Biomarkery reakce na HIIT cvičení (BReaTHE)

Většina pacientů, kteří přežili chronickou subkortikální cévní mozkovou příhodu, má potíže s chůzí, ale jen málo prediktorů může pomoci určit, zda pacient bude reagovat na cvičební režim a zlepšit svou funkci. Pro zvýšení přesnosti rehabilitace u pacientů s chronickou subkortikální cévní mozkovou příhodou jsou zásadní individuální intervence aerobního cvičení. To vyžaduje vývoj inovativních technologií, které dokážou identifikovat základní neurobiologické faktory pro predikci reakce na intervenci a umožní lékařům určit individualizované rehabilitační cíle. Laktát je nový vzrušující cíl, který funguje jako molekulární posel mezi periferií a mozkem. Aby měl laktát vliv na další orgány, včetně mozku, musí dojít k podstatnému zvýšení jeho hladiny v krevním řečišti oproti výchozí hodnotě. Když je během cvičení překročena hladina laktátu v krvi, laktát působí na mozek metabolicky prostřednictvím cyklu TCA. V TCA cyklu je zabudován prostředek ke zvýšení nebo snížení koncentrací neurotransmiterů, jako je GABA a glutamát. Kyselina gama-aminomáselná (GABA), hlavní inhibiční neurotransmiter v mozku, je novým léčebným cílem, který podporuje neurální plasticitu během rehabilitace po mrtvici. Vycházející z rámce personalizovaných rehabilitačních přístupů a našich předběžných údajů navrhují výzkumníci sestavit prediktivní model, který dokáže identifikovat, zda pacient s chronickou subkortikální mrtvicí bude reagovat na cvičení. Tento model si klade za cíl předpovídat zlepšení rychlosti chůze začleněním krevního laktátu jako časného prediktoru reakce na cvičení a GABA a cerebrálního krevního toku (CBF) jako prediktorů potenciálu mozku reagovat, kromě dalších ovlivňujících faktorů, jako jsou komorbidity, demografické údaje, a úrovně zdatnosti. Zastřešující hypotézou je, že robustní neurofyziologické faktory řízené laktátem mohou odlišit respondéry od rezistorů a že tyto faktory lze klinicky použít jako biomarkery k predikci funkčních výsledků po 12týdenní intervenci HIIT. Vyšetřovatelé posoudí zlepšení rychlosti chůze u 48 veteránů s postižením dolních končetin v důsledku chronické subkortikální mozkové příhody v reakci na 36 sezení (12 týdnů) intervenci HIIT. Po intervenci bude každý adherentní účastník, který zlepší svou rychlost chůze na více než 0,6 m/s, zařazen do kategorie respondér, zatímco každý adherentní účastník, který nezlepší svou rychlost chůze, bude zařazen do kategorie rezistor. Na začátku a po 12 týdnech HIIT vyšetřovatelé vyhodnotí rychlost chůze, rovnováhu, sílu nohou a vytrvalost, aby identifikovali rezistory a osoby reagující na HIIT a shromáždili a) GABA z primární senzoricko-motorické oblasti nohou pomocí jednovoxelové magnetické rezonanční spektroskopie, b) CBF z celého mozku za použití pseudo-kontinuálního arteriálního spinového značení MRI a c) VO2 max k vyhodnocení změny CRF. Během intervence budou vyšetřovatelé odebírat krevní laktát píchnutím do prstu během sezení 1, 4, 7, 10 a 28, aby vyhodnotili jeho potenciál jako časného prediktoru reakce na cvičení. V cíli 1 vyšetřovatelé určují, zda překročení laktátového prahu během prvních 4 týdnů HIIT předpovídá změnu rychlosti chůze na ≥0,6 m/s, z doby před HIIT do post-HIIT. Pokud se laktát ukáže jako robustní časný marker funkční odpovědi na cvičení, výzkumníci budou mít snadno použitelný prediktor toho, kdo bude mít z HIIT nejlepší prospěch. V cíli 2 vyšetřovatelé určí, zda (a) výchozí hodnoty GABA a/nebo CBF předpovídají zlepšení rychlosti chůze od výchozí hodnoty po HIIT a (b) zda změna GABA a/nebo CBF souvisí se změnou rychlosti chůze. Cílem výzkumníků je stanovit neurofyziologické koreláty zlepšení funkce s HIIT, aby lépe porozuměli mechanismům. Nakonec v cíli 3 vyšetřovatelé navrhnou algoritmus prediktivního strojového učení toho, kdo zlepší svou rychlost chůze pomocí HIIT pomocí faktorů krevního laktátu, výchozí hodnoty GABA a CBF, výchozí slabosti nohou a VO2-max, kondice před mrtvicí, věku, pohlaví, a komorbidity. Zastřešujícím cílem je vyvinout model k předpovědi, který veterán s chronickou cévní mozkovou příhodou bude reagovat na 12týdenní cvičební program.