Plasticité musculo-squelettique après une lésion de la moelle épinière
6 octobre 2022 mis à jour par: Richard K Shields
Les patients atteints de lésions de la moelle épinière (SCI) souffrent de syndrome métabolique, de diabète, d'obésité, d'ulcères de pression et de maladies cardiovasculaires à des taux beaucoup plus élevés que la population générale. Une méthode de réhabilitation pour prévenir ou inverser les conséquences métaboliques systémiques de SCI est un besoin pressant. Le but de cette étude est de déterminer la dose d'activité musculaire qui peut améliorer un phénotype musculaire oxydatif et améliorer les marqueurs cliniques de la santé métabolique et du renouvellement osseux chez les patients atteints de SCI. L'objectif à long terme de cette recherche est de développer des interventions basées sur l'exercice pour prévenir les problèmes de santé secondaires tels que le diabète et, en fin de compte, protéger la qualité de vie (QOL) liée à la santé. Objectif spécifique 1 : Comparer les changements dans la régulation des gènes du muscle squelettique chez les individus qui reçoivent une position de résistance active à haute fréquence (HF) et une position de résistance active à basse fréquence (LF) pendant 3 ans. Hypothèse 1 : L'expression de gènes régulant le métabolisme du muscle squelettique soutiendra que HF et LF incitent tous deux à un changement vers un phénotype musculaire oxydatif. Une nouvelle découverte sera que la LF est un puissant régulateur des voies oxydatives dans le muscle squelettique. Objectif spécifique 2 : Comparer les changements des marqueurs systémiques de la santé métabolique et du renouvellement osseux chez les personnes atteintes de SCI qui reçoivent HF ou LF pendant 3 ans. Hypothèse 2 : HF et LF réduiront à la fois les niveaux de glucose/insuline et le score HOMA (homéostasie modèle d'évaluation).
Objectif secondaire : mesurer la qualité de vie rapportée par le sujet à l'aide de la métrique d'enquête EQ-5D. Hypothèse 3 : Les sujets HF et LF montreront une tendance à l'amélioration de la qualité de vie autodéclarée après 3 ans. Il y aura une association entre l'amélioration métabolique et l'amélioration de la perception de la qualité de vie. Ces observations soutiendront que cette intervention a une forte faisabilité pour une future traduction clinique.
Aperçu de l'étude
Statut
Complété
Les conditions
Type d'étude
Interventionnel
Inscription (Réel)
71
Phase
- N'est pas applicable
Contacts et emplacements
Cette section fournit les coordonnées de ceux qui mènent l'étude et des informations sur le lieu où cette étude est menée.
Lieux d'étude
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Iowa
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Iowa City, Iowa, États-Unis, 52242
- University of Iowa
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-
Critères de participation
Les chercheurs recherchent des personnes qui correspondent à une certaine description, appelée critères d'éligibilité. Certains exemples de ces critères sont l'état de santé général d'une personne ou des traitements antérieurs.
Critère d'éligibilité
Âges éligibles pour étudier
21 ans à 60 ans (Adulte)
Accepte les volontaires sains
Non
Sexes éligibles pour l'étude
Tout
La description
Critère d'intégration:
- Moteur complet SCI (AIS A-B)
Critère d'exclusion:
- Escarres
- Infection chronique
- Contractures musculaires des membres inférieurs
- Thrombose veineuse profonde
- Trouble de saignement
- Fractures récentes des membres
- Toute maladie comorbide connue pour affecter le métabolisme osseux (comme un dysfonctionnement parathyroïdien)
- Grossesse
- Médicaments contre l'ostéoporose
- Suppléments de vitamine D
- Metformine ou autres médicaments pour le diabète.
Plan d'étude
Cette section fournit des détails sur le plan d'étude, y compris la façon dont l'étude est conçue et ce que l'étude mesure.
Comment l'étude est-elle conçue ?
Détails de conception
- Objectif principal: Science basique
- Répartition: Non randomisé
- Modèle interventionnel: Affectation parallèle
- Masquage: Aucun (étiquette ouverte)
Armes et Interventions
Groupe de participants / Bras |
Intervention / Traitement |
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Expérimental: Régulation aiguë des gènes
Adaptations de la régulation des gènes en réponse à un exercice électriquement induit en une seule séance
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Une seule séance d'exercice électriquement induite sur les groupes de muscles quadriceps et ischio-jambiers des personnes paralysées.
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Expérimental: Étude de formation
Adaptations de la régulation des gènes, des marqueurs métaboliques et des métriques rapportées par le sujet en réponse à jusqu'à 3 ans d'exercice électriquement induit
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Séances multiples d'exercices induits électriquement sur les groupes de muscles quadriceps et ischio-jambiers jusqu'à 3 ans chez les personnes paralysées.
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Que mesure l'étude ?
Principaux critères de jugement
Mesure des résultats |
Description de la mesure |
Délai |
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Régulation aiguë des gènes : MSTN
Délai: 3 heures après une seule séance de stimulation électrique
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Effet post-stimulation aigu sur l'expression de la myostatine du muscle squelettique (MSTN), mesuré par biopsie musculaire et analyse des réseaux d'exons.
Le résumé de la sonde et la normalisation de l'ensemble de sondes ont été effectués à l'aide d'une moyenne multipuce robuste, qui comprenait une correction de fond, une normalisation des quantiles, une transformation log2 et un résumé de l'ensemble de sondes polies médianes. 0 représente aucune expression d'ARNm et des valeurs plus élevées représentent une plus grande expression par rapport à tous les gènes du microréseau.
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3 heures après une seule séance de stimulation électrique
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Régulation aiguë des gènes : PGC1-alpha
Délai: 3 heures après une seule séance de stimulation électrique
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Effet post-stimulation aigu sur l'expression du coactivateur gamma du récepteur activé par les proliférateurs de peroxysomes du muscle squelettique (PGC1-alpha), mesuré par biopsie musculaire et analyse par réseau d'exons.
Le résumé de la sonde et la normalisation de l'ensemble de sondes ont été effectués à l'aide d'une moyenne multipuce robuste, qui comprenait une correction de fond, une normalisation des quantiles, une transformation log2 et un résumé de l'ensemble de sondes polies médianes. 0 représente aucune expression d'ARNm et des valeurs plus élevées représentent une plus grande expression par rapport à tous les gènes du microréseau.
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3 heures après une seule séance de stimulation électrique
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Régulation aiguë des gènes : PDK4
Délai: 3 heures après une seule séance de stimulation électrique
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Effet post-stimulation aigu sur la pyruvate déshydrogénase kinase du muscle squelettique, expression de l'isozyme 4 (PDK4-alpha), mesuré par biopsie musculaire et analyse par réseau d'exons.
Le résumé de la sonde et la normalisation de l'ensemble de sondes ont été effectués à l'aide d'une moyenne multipuce robuste, qui comprenait une correction de fond, une normalisation des quantiles, une transformation log2 et un résumé de l'ensemble de sondes polies médianes. 0 représente aucune expression d'ARNm et des valeurs plus élevées représentent une plus grande expression par rapport à tous les gènes du microréseau.
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3 heures après une seule séance de stimulation électrique
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Régulation aiguë des gènes : SDHB
Délai: 3 heures après une seule séance de stimulation électrique
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Effet post-stimulation aigu sur l'expression de la succinate déshydrogénase-B (SDHB) du muscle squelettique, mesuré par biopsie musculaire et analyse par réseau d'exons.
Le résumé de la sonde et la normalisation de l'ensemble de sondes ont été effectués à l'aide d'une moyenne multipuce robuste, qui comprenait une correction de fond, une normalisation des quantiles, une transformation log2 et un résumé de l'ensemble de sondes polies médianes. 0 représente aucune expression d'ARNm et des valeurs plus élevées représentent une plus grande expression par rapport à tous les gènes du microréseau.
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3 heures après une seule séance de stimulation électrique
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Régulation Génétique Post-formation : MSTN
Délai: jusqu'à 3 ans
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Expression de la myostatine du muscle squelettique (MSTN) avant et après l'entraînement, mesurée par biopsie musculaire et analyse par réseau d'exons.
Le résumé de la sonde et la normalisation de l'ensemble de sondes ont été effectués à l'aide d'une moyenne multipuce robuste, qui comprenait une correction de fond, une normalisation des quantiles, une transformation log2 et un résumé de l'ensemble de sondes polies médianes. 0 représente aucune expression d'ARNm et des valeurs plus élevées représentent une plus grande expression par rapport à tous les gènes du microréseau.
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jusqu'à 3 ans
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Régulation des gènes post-formation : PGC1-alpha
Délai: jusqu'à 3 ans
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Expression du coactivateur gamma du récepteur activé par les proliférateurs de peroxysomes du muscle squelettique avant et après l'entraînement (PGC1-alpha), mesurée par biopsie musculaire et analyse par réseau d'exons.
