Wirksamkeit von kombiniertem Aerobic- und Krafttraining bei akuten und chronischen Anpassungen bei Patienten mit Herzinsuffizienz

Literaturüberblick: CHF ist das weltweit größte Problem der öffentlichen Gesundheit[1], weit verbreitet bei älteren Menschen und eine der Hauptursachen für Behinderungen, Krankenhausaufenthalte, Morbidität und Mortalität[2]. Im Allgemeinen haben CHF-Patienten eine reduzierte körperliche Leistungsfähigkeit mit Hauptsymptomen wie Anstrengungsintoleranz, früher Erschöpfung und Atemnot[3], die auch eine erhöhte periphere und zentrale Chemosensitivität und ein gestörtes sympathovagales Gleichgewicht mit Vorherrschaft der sympathischen Aktivierung (SA) aufweisen[4].

Das Verständnis des oxidativen Stoffwechsels und der intrazellulären Energieübertragung sowohl im Skelett- als auch im Herzmuskel, der Mechanismen der endothelialen Dysfunktion und der Rolle von SA und entzündlichen Zytokinen bieten mögliche mechanistische Erklärungen der pathophysiologischen Faktoren, die an der Entwicklung von Belastungsintoleranz beteiligt sind [5,6]. Bei CHF-Patienten wurde gezeigt, dass eine erhöhte Arteriensteifigkeit mit kardiovaskulärer Morbidität und Mortalität verbunden ist[7]. Es gibt Hinweise darauf, dass eine erhöhte Arteriensteifigkeit eine Belastungsintoleranz bei CHF-Patienten vorhersagt[8].

Eine erhöhte Karotis-IMT ist mit einer subklinischen linksventrikulären (LV) myokardialen Dysfunktion verbunden, was auf eine mögliche Rolle der Karotis-IMT bei der Bestimmung des Herzinsuffizienzrisikos hindeutet [9]. CHF ist auch mit einer endothelialen Dysfunktion verbunden, einschließlich einer beeinträchtigten Endothel-vermittelten, flussabhängigen Dilatation (FMD). Da angenommen wird, dass die Endothelfunktion eine wichtige Rolle bei der Koordination der Gewebedurchblutung und der Modulation der arteriellen Compliance spielt, sind Eingriffe zur Verbesserung der endothelialen Dysfunktion unerlässlich.

Systemische Vasokonstriktion und beeinträchtigte periphere Perfusion sind Kennzeichen bei fortgeschrittener CHF. Während vorgeschlagen wurde, dass eine Reihe von Faktoren, darunter ein erhöhter sympathischer Tonus und ein aktiviertes Renin-Angiotensin-System, an der reduzierten arteriellen vasodilatatorischen Kapazität bei Herzinsuffizienz beteiligt sind, wurde nun die zentrale Rolle des Endothels bei der Koordination der Gewebeperfusion erkannt.

Mehrere klinische Studien haben eine endotheliale Dysfunktion großer Conduit und kleiner Widerstandsgefäße bei Patienten mit CHF dokumentiert. Eine endotheliale Dysfunktion kann das kardiovaskuläre System auf zwei Arten beeinflussen: Erstens kann eine endotheliale Dysfunktion von Widerstandsgefäßen die periphere Perfusion beeinträchtigen, und zweitens kann eine endotheliale Dysfunktion großer Leitungsgefäße die Erhöhung des Blutflusses durch die versorgenden großen Gefäße einschränken und die Impedanz erhöhen des versagenden LV und beeinträchtigen folglich die LV-Ejektionsfraktion (LVEF). Eine wichtige funktionelle Folge der endothelialen Dysfunktion ist die Unfähigkeit, Stickstoffmonoxid (NO) als Reaktion auf physiologische Stimuli, wie z. Umgekehrt verstärkt ein chronisch erhöhter Blutfluss die Freisetzung von NO in experimentellen Modellen durch Hochregulierung der NO-Synthase, dem Enzym, das L-Arginin verwendet, um NO zu erzeugen. Die intermittierende Erhöhung des Blutflusses durch körperliches Training kann die Fähigkeit des Endothels zur Freisetzung von NO erhöhen und daher die Endothelfunktion bei Patienten mit CHF wiederherstellen, die normalerweise einem begrenzten Maß an körperlicher Aktivität ausgesetzt sind [5]. Das dysfunktionale Endothel trägt zu einer erhöhten Gefäßsteifigkeit und einer beeinträchtigten arteriellen Dehnbarkeit bei, wodurch die Myokardschädigung verstärkt wird [10].

