Auswirkungen von Aerobic-Übungen mit geringer Intensität auf die mikrovaskuläre Endothelfunktion von Patienten mit Typ-1-Diabetes

Probanden Die vorliegende Studie wurde in Übereinstimmung mit der Deklaration von Helsinki von 1975 in der überarbeiteten Fassung von 2000 durchgeführt, und das Institutional Review Board des Universitätskrankenhauses der staatlichen Universität von Rio de Janeiro, Brasilien, hat diese Studie genehmigt. Sobald sie als geeignet angesehen wurden, lasen und unterschrieben alle Probanden eine Einverständniserklärung, die vom IRB genehmigt wurde.

Die Studienteilnehmer wurden unter Patienten rekrutiert, die in einem öffentlichen Krankenhaus nachuntersucht wurden. Zweiundzwanzig Personen mit seit mehr als 6 Jahren diagnostiziertem T1D im Alter zwischen 25 und 50 Jahren (Mittelwert 34 ± 7 Jahre) wurden in die Studie aufgenommen.

Die klinische Erstbeurteilung umfasste die Anamnese und körperliche Untersuchung sowie die Erfassung folgender anthropometrischer Daten: Gewicht, Körpergröße, Taillenumfang und Body-Mass-Index (BMI). Blutdruckmessungen wurden bei Patienten in Rückenlage nach 5 Minuten in ruhiger Umgebung durchgeführt; sie wurden zweimal mit zweiminütigen Intervallen zwischen den Messungen wiederholt. Alle Messungen wurden vor und nach zwölf Wochen körperlichem Training durchgeführt.

Blutentnahme und Labortests An dem Morgen, der für die Beurteilung der Hautmikrozirkulation vorgesehen war, stellten sich die Patienten 12 Stunden lang nüchtern zur Blutentnahme vor. Raucher sollten in der Nacht zuvor bis zum Abschluss der Tests weder geraucht noch Koffein zu sich genommen haben. Folgende Variablen wurden kolorimetrisch gemessen: Nüchtern- und postprandialer Plasmaglukosespiegel, Gesamtcholesterin, LDL- und HDL-Cholesterin, Triglyceride, Transaminasen, hochempfindliches C-reaktives Protein, Gamma-Glutamyltransferase, Kreatinkinase, Harnstoff, Kreatinin, Albumin und Harnsäure Reaktionen unter Verwendung einer Cobas Mira-Maschine (Roche). Blutproben wurden vor und nach der körperlichen Trainingsperiode entnommen. LDL-Cholesterin wurde unter Verwendung der Friedewald-Formel berechnet. Serumproben wurden bis zur Messung der IL-6-Spiegel mit einem kommerziellen ELISA-Kit (Cayman Chemical Company, Ann Arbor, MI, USA) gemäß den Anweisungen des Herstellers bei –80°C eingefroren gehalten.

Körperliches Training Die Studienteilnehmer absolvierten ein aerobes Trainingsprotokoll, das auf niedrige Intensität abzielte und 45 % der Herzfrequenz-(HF-)Reserve [(HFmax – HF-Ruhe) x 45 % + HF-Ruhe] entsprach. Die Trainingseinheiten wurden 12 Wochen lang 4 Mal pro Woche durchgeführt und beinhalteten abwechselnd Gehen und Laufen, entsprechend dem Fitnessniveau des Patienten, so dass die Herzfrequenzreserve zwischen 40-50% lag. Die Herzfrequenz wurde unter Verwendung von Herzfrequenzmonitoren (Polar Electro Oy, Kempele, Finnland) überwacht. In den ersten vier Trainingswochen wurden jede Woche zusätzliche 10-Minuten-Schritte pro Sitzung durchgeführt, um eine allmähliche Steigerung des Volumens von 30 auf 60 Minuten während der verbleibenden acht Wochen zu fördern.

Kapillaroskopie durch intravitale Videomikroskopie Die Kapillardichte, definiert als die Anzahl perfundierter Kapillaren pro mm2 Hautfläche, wurde durch hochauflösende intravitale Farbmikroskopie (Moritex, Cambridge, UK) unter Verwendung eines Videomikroskopiesystems mit epi- beleuchtetes faseroptisches Mikroskop mit einer 100-W-Quecksilberdampflampe als Lichtquelle und einem M200-Objektiv mit einer Endvergrößerung von 200X. Der Rücken des nichtdominanten mittleren Phalanx wurde für die Bildaufnahme verwendet, die stattfand, während der Patient bequem in einer Umgebung mit konstanter Temperatur (23 ± 1 °C) saß. Unter Verwendung eines halbautomatischen integrierten Systems (Microvision Instruments, Evry, Frankreich) wurden Bilder erfasst und für die spätere Offline-Analyse gespeichert. Die mittlere Kapillardichte wurde als arithmetisches Mittel der Anzahl sichtbarer (d. h. spontan perfundierter) Kapillaren in drei zusammenhängenden mikroskopischen Feldern von jeweils 1 mm2 berechnet. Dann wurde eine Blutdruckmanschette am Arm des Patienten angelegt und auf suprasystolischen Druck (50 mm Hg über dem systolischen arteriellen Druck) aufgepumpt, um den Blutfluss für drei Minuten vollständig zu unterbrechen (postokklusiver reaktiver Hyperämietest, PORH-Test). Nach dem Lösen der Manschette wurden während der folgenden 60-90 Sekunden erneut Bilder aufgenommen und aufgezeichnet, während denen eine maximale hyperämische Reaktion erwartet wurde.

