Exoskelettassisterad gång kombinerad med transkutan ryggmärgsstimulering: Effekt på bild- och serum-biomarkörer för skelettmuskelmassa och benstyrka.

Bakgrund: Immobilisering leder till benförlust som predisponerar för osteoporos och frakturer, vilket kan kompliceras av non-union, infektion och djup ventrombos. Reducerad muskelkontraktion efter ryggmärgsskada (SCI) och den förhöjda frisättningen av kortisol bidrar till en katabol tillstånd, vilket resulterar i förlust av mager vävnadsmassa (LTM) under skadenivån. Sex månader efter motoriskt fullständig SCI minskar den genomsnittliga muskelns tvärsnittsarea (CSA) signifikant vid quadriceps, hamstrings och höftadduktorer (14-16%), och 12% respektive 24% vid soleus och gastrocnemius. Efter SCI genererar quadricepsmusklerna mindre total kraft och kraft per ytenhet vid stimulering med ytelektroder. Denna förlust av muskel-CSA och styrka i nedre extremiteterna begränsar förmågan att stå, gå och bevara ben – även om neurala regenerativa strategier skulle kunna implementeras i framtiden. Utöver den markanta skelettmuskelatrofin upplever personer med icke-ambulatorisk motoriskt fullständig SCI också en snabb förlust av benmineralhalt (BMC) och benmineraldensitet (BMD) med upp till 1% per vecka under skadenivån. Hos individer med motoriskt ofullständiga skador som inte nått sin ambulatoriska potential finns fortfarande betydande benförlust på grund av immobilisering som kan nå frakturtröskeln år efter skadan. Denna snabba benförlust under de första två åren efter SCI resulterar i att den volymetriska BMD (vBMD) vid DF och PT minskar med ~50% respektive 26% i de trabekulära och kortikala kompartimenten. Under den kroniska fasen av SCI fortsätter benförlusten långsammare under individens livstid. Denna förlust av muskel och ben placerar individer med SCI i hög risk för frakturer vid minimalt trauma. Mer än 50% av individer med SCI upplever en fraktur vid minimalt trauma under sin livstid. Mål: Syfte 1: Att jämföra effekterna av 108 sessioner av EAW + sham tSCS mot EAW + aktiv tSCS på muskel-ben-enheten hos rullstolsberoende kroniska SCI-deltagare. Syfte 2 (explorativt): Att bestämma de akuta tidsförloppssvaren för serum/plasma-biomarkörer för benresorption och bildning, muskelkontraktil aktivitet och mRNA-profiler av cirkulerande exosomer insamlade före (tid 0), och igen 30, 60, 120, 180 minuter samt 24 och 48 timmar efter en akut session av både EAW + aktiv tSCS och EAW + sham tSCS-träningsinterventionerna. Miljö: Deltagarrekrytering, den kliniska prövningsinterventionen (EAW + sham tSCS mot EAW + aktiv tSCS), EMG-datainsamling, dual-energy röntgenabsorptiometri (DXA), perifer kvantitativ datortomografi (pQCT), magnetisk resonanstomografi (MRI) för att mäta tvärsnittsarean vid mitten av låret, och tidsförloppssvaren för serum/plasma-biomarkörer för benresorption och bildning samt muskelkontraktil aktivitet kommer att utföras vid Kessler Foundation och James J. Peters VA Medical Center. Design: Efter att ha uppfyllt urvalskriterierna kommer rullstolsanvändare med kronisk SCI att blockrandomiseras till EAW + aktiv tSCS-gruppen eller EAW + sham tSCS-gruppen (n=12 i varje grupp). Båda grupperna kommer att få 60 minuter av EAW-markträning per session för totalt 108 sessioner (3 gånger/vecka i 36 veckor). Utöver EAW-träningen kommer EAW + aktiv tSCS-gruppen att få samtidig lumbosakral tSCS riktad mot att aktivera det lokomotoriska centrala mönstergeneratorn. Deltagare: Tjugofyra deltagare (12 deltagare/grupp) med SCI kommer att rekryteras under en 4-årsperiod och slumpmässigt tilldelas en EAW + sham tSCS eller EAW + aktiv tSCS-grupp. Vid slutet av det första året kommer cirka 3 deltagare att ha genomfört protokollet. Utfallsmått: Vid baslinjen kommer forskarna att utföra bildtagning för att mäta bendensitet och styrka, yt-EMG för att bedöma muskelkontraktilitet, och ett tidsförloppssvar för serummuskel- och benbiomarkörer efter en akut omgång av EAW. Forskarna kommer att samla in samma data igen efter ~54 träningssessioner (mittpunkten), och efter 108 träningssessioner (månad 9-tidpunkten). Dessutom kommer MRI av båda benen för muskel-CSA att utföras vid baslinjen och månad 9-tidpunkten.