脊髄損傷後の筋骨格の可塑性
脊髄損傷(SCI)患者は、一般集団よりもはるかに高い割合でメタボリックシンドローム、糖尿病、肥満、褥瘡、心血管疾患を経験しています。 SCIの全身代謝への影響を予防または逆転させるためのリハビリテーション方法が急務である。 この研究の目的は、SCI患者の酸化的筋肉表現型を強化し、代謝の健康と骨代謝回転の臨床マーカーを改善できる筋肉活動の量を決定することです。 この研究の長期的な目標は、糖尿病などの二次的な健康状態を予防し、最終的には健康関連の生活の質 (QOL) を保護するための運動ベースの介入を開発することです。 具体的な目的 1: 3 年間、高周波 (HF) 能動抵抗立位と低周波 (LF) 能動抵抗立位を受けた個人における骨格筋遺伝子調節の変化を比較すること。 仮説 1: 骨格筋代謝を調節する遺伝子の発現は、HF と LF の両方が酸化的筋肉表現型への移行を促進することを裏付けます。 新しい発見は、LF が骨格筋の酸化経路の強力な調節因子であるということです。 具体的な目的 2: HF または LF を 3 年間受けた SCI 患者の代謝的健康と骨代謝回転の全身マーカーの変化を比較すること。 仮説 2: HF と LF は両方とも、グルコース/インスリンレベルと HOMA (恒常性モデル評価) スコアを低下させます。
第 2 の目的: EQ-5D 調査指標を使用して被験者が報告した QOL を測定すること。 仮説 3: HF および LF の被験者は、3 年後に自己申告による QOL が向上する傾向を示すでしょう。 代謝の改善と QOL の認識の向上の間には関連性があるでしょう。 これらの観察は、この介入が将来の臨床応用に向けて強力な実現可能性を持っていることを裏付けるでしょう。
調査の概要
研究の種類
入学 (実際)
段階
- 適用できない
連絡先と場所
研究場所
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Iowa
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Iowa City、Iowa、アメリカ、52242
- University of Iowa
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参加基準
適格基準
就学可能な年齢
健康ボランティアの受け入れ
受講資格のある性別
説明
包含基準:
- モーター完全 SCI (AIS A-B)
除外基準:
- 褥瘡
- 慢性感染症
- 下肢筋拘縮
- 深部静脈血栓症
- 出血性疾患
- 最近の四肢の骨折
- 骨代謝に影響を与えることが知られている併存疾患(副甲状腺機能不全など)
- 妊娠
- 抗骨粗鬆症薬
- ビタミンDサプリメント
- メトホルミンまたはその他の糖尿病薬。
研究計画
研究はどのように設計されていますか?
デザインの詳細
- 主な目的:基礎科学
- 割り当て:非ランダム化
- 介入モデル:並列代入
- マスキング:なし(オープンラベル)
武器と介入
参加者グループ / アーム |
介入・治療 |
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実験的:急性の遺伝子制御
単一セッションの電気誘発運動に応じた遺伝子制御の適応
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麻痺のある人の大腿四頭筋とハムストリングの筋肉群に対する電気誘発運動の 1 回のセッション。
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実験的:研修研究
最長 3 年間の電気誘発運動に対する遺伝子調節、代謝マーカー、および被験者の報告指標の適応
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麻痺のある人を対象に、大腿四頭筋とハムストリングの筋肉群に電気的に誘発された運動を最長 3 年間複数回実施。
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この研究は何を測定していますか?
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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急性遺伝子制御: MSTN
時間枠:電気刺激を 1 回受けてから 3 時間後
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筋生検およびエクソンアレイ分析によって測定された、骨格筋ミオスタチン (MSTN) 発現に対する急性刺激後効果。
プローブの要約およびプローブセットの正規化は、バックグラウンド補正、分位値の正規化、log2 変換、およびメディアンポリッシュプローブセットの要約を含む、ロバストなマルチチップ平均を使用して実行されました。 0 は mRNA 発現がないことを表し、より高い値はマイクロアレイ内のすべての遺伝子と比較してより多くの発現を表します。
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電気刺激を 1 回受けてから 3 時間後
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急性遺伝子調節: PGC1-α
時間枠:電気刺激を 1 回受けてから 3 時間後
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筋生検およびエクソンアレイ分析によって測定された、骨格筋ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体ガンマコアクチベーターアルファ(PGC1-アルファ)発現に対する急性刺激後の影響。
プローブの要約およびプローブセットの正規化は、バックグラウンド補正、分位値の正規化、log2 変換、およびメディアンポリッシュプローブセットの要約を含む、ロバストなマルチチップ平均を使用して実行されました。 0 は mRNA 発現がないことを表し、より高い値はマイクロアレイ内のすべての遺伝子と比較してより多くの発現を表します。
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電気刺激を 1 回受けてから 3 時間後
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急性遺伝子調節: PDK4
時間枠:電気刺激を 1 回受けてから 3 時間後
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骨格筋ピルビン酸デヒドロゲナーゼキナーゼ、アイソザイム 4 (PDK4-α) 発現に対する急性刺激後効果。筋生検およびエクソンアレイ解析によって測定。
プローブの要約およびプローブセットの正規化は、バックグラウンド補正、分位値の正規化、log2 変換、およびメディアンポリッシュプローブセットの要約を含む、ロバストなマルチチップ平均を使用して実行されました。 0 は mRNA 発現がないことを表し、より高い値はマイクロアレイ内のすべての遺伝子と比較してより多くの発現を表します。
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電気刺激を 1 回受けてから 3 時間後
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急性遺伝子調節: SDHB
時間枠:電気刺激を 1 回受けてから 3 時間後
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筋生検およびエクソンアレイ分析によって測定された、骨格筋コハク酸デヒドロゲナーゼ-B (SDHB) 発現に対する急性刺激後効果。
プローブの要約およびプローブセットの正規化は、バックグラウンド補正、分位値の正規化、log2 変換、およびメディアンポリッシュプローブセットの要約を含む、ロバストなマルチチップ平均を使用して実行されました。 0 は mRNA 発現がないことを表し、より高い値はマイクロアレイ内のすべての遺伝子と比較してより多くの発現を表します。
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電気刺激を 1 回受けてから 3 時間後
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トレーニング後の遺伝子制御: MSTN
時間枠:3年まで
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トレーニング前後の骨格筋ミオスタチン (MSTN) 発現。筋生検およびエクソン アレイ分析によって測定されます。
プローブの要約およびプローブセットの正規化は、バックグラウンド補正、分位値の正規化、log2 変換、およびメディアンポリッシュプローブセットの要約を含む、ロバストなマルチチップ平均を使用して実行されました。 0 は mRNA 発現がないことを表し、より高い値はマイクロアレイ内のすべての遺伝子と比較してより多くの発現を表します。
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3年まで
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トレーニング後の遺伝子制御: PGC1-alpha
時間枠:3年まで
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トレーニング前およびトレーニング後の骨格筋ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体ガンマコアクチベーター アルファ (PGC1-アルファ) 発現。筋生検およびエクソン アレイ分析によって測定されます。
プローブの要約およびプローブセットの正規化は、バックグラウンド補正、分位値の正規化、log2 変換、およびメディアンポリッシュプローブセットの要約を含む、ロバストなマルチチップ平均を使用して実行されました。 0 は mRNA 発現がないことを表し、より高い値はマイクロアレイ内のすべての遺伝子と比較してより多くの発現を表します。
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3年まで
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トレーニング後の遺伝子制御: PDK4
時間枠:3年まで
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トレーニング前後の骨格筋ピルビン酸デヒドロゲナーゼ キナーゼ、アイソザイム 4 (PDK4-α) 発現。筋生検およびエクソン アレイ解析によって測定。
プローブの要約およびプローブセットの正規化は、バックグラウンド補正、分位値の正規化、log2 変換、およびメディアンポリッシュプローブセットの要約を含む、ロバストなマルチチップ平均を使用して実行されました。 0 は mRNA 発現がないことを表し、より高い値はマイクロアレイ内のすべての遺伝子と比較してより多くの発現を表します。
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3年まで
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トレーニング後の遺伝子制御: SDHB
時間枠:3年まで
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トレーニング前後の骨格筋コハク酸デヒドロゲナーゼ B (SDHB) 発現。筋生検およびエクソン アレイ解析によって測定。
プローブの要約およびプローブセットの正規化は、バックグラウンド補正、分位値の正規化、log2 変換、およびメディアンポリッシュプローブセットの要約を含む、ロバストなマルチチップ平均を使用して実行されました。 0 は mRNA 発現がないことを表し、より高い値はマイクロアレイ内のすべての遺伝子と比較してより多くの発現を表します。
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3年まで
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トレーニング後の代謝: 空腹時血糖
時間枠:3年まで
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トレーニング前後の空腹時血糖値(静脈穿刺および標準的な検査法で測定)
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3年まで
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トレーニング後の代謝: 空腹時インスリン
時間枠:3年まで
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トレーニング前後の空腹時インスリン、静脈穿刺および標準的な検査法で測定
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3年まで
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トレーニング後の代謝: HOMA スコア
時間枠:3年まで
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ホメオスタシス モデル評価式を介して計算されたトレーニング前後の HOMA スコア。 最大/最小値: 適用されません。 スコアが 2 を超える場合は、インスリン抵抗性を示します。 |
3年まで
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トレーニング後の骨代謝回転: オステオカルシン
時間枠:3年まで
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トレーニング前後の血清オステオカルシン(静脈穿刺および酵素免疫吸着法で測定)
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3年まで
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二次結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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トレーニング後の被験者レポート測定: EQ-5D
時間枠:3年まで
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EQ-5D被験者レポート調査機器によるトレーニング前後のQALY(質調整生存年)。 スケールの範囲は -0.287 ~ 0.992 です。 値が高いほど、自己認識される健康状態が高いことを示します。 |
3年まで
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協力者と研究者
スポンサー
捜査官
- 主任研究者:Richard K Shields, PhD, PT、University of Iowa
出版物と役立つリンク
一般刊行物
- 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.
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- 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.
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- 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.
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- 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.
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- 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.
研究記録日
主要日程の研究
研究開始 (実際)
一次修了 (実際)
研究の完了 (実際)
試験登録日
最初に提出
QC基準を満たした最初の提出物
最初の投稿 (見積もり)
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
最終確認日
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