Die direkte Beziehung zwischen Bewegung und Gefäßgesundheit ist sicher, aber die komplexen Stoffwechselwege, hämodynamischen Auswirkungen von Bewegung auf kardiovaskuläre Zellen/Gewebe und die Regulierung der durch Bewegung aktivierten genetischen Expression sind noch weitgehend undefiniert[11]. Die Auswirkungen von Aerobic- und Widerstandstraining auf den klinischen Blutdruck können unterschiedlich sein, da sie unterschiedliche mechanische Eigenschaften haben. Aerobic-Training (AT) ist gekennzeichnet durch die Ausführung zyklischer Übungen, bei denen große Muskelgruppen über einen langen Zeitraum mit leichter bis mittlerer Intensität kontrahiert werden. Andererseits ist Krafttraining (ST) durch die Ausführung von Übungen gekennzeichnet, bei denen Muskeln aus einem bestimmten Körpersegment gegen eine Kraft kontrahiert werden, die der Bewegung entgegenwirkt [12].

Die aerobe Kapazität steht in direktem Zusammenhang mit der arteriellen Funktion, einschließlich Endothelfunktion, arterieller Steifheit und Wellenreflexion. Außerdem ist die Kopplung von arterieller und kardialer Funktion eine Hauptdeterminante der aeroben Kapazität. Daher schränkt eine schlechte arterielle Ruhefunktion wahrscheinlich die aerobe Kapazität ein, aber es ist auch möglich, dass Veränderungen der arteriellen Funktion während akuter Belastung eine Rolle spielen. Die Arterienfunktion ist nicht nur mit der aeroben Kapazität verbunden, sondern ist auch ein unabhängiger Prädiktor für die Mortalität [5].

Kontrollierte klinische Studien haben gezeigt, dass ExT-Programme bei Herzinsuffizienz-Patienten die peripheren und kardialen Anpassungen sowie die aerobe Kapazität verbessern, den Beginn des anaeroben Stoffwechsels verzögern und das autonome Gleichgewicht verbessern[1,13]. Abgesehen von der Anpassung des maximalen Herzzeitvolumens, der Herzkontraktilität und des Schlagvolumens kann die aerobe ExT auch eine Verbesserung des peripheren mikrovaskulären Hintergrunds fördern, indem sie den Strömungswiderstand verringert, die Compliance der Arterien und die Endothelfunktion erhöht [13]. Anomalien im Endothel und FMD sind ein Schlüsselphänomen bei der abgestumpften vasodilatatorischen Reaktion bei CHF-Patienten. ExT ermöglicht die Verbesserung sowohl der basalen endothelialen NO-Bildung als auch der Agonisten-vermittelten FMD des Skelettmuskel(SM)-Gefäßsystems bei CHF-Patienten. Die Korrektur der endothelialen Dysfunktion ist mit einer signifikanten Verbesserung der körperlichen Leistungsfähigkeit verbunden, die sich in einer 26 %igen Erhöhung der maximalen Sauerstoffaufnahme (VO2peak) zeigt[14].

Frühere Studien zu Herzinsuffizienz haben gezeigt, dass 16,4 % von 171 Patienten Kachexie hatten und die Sterblichkeit nach 18 Monaten der Nachbeobachtung bei der Untergruppe der Patienten mit Kachexie bis zu 50 % betrug, verglichen mit 17 % bei Patienten ohne Kachexie. Herzkachexie ist definiert als ein fortgeschrittenes Stadium der Herzinsuffizienz, das mit einem unfreiwilligen Verlust von mindestens 5 % des nicht ödematösen Körpergewichts einhergeht. Und Muskelschwund, auch bekannt als Sarkopenie, ist der Verlust von Muskelmasse (MM) und Kraft, während Kachexie Gewichtsverlust beschreibt. Die Unterscheidung der beiden klinischen Zustände kann auch schwierig sein, da Kachexie und Muskelschwund bei demselben Patienten gleichzeitig auftreten können. Tatsächlich kann Kachexie zu Muskelschwund führen und umgekehrt, obwohl Muskelschwund früher im Krankheitsverlauf auftreten kann[15].

Die SM-Stärke in den oberen und unteren Extremitäten sind Parameter, die das Überleben unabhängig voneinander vorhersagen [16,17,18]. Diese alternative Behandlung sollte sich auf die Steigerung von MM, Kraft und Kraft in den Gliedmaßen konzentrieren, um die Funktionalität und Leistung zu verbessern[19]. Die SM-Dysfunktion umfasst eine reduzierte kontraktile Herzleistung, die zu Veränderungen in der SM-Physiologie, Muskelatrophie, Schwäche und reduzierter oxidativer Kapazität beiträgt [20]. Die Muskelfunktion wird auch als Reaktion auf ST bei CHF-Patienten verbessert, einschließlich der Myofilamentfunktion und des gesamten Muskels[21] sowie der SM-Oxidationskapazität[21].

Es ist entscheidend, dass das ExT bei solchen Patienten die peripheren Muskeln effektiv trainiert, ohne großen kardiovaskulären Stress zu erzeugen. Ein alternativer Behandlungsansatz sollte sich auf die Anwendung eines spezifischen Krafttrainingsprogramms konzentrieren, um die Körperzusammensetzung zu verbessern[22], die Querschnittsfläche und die Muskelfaser zu vergrößern[23], die alle dem Muskelschwund entgegenwirken und ein Eckpfeiler bei der Prävention von Sarkopenie sein können und Herzkachexie bei CHF-Patienten[24].

ExT ist ein wichtiger Bestandteil von Rehabilitations-/Sekundärpräventionsmaßnahmen, der signifikante vorteilhafte Veränderungen in Mechanismen der Pathophysiologie, Belastungstoleranz, funktionellen Kapazität und QoL hervorruft und sich gleichzeitig positiv auf Krankenhausaufenthalte und die Verringerung der Sterblichkeit auswirkt. Es besteht ein wachsendes Interesse an den Merkmalen und Modalitäten des Bewegungstrainings, die optimale Vorteile hervorrufen können. Es hat sich gezeigt, dass Hochintensitäts- und Intervallmodus größere Vorteile bringen als Regime mit moderater Intensität und kontinuierlichem Modus. In Anbetracht der aktuellen Beweislage für hochintensives Intervalltraining (HIIT) bei CHF hat sich HIIT als effizienter erwiesen, was zu einer langfristigen Einhaltung führt, was ein wichtiger praktischer Aspekt ist, der während des ExT zu berücksichtigen ist, und folglich zu optimierten Verbesserungen in zentralen und periphere Anpassungen[25]. Weitere Studien sind erforderlich, um ihre Sicherheit und ihren Nutzen bei dieser Art von Patienten zu belegen.

Darüber hinaus gab es gute Gründe für die Einbeziehung von ST in das HIIT, das sich auch als vorteilhaft in Bezug auf die Trainingskapazität und die Lebensqualität erwiesen hat. Es ist allgemein bekannt, dass die Kombination von AT und ST die bevorzugte Trainingsintervention ist, um den Verlust von MM umzukehren oder abzuschwächen und die Trainings- und Funktionskapazität sowie die Muskelkraft bei diesen Personen zu verbessern[19]. Aber es gibt zugrunde liegende Mechanismen des ST in der peripheren Kapazität des CHF-Patienten, die unidentifiziert bleiben. Und es ist nicht bekannt, welche Vorteile es hat, verschiedene Anteile von AT und ST zu kombinieren.

