At klare stormen: Lunge-, hjerte- og hjernevaskulær rehabilitering til COVID-19

Mål 1 - Forbedrer individualiseret hjertetræningsrehabilitering kardiorespiratorisk og cerebrovaskulær restitution? Det er almindeligt accepteret, at "motion er medicin"; en polypille og en hjørnesten i forebyggelse og bedring af sygdom, inklusive dem med lignende patogenicitet som COVID19 (f.eks. svær akut respiratorisk syndrom, mellemøstlig respiratorisk syndrom og akut respiratorisk distress syndrom). Mere specifikt betragtes motion som vaskulær medicin, der er i stand til at forbedre arteriernes vitalitet ved at helbrede endotelet. Målrettede, gentagne og episodiske stigninger i blodgennemstrømning og arteriel forskydningsstress under individualiserede træningsperioder stimulerer endotelet mekanisk, hvilket udløser produktionen af ​​nitrogenoxid og andre vasoaktive og antiinflammatoriske molekyler, der kræves til vaskulogenese og angiogenese. Træn derfor helbredelse af den primære vaskulære struktur, som SARS-CoV2-viruset beskadiger, giver betydelig regenerativ vaskulær fordel for endeorganer som lunger, hjerte og hjerne. For eksempel er flere hjørnestens-kardiorespiratoriske fordele afledt af træningsterapi til behandling af forskellige kardiorespiratoriske sygdomme opført for at fremhæve muligheden for at forbedre COVID19-restitution ved hjælp af individualiserede træningsinterventioner: 1) aerob kondition er forbundet med svækket endoteldysfunktion i de perifere arterier efter akut H1N1-infektion; 2) genoprettelse af lungeelasticitet og styrke, samt øgede antioxidanter, der reducerer inflammation efter træning, bidrager til at forbedre kardiorespiratorisk kapacitet; og 3) forbedret autonom modulering af det kardiorespiratoriske system forbedrer træningskapaciteten og det generelle helbred.

Mens der er minimale beviser, der specifikt viser, at cerebrovaskulær funktion er ændret efter COVID19-infektion, indikerer epidemiologiske beviser, at personer, der kommer sig fra COVID19, har en højere risiko for slagtilfælde. Jo tidligere bevægelsesbaseret træningsrehabilitering introduceres til slagtilfældebehandling, jo større er forbedringen i træningskapacitet, perifer vaskulær og cerebrovaskulær funktion, hovedsagelig på grund af svækket vaskulær inflammation og øget neurotrofiske modulatorer. Fysisk inaktivitet hos personer, der har haft et slagtilfælde eller har en høj risiko for slagtilfælde, forværrer yderligere inflammatorisk vaskulær dysfunktion. Motion stimulerer det cerebrovaskulære endotel direkte ved at øge blodgennemstrømningen og intraarteriel shear stress i cerebrale arterier. Cerebrovaskulær funktion reguleres af et udsøgt synergistisk og redundant sæt fysiologiske kontroller (dvs. arterielt partialtryk af kuldioxid og oxygen, arterielt blodtryk, neurogen autonom modulering og hjerteoutput). Ud over de direkte cerebrovaskulære fordele ved træningsterapi vil systemiske kardiorespiratoriske forbedringer, der forbedrer gasudveksling, blodtryk, autonome reflekser og hjertefunktion, have vigtige vaskulære fordele i hjernen. Derfor giver den foreslåede forskning en betydelig fordel for at forbedre træningskapaciteten såvel som kardiorespiratorisk og cerebrovaskulær funktion under bedring efter COVID19-infektion.

Kardiorespiratorisk funktion kvantificeres ved hjælp af et standardiseret batteri af kliniske tests til vurdering af kardiovaskulær og lungefunktion i hvile og under submaksimale og maksimale stressfaktorer. For eksempel bestemmes hvilende kardiovaskulær funktion ved at måle hjertefrekvens, venstre og højre ventrikulære hjertefunktion, perifer vaskulær blodgennemstrømning og pulsbølgehastigheder. Disse målinger giver kvantificerbar information vedrørende arteriel stivhed, autonom og perifer vaskulær funktion, som er primære determinanter ved regulering af central hæmodynamik (dvs. hjertevolumen, arterielt blodtryk og blodgennemstrømning) og kardiovaskulær sundhed. Det er ukendt, om COVID19-infektion påvirker den centrale hæmodynamik i hvile. Vores forskergruppe har imidlertid tidligere observeret central hæmodynamisk dysfunktion efter akutte inflammatoriske reaktioner på forskellige virusinfektioner. Submaksimale (flowmedieret dilatation) og maksimale (kardiopulmonal træningstest) fysiologiske mål giver forskere mulighed for at kvantificere kardiorespiratoriske systemers evne til at reagere på stressfaktorer observeret i daglig aktivitet. Efter rehabiliteringsinterventioner giver submaksimal og maksimal kardiopulmonal testning den nødvendige kvantificering af træningsinterventionernes effektivitet.

