Serumbrusk oligomere matriseproteinnivåer etter 12 uker med forskjellige øvelser

Design

En prospektiv, parallell-gruppe randomisert kontrollforsøk ble designet. Mustafa Kemal University (MKU) etiske styre godkjente studien (B.30.2.MKU.0.01.01.00/255). Den nøyaktige karakteren av studien ble forklart for deltakerne og de ble bedt om å signere et skriftlig samtykke. Testene ble utført ved Middle East Technical University Medical Center, Ankara, Tyrkia mellom januar og juni 2008. De uavhengige variablene var grupper (n=4) og tid (n=2). Den avhengige variabelen var serumbrusk oligomert matriseprotein (COMP) nivåer målt ved tre faser av treningen: før (restitusjon), umiddelbart etter (tretthet) og 30 minutter etter treningen (regenerering). Deltakerne ble utsatt for følgende tester før og ved slutten av intervensjonsperioden: kroppsmasseindeks (BMI), isokinetisk benmuskelstyrke, maksimalt oksygenforbruk (VO2max) og COMP-nivåer i serum.

Deltakere

115 søkere meldte seg frivillig til å delta i denne studien. Kvalifikasjonsscreening ble utført i henhold til inklusjonskriterier. Fra 104 kvalifiserte søkere, 48 friske, stillesittende mannlige universitetsstudenter i alderen 18 til 25 år (Mage = 21,8±1,9) ble valgt ved en enkel tegning. Studien ble imidlertid fullført med 44 deltakere på grunn av 4 frafall. Deltakerne ble tilfeldig fordelt i forholdet 1:1:1:1 til parallelle grupper, tre treningsgrupper (svømming, sykling og løping) og en kontroll. For å få en tilfeldig tildeling fikk hver deltaker et nummer ukjent for forskerne som ble skrevet på et stykke papir og deretter trukket fra en boks som gjorde det mulig å tildele individer til kontroll- og treningsgruppene. Baseline blodprøver ble lagret i -80°C og de ble ikke analysert under deltakernes tildeling. Eksklusjonskriterier, kartlagt av et spørreskjema, var: slitasjegikt, revmatoid artritt eller annen inflammatorisk leddsykdom, intraartikulær steroidinjeksjon, feiljustering av knærne (varus/valgus) større enn 15°, og nylig (innen seks måneder) brudd av nedre ekstremitet. Aktive idrettsutøvere og frivillige med tidligere idrettsbakgrunn ble ikke inkludert. I løpet av intervensjonsperioden ble en deltaker ekskludert fra studien på grunn av plutselig nyresykdom, og en annen bestemte seg for å trekke seg fra videre deltakelse. I tillegg ble to deltakere ekskludert fra studien før biokjemiske analyser siden ett individ fra løpegruppen ikke oppfylte minimumskravet på 75 % av treningsøktens oppmøte, og ett individ fra kontrollgruppen fullførte ikke posttestene. Beskrivende data om deltakere presenteres i.

Intervensjoner

Etter de første målingene ble deltakerne tilfeldig og likt fordelt på svømming, løping, sykling og kontrollgruppene. Alle treningsgruppene deltok i økter på 40 minutter per dag, tre dager per uke, i en periode på 12 uker. Hver økt begynte med en fem minutters oppvarming, fortsatte med et hovedsett med 30-minutters trening ved deres individuelle målpulssone (60–70 % av hjertefrekvensreserven), og avsluttet med en fem minutters nedkjølingsperiode. Den individuelle målpulssonen ble bestemt i henhold til Guidelines for Exercise Testing and Prescription of American College of Sport Medicines [1]. Svømmeøvelser sammensatt av frontcrawlsvømming og sparkeøvelser. Under hovedsettene utførte deltakerne front-crawl-svømming ved sine individuelle hjertefrekvenssoner som ble bestemt av Karvonen-formelen [2]. Syklere trente mellom 60-80 repetisjoner per minutt (RPM) på et ergometer (Monark E 834, Varberg, Sverige), som ble justert for hver enkelt for å opprettholde målpulssonen. Løpegruppedeltakerne trente på tredemølle med 1,5 % stigning. Hastigheten til tredemøllen ble bestemt i henhold til individuell pulssone. Gjennom de 12 ukene med trening ble hjertefrekvensreservene (HRR) holdt konstant (60-70 %) mens hastigheten økte i henhold til individuell progresjon. Individer i kontrollgruppen ble instruert om ikke å delta i noen organisert eller strukturert trening i løpet av de 12 ukene med intervensjon.

