Regulace průtoku krve u jedinců s Downovým syndromem - tréninková studie

Downův syndrom (DS) je nejčastější genetickou příčinou mentálního postižení a vyskytuje se přibližně u 1 ze 700 porodů v USA. Jedinci s DS jsou vystaveni zvýšenému riziku řady zdravotních problémů. Pracovní kapacita je důležitým prediktorem zhoršujícího se zdraví nebo fyzických funkcí a úmrtnosti a běžně se měří jako maximální spotřeba kyslíku. Maximální spotřeba kyslíku je u jedinců s DS velmi nízká a nelze ji vysvětlit fyzickou nečinností, nedostatkem motivace nebo nepochopením testu. Doposud není povaha omezení pracovní kapacity u DS známa a navrhovaný výzkum si klade za cíl tuto mezeru ve znalostech řešit.

Pracovní kapacita je dána centrální a periferní regulací průtoku krve (tj. srdeční výdej a udržování arteriálního krevního tlaku vs. zásobování cvičených svalů kyslíkem a živinami). Tyto faktory jsou řízeny sympatickými a parasympatickými větvemi autonomního nervového systému. Centrální regulace průtoku krve je u jedinců s DS narušena v důsledku kardiovaskulární autonomní dysfunkce, přičemž aktivita parasympatiku je vysoká a kontrola sympatiku je snížena. To má za následek nižší srdeční frekvenci, méně adekvátní kontrolu krevního tlaku a oslabené hladiny katecholaminů během cvičení. Není známo, do jaké míry tato narušená centrální kontrola ovlivňuje srdeční výdej a následně pracovní kapacitu při zátěži u jedinců s DS.

Regulace periferního průtoku krve je ještě méně studována u jedinců s DS. Periferní regulace zahrnuje sympaticky regulovanou vazokonstrikci v neaktivních svalech a tkáních a lokální mechanismy regulující vazodilataci v pracujících svalech, což usnadňuje průtok krve do pracujícího svalu za účelem uspokojení metabolických požadavků. Jedinci s DS mohou částečně zaznamenat sníženou pracovní kapacitu v důsledku této neschopnosti účinně odvádět krev do pracovní tkáně. Naše pilotní data podporují tuto hypotézu v tom, že jedinci s DS nejsou schopni vazokonstrikce v reakci na podtlak v dolní části těla, což je známý sympatoexcitační manévr, který vyvolává vazokonstrikci u kontrol bez postižení. Důležité je, že dopad jejich nedostatku sympaticky zprostředkované vazokonstrikce na cvičení nebyl studován a ani lokální mechanismy regulující vhodnou vazodilataci pracujících svalů.

Cílem tohoto výzkumného záměru je proto zjistit vliv omezení centrální a periferní regulace průtoku krve na pracovní kapacitu u jedinců s DS. Cílem je prozkoumat reakce na cvičební trénink, abychom lépe porozuměli základním mechanismům a potenciálu zlepšit zdraví využitím těchto znalostí při cvičebních intervencích.

Celkový cíl: Zkoumat reakce centrální a periferní regulace průtoku krve a srdeční autonomní funkce na cvičební trénink u jedinců s DS Cíl 1: Zjistit, zda cvičební trénink zlepšuje periferní nebo centrální regulaci krevního toku u jedinců s DS. Vyšetřovatelé předpokládají, že zlepšení pracovní kapacity v reakci na chronický cvičební trénink je primárně způsobeno zlepšením regulace průtoku periferní krve.

Cíl 2: Zjistit, zda pohybový trénink zlepšuje kardiovaskulární autonomní profil u jedinců s DS Výzkumníci předpokládají, že pohybový trénink zlepší odezvu na klinické kardiovaskulární autonomní testy u jedinců s DS.

Cíl 3: Zjistit, zda cvičební trénink zlepšuje chůzi, rovnováhu a postoj ke cvičení u jedinců s Downovým syndromem ve srovnání s jedinci s Downovým syndromem v kontrolní skupině as jedinci bez DS.

Jedinci s DS mohou mít při cvičení dvojí nevýhodu: nemusí být schopni dostatečně zvýšit srdeční výdej a nemusí být schopni alokovat adekvátní průtok krve do pracujících svalů. Odhalením dopadu autonomní regulace průtoku krve u jedinců s DS výsledky tohoto projektu identifikují kritické aspekty potřebné pro zlepšení klinické praxe a návrh cvičebních intervencí, které optimálně zlepšují zdraví a fungování.