Aus diesem Grund testen die Ermittler zwei Proportionen im kombinierten Training, CAT und CST. Es gab keine Daten zu den sogenannten kombinierten Regimen, die sowohl Aerobic-Übungen mit HIIT als auch ST umfassen, und die Forscher werden die Auswirkungen der akuten und chronischen Reaktion bewerten.

Zweck: Das Forschungsprojekt soll zu einem besseren Verständnis in mehreren Aspekten beitragen, die durch wissenschaftliche Forschung nicht erklärt werden. Die Ziele dieses Forschungsprojekts sind:

1. Bestimmung der Wirksamkeit eines ExT-Programms mit unterschiedlichen Anteilen von CAT und CST bei der Förderung kumulativer Wirkungen bei akuten und chronischen Anpassungen bei CHF-Patienten;
2. Um die Mechanismen der potenziellen Verbesserung der durch ST geförderten Wirksamkeit zu identifizieren; Dieses Forschungsprojekt wird modernste Methoden anwenden, die sich auf die Analyse peripherer Anpassungen in beiden Gruppen konzentrieren, nämlich auf Echokardiographie-Variablen, kardiopulmonale Belastungstests, arterielle Steifheit, funktionelle körperliche Fitness, QoL und Körperzusammensetzung in 2 herausragenden Momenten: M1) Ausgangswert und M2) 3 Monate.

Plan und Methoden: Dieses Projekt wird die akuten und chronischen Auswirkungen auf zentrale und periphere Anpassungen eines kombinierten Trainings an Patienten mit CHF bewerten, um eine Reihe wichtiger Lücken in der wissenschaftlichen Erkenntnis mit potenziellem klinischem Nutzen anzugehen.

Studiendesign: Bei CHF-Patienten wird ein longitudinales randomisiertes Kontrollstudien-Forschungsdesign (RCT) mit zwei unterschiedlichen ExT-Verschreibungen (CAT und CST) angewendet. Alle gleichen Bewertungen werden in zwei Momenten durchgeführt: M0 - Baseline und M1 - 3 Monate nach Beginn des ExT. Die Patienten werden in eine der beiden ExT-Gruppen randomisiert.

Rekrutierung und Screening dauern 9 Monate (Oktober 2017 bis Juni 2018) und die Patientenbewertung dauert bis August 2018. Es wird erwartet, dass das Projekt im Dezember 2018 mit einer Peer-Review-Redaktion abgeschlossen und/oder akzeptiert wird.

Die folgenden Bewertungen zu den 4 Momenten werden im Gastkrankenhaus, FMH-UL, durchgeführt: Echokardiogramm (Echo); kardiopulmonaler Belastungstest (CPET); arterielle Steifheit - Complior Analyse; Intima-Media-Dicke – Ultraschall; Körperzusammensetzung - radiographische Dual-Energy-Absorptiometrie; funktionelle körperliche Fitness – Fullerton Functional Fitness Test; isometrische Kraft - tragbarer Handdynamometer JAMAR plus digital; Maximalkraft - 1RM und QoL-Fragebogen.

Alle Bewertungsmomente werden in 4 Tagen durchgeführt:

Tag 1 – Das CPET, Echo wird im Gastkrankenhaus durchgeführt; Tag 2 und 3 – während eines Tages und einer Zeit der ExT-Sitzung im Gastkrankenhaus führt der Patient die funktionellen körperlichen Fitnesstests durch; Maximalkraft; Fragebogen zu isometrischer Kraft und QoL. An einem anderen Tag führen die Untersucher die arterielle Steifigkeit und die IMT vor der Sitzung in Ruhe und nach der ExT durch; Tag 4-In FMH und Röntgen-Absorptiometrie (DXA)-Untersuchung mit dualer Energie. Einzelne Berichte werden per E-Mail versandt oder auf Papier geliefert. Während des einjährigen Projekts trifft sich das multidisziplinäre Team alle zwei Monate, um die Studieninformationen zu aktualisieren und den Fortschritt des Patienten zu besprechen.