预防老年人萎缩和恢复功能的机制方法

调查小组最近完成的研究表明，补充必需氨基酸 (EAA) 可减轻股四头肌萎缩并加速 TKA 后功能活动度的恢复。 对于 EAA 患者，TKA 后 6 周，手术和非手术股四头肌的股四头肌萎缩分别仅为 -6% 和 -3%，而接受安慰剂的患者分别为 -18% 和 -10%，分别为三倍区别。 与临床相关的是，接受 EAA 治疗的患者在 TKA 后 6 周能够保持体力，并表现出与安慰剂相比功能活动度的加速恢复。 细胞水平的积极变化可能是减少肌肉损失和保持力量的原因，并解释了功能活动性恢复的加速。 因此，我们假设从 TKA 前 1 周到术后 6 周每天两次摄入 23 克 EAA 将通过分解代谢信号 (FoxO3a) 的失活以及合成代谢和细胞因子的上调来增加肌肉蛋白质合成的基础率。保护性蛋白质。 我们还提出，短期萎缩预防和功能活动性的加速恢复将转化为长期（TKA 术后 6 个月和 1 年）结构和功能适应，从而改善 TKA 患者补充 EAA 与服用 EAA 的生活质量。安慰剂。

该研究将使用双臂平行设计来确定补充 EAA 对 TKA 后肌肉细胞结构和功能的影响，以及短期（TKA 后 6 个月）和长期（TKA 后 1 年）的生活质量。 TKA）与安慰剂。 受试者将是 80 名在俄勒冈州尤金市 Slocum 骨科和运动医学中心接受初级全膝关节置换术的老年男性和女性。 Slocum 研究人员将根据纳入/排除标准预先筛选/确定招募的潜在受试者。 符合条件的患者将被邀请加入研究。 知情同意程序完成后，参与者将被分配一个唯一的患者识别号，并以 1:1 的分配比例随机分配到 EAA 或安慰剂组，治疗条件对受试者和研究人员/统计人员收集数据不知情。 从 TKA 前 7 天开始，每天两次摄入 23 克补充剂，并在术后 6 周结束。 EAA 受试者将接受 EAA，而安慰剂受试者将接受非必需氨基酸 Alinine。 受试者将在日志中记录对补充协议的遵守情况，并将返回空瓶。 受试者将被跟踪 1 年。

关键研究问题是：(a) 与安慰剂相比，EAA 是否可以预防短期（TKA 后 6 周）双侧肌肉萎缩、保持股四头肌力量并加速功能活动性的恢复？ (b) 结果测量是否存在短期性别差异？ (c) 与安慰剂相比，EAA 是否会增加长期（TKA 后 6 个月）股四头肌力量和功能活动度？ (d) EAA 是否改善了长期（TKA 后 1 年）的功能活动性和生活质量的衡量标准？ 安慰剂？ (e) 在功能流动性或生活质量衡量方面是否存在长期性别差异？ 评估点将在手术前 6 周、4 周和 1 周，以及 TKA 后 1 周、2 周、6 周、6 个月和 1 年。 在不同的评估点，我们将收集人口统计学、医学（例如住院时间、止血带使用情况）、生理学（例如肌肉活检、MRI、DEXA、力量；血液测试）、药理学、功能活动度、身体活动（加速度计） 、心理测量（例如，生活质量；Veterans RAND 12 项健康调查 [VR-12]）、食物摄入量（3 天日记）、物理治疗和感知疼痛数据。 将遵循以下评估时间表：TKA 前不超过 6 个月（登记和筛查），TKA 前 6 周（筛查、调查、DEXA 扫描、MRI 测试、身体活动和食物记录），TKA 前 4 周TKA（抽血、力量和功能活动性测试、肌肉和脂肪活检）； TKA 前和住院 1 周（身体活动和食物记录）； TKA 后 1 周（身体活动和食物记录）； TKA 后 2 周（抽血、身体活动和食物记录）； TKA 后 6 周（抽血、MRI 测试、力量和功能活动性测试、身体活动和食物记录、肌肉和脂肪活检）； TKA 后 3 个月（调查、力量和功能活动性测试、身体活动和食物记录）； TKA 后 6 个月（调查、DEXA 扫描、MRI 测试、力量和功能活动度测试、身体活动和食物记录、肌肉和脂肪活检）和 1 年（调查、DEXA 扫描、MRI 测试、力量和功能活动度测试、体力活动和食物记录、肌肉和脂肪活检）。

