Seerumin ruston oligomeerisen matriisin proteiinitasot 12 viikon erilaisten harjoitusten jälkeen

Design

Suunniteltiin prospektiivinen, rinnakkaisten ryhmien satunnaistettu kontrollikoe. Mustafa Kemal Universityn (MKU) eettinen lautakunta hyväksyi tutkimuksen (B.30.2.MKU.0.01.01.00/255). Tutkimuksen tarkka luonne selitettiin osallistujille ja heitä pyydettiin allekirjoittamaan kirjallinen suostumus. Testit suoritettiin Middle East Technical University Medical Centerissä, Ankarassa, Turkissa tammi-kesäkuussa 2008. Riippumattomat muuttujat olivat ryhmät (n=4) ja aika (n=2). Riippuva muuttuja oli seerumin ruston oligomeerisen matriisiproteiinin (COMP) tasot mitattuna kolmessa harjoituksen vaiheessa: ennen (palautuminen), välittömästi sen jälkeen (väsymys) ja 30 minuuttia harjoituksen jälkeen (regeneraatio). Osallistujille suoritettiin seuraavat testit ennen interventiojaksoa ja sen lopussa: painoindeksi (BMI), isokineettinen jalkojen lihasvoima, maksimaalinen hapenkulutus (VO2max) ja seerumin COMP-tasot.

Osallistujat

115 hakijaa ilmoittautui vapaaehtoisesti tähän tutkimukseen. Kelpoisuusseulonta suoritettiin mukaanottokriteerien mukaan. 104 hakukelpoisesta hakijasta 48 tervettä, istumista 18–25-vuotiasta miespuolista yliopisto-opiskelijaa (Mage = 21,8±1,9) valittiin yksinkertaisella piirustuksella. Tutkimus saatiin kuitenkin päätökseen 44 osallistujalla neljän keskeyttäneen vuoksi. Osallistujat jaettiin satunnaisesti suhteessa 1:1:1:1 rinnakkaisiin ryhmiin, kolmeen harjoitusryhmään (uinti, pyöräily ja juoksu) ja yksi kontrolli. Satunnaista jakoa varten kukin osallistuja sai tutkijoille tuntemattoman numeron, joka kirjoitettiin paperille ja vedettiin sitten laatikosta, josta voitiin jakaa henkilöitä kontrolli- ja harjoitusryhmiin. Perusverinäytteitä säilytettiin -80°C:ssa, eikä niitä analysoitu osallistujien allokoinnin aikana. Kyselylomakkeella tutkitut poissulkemiskriteerit olivat: nivelrikko, nivelreuma tai muu tulehduksellinen nivelsairaus, nivelensisäinen steroidi-injektio, polvien huono suuntaus (varus/valgus) yli 15° ja äskettäinen (kuuden kuukauden sisällä) murtuma alaraajoista. Aktiiviset urheilijat ja vapaaehtoiset, joilla oli aikaisempi urheilutausta, eivät olleet mukana. Interventiojakson aikana yksi osallistuja suljettiin tutkimuksesta äkillisen munuaissairauden vuoksi ja toinen päätti vetäytyä jatkosta. Lisäksi kaksi osallistujaa suljettiin pois tutkimuksesta ennen biokemiallisia analyyseja, koska yksi juoksuryhmän koehenkilö ei täyttänyt vähimmäisvaatimusta 75 %:n osallistumisesta harjoituksiin ja yksi kontrolliryhmästä ei suorittanut jälkitestejä. Osallistujien kuvaavat tiedot on esitetty.

Interventioita

Ensimmäisten mittausten jälkeen osallistujat jaettiin satunnaisesti ja tasapuolisesti uinti-, juoksu-, pyöräily- ja kontrolliryhmiin. Kaikki liikuntaryhmät osallistuivat harjoituksiin 40 minuuttia päivässä, kolme päivää viikossa, 12 viikon ajan. Jokainen harjoitus aloitettiin viiden minuutin lämmittelyllä, jatkettiin 30 minuutin pääsarjalla henkilökohtaisella tavoitesykealueella (60-70 % sykereservistä) ja päättyi viiden minuutin jäähdyttelyjaksolla. Yksilöllinen tavoitesykealue määritettiin American College of Sport Medicinesin harjoitustestauksen ja reseptin ohjeiden [1] mukaisesti. Uintiharjoitukset, jotka koostuvat eturyömintäuinnista ja potkuharjoituksista. Pääsarjojen aikana osallistujat suorittivat eturyömintäuintia omilla sykealueillaan, jotka määritettiin Karvonen-kaavalla [2]. Pyöräilijät harjoittelivat 60-80 toistoa minuutissa (RPM) ergometrillä (Monark E 834, Varberg, Ruotsi), joka säädettiin jokaiselle yksilölle tavoitesykealueen ylläpitämiseksi. Juoksuryhmän osallistujat harjoittelivat juoksumatolla 1,5 %:n kaltevuudella. Juoksumaton nopeus määritettiin yksilöllisen sykealueen mukaan. Koko 12 harjoitusviikon ajan sykereservit (HRR) pidettiin vakiona (60-70 %), kun taas nopeus kasvoi yksilöllisen etenemisen mukaan. Kontrolliryhmän henkilöitä kehotettiin olemaan osallistumatta mihinkään järjestettyyn tai strukturoituun harjoitukseen 12 viikon aikana.