Hjerteekkokardiografi: Venstre og højre ventrikelmekanik (endediastoliske og slutsystoliske volumener, mitralfyldning,), samt central hæmodynamik i aorta og venahule (aortadiameter, hjertevolumen, slagvolumen, hjertefrekvens), vil blive vurderet kl. hvile ved hjælp af todimensionel ekkokardiografi via et Hitachi Aloka Alpha 7-system (Tokyo, Japan). Med forsøgspersoner i venstre sideposition vil målinger blive opnået ved hjælp af to- og firekammervisningen. Det indre af venstre ventrikel vil blive sporet manuelt under både endesystole og endediastole. Volumen vil blive målt ved hjælp af Simpsons regel. Slagvolumen vil blive beregnet ved at trække slutdiastolisk volumen fra slutsystolisk volumen. Hjertevolumen vil blive beregnet som HR ganget med slagvolumen. Tre slag vil blive målt, og gennemsnittet vil blive brugt i analyserne. Udstødningsfraktion vil blive beregnet ud fra ventrikulære volumener og udtrykt som en procentdel af slut systolisk til slut diastolisk volumen. Mitralklaphastigheder vil blive opnået fra den apikale 4-kammervisning, hvorved E, A og E/A vil blive målt. Tilløbets hældning vil også blive bestemt. Vævsdoppler vil også blive udført for at opnå E' med E/E' beregnet. Til sidst vil plettersporing blive udført ved hjælp af TOMTEC vævssporingssoftware.

Cerebrovaskulær funktion vurderes traditionelt ved hjælp af en uni-dimensionel tilgang, der kvantificerer cerebral blodgennemstrømning (CBF) reaktioner på en enkelt forstyrrelse, der understreger en af ​​de primære mekanismer involveret i CBF-regulering. De primære mekanismer involveret i CBF-regulering i hvile og under træning er arterielle blodgasser, arterielt blodtryk, neurogene autonome systemer og metabolisme. Således bruges kliniske stimuli til at fremkalde en cerebrovaskulær reaktion ved at ændre miljømæssige, farmakologiske eller fysiologiske forhold, som specifikt forstyrrer en af ​​disse primære mekanismer. Nye tilgange, udviklet af vores forskerhold, fremmer traditionelle endimensionelle CBF-vurderinger, ved at teste den cerebrale vaskulatur ved hjælp af et batteri af kliniske vurderinger eller gennem vurderinger, der fremkalder specifikke og systemiske fysiologiske forstyrrelser, der påvirker CBF. De to cerebrovaskulære vurderingsstrategier, der anvendes i denne protokol, vurderer specifikt det cerebrovaskulære respons på ændringer i kuldioxid, blodtryk og neurogen aktivitet i hvile, såvel som under trinvis øvelse af hele kroppen og udmattende håndgreb. Disse tests vil give traditionel endimensionel kvantificering af cerebrovaskulær funktion, samt give nuanceret kvantificering af integrativ cerebrovaskulær funktion. Ved at anvende vurderingsstrategier, der på samme måde retter sig mod de samme systemer, som træningsinterventionerne sigter mod at forbedre (dvs. respiratoriske, kardiovaskulære og skeletmuskelsystemer), vil de cerebrovaskulære test før og efter intervention give et indeks over den andel, som hvert system bidrager til fysiologisk bedring efter vores COVID19-infektion.