数据将从各种来源收集，包括调查、电子病历、医疗和功能测试以及员工报告。 数据将在受密码保护的电子表格和存储在防火墙后的数据库中进行输入和双重验证。 捕获的任何电子病历数据将使用俄勒冈大学 IRB 批准的安全数据传输和符合 HIPAA 的协议。 员工报告将直接转发给项目数据经理。 所有个人数据都将通过数字而不是姓名来识别。 项目结果的中期报告将提交给数据和安全监测委员会。

功效分析表明，80 名受试者的样本量足以检测对主要结果的预期影响：手术腿股四头肌体积 (MRI)、非手术腿股四头肌体积 (MRI)、等长强度、起床和走动测试、爬楼梯上行测试、爬楼梯下行测试和六分钟步行测试。 基于试点数据的基线至 6 周百分比变化），这些结果的平均影响大小为 d = 1.01，反映出较大的影响。 对于 30/组的样本量，本研究可以检测到 d > .79 的 ES，功效为 85%，并且最小可检测的 ES 下降到 0.68 或 0.52，预测试协变量为 r = .50 或 .75。 将尽一切努力减少人员流失，并在​​所有评估点获取所有参与者的数据。 但是，预计会出现损耗。 因为这项研究将有能力检测每种条件 30 名受试者的预期生理和功能影响，我们将招募 80 名受试者（40 名/条件）以解决可能的减员问题。

EAA 干预旨在减轻肌肉损失、改善功能结果并提高生活质量。 数据分析将侧重于短期、长期结果以及随时间的变化。 初步分析将采用描述性统计来了解数据的性质，并确保数据分布适合所采用的统计测试。 将酌情进行卡方检验和方差分析，以评估持续参与者与辍学参与者在人口统计学、病史和近期因变量水平方面的等价性。

我们将进行随机系数分析 (RCA) 来模拟肌肉和功能随时间的流动性，以及可能影响结果的协变量，例如年龄、性别、身体活动和饮食摄入。 RCA 从嵌套在主题中的评估中模拟轨迹；条件测试由时间因素和治疗条件之间的相互作用表示。 RCA 避免了与传统重复测量 ANOVA 相关的许多缺陷：它针对数据中的个体内依赖性或自相关进行调整，可以模拟非线性增长，不需要固定的评估间隔，并随着时间的推移容纳缺失值。 通过跨时间使用任何可用数据，RCA 将限制缺失数据的影响，减少偏差并增加功效。 根据我们的初步数据，我们估计我们将能够收集所有数据点的 >92%。

预期研究成果如下：

1. 随着这项研究的成功完成，我们希望证明 EAA 可以防止双侧肌肉萎缩，正如我们的初步数据所表明的那样。 迄今为止，尚不清楚 EAA 是否可以预防萎缩。
2. 我们希望表明，预防萎缩将导致力量增加和功能活动性的加速恢复。 我们进一步期望表明 EAA 可能对中枢激活缺陷有积极影响，因为我们的初步数据表明 EAA 使力量增加了 6 周。 迄今为止，尚不清楚在 TKA 后保留肌肉是否会增加力量并促进功能活动性的恢复。
3. 我们希望记录 EAA 会增加双侧肌肉细胞大小 (CSA)，在手术和非手术股四头肌的股外侧肌中。 尚不清楚预防萎缩和早期恢复功能活动性是否会刺激肌肉细胞结构的积极增长。
4. 我们期望证明 EAA 增加双侧线粒体质量并增加静止时的线粒体呼吸。 通过从非手术（控制腿）和手术腿取样，我们期望显示 EAA 随着时间的推移（TKA 后 6 个月和/或 1 年）使线粒体功能正常化。 目前尚不清楚早期获得的功能活动性是否会对肌肉细胞功能产生积极影响。
5. 我们希望证明 EAA 将显着提高生活质量（通过 VR-12 等仪器测量）。 尚不清楚上述积极收益对长期（6 个月和 1 年）生活质量的影响程度。

我们希望以上每一项都能激发和变革。 EAA 补充剂价格低廉（800 美元/患者或 16 美元/天），耐受性良好，可以立即实施。