Serumbrosk oligomer matrisproteinnivåer efter 12 veckors olika träningar

Design

En prospektiv randomiserad kontrollstudie med parallella grupper utformades. Mustafa Kemal University (MKU) etiska nämnd godkände studien (B.30.2.MKU.0.01.01.00/255). Den exakta karaktären av studien förklarades för deltagarna och de ombads att underteckna ett skriftligt samtycke. Testerna utfördes vid Middle East Technical University Medical Center, Ankara, Turkiet mellan januari och juni 2008. De oberoende variablerna var grupper (n=4) och tid (n=2). Den beroende variabeln var nivåer av broskoligomermatrisprotein (COMP) i serum mätt vid tre faser av träningen: före (återhämtning), omedelbart efter (trötthet) och 30 minuter efter träningen (regenerering). Deltagarna utsattes för följande tester före och i slutet av interventionsperioden: body mass index (BMI), isokinetisk benmuskelstyrka, maximal syreförbrukning (VO2max) och serum COMP-nivåer.

Deltagare

115 sökande anmälde sig frivilligt att delta i denna studie. Behörighetsscreening utfördes enligt inklusionskriterier. Från 104 behöriga sökande, 48 friska, stillasittande manliga universitetsstudenter i åldrarna 18 till 25 år (Mage = 21,8±1,9) valdes ut genom en enkel ritning. Studien avslutades dock med 44 deltagare på grund av 4 avhopp. Deltagarna tilldelades slumpmässigt i förhållandet 1:1:1:1 till parallella grupper, tre träningsgrupper (simning, cykling och löpning) och en kontroll. För att få en slumpmässig tilldelning fick varje deltagare ett för forskarna okänt nummer som skrevs på ett papper och sedan drogs från en ruta som gjorde det möjligt att tilldela individer till kontroll- och övningsgrupperna. Baslinjeblodprover förvarades i -80°C och de analyserades inte under deltagarnas tilldelning. Uteslutningskriterier, undersökta av ett frågeformulär, var: artros, reumatoid artrit eller annan inflammatorisk ledsjukdom, intraartikulär steroidinjektion, felinställning av knäna (varus/valgus) större än 15° och nyligen (inom sex månader) fraktur av nedre extremiteten. Aktiva idrottare och frivilliga med tidigare idrottsbakgrund inkluderades inte. Under interventionsperioden uteslöts en deltagare från studien på grund av plötslig njursjukdom och en annan beslutade att dra sig tillbaka från ytterligare deltagande. Dessutom uteslöts två deltagare från studien före biokemiska analyser eftersom en försöksperson från löpgruppen inte uppfyllde minimikravet på 75 % av närvaron på träningspasset, och en försöksperson från kontrollgruppen inte fullföljde posttesterna. Beskrivande data för deltagare presenteras i.

Interventioner

Efter de första mätningarna fördelades deltagarna slumpmässigt och lika i sim-, löp-, cykling- och kontrollgrupperna. Alla träningsgrupper deltog i pass på 40 minuter per dag, tre dagar i veckan, under en period av 12 veckor. Varje pass började med en fem minuters uppvärmning, fortsatte med en huvuduppsättning av 30 minuters träning vid deras individuella målpulszon (60-70 % av pulsreserven) och avslutades med en fem minuters nedkylningsperiod. Den individuella målpulszonen bestämdes enligt riktlinjerna för träningstestning och recept från American College of Sport Medicines [1]. Simövningar som består av frontcrawlsim och sparkövningar. Under huvudseten utförde deltagarna front-crawl-sim i sina individuella pulszoner som bestämdes av Karvonens formel [2]. Cyklister tränade mellan 60-80 repetitioner per minut (RPM) på en ergometer (Monark E 834, Varberg, Sverige), som justerades för varje individ för att bibehålla målpulszonen. Löpgruppens deltagare tränade på ett löpband med 1,5 % lutning. Löpbandets hastighet bestämdes enligt individuell pulszon. Under de 12 veckorna av träning hölls hjärtfrekvensreserverna (HRR) konstant (60-70%) medan hastigheten ökade i enlighet med individuell progression. Individer i kontrollgruppen instruerades att inte delta i någon organiserad eller strukturerad träning under de 12 veckorna av interventionen.

Fysiska och fysiologiska mätningar

Body Mass Index beräknades som förhållandet mellan kroppsvikt och höjdkvadrat (Heyward & Stolarczyk 1996). VO2max mättes med standard Bruce Protocol (Bruce, Kusumi & Hosmer 1973) på ett Jager LE 200 CE (Hochberg, Tyskland) löpband. Mätningar utfördes med VIASYS Healthcares ergospirometrilinje med hjälp av enheten MasterScreen CPX (Wuerzburg, Tyskland). Resultaten presenterades i ml/kg/min (milliliter syre per kilogram kroppsvikt per minut). Isokinetisk quadriceps styrka registrerades med Biodex System Dynamometer (Biodex Medical Inc, Shirley, NY). Deltagarna placerades i en bekväm position som tillät obegränsad rörelse av knäet från 90 graders flexion till terminal extension på en cykelergometer, och ombads att värma upp i fem minuter, då de sträckte ut sina extremiteter. Innan testförsöken instruerades deltagarna att utföra sina maximala ansträngningar. Därefter registrerades fem isokinetiska koncentriska knäböjningar och förlängning vid 60°/sek med deras dominanta ben. Därefter mättes förhållandet mellan toppvridmoment och kroppsvikt (PT/BW).

Blodprovtagning och Enzym-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) Procedurer

Blodupptagningsförfaranden modifierades från Mundermann et al. [3]. Deltagarna ombads att begränsa sin fysiska aktivitet 48 timmar före experimentet. På dagen för experimentet lagade deltagarna sin frukost inom en timme efter att de vaknat och experimentet startade två till tre timmar efter frukost. Dessutom sattes deltagarna på en stol i 15 minuter omedelbart före experimentet. Fem milliliters blodprov togs av en certifierad forskningssköterska från samma antecubital ven omedelbart före, omedelbart efter och 0,5 timmar efter en 30-minuters gångträning. Under gångövningen enligt testprotokollet gick deltagarna i en hastighet av 5 km/h på ett löpband med 1,5 % lutning. Efter promenadövningen satt deltagarna på en kontorsstol i 30 minuter och ombads att vila.

Blodprovtagning och lagringsprocedurer har beskrivits tidigare [4]. Venösa blodprov togs från vena mediana cubitii. Efter koagulering i 60 minuter vid rumstemperatur centrifugerades proverna vid 5000 rpm under 10 minuter. Serumproverna förvarades vid -80°C fram till analys.

Serum COMP-koncentrationer analyserades med en kommersiellt tillgänglig enzymkopplad immunosorbentanalys baserad på två monoklonala antikroppar: COMP ELISA och AnaMar Medical (Sverige). ELISA-analys utfördes i en privat institution och analysprocedurer följdes enligt tillverkarens riktlinjer. Beställningen av blodprover var blandad och biokemisten var blind för tilldelning av prover. Alla blodprover analyserades samtidigt för att bibehålla enhetlig specificitet mellan individer.

Statistiska förfaranden

Effekterna av 12 veckors interventioner på allmän kondition och serum COMP-koncentrationer vid för- och eftertester analyserades med hjälp av 4x2 (grupper och tid) blandade upprepade mätningar ANOVA för varje variabel. T-tester med parade prover användes för jämförelse av serum COMP-koncentrationer under vila, trötthet och återhämtningstillstånd. För att minska sannolikheten för att begå typ-1-fel, utfördes en metod för flera jämförelser genom Bonferronis konfidensintervalljustering.

Provstorleksberäkning utfördes för att eliminera typ II-fel. Provstorleken beräknades med hjälp av G*Power 3.1.3 (Heinrich-Heine-University) programvara [5]. Signifikansnivån sattes till 0,05 och en medeleffektstorlek (0,25) med dubbelsidig beräkning användes. Effektstorlek innehåller storleken på skillnaden mellan grupper och värden på 0,25, indikerar medeleffekt av behandlingen [6]. Enligt dessa antaganden, för att uppnå en styrka på 0,80, var en urvalsstorlek på 36 deltagare nödvändig. Konservativt rekryterades 48 försökspersoner eftersom vi förväntade oss ett avhopp på 20 % på grund av interventionsprogrammets krävande karaktär och vår tidigare erfarenhet.