Fysiske og fysiologiske målinger

Kroppsmasseindeksen ble beregnet som forholdet mellom kroppsvekt og høydekvadrat (Heyward & Stolarczyk 1996). VO2max ble målt med standard Bruce Protocol (Bruce, Kusumi & Hosmer 1973) på en Jager LE 200 CE (Hochberg, Tyskland) tredemølle. Målinger ble utført med VIASYS Healthcares ergospirometrilinje ved bruk av MasterScreen CPX (Wuerzburg, Tyskland). Resultatene ble presentert i ml/kg/min (milliliter oksygen per kilo kroppsvekt per minutt). Isokinetisk quadriceps styrke ble registrert med Biodex System Dynamometer (Biodex Medical Inc, Shirley, NY). Deltakerne ble plassert i en komfortabel stilling som tillot ubegrenset bevegelse av kneet fra 90 graders fleksjon til terminal ekstensjon på et sykkelergometer, og bedt om å varme opp i fem minutter, hvorpå de strakte ekstremitetene. Før testforsøkene ble deltakerne bedt om å yte maksimal innsats. Deretter ble fem isokinetiske konsentriske knefleksjon og ekstensjon ved 60°/sek med deres dominerende ben registrert. Deretter ble det maksimale dreiemoment/kroppsvektforholdet (PT/BW) målt.

Blodprøvetaking og Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) prosedyrer

Blodinnsamlingsprosedyrer ble modifisert fra Mundermann et al. [3]. Deltakerne ble bedt om å begrense sin fysiske aktivitet 48 timer før eksperimentet. På dagen for forsøket laget deltakerne frokosten innen én time etter oppvåkning, og eksperimentet startet to til tre timer etter frokost. I tillegg ble deltakerne satt på en stol i 15 minutter rett før eksperimentet. Fem milliliter blodprøver ble tatt av en sertifisert forskningssykepleier fra samme antecubitale vene umiddelbart før, umiddelbart etter og 0,5 timer etter en 30-minutters gåtrening. Under gangøvelsen i testprotokollen gikk deltakerne i et tempo på 5 km/t på en tredemølle med 1,5 % stigning. Etter gangøvelsen satt deltakerne på en kontorstol i 30 minutter og ble bedt om å hvile.

Blodprøvetaking og lagringsprosedyrer ble beskrevet tidligere [4]. Venøse blodprøver ble tatt fra vena mediana cubitii. Etter koagulering i 60 minutter ved romtemperatur, ble prøvene sentrifugert ved 5000 rpm i 10 minutter. Serumprøvene ble lagret ved -80°C inntil analyse.

Serum COMP-konsentrasjoner ble analysert med en kommersielt tilgjengelig enzymkoblet immunosorbentanalyse basert på to monoklonale antistoffer: COMP ELISA og AnaMar Medical (Sverige). ELISA-analyse ble utført i en privat institusjon og analyseprosedyrer ble fulgt i henhold til produsentens retningslinjer. Rekkefølgen på blodprøver ble blandet og biokjemiker var blind for tildeling av prøver. Alle blodprøver ble analysert samtidig for å opprettholde enhetlig spesifisitet på tvers av individer.

Statistiske prosedyrer

Effekten av 12 ukers intervensjoner på generell kondisjon og serum COMP-konsentrasjoner ved pre- og post-tester ble analysert ved å bruke 4x2 (grupper og tid) blandede gjentatte mål ANOVA for hver variabel. T-tester med parvise prøver ble brukt for sammenligning av serum COMP-konsentrasjoner under hvile-, tretthets- og restitusjonstilstander. For å redusere sannsynligheten for å begå type-1 feil, ble det utført en metode for flere sammenligninger ved Bonferroni-konfidensintervalljustering.

Prøvestørrelsesberegning ble utført for å eliminere type II feil. Prøvestørrelsen ble beregnet ved å bruke G*Power 3.1.3 (Heinrich-Heine-University) programvare [5]. Signifikansnivå ble satt til 0,05 og det ble brukt en middels effektstørrelse (0,25) med tosidig beregning. Effektstørrelse inneholder størrelsen på forskjellen mellom grupper og verdier på 0,25, indikerer middels effekt av behandling [6]. Ut fra disse forutsetningene, for å oppnå en potens på 0,80, var en prøvestørrelse på 36 deltakere nødvendig. Konservativt ble 48 forsøkspersoner rekruttert siden vi forventet et frafall på 20 % på grunn av intervensjonsprogrammets krevende karakter og vår tidligere erfaring.