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

17 settembre 2019 aggiornato da: 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.

Panoramica dello studio

Stato

Completato

Condizioni

Descrizione dettagliata

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.

Tipo di studio

Interventistico

Iscrizione (Effettivo)

24

Fase

  • Non applicabile

Contatti e Sedi

Questa sezione fornisce i recapiti di coloro che conducono lo studio e informazioni su dove viene condotto lo studio.

Luoghi di studio

    • Basel Stadt
      • Basel, Basel Stadt, Svizzera, 4031
        • University Hospital Basel

Criteri di partecipazione

I ricercatori cercano persone che corrispondano a una certa descrizione, chiamata criteri di ammissibilità. Alcuni esempi di questi criteri sono le condizioni generali di salute di una persona o trattamenti precedenti.

Criteri di ammissibilità

Età idonea allo studio

Da 18 anni a 30 anni (Adulto)

Accetta volontari sani

Sessi ammissibili allo studio

Tutto

Descrizione

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

Piano di studio

Questa sezione fornisce i dettagli del piano di studio, compreso il modo in cui lo studio è progettato e ciò che lo studio sta misurando.

Come è strutturato lo studio?

Dettagli di progettazione

  • Scopo principale: Scienza basilare
  • Assegnazione: Randomizzato
  • Modello interventistico: Assegnazione incrociata
  • Mascheramento: Nessuno (etichetta aperta)

Armi e interventi

Gruppo di partecipanti / Arm
Intervento / Trattamento
Nessun intervento: Normal load
Healthy subjects walking for 30 minutes on a treadmill with normal body weight
Sperimentale: 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
Sperimentale: 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

Cosa sta misurando lo studio?

Misure di risultato primarie

Misura del risultato
Misura Descrizione
Lasso di tempo
Load-induced serum Cartilage Oligomeric Matrix Protein concentration
Lasso di tempo: 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

Misure di risultato secondarie

Misura del risultato
Misura Descrizione
Lasso di tempo
Overall ground reaction force impulse
Lasso di tempo: 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
Lasso di tempo: 30 minutes
Min to max joint angles (ankle, knee, hip) measured using RehaGait (inertial measurement units)
30 minutes

Altre misure di risultato

Misura del risultato
Misura Descrizione
Lasso di tempo
Age
Lasso di tempo: At enrollment
Age in years
At enrollment
Sex
Lasso di tempo: At enrollment
male or female
At enrollment
Body mass index
Lasso di tempo: At enrollment
BMI in kg/m2
At enrollment
Knee function
Lasso di tempo: At enrollment
Knee Osteoarthritis Outcome Score measured by questionnaire (best score: 100 - no limitations; worst score: 0)
At enrollment

Collaboratori e investigatori

Qui è dove troverai le persone e le organizzazioni coinvolte in questo studio.

Investigatori

  • Investigatore principale: Annegret Muendermann, PhD, University Hospital, Basel, Switzerland

Studiare le date dei record

Queste date tengono traccia dell'avanzamento della registrazione dello studio e dell'invio dei risultati di sintesi a ClinicalTrials.gov. I record degli studi e i risultati riportati vengono esaminati dalla National Library of Medicine (NLM) per assicurarsi che soddisfino specifici standard di controllo della qualità prima di essere pubblicati sul sito Web pubblico.

Studia le date principali

Inizio studio (Effettivo)

5 luglio 2017

Completamento primario (Effettivo)

30 settembre 2017

Completamento dello studio (Effettivo)

31 luglio 2019

Date di iscrizione allo studio

Primo inviato

27 febbraio 2018

Primo inviato che soddisfa i criteri di controllo qualità

27 febbraio 2018

Primo Inserito (Effettivo)

6 marzo 2018

Aggiornamenti dei record di studio

Ultimo aggiornamento pubblicato (Effettivo)

18 settembre 2019

Ultimo aggiornamento inviato che soddisfa i criteri QC

17 settembre 2019

Ultimo verificato

1 settembre 2019

Maggiori informazioni

Termini relativi a questo studio

Altri numeri di identificazione dello studio

  • 2017-01006

Piano per i dati dei singoli partecipanti (IPD)

Hai intenzione di condividere i dati dei singoli partecipanti (IPD)?

NO

Informazioni su farmaci e dispositivi, documenti di studio

Studia un prodotto farmaceutico regolamentato dalla FDA degli Stati Uniti

No

Studia un dispositivo regolamentato dalla FDA degli Stati Uniti

No

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Prove cliniche su Increased load

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