Effekten av eksoskelettassistert gange kombinert med transkutan ryggmargstimulering på benstyrke.

Bakgrunn: Immobilisering fører til tap av beinmassen som predisponerer for osteoporose og brudd, som kan kompliseres av non-union, infeksjon og dyp venetrombose. Redusert muskulær kontraksjon etter ryggmargsskade (SCI) og den økte utskillelsen av kortisol bidrar til en katabol tilstand, noe som resulterer i tap av mager vevsmasse (LTM) under lesjonsnivået. Seks måneder etter motorisk komplett SCI, reduseres det gjennomsnittlige muskeltverrsnittsarealet (CSA) betydelig i quadriceps, hamstrings og hofteadduktorer (14-16%), og med henholdsvis 12% og 24% i soleus og gastrocnemius. Etter SCI genererer quadriceps-musklene mindre total kraft og kraft per arealenhet når de stimuleres med overflateelektrode-elektrisk stimulering. Dette tapet av muskel-CSA og styrke i underkroppen begrenser evnen til å stå, gå og bevare beinmassen – selv om nevral regenerativ strategi kunne implementeres i fremtiden. I tillegg til den markerte skjelettmuskelatrofien, opplever personer med ikke-ambulatorisk motorisk komplett SCI også et brått tap av beinmineralinnhold (BMC) og beinmineraltetthet (BMD) med opptil 1% per uke under lesjonsnivået. Hos personer med motorisk ufullstendige lesjoner som ikke har nådd sitt ambulatoriske potensial, er det fortsatt betydelig beintap på grunn av immobilisering som kan nå bruddterskelen år etter skaden. Dette raske beintapet i løpet av de to første årene etter SCI fører til at volumetrisk BMD (vBMD) ved DF og PT reduseres med henholdsvis ~50% og 26% i de trabekulære og kortikale kompartementene. I den kroniske fasen av SCI fortsetter beintapet langsommere gjennom individets levetid. Dette tapet i muskel og bein setter personer med SCI i høy risiko for bruddskjørhet. Mer enn 50% av personer med SCI opplever et bruddskjørhetsbrudd i løpet av livet.

Mål: Mål 1: Å sammenligne effektene av 108 økter av EAW + sham tSCS versus EAW + aktiv tSCS på muskel-bein-enheten hos rullestolavhengige kroniske SCI-deltakere.

Mål 2 (utforskende): Å bestemme de akutte tidsforløpsresponsene for serum/plasma biomarkører for beinresorpsjon og -dannelse, muskelkontraktil aktivitet, og mRNA-profilene til sirkulerende eksosomer samlet før (tid 0), og igjen 30, 60, 120, 180 minutter og 24, og 48 timer etter en akutt økt av både EAW + aktiv tSCS og EAW + sham tSCS treningsintervensjonene.

Setting: Deltakerrekruttering, den kliniske studiens intervensjon (EAW + sham tSCS versus EAW + aktiv tSCS), EMG-datainnsamling, dual energy X-ray absorptiometri (DXA), perifer kvantitativ datatomografi (pQCT), magnetisk resonansavbildning (MRI) for å måle tverrsnittsarealet av midt-låret, og tidsforløpsresponsene for serum/plasma biomarkører for beinresorpsjon og -dannelse og muskelkontraktil aktivitet vil bli utført ved Kessler Foundation og James J. Peters VA Medical Center.

Design: Etter å ha oppfylt inklusjonskriteriene, vil rullestolbrukere med kronisk SCI bli blokkrandomisert til EAW + aktiv tSCS-gruppen eller EAW + sham tSCS-gruppen (n=12 i hver gruppe). Begge gruppene vil motta 60 minutter med EAW over bakken trening per økt for totalt 108 økter (3 ganger per uke i 36 uker). I tillegg til EAW-treningen, vil EAW + aktiv tSCS-gruppen motta samtidig lumbosakral tSCS rettet mot å aktivere det lokomotoriske sentrale mønstergeneratoren.

Deltakere: Tjuefire deltakere (12 deltakere/gruppe) med SCI vil bli rekruttert over en 4-årsperiode og tilfeldig tildelt en EAW + sham tSCS eller EAW + aktiv tSCS-gruppe. Ved slutten av det første året vil omtrent 3 deltakere ha fullført protokollen.

Utfallsmål: Ved baseline vil forskerne utføre avbildning for å måle bentetthet og styrke, overflate-EMG for å vurdere muskelkontraktilitet, og en tidsforløpsrespons for serum muskel- og beinbiomarkører etter en akutt omgang med EAW. Forskerne vil samle inn de samme dataene igjen etter ~54 treningsøkter (midtpunkt), og etter 108 treningsøkter (måned 9 tidspunkt). I tillegg vil MRI av begge bein for muskel-CSA bli utført ved baseline og måned 9 tidspunkt.