Obecný design studie Intervence. Cvičební intervence bude trvat 12 týdnů a bude sestávat z kontrolovaného kombinovaného aerobního a odporového tréninkového programu s frekvencí 3 dny/týden. Aerobní cvičení bude součástí všech tří sezení, s odporovým cvičením během dvou ze tří sezení. Na tréninky budou dohlížet dva instruktoři, aby bylo zajištěno bezpečné používání nářadí a správná forma při provádění každého cviku. První 3 týdny intervence budou představovat seznámení se cvičeními a programem. Po zahřátí bude účastník provádět 30 minut aerobního cvičení při tepové frekvenci 65 % maximální tepové frekvence účastníka [43], která se během 4.–12. týdne intervence zvýší na 65–85 %. Cvičení s odporem bude zahrnovat všechny hlavní svalové skupiny, horní i dolní část těla, za použití vícekloubových a jednokloubových cviků. Cvičební zátěž bude zvolena tak, aby bylo dosaženo únavy při 12 opakováních (12-RM). Navíc, pokud jsou účastníci schopni dokončit 14 opakování ve 2 po sobě jdoucích sezeních pomocí správné techniky, zátěž se zvýší o 10 % z jejich 12-RM. Kontrolní stav spočívá v obvyklé péči s kreativními činnostmi, které nezahrnují cvičení. Seznámení se zásahem bude probíhat v prvních třech týdnech zásahu, ve kterých instruktoři podpoří účastníky v seznámení se s cvičeními.

Základní měření Účastníci budou testováni v postprandiálním stavu (>3 h) ve 2 oddělených dnech a zdrží se cvičení 24 hodin před každým testovacím dnem. Účastníci budou také požádáni, aby se ve dnech testování zdrželi pití nebo konzumace kofeinu a pití alkoholu. Účastníci, kteří ve dnech studia nesplní požadavky, budou požádáni, aby se vrátili v jiný den. Při první návštěvě bude změřena výška, váha a obvod. Složení těla bude určeno skenováním rentgenové absorptiometrie s duální energií (DEXA), aby se určilo složení a hmotnost předloktí. Dvourozměrná echokardiografie (systém Hitachi Aloka Alpha 7, Tokio, Japonsko) bude použita k měření průměru kořene aorty, srdečního výdeje, tepového objemu a koncového systolického objemu v klidu. Kromě toho budou během první studijní návštěvy hodnoceny klinické autonomní funkční testy (variabilita srdeční frekvence v klidu a zotavení po zátěži, hluboké dýchání, Valsalvův manévr, izometrické cvičení, aktivní a pasivní ortostáza).

Seznamovací sezení. Rodiče/pečovatelé jsou zapojeni s cílem poskytnout účastníkům podpůrné prostředí a zlepšit porozumění výzkumu rodičů/pečovatelů. Před zahájením studie budou poskytnuty fotografie a videoklipy laboratoře a studijního vybavení, které účastníkům pomohou zorientovat se v laboratorním prostředí a vybavení, a informace o informovaném souhlasu jsou zaslány účastníkům a jejich rodičům/pečovatelům pro jejich Posouzení. Seznámení pro účastníky s Downovým syndromem bude rozděleno do dvou částí: procvičí si a zvyknou si na běžecký pás a vybavení pro klasifikovaný maximální zátěžový test (první návštěva) a procvičí si a zvyknou si na procedury na ruce. protokol cvičení úchopu a podtlaková komora dolní části těla (LBNP) (druhá návštěva).

Popis návštěv sběru dat (před intervencí i po intervenci):

Během první návštěvy sběru dat, po prodiskutování studie a potenciálních otázek, účastníci (a/nebo rodiče/pečovatelé ve skupině s Downovým syndromem) vyplní dotazník o zdravotní anamnéze a dotazník o fyzické aktivitě, aby potvrdili způsobilost. U žen ve fertilním věku bude součástí první návštěvy těhotenský test z moči pomocí testovací tyčinky. Ženy budou studovány během prvních 3-5 dnů menstruace nebo během fáze placeba, pokud užívají perorální antikoncepci, aby bylo možné kontrolovat hormonální změny. Způsobilí účastníci s Downovým syndromem a jejich rodič/pečovatel pak poskytnou písemný informovaný souhlas nebo dají ústní souhlas (u jedinců s Downovým syndromem) a způsobilí účastníci kontroly sami informovaný souhlas poskytnou. U účastníků s Downovým syndromem první návštěva pokračuje základními měřeními a seznámením se s protokolem odstupňovaného maximálního zátěžového testu. V případě potřeby budou pro osoby s Downovým syndromem naplánována další seznamovací sezení. Při druhé návštěvě účastník provede odstupňovaný test maximální zátěže a seznámí účastníka s postupy pro třetí návštěvu: protokol cvičení úchopu ruky a LBNP. Dále bude měřena chůze, rovnováha a držení nohou. Průtok periferní krve při třetí návštěvě bude hodnocen během cvičebního protokolu držení rukou bez a s LBNP. U kontrolních subjektů se kombinuje první a druhá návštěva. Jejich druhá návštěva je stejná jako třetí návštěva u jedinců s Downovým syndromem.