Beschreibung der Studie

Eine mehrtägige oder mehrwöchige Immobilisation führt in den Beinen zu einem Abbau von Muskel- und Knochenmasse sowie zu einem erheblichen Leistungs- und Kraftverlust der Beinmuskulatur. Es kommt außerdem zu einer Schwächung des Herz-Kreislaufsystems sowie zu Störungen des Wasserhaushaltes im Körper. Solche Immobilisationseffekte treten bei einem Langzeitaufenthalt in Schwerelosigkeit auf und stellen damit ein Gesundheitsrisiko für Astronauten dar. Auch auf der Erde können sehr ähnliche Effekte zum Beispiel als Folge einer langen Bettruhe beobachtet werden. Um die physiologischen Effekte der Schwerelosigkeit auf der Erde zu simulieren, werden im Rahmen dieser Studie Probanden in 6°-Kopftieflage (Head-Down-Tilt = HDT) einer strengen 14-tägigen Bettruhe unterworfen. D.h. die Probanden liegen 14 Tage lang nur im Bett und das gesamte Bett ist kopfwärts um 6° nach unten geneigt. Ziel der Studie ist es, den Nutzen von Ganzkörpervibrationen als Gegenmaßnahme gegen die Funktions- und Massenverluste von Muskulatur und Knochen in den Beinen zu überprüfen und dabei auch mögliche Effekte auf die Gelenke, das Herz-Kreislaufsystem und die Regulation des Wasserhaushaltes des gesamten Körpers sowie in den einzelnen Geweben zu untersuchen. Im Rahmen einer stationär durchgeführten Studie werden 8 männliche, gesunde Probanden untersucht. Die Probanden werden in 2 Phasen für jeweils 23 Tage stationär in der Arbeitsmedizinischen Simulationsanlage (AMSAN) des DLR Köln-Porz wohnen. In beiden Phasen werden sie jeweils 14 Tage in Bettruhe mit 6°-Kopftieflage verbringen. In einer Phase werden sie dabei mit der Vibrationsplattform trainieren, die andere Phase dient als Kontrollphase. In Bezug auf die Muskulatur werden Veränderung in der Kraftentwicklung und der Leistungsfähigkeit, der Muskelmasse, sowie des Muskelstoffwechsels und der hormonalen Wachstumsregulation untersucht. Der Auf- und Abbau der Knochen wird anhand so genannter Knochenmarker im Blut bestimmt. Zusätzlich werden systemische Veränderungen untersucht. Das betrifft den Säure-Basen Haushalt, die Kreislaufregulation und die Veränderungen des Flüssigkeitsvolumens im Kreislauf und in den Geweben.

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Studiendetails

Studienziel Funktionale und morphologische Veränderungen der Skelettmuskulatur; Messverfahren: MRT der Ober- und Unterschenkelmuskulatur zur Volumenbestimmung der Beinmuskulatur, Leistungsdiagnostik der Beinmuskulatur (Maximalkraft und Leistung der Kniebeuge- und Kniestreckmuskulatur); Messzeitpunkte: Tag -1 vor der Bettruheintervention und R1 nach der Bettruheintervention. || Veränderungen in den Biomarkern des Knochenstoffwechsels (PINP, bone TRAP, bAP, Osteocalcin, CTX, NTX, Calcitriol) in Blut- und Urinproben Messzeitpunkte: Messtage -3 und -1 vor der Bettruhe, Messtage 2, 6, 8, 11 und 14 während der Bettruhe, Messtage R2, R3 und R5 nach der Bettruhe. Die Blutabnamen erfogten jeweils nüchtern am Morgen. Für jeden Studientag wurden 24-Stunden-Urine gesammelt. || Veränderung von Knorpeldicke von Femur und Tibia im Kniegelenk und Konzentration von Cartialge Oligometric Matrix Protein (COMP) in Blutproben; Messverfahren: Magnetresonanztomographie des Kniegelenks, Biomarker des Knorpelstoffwechsels auf Blutproben. Messzeitpunkte Magnetresonanztomographie: Messtage -1 vor der Bettruhe und R1 nach der Bettruhe Messzeitpunkte Blutpoben: Messtage -3 und -1 vor der Bettruhe, Messtage 2, 6, 8, 11 und 14 während der Bettruhe, Messtage R2, R3 und R5 nach der Bettruhe. Die Blutabnamen erfolgten jeweils nüchtern am Morgen. || Veränderungen der Gleichgewichtsfähigkeit; Messverfahren: Ermittlung der Gleichgewichtsfähigkeit mit Hilfe des Posturomed; Messzeitpunkte: Tag -4 vor der Bettruheintervention und Tag R1 nach der Bettruheintervention.
Status Rekrutierung abgeschlossen, follow up abgeschlossen
Zahl teilnehmender Patienten 8
Stationärer Aufenthalt Keiner
Studientyp Interventionell
Kontrolle Wirksame Behandlung
Finanzierungsquelle Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Kostet die Teilnahme Geld?

Alle während der Studie durchgeführten Behandlungen und Untersuchungen sind für Sie kostenfrei.

Teilnahme­voraussetzungen

Einschlusskriterien

  • Männliche, gesunde Probanden
  • Alter: 18 - 35 Jahre
  • Körpergewicht: 75 +/-10 kg
  • Körpergröße: 180 +/-10 cm.
  • Probanden, die bereit und in der Lage sind, an der gesamten Untersuchung teilzunehmen.
  • Negativer Hauttest zu Sinistrinüberempfindlichkeit
  • Probanden, die die medizinische und psychologische Einschlussuntersuchung erfolgreich absolviert haben.

Ausschlusskriterien

  • Drogen-, Medikament- oder Alkoholabusus (regelmäßiger Genuß von mehr als 20 - 30 g Alkohol/Tag)
  • Hyperlipidämie
  • Adipositas
  • Nierenerkrankung
  • Teilnahme an einer anderen klinischen Studie innerhalb der letzten 30 Tage vor Beginn dieser Untersuchung
  • Blutspende innerhalb der vergangenen 3 Monate
  • Rauchen
  • Diabetes mellitus
  • Neigung zur Keloidbildung
  • Rheumatische Erkrankung
  • Positiver Hauttest zu Sinistrinüberempfindlichkeit
  • Knochenbrüche oder schwere Bandverletzungen der Beine im letzten Jahr
  • Metallische Implantate
  • Schuhgröße > 44
  • Keine schriftlich vorliegende Einverständniserklärung vor Beginn der Studie
  • Jeder andere Zustand, der nach Ansicht des Prüfers den Probanden für die Aufnahme in die Studie als ungeeignet erscheinen lässt

Adressen und Kontakt

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Häufig gestellte Fragen

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Immobilisation führt ähnlich wie ein Aufenthalt in Schwerelosigkeit zu einem Abbau von Knochen- sowie Muskelmasse. Es kommt außerdem zu Anpassungen des Herz-Kreislaufsystems sowie der Flüssigkeitsregulation im Körper. Ziel der Studie ist es, Ganzkörpervibration als Gegenmaßnahme gegen die Funktions- und Massenverluste von Knochen und der Skelettmuskulatur zu nutzen, die in Schwerelosigkeit, bzw. bei langer Bettruhe entstehen, sowie auch mögliche Effekte auf das Herz-Kreilsaufsystem zu untersuchen. Schwerelosigkeit bzw. Weltraumbedingungen lassen sich gut simulieren durch eine Bettruhe wobei der Proband in 6°-Kopftieflage (Head-Down-TIlt HDT) liegt. D.h. das gesamte Bett ist kopfwärts um 6° nach unten geneigt. Im Bereich des Profisports aber auch zu Zwecken der Prävention bzw. Rehabilitation ist in den letzten Jahren das Interesse am Training unter Vibrationsbedingungen erheblich gestiegen. Ganzkörpervibration (20 - 30 Hz) wie auch Teilkörpervibrationen (Arm) werden im Krafttraining als zusätzlicher Stimulus eingesetzt. Dabei trainiert der Sportler auf einer durch einen Motor angetriebenen, vibrierenden Platform. Einige neuerliche Studien zeigen eine positive Anpassung als Reaktion auf den Einsatz von Vibrationen als zusätzlichen mechanischen Stimulus. Wie Cardinale et al. (Cardinale and Bosco, 2003a) herausfanden, benötigt ein gleichwertiger Erfolg bei traditionellem Krafttraining erheblich mehr Zeitaufwand, als bei einem Krafttraining unter Vibrationsbedingungen. Verschiedene Arbeiten zeigen ausserdem, dass Vibrationen die Empfindlichkeit von Rezeptoren, wie z.B. Muskelspindeln, erhöhen und somit die Kraftentwicklung fördern (Hagbarth and Eklund, 1966; Cardinale and Bosco, 2003b). Als Antwort auf einen mechanischen Reiz durch Vibrationen lassen sich ausserdem Veränderungen im Hormonhaushalt feststellen (Bosco et al., 2000). All diese Effekte von Vibrationstraining wurden unter normalen Gravitationsbedigungen untersucht. Die bisher gefundenen Effekte sind jedoch auch von großem Interesse für das Konditionstraining von Astronauten. Die körperliche Vorbereitung auf einen Flug ins All, die Erhaltung der körperlichen Leistungsfähigkeit wärend eines Fluges im Weltraum, sowie die Wiederherstellung der ursprünglichen Leistungsfähigkeit nach Rückkehr auf die Erde, sind wichtiger Bestandteil im Alltag eines Astronauten. Bisher gefundene Effekte lassen Vermuten, dass mit Hilfe von Vibrationstraining das Konditionstraining von Astronauten optimiert werden kann, ohne dass dazu ein großer Zeitaufwand nötig wäre. Daher soll in der geplanten Studie das Potential von Vibrationstraining für den menschlichen Körper unter simulierten Weltraumbedingungen untersucht werden. Untersucht werden sollen diese Fragestellungen anhand einer stationär durchgeführten Studie. Acht männlichen, gesunden Probanden werden zwei Mal für 24 Tage stationär im AMSAN (Arbeitsmedizinische Simulationsanlage) des DLR Köln-Porz sein, davon je 14 Tage als Bettruhe mit 6°-Kopftieflage (s. http://www.dlr.de/me/Institut/Abteilungen/Flugphysiologie/Versuch/amsan). Gemessen werden sollen dabei Parameter des Muskelstoffwechsels sowie die Veränderungen in Masse, Zusammensetzung und Leistungspotential der Muskulatur, Marker des Knochenstoffwechsels, Hormone des Muskelstoffwechsels, Veränderungen des Säure-Basen Haushalts, Veränderungen im Kreislaufsystem. Zudem sollen die einzelnen Flüssigkeitsräume des Körpers, also das Plasmavolumen, das intrazelluläre und das extrazelluläre Volumen auf Veränderungen untersucht werden. Zusammengefasst soll die Studie Erkenntnissen zu folgenden Fragen liefern: a) Kann Vibrationstraining die Effekte einer 14-tägigen Bettruhe auf die Muskulatur verlangsamen oder aufheben? b) Kann Vibrationstraining die bereits untersuchten Veränderungen der Knochenmarker während einer Bettruhe verlangsamen oder aufheben? c) Kann Vibrationstraining die Effekte einer 14-tägigen Bettruhe auf das Herz-Kreislaufsystem aufheben?

Quelle

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