Exoskeletoniavusteinen kävely yhdistettynä transkutaaniseen selkäydinärsykkeeseen: vaikutus luuston lihasmassan ja luun lujuuden kuvantamiseen ja seerumibiomarkkereihin.

Tausta: Liikkumattomuus johtaa luukatoon, joka altistaa osteoporoosille ja murtumille, jotka voivat komplisoitua luun parantumattomuudella, infektioilla ja syvällä laskimotromboosilla. Selkäydinvamman (SCI) jälkeinen lihasten supistumisen väheneminen ja kortisolin kohonnut erittyminen edistävät katabolisia tila, mikä johtaa laihakudoksen massan (LTM) menetykseen vamman tason alapuolella. Kuusi kuukautta motorisesti täydellisen SCI:n jälkeen nelipäälihaksen, takareisilihaksen ja lonkan lähentäjälihasten poikkileikkauspinta-ala (CSA) vähenee merkittävästi (14-16 %), ja pohjelihaksessa ja kaksipäisessä pohjelihaksessa vastaavasti 12 % ja 24 %. SCI:n jälkeen nelipäälihaksen tuottama kokonaisvoima ja voima pinta-alayksikköä kohti on pienempi, kun lihasta stimuloidaan pinnan sähköelektrodilla. Tämä alaraajojen lihasten CSA:n ja voiman menetys rajoittaa kykyä seistä, kävellä ja säilyttää luuta – vaikka hermostollisia regeneratiivisia strategioita voitaisiin toteuttaa tulevaisuudessa. Huomattavan luurangon lihasten atrofian lisäksi motorisesti täydellisen SCI:n omaavat henkilöt, jotka eivät kykene kävelemään, kokevat myös luun mineraalipitoisuuden (BMC) ja luuntiheyden (BMD) jyrkän laskun jopa 1 % viikossa vamman tason alapuolella. Henkilöillä, joilla on motorisesti epätäydellinen vamma eivätkä ole saavuttaneet kävelykykyään, on edelleen huomattavaa luukatoa liikkumattomuuden vuoksi, joka voi saavuttaa murtumakynnyksen vuosia vamman jälkeen. Tämä nopea luukato kahden ensimmäisen SCI:n jälkeisen vuoden aikana johtaa tilavuusluuntiheyteen (vBMD), joka laskee noin 50 % ja 26 % trabekulaarisessa ja kortikaalisessa osassa vastaavasti DF:ssä ja PT:ssä. SCI:n kroonisessa vaiheessa luukato jatkuu hitaammin koko yksilön eliniän ajan. Tämä lihasten ja luun menetys altistaa SCI-henkilöt korkealle riskille hauraalle murtumalle. Yli 50 % SCI-henkilöistä kokee hauraan murtuman elinaikanaan. Tavoitteet: Tavoite 1: Verrata 108 EAW + sham tSCS -istunnon ja EAW + active tSCS -istunnon vaikutuksia lihas-luu-yksikköön pyörätuoliin riippuvaisilla kroonisilla SCI-osallistujilla. Tavoite 2 (tutkiva): Määrittää akuutit aikakäyrävasteet luun resorptio- ja muodostumisen seerumi-/plasmaserologia, lihasten supistumistoiminnan ja kiertävien eksosomien mRNA-profiileille, jotka kerätään ennen (aika 0) ja uudelleen 30, 60, 120, 180 minuuttia sekä 24 ja 48 tuntia molempien EAW + active tSCS - ja EAW + sham tSCS -harjoitusinterventioiden akuutin istunnon jälkeen. Sijainti: Osallistujien rekrytointi, kliinisen kokeen interventio (EAW + sham tSCS vs. EAW + active tSCS), EMG-datan keruu, kaksoisenergia-röntgenabsorptiometria (DXA), perifeerinen kvantitatiivinen tietokonetomografia (pQCT), magneettikuvaus (MRI) reiden keskiosan poikkileikkauspinta-alan mittaamiseksi sekä aikakäyrävasteet luun resorptio- ja muodostumisen seerumi-/plasmaserologialle ja lihasten supistumistoiminnalle suoritetaan Kessler Foundationilla ja James J. Peters VA Medical Centerissä. Suunnittelu: Kelpoisuuskriteerit täyttävät kroonisen SCI:n omaavat pyörätuolinkäyttäjät jaetaan lohkorandomisoinnilla EAW + active tSCS -ryhmään tai EAW + sham tSCS -ryhmään (n=12 kummassakin ryhmässä). Molemmat ryhmät saavat 60 minuuttia EAW-maastokoulutusta istuntoa kohti yhteensä 108 istuntoa (3 kertaa viikossa 36 viikon ajan). EAW-koulutuksen lisäksi EAW + active tSCS -ryhmä saa samanaikaista lumbosakraalista tSCS:ää, joka kohdistuu kävelyn keskeisen mallintajan aktivoimiseksi. Osallistujat: 24 SCI-osallistujaa (12 osallistujaa/ryhmä) rekrytoidaan 4 vuoden aikana ja satunnaisesti jaetaan EAW + sham tSCS - tai EAW + active tSCS -ryhmään. Ensimmäisen vuoden lopussa noin 3 osallistujaa on suorittanut protokollan. Tuloksen mittarit: Alkutietojen keruussa tutkijat suorittavat kuvantamisen luuntiheyden ja -voiman mittaamiseksi, pinnan EMG:n lihasten supistuvuuden arvioimiseksi ja aikakäyrävasteen seerumin lihas- ja luuserologioille EAW:n akuutin istunnon jälkeen. Tutkijat keräävät nämä samat tiedot uudelleen noin 54 harjoitusistunnon jälkeen (keskipiste) ja 108 harjoitusistunnon jälkeen (9. kuukauden aikapiste). Lisäksi molempien jalkojen MRI lihasten CSA:lle suoritetaan alkutietojen ja 9. kuukauden aikapisteessä.