Mikrovaskuläre Reaktivität auf pharmakologische Stimulation Die mikrovaskuläre Hautreaktivität wurde mittels Laser-Doppler-Perfusionsüberwachung (LDPM) untersucht, einer Methode, die zuvor standardisiert und validiert wurde. Echtzeitvariationen des kutanen Mikrozirkulationsflusses wurden durch ein LDPM-System (Wellenlänge 780 nm; Periflux 5001, Perimed AB, Järfälla, Schweden) bewertet, das an ein pharmakologisches Mikroiontophoresesystem (PeriIont, Perimed AB) angeschlossen war. Die Iontophorese-Mikroelektroden (PF 383, Perimed) wurden in den Kopf der Lasersonde (PF 481-1, Perimed) eingebaut, und die Sondentemperatur wurde auf 32°C standardisiert, um Schwankungen der Hauttemperatur und folglich der Temperatur zu vermeiden Messungen des mikrovaskulären Flusses. Die Arzneimittelabgabeelektroden wurden mit 200 &mgr;l 1%iger ACh-Lösung (Sigma Chemical Co., USA) gefüllt und auf der ventralen Oberfläche des Unterarms platziert, entfernt von sichtbaren subkutanen Venen und Bereichen mit Hautpigmentierung. Neutralelektroden zur Stromverteilung wurden 15 cm über den Infusionselektroden platziert und Referenzpunkte markiert und beschriftet, um die Reproduzierbarkeit während der zweiten Untersuchung zu gewährleisten, die am Ende des Interventionszeitraums stattfand. Nach 5-minütigem Messen des Grundlinienflusses wurden vier gleiche kumulative Dosen von ACh (Anodenstrom) bei einer konstanten Intensität von 0,1 mA für 10, 20, 40 und 80 Sekunden mit Gesamtladungen von 1, 2, 4 und 8 Millicoulomb angelegt , was ein 120-Sekunden-Intervall zwischen den Dosen ermöglicht. Die Aufzeichnung des durch ACh induzierten mikrovaskulären Flusses wurde 10 Minuten lang wie folgt durchgeführt: 2 Minuten für jede Dosis und 2 Minuten, damit der Fluss nach der letzten Dosis ein Plateau erreichen konnte. Unter Verwendung einer neuen Verabreichungselektrode, die an einer anderen Stelle desselben Unterarms angebracht wurde, wurden vier Dosen einer Lösung von 1 % Natriumnitroprussid (SNP; Sigma Chemical CO, USA), gelöst in destilliertem Wasser, unter Verwendung eines Kathodenstroms (gleiche Ladungen und Intervalle wie für Ach).

Die semiquantitative Laser-Doppler-Leistung wird in willkürlichen Perfusionseinheiten (PUs) der Ausgangsspannung (1 PU = 10 mV) gemäß allgemeinem Konsens (European Laser Doppler Users Groups, London, 1992) ausgedrückt. Ein Bereich unter der Flussantwort auf die ACh-Kurve konnte unter Verwendung der Software PeriSoft für Windows 2.5 (Perimed, Järfälla, Schweden) definiert werden; diese Fläche wurde quantitativ gemessen und in PE/s ausgedrückt.

Mikrovaskuläre Reaktivität auf physiologische Stimulation Nach 5-minütiger Messung des Ruhekapillarflusses mit einer anderen Lasersonde (PF 457, Perimed), die zu Beginn der Aufzeichnungssitzung positioniert worden war, wurde der PORH-Test durchgeführt. Nach Druckentlastung wurden der maximale Durchfluss und die Fläche unter der PORH-Kurve gemessen. Der Mittelwert des Ruheflusses wurde als Basalflusswert betrachtet. Als der mikrovaskuläre Fluss nach dem PORH-Test (typischerweise 5–10 Minuten) auf den Ausgangswert zurückkehrte, wurde die maximale mikrovaskuläre Vasodilatation der Haut bei längerer (20 Minuten) lokaler Erwärmung der Lasersonde auf 42°C untersucht. Der Ausgangswert des mikrovaskulären Flusses wurde wie oben beschrieben berechnet.

Statistische Analyse Die Werte wurden als Mittelwert ± Standardfehler der Mittelwerte für die Variablen mit einer Normalverteilung und als Median (25.–75. Perzentile) für Variablen mit einer nichtparametrischen Verteilung gemäß den Ergebnissen des Shapiro-Wilk-Normalitätstests ausgedrückt . Die Daten wurden je nach Bedarf durch zweiseitige gepaarte t-Tests oder den zweiseitigen Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-Test analysiert. Die Nullhypothese wurde bei P < 0,05 verworfen.