Vliv vysoce intenzivního intervalového tréninku na plíce u pacientů s CHOPN indikovaných k operaci plicní volumoredukce: Studie PREGENERATE (PREGENERATE)

Pacienti s chronickou obstrukční plicní nemocí (CHOPN) trpí progresivní ztrátou plicní funkce, která vede ke snížené fyzické výkonnosti, špatné kvalitě života a předčasnému úmrtí (2). Plicní rehabilitace, včetně cvičebního tréninku, je považována za nejúčinnější nefarmakologický zásah pro zlepšení kvality života pacientů s CHOPN (1). Její využití je však omezeno nedostatkem porozumění mechanismu zlepšení vyvolaného cvičením u CHOPN a je všeobecně považováno za neúčinné na plicní funkci, alespoň podle měření dynamické spirometrie a difuzní kapacity měřené v klidu ve vzpřímené poloze (3,4). Je tedy hlavně považována za prostředek ke zmírnění příznaků, především zlepšením funkce kosterního svalstva, ale bez potenciálu zvrátit strukturální změny v plicním systému, které jsou pozorovány u pacientů s CHOPN. Odůvodnění doporučování cvičení jako způsobu snížení zátěže příznaků a zvýšení kvality života je založeno na zjištění nejnovějšího Cochrane přehledu (5). Autoři uvedli, že nejsou zapotřebí další studie porovnávající cvičení s kontrolou, protože cvičení samo o sobě vede ke zlepšením bez ohledu na typ cvičení.

Důvodem pro nepředepisování cvičení širšímu okruhu pacientů s CHOPN jsou dva předpoklady: 1) v dospělých plicích se nemůže tvořit nová tkáň a 2) dosud nebyly doloženy žádné konzistentní změny plicní funkce vyvolané cvičebním tréninkem.

V dospělých plicích však bylo opakovaně prokázáno vytváření de novo tkáně, a to jak u zvířat, tak u lidí, především v reakci na dlouhodobou hypoxii a pneumonektomii (6,7). Nedávno bylo hlášeno, že intervalový trénink působí proti progresivní ztrátě plicní tkáně v animálních modelech experimentální CHOPN (8). Nejpravděpodobnějším podnětem je mechanické napětí, a pokud má trénink vyvolat měřitelné změny, je vhodné v plicní rehabilitaci zahájit schéma vysoce intenzivního intervalového tréninku (HIIT) (9).

Aspektem progresivní ztráty plicní tkáně u CHOPN, která nastává od velmi raných stadií onemocnění, zdánlivě dříve, než lze pozorovat jakékoli ventilační poruchy, je plicní vaskulární dysfunkce a ztráta plicních kapilár, způsobená zdánlivě onemocnění-specifickou nerovnováhou mezi angiogenetickými a angiostatickými procesy v plicním cévním systému (10,11). Toto je pravděpodobně mechanismus, který pohání současnou ztrátu plicní tkáně a také omezuje cvičební kapacitu, protože schopnost rozšířit alveolokapilární membránu prostřednictvím náboru a roztažení plicních kapilár se stává omezenou, čímž kriticky omezuje příjem kyslíku během cvičení (10).

Nyní je dobře prokázáno, že lidské plíce skrývají různorodou populaci mechanosenzitivních progenitorových a kmenových buněk, které se u CHOPN zdají být spící (12). Jejich reaktivace napětím a tlakem, stejně jako vysokými cévními tlaky spojenými například s fyzickou aktivitou, může pravděpodobně vysvětlit, proč bylo zjištěno, že intervalový trénink působí proti progresivní ztrátě plicní tkáně v animálních modelech experimentální CHOPN (8,13,14). Výzkumníci vyvinuli in vitro protokoly pro hodnocení regenerační kapacity plic a dalším krokem bude vyvinout podobné protokoly pro lidské plíce, jak ve zdravém stavu, tak od pacientů s CHOPN. V této pilotní studii budou výzkumníci zkoumat účinky rozsáhlého vysoce intenzivního intervalového tréninku (HIIT) na regenerační kapacitu plic, stanovenou pomocí in vitro kultury plicních organoidů a 3D metod cévního tkáňového inženýrství u pacientů s CHOPN na čekací listině pro operaci redukce plicního objemu.

Primární cíl: Zjistit, zda prehabilitace s dohledem HIIT během čekání na operaci redukce plicního objemu ovlivňuje regenerační dráhy v plicích. Výzkumníci si kladou za cíl určit, zda lze tyto účinky detekovat neinvazivně pomocí krevních biomarkerů a prostorových omických technologií k mapování regionálně specifických molekulárních změn, buněčného složení a strukturální remodelace v plicní tkáni.

Sekundární cíle: Zjistit, zda je zvýšení objemu krve spojeno se zvýšenou hmotností plicní tkáně (LTM), plicním objemem krve (PBV), sníženou závažností příznaků a plicní difuzní kapacitou v klidu a během cvičení. Využít explantovanou tkáň k vývoji ex vivo modelů pro onemocnění a reparační mechanismy (15,16).

Výzkumné hypotézy:

Primární: Prehabilitace během čekání na operaci redukce plicního objemu je lepší než nekontrolovaná skupina bez cvičení pro zvýšení aktivace regeneračních drah v plicích s doprovodnými změnami v LTM a PBV.

Sekundární: Difuzní kapacita během cvičení a kvalita života se zvyšují po prehabilitaci s HIIT ve srovnání s nekontrolovanou skupinou bez cvičení. Nakonec se předpokládá, že funkční výsledky, V̇O2peak, tělesné složení a srdeční výdej se zlepší navzdory žádným/nebo omezeným změnám v plicní funkci ve skupině HIIT.