekunden Pause zwischen den Versuchen ausgeführt. Der zwischen den Versuchen erhaltene maximale Spitzendrehmomentwert wird für die Analyse verwendet.

Gegenbewegungssprung Die Teilnehmer führen einen Gegenbewegungssprung (CMJ) auf einer Kraftplattform (SMARTJUMP, Fusion Sport, Nottingham, UK) zu Beginn und 24, 48, 72 und 120 Stunden nach EE durch. Die Teilnehmer werden gebeten, eine aufrechte Position (Kniewinkel von 180⁰) mit hüftbreiten Füßen einzunehmen, bevor sie eine Abwärtsbewegung in die Hocke (Kniewinkel von 90⁰) einleiten, wonach sie vertikal für maximale Höhe springen. Die Teilnehmer werden angewiesen, ihre Hände auf ihre Hüften zu legen und ihren Körper während des gesamten Sprungs aufrecht zu halten. CMJ wird dreimal mit 60 Sekunden Pause zwischen den Versuchen durchgeführt. Der höchste aufgezeichnete Sprung wird für die Analyse verwendet.

Kniebeugensprung Die Teilnehmer führen einen Kniebeugensprung (SJ) auf einer Kraftplattform an der Grundlinie und 24, 48, 72 und 120 Stunden nach EE durch. Die Teilnehmer werden gebeten, in der Hocke (Kniewinkel von 90⁰) zu beginnen und diese 3 Sekunden lang zu halten, bevor sie für die maximale Höhe vertikal springen. Die Teilnehmer werden angewiesen, ihre Hände auf ihre Hüften zu legen und ihren Körper während des gesamten Sprungs aufrecht zu halten. SJ wird dreimal mit 60 Sekunden Pause zwischen den Versuchen ausgeführt. Der höchste aufgezeichnete Sprung wird für die Analyse verwendet.

Muskelkater Der Muskelkater des trainierten Beins wird zu Beginn, unmittelbar vor EE und 24, 48, 72, 96 und 120 Stunden nach EE unter Verwendung einer visuellen Analogskala (VAS) bewertet. Die Teilnehmer werden gebeten, mit den Händen an den Hüften 3 Sekunden lang eine Kniebeugenposition einzunehmen und ihren wahrgenommenen Muskelkater auf einer Skala zu markieren, die durch eine 100-mm-Linie dargestellt wird, von der die ganz linke für „keine Schmerzen“ und die ganz rechte steht steht für „extreme Schmerzen“.

Schlafqualität und -quantität Zu Studienbeginn wird die gewohnte Schlafhygiene der Teilnehmer anhand des Pittsburgh Sleep Quality Index bewertet. Darüber hinaus füllen die Teilnehmer täglich den Fragebogen des St. Mary's Hospital aus, um ihre Schlafqualität und -quantität in der vergangenen Nacht zu bewerten, beginnend mit der Nacht vor den Basismessungen. Der Fragebogen des St. Mary's Hospital erwies sich als zuverlässiges Instrument zur Beurteilung des Schlafs einer Testperson in der vorangegangenen Nacht.