Fysikaaliset ja fysiologiset mittaukset

Painoindeksi laskettiin painon ja pituuden neliön suhteena (Heyward & Stolarczyk 1996). VO2max mitattiin standardinmukaisella Bruce-protokollalla (Bruce, Kusumi & Hosmer 1973) Jager LE 200 CE (Hochberg, Saksa) juoksumatolla. Mittaukset suoritettiin VIASYS Healthcare ergospirometrialinjalla MasterScreen CPX (Wuerzburg, Saksa) -laitteella. Tulokset esitettiin ml/kg/min (millilitraa happea kilogrammaa kehon painoa kohti minuutissa). Isokineettinen nelipäisen reisilihaksen vahvuus tallennettiin Biodex System Dynamometer -laitteella (Biodex Medical Inc, Shirley, NY). Osallistujat asetettiin mukavaan asentoon, joka mahdollisti polven rajoittamattoman liikkeen 90 asteen taivutusasteesta polkupyöräergometrin päätteen ojennukseen, ja heitä pyydettiin lämmittelemään viisi minuuttia, jolloin he venyttelivät raajojaan. Ennen testikokeita osallistujia neuvottiin tekemään parhaansa. Sitten kirjattiin viisi isokineettistä samankeskistä polven taivutusta ja venytystä 60°/s dominoivilla jaloilla. Sen jälkeen mitattiin huippuvääntömomentin suhde ruumiinpainoon (PT/BW).

Verinäytteenotto ja entsyymi-immunosorbenttimääritys (ELISA)

Verenottomenettelyt muunnettiin julkaisusta Mundermann et ai. [3]. Osallistujia pyydettiin rajoittamaan fyysistä aktiivisuuttaan 48 tuntia ennen koetta. Kokeilupäivänä osallistujat tekivät aamiaisensa tunnin sisällä heräämisestä ja kokeilu alkoi kaksi tai kolme tuntia aamiaisen jälkeen. Lisäksi osallistujat istuivat tuolilla 15 minuutin ajan välittömästi ennen koetta. Sertifioitu tutkimussairaanhoitaja otti viiden millilitran verinäytteet samasta kyynärpäälaskimosta välittömästi ennen, välittömästi sen jälkeen ja 0,5 tuntia 30 minuutin kävelyharjoituksen jälkeen. Testiprotokollan kävelyharjoituksen aikana osallistujat kävelivät 5 km/h vauhdilla juoksumatolla, jonka kaltevuus oli 1,5 %. Kävelyharjoituksen jälkeen osallistujat istuivat työtuolilla 30 minuuttia ja heitä pyydettiin lepäämään.

Verinäytteiden otto- ja säilytysmenettelyt kuvattiin aiemmin [4]. Laskimoverinäytteet otettiin vena mediana cubitiista. 60 minuutin hyytymisen jälkeen huoneenlämpötilassa näytteitä sentrifugoitiin 5000 rpm:ssä 10 minuuttia. Seeruminäytteitä säilytettiin -80 °C:ssa analyysiin asti.

Seerumin COMP-pitoisuudet analysoitiin kaupallisesti saatavalla entsyymi-immunosorbenttimäärityksellä, joka perustui kahteen monoklonaaliseen vasta-aineeseen: COMP ELISA ja AnaMar Medical (Ruotsi). ELISA-analyysi suoritettiin yksityisessä laitoksessa ja määritysmenetelmiä noudatettiin valmistajan ohjeiden mukaisesti. Verinäytteiden järjestys sekoitettiin ja biokemisti oli sokea näytteiden jakamiselle. Kaikki verinäytteet analysoitiin samanaikaisesti yhtenäisen spesifisyyden säilyttämiseksi yksilöiden välillä.

Tilastolliset menettelyt

12 viikon interventioiden vaikutukset yleiseen kuntoon ja seerumin COMP-konsentraatioihin esi- ja jälkitesteissä analysoitiin käyttämällä 4x2 (ryhmät ja aika) sekoitettua toistuvaa ANOVA-mittausta kullekin muuttujalle. Parinäytteiden t-testejä käytettiin seerumin COMP-pitoisuuksien vertailuun lepo-, väsymys- ja palautumistilojen aikana. Tyypin 1 virheen tekemisen todennäköisyyden vähentämiseksi suoritettiin menetelmä useiden vertailujen suorittamiseksi Bonferronin luottamusvälin säädöllä.

Näytteen kokolaskenta suoritettiin tyypin II virheen eliminoimiseksi. Näytteen koko laskettiin käyttämällä G*Power 3.1.3:a (Heinrich-Heine-University) ohjelmisto [5]. Merkitystaso asetettiin arvoon 0,05 ja käytettiin keskimääräistä vaikutuskokoa (0,25) kaksipuolisella laskennalla. Vaikutuskoko sisältää ryhmien välisen eron suuruuden ja arvot 0,25, osoittaa hoidon keskimääräisen vaikutuksen [6]. Näiden oletusten mukaan tehon 0,80 saavuttamiseksi tarvittiin 36 osallistujan otos. Konservatiivisesti 48 koehenkilöä rekrytoitiin, koska odotimme 20 prosentin keskeyttämisasteen interventio-ohjelman vaativuuden ja aikaisemman kokemuksemme vuoksi.