Mål 2 - Giver kombinationen af ​​genoptræning af inspiratoriske muskler og hjertetræning additive kardiorespiratoriske og cerebrovaskulære COVID19-restitutionsfordele? Lungedysfunktion og lungebetændelse er de overvejende bekymringer ved COVID19-infektion. Mens feber, hoste, træthed, myalgi og dyspnø er de mest almindelige symptomer hos personer, der er inficeret med COVID19-virussen. For mange individer, der er inficeret med COVID19, er overlevelse af virussen kun en del af problemet. En nylig rapport identificerede, at COVID19-patienter, der anses for at være raske og dermed udskrevet fra hospitalet, har en vedvarende unormal lungediffusion; en retrospektiv undersøgelse afslørede, at pulmonal diffusion efter COVID19-infektion kan forblive unormal i 30 dage efter udskrivelsen. Længerevarende pulmonal svækkelse tilskrives primært respiratorisk muskelatrofi og respiratorinduceret diafragma dysfunktion ved alvorlig COVID19-infektion. Imidlertid kan en langvarig anfald af hoste, træthed og dyspnø forbundet med mild COVID19-infektion også udløse pulmonal dysfunktion og forringe respiratorisk muskelstyrke. Pulmonal dysfunktion forårsaget af dårlig inspiratorisk muskelstyrke øger vejrtrækningsarbejdet, muskelsympatisk nerveaktivitet og træthed forbundet med fysisk aktivitet. Udmattende inspiratorisk muskelarbejde reducerer træning og fysisk kapacitet, mens øget muskelsympatisk nerveaktivitet reducerer blodgennemstrømningen til aktive lemmer og øger træthed. Følgelig sænker vedvarende svækkelse af lungefunktionen efter COVID19-infektion, uanset sværhedsgrad, træningskapacitet, fysiske evner, livskvalitet og sandsynligvis kardio- og cerebrovaskulær funktion.

Inspiratorisk muskeltræning, som effektivt involverer standardiserede vejrtrækningsrutiner, der er organiseret i lighed med træningsprogrammer, har vist sig effektiv til at reducere træthed, myalgi og dyspnø i andre kroniske luftvejssygdomme. Forbedringen i kardiorespiratorisk funktion efter IMT er primært resultatet af styrkede inspiratoriske muskler. Forøgelse af inspiratorisk muskelstyrke reducerer vejrtrækningsarbejdet under fysisk aktivitet og metaboliske omkostninger forbundet med vejrtrækning både i hvile og under fysisk aktivitet. Skeletmuskler konkurrerer ofte om blodforsyningen under træning, især når vejrtrækningsarbejdet øges, derfor giver forbedret inspiratorisk muskelfunktion med IMT i forbindelse med træning sandsynligvis en hyperadditiv blodgennemstrømningsstimulus i hele vaskulaturen sammenlignet med træning alene. I betragtning af de vasogene og angiogene egenskaber afledt af øget kardiovaskulær blodgennemstrømning, giver IMT-træning i forbindelse med træningstræning en innovativ strategi til at lette en forbedret COVID19-genopretning. Ingen undersøgelse til dato har undersøgt virkningen af ​​IMT-træning og træning på cerebrovaskulær funktion. Imidlertid bør forbedringer i kardiorespiratorisk funktion forbundet med forbedret respiratorisk muskelfunktion også synergistisk forbedre cerebrovaskulær regulering.

For at opsummere, IPL har specialiseret sig i at bruge træning til at forbedre funktionen af ​​de kardiorespiratoriske og cerebrovaskulære systemer i kliniske modeller for kronisk sygdom. For eksempel har medlemmer af IPL tidligere vist, at den cerebrovaskulære reaktion på træning er afhængig af kuldioxid, arterielt blodtryk og arteriel shear stress i sundhed og sygdom. Desuden øger individualiseret hjertetræningsrehabilitering CBF (~10%), og genetablerer normal CBF, i hjertesvigtpopulationer. Tilsvarende har IPL indsamlet data relateret til den foreslåede forskning, idet træningstræning forbedrer vaskulær hæmodynamik og autonom modulering i populationer, der lever med inflammatorisk sygdom (diabetes); samt forbedrer blodtrykket. Kardiorespiratoriske forskningsspecialister i IPL har også vist, at muskeltræning forbedrer træningstolerance og dyspnø hos overvægtige patienter, som har øget risiko for komplikationer fra COVID-infektion. Samlet sigter forskere i IPL på at bruge disse teknikker og tilgange til at bestemme optimale strategier til at forbedre COVID19-gendannelse i hjertet, hjernen og lungerne.