Le résumé de la sonde et la normalisation de l'ensemble de sondes ont été effectués à l'aide d'une moyenne multipuce robuste, qui comprenait une correction de fond, une normalisation des quantiles, une transformation log2 et un résumé de l'ensemble de sondes polies médianes. 0 représente aucune expression d'ARNm et des valeurs plus élevées représentent une plus grande expression par rapport à tous les gènes du microréseau.
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jusqu'à 3 ans
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Régulation des gènes post-formation : PDK4
Délai: jusqu'à 3 ans
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Pyruvate déshydrogénase kinase du muscle squelettique avant et après l'entraînement, expression de l'isozyme 4 (PDK4-alpha), mesurée par biopsie musculaire et analyse par réseau d'exons.
Le résumé de la sonde et la normalisation de l'ensemble de sondes ont été effectués à l'aide d'une moyenne multipuce robuste, qui comprenait une correction de fond, une normalisation des quantiles, une transformation log2 et un résumé de l'ensemble de sondes polies médianes. 0 représente aucune expression d'ARNm et des valeurs plus élevées représentent une plus grande expression par rapport à tous les gènes du microréseau.
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jusqu'à 3 ans
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Régulation Génétique Post-formation : SDHB
Délai: jusqu'à 3 ans
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Expression de la succinate déshydrogénase-B (SDHB) du muscle squelettique avant et après l'entraînement, mesurée par biopsie musculaire et analyse par réseau d'exons.
Le résumé de la sonde et la normalisation de l'ensemble de sondes ont été effectués à l'aide d'une moyenne multipuce robuste, qui comprenait une correction de fond, une normalisation des quantiles, une transformation log2 et un résumé de l'ensemble de sondes polies médianes. 0 représente aucune expression d'ARNm et des valeurs plus élevées représentent une plus grande expression par rapport à tous les gènes du microréseau.
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jusqu'à 3 ans
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Métabolisme post-entraînement : glycémie à jeun
Délai: jusqu'à 3 ans
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Glycémie à jeun avant et après l'entraînement, mesurée par ponction veineuse et tests de laboratoire standard
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jusqu'à 3 ans
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Métabolisme post-entraînement : insuline à jeun
Délai: jusqu'à 3 ans
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Insuline à jeun avant et après l'entraînement, mesurée par ponction veineuse et tests de laboratoire standard
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jusqu'à 3 ans
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Métabolisme post-entraînement : Score HOMA
Délai: jusqu'à 3 ans
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Score HOMA avant et après la formation, calculé via l'équation d'évaluation du modèle d'homéostasie. Valeurs maximales/minimales : sans objet. Les scores> 2 indiquent une résistance à l'insuline. |
jusqu'à 3 ans
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Renouvellement osseux post-entraînement : ostéocalcine
Délai: jusqu'à 3 ans
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Ostéocalcine sérique avant et après l'entraînement, mesurée par ponction veineuse et dosage immuno-enzymatique
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jusqu'à 3 ans
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Mesures de résultats secondaires
Mesure des résultats |
Description de la mesure |
Délai |
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Mesures du rapport du sujet après la formation : EQ-5D
Délai: jusqu'à 3 ans
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QALY avant et après la formation (années de vie ajustées sur la qualité) via l'instrument d'enquête de rapport de sujet EQ-5D. L'échelle va de -0,287 à 0,992. Des valeurs plus élevées indiquaient un état de santé autoévalué plus élevé. |
jusqu'à 3 ans
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Collaborateurs et enquêteurs
C'est ici que vous trouverez les personnes et les organisations impliquées dans cette étude.
Parrainer
Collaborateurs
Les enquêteurs
- Chercheur principal: Richard K Shields, PhD, PT, University of Iowa
Publications et liens utiles
La personne responsable de la saisie des informations sur l'étude fournit volontairement ces publications. Il peut s'agir de tout ce qui concerne l'étude.
Publications générales
- Dudley-Javoroski S, Saha PK, Liang G, Li C, Gao Z, Shields RK. High dose compressive loads attenuate bone mineral loss in humans with spinal cord injury. Osteoporos Int. 2012 Sep;23(9):2335-46. doi: 10.1007/s00198-011-1879-4. Epub 2011 Dec 21.
- Dudley-Javoroski S, Shields RK. Dose estimation and surveillance of mechanical loading interventions for bone loss after spinal cord injury. Phys Ther. 2008 Mar;88(3):387-96. doi: 10.2522/ptj.20070224. Epub 2008 Jan 17.
- Dudley-Javoroski S, Shields RK. Active-resisted stance modulates regional bone mineral density in humans with spinal cord injury. J Spinal Cord Med. 2013 May;36(3):191-9. doi: 10.1179/2045772313Y.0000000092.
- Dudley-Javoroski S, Littmann AE, Iguchi M, Shields RK. Doublet stimulation protocol to minimize musculoskeletal stress during paralyzed quadriceps muscle testing. J Appl Physiol (1985). 2008 Jun;104(6):1574-82. doi: 10.1152/japplphysiol.00892.2007. Epub 2008 Apr 24.
- Dudley-Javoroski S, Shields RK. Assessment of physical function and secondary complications after complete spinal cord injury. Disabil Rehabil. 2006 Jan 30;28(2):103-10. doi: 10.1080/09638280500163828.
- Adams CM, Suneja M, Dudley-Javoroski S, Shields RK. Altered mRNA expression after long-term soleus electrical stimulation training in humans with paralysis. Muscle Nerve. 2011 Jan;43(1):65-75. doi: 10.1002/mus.21831.
- Frey Law LA, Shields RK. Femoral loads during passive, active, and active-resistive stance after spinal cord injury: a mathematical model. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2004 Mar;19(3):313-21. doi: 10.1016/j.clinbiomech.2003.12.005.
- Kunkel SD, Suneja M, Ebert SM, Bongers KS, Fox DK, Malmberg SE, Alipour F, Shields RK, Adams CM. mRNA expression signatures of human skeletal muscle atrophy identify a natural compound that increases muscle mass. Cell Metab. 2011 Jun 8;13(6):627-38. doi: 10.1016/j.cmet.2011.03.020.
- McHenry CL, Wu J, Shields RK. Potential regenerative rehabilitation technology: implications of mechanical stimuli to tissue health. BMC Res Notes. 2014 Jun 3;7:334. doi: 10.1186/1756-0500-7-334.
- McHenry CL, Shields RK. A biomechanical analysis of exercise in standing, supine, and seated positions: Implications for individuals with spinal cord injury. J Spinal Cord Med. 2012 May;35(3):140-7. doi: 10.1179/2045772312Y.0000000011.
- Petrie MA, Suneja M, Faidley E, Shields RK. A minimal dose of electrically induced muscle activity regulates distinct gene signaling pathways in humans with spinal cord injury. PLoS One. 2014 Dec 22;9(12):e115791. doi: 10.1371/journal.pone.0115791. eCollection 2014.
- Petrie MA, Suneja M, Faidley E, Shields RK. Low force contractions induce fatigue consistent with muscle mRNA expression in people with spinal cord injury. Physiol Rep. 2014 Feb 25;2(2):e00248. doi: 10.1002/phy2.248. eCollection 2014 Feb 1.
- Shields RK, Dudley-Javoroski S. Monitoring standing wheelchair use after spinal cord injury: a case report. Disabil Rehabil. 2005 Feb 4;27(3):142-6. doi: 10.1080/09638280400009337.
- Petrie M, Suneja M, Shields RK. Low-frequency stimulation regulates metabolic gene expression in paralyzed muscle. J Appl Physiol (1985). 2015 Mar 15;118(6):723-31. doi: 10.1152/japplphysiol.00628.2014. Epub 2015 Jan 29.
- Zhorne R, Dudley-Javoroski S, Shields RK. Skeletal muscle activity and CNS neuro-plasticity. Neural Regen Res. 2016 Jan;11(1):69-70. doi: 10.4103/1673-5374.169623. No abstract available.
- Petrie MA, Kimball AL, McHenry CL, Suneja M, Yen CL, Sharma A, Shields RK. Distinct Skeletal Muscle Gene Regulation from Active Contraction, Passive Vibration, and Whole Body Heat Stress in Humans. PLoS One. 2016 Aug 3;11(8):e0160594. doi: 10.1371/journal.pone.0160594. eCollection 2016.
- Shields RK. Turning Over the Hourglass. Phys Ther. 2017 Oct 1;97(10):949-963. doi: 10.1093/ptj/pzx072.
- Woelfel JR, Kimball AL, Yen CL, Shields RK. Low-Force Muscle Activity Regulates Energy Expenditure after Spinal Cord Injury. Med Sci Sports Exerc. 2017 May;49(5):870-878. doi: 10.1249/MSS.0000000000001187.
- Yen CL, McHenry CL, Petrie MA, Dudley-Javoroski S, Shields RK. Vibration training after chronic spinal cord injury: Evidence for persistent segmental plasticity. Neurosci Lett. 2017 Apr 24;647:129-132. doi: 10.1016/j.neulet.2017.03.019. Epub 2017 Mar 16.
- Oza PD, Dudley-Javoroski S, Shields RK. Modulation of H-Reflex Depression with Paired-Pulse Stimulation in Healthy Active Humans. Rehabil Res Pract. 2017;2017:5107097. doi: 10.1155/2017/5107097. Epub 2017 Oct 31.
- Woelfel JR, Dudley-Javoroski S, Shields RK. Precision Physical Therapy: Exercise, the Epigenome, and the Heritability of Environmentally Modified Traits. Phys Ther. 2018 Nov 1;98(11):946-952. doi: 10.1093/ptj/pzy092.
- Cole KR, Dudley-Javoroski S, Shields RK. Hybrid stimulation enhances torque as a function of muscle fusion in human paralyzed and non-paralyzed skeletal muscle. J Spinal Cord Med. 2019 Sep;42(5):562-570. doi: 10.1080/10790268.2018.1485312. Epub 2018 Jun 20.
- Dudley-Javoroski S, Lee J, Shields RK. Cognitive function, quality of life, and aging: relationships in individuals with and without spinal cord injury. Physiother Theory Pract. 2022 Jan;38(1):36-45. doi: 10.1080/09593985.2020.1712755. Epub 2020 Jan 8.
- Petrie MA, Sharma A, Taylor EB, Suneja M, Shields RK. Impact of short- and long-term electrically induced muscle exercise on gene signaling pathways, gene expression, and PGC1a methylation in men with spinal cord injury. Physiol Genomics. 2020 Feb 1;52(2):71-80. doi: 10.1152/physiolgenomics.00064.2019. Epub 2019 Dec 23.
- Lee J, Dudley-Javoroski S, Shields RK. Motor demands of cognitive testing may artificially reduce executive function scores in individuals with spinal cord injury. J Spinal Cord Med. 2021 Mar;44(2):253-261. doi: 10.1080/10790268.2019.1597482. Epub 2019 Apr 3.
- Shields RK. Precision Rehabilitation: How Lifelong Healthy Behaviors Modulate Biology, Determine Health, and Affect Populations. Phys Ther. 2022 Jan 1;102(1):pzab248. doi: 10.1093/ptj/pzab248. No abstract available.
- Shields RK, Dudley-Javoroski S. Epigenetics and the International Classification of Functioning, Disability and Health Model: Bridging Nature, Nurture, and Patient-Centered Population Health. Phys Ther. 2022 Jan 1;102(1):pzab247. doi: 10.1093/ptj/pzab247.
- Petrie MA, Taylor EB, Suneja M, Shields RK. Genomic and Epigenomic Evaluation of Electrically Induced Exercise in People With Spinal Cord Injury: Application to Precision Rehabilitation. Phys Ther. 2022 Jan 1;102(1):pzab243. doi: 10.1093/ptj/pzab243.
Dates d'enregistrement des études
Ces dates suivent la progression des dossiers d'étude et des soumissions de résultats sommaires à ClinicalTrials.gov. Les dossiers d'étude et les résultats rapportés sont examinés par la Bibliothèque nationale de médecine (NLM) pour s'assurer qu'ils répondent à des normes de contrôle de qualité spécifiques avant d'être publiés sur le site Web public.
Dates principales de l'étude
Début de l'étude (Réel)
1 mai 2015
Achèvement primaire (Réel)
18 novembre 2021
Achèvement de l'étude (Réel)
18 novembre 2021
Dates d'inscription aux études
Première soumission
2 décembre 2015
Première soumission répondant aux critères de contrôle qualité
3 décembre 2015
Première publication (Estimation)
4 décembre 2015
Mises à jour des dossiers d'étude
Dernière mise à jour publiée (Réel)
4 novembre 2022
Dernière mise à jour soumise répondant aux critères de contrôle qualité
6 octobre 2022
Dernière vérification
1 août 2022
Plus d'information
Termes liés à cette étude
Mots clés
Termes MeSH pertinents supplémentaires
Autres numéros d'identification d'étude
- 200412709
- R01HD084645 (Subvention/contrat des NIH des États-Unis)
Plan pour les données individuelles des participants (IPD)
Prévoyez-vous de partager les données individuelles des participants (DPI) ?
NON
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