Kardiovaskuläre Auswirkungen von körperlicher Betätigung bei Patienten mit Parkinson-Krankheit

Die Parkinson-Krankheit (PD) ist bei bis zu 50 % der Patienten mit einer abnormalen Kontrolle des Herz-Kreislauf-Systems verbunden. Die kardiovaskuläre autonome Dysfunktion ist das Ergebnis einer abnormalen Regulation des kardiovaskulären Systems durch das autonome Nervensystem (ANS). Sie manifestiert sich als orthostatische Hypotonie, Hypertonie im Liegen und kann möglicherweise eine abnormale Herzfrequenz und einen abnormalen Rhythmus sowie abnormale hämodynamische Reaktionen auf körperliche Betätigung beinhalten. Orthostatische Hypotonie ist ein plötzlicher Abfall des Blutdrucks (BP) als Folge der Einnahme einer aufrechteren Körperhaltung wie dem Aufstehen und kann sich als allgemeine Schwäche, Benommenheit, geistige „Trübung“ bis hin zur Synkope äußern. Darüber hinaus kann der Belastungsstress die Manifestation einer asymptomatischen kardiovaskulären autonomen Dysfunktion verschlimmern, was zu einer verminderten Gleichgewichtskontrolle führt, die den Patienten unfähig machen kann, sich zu bewegen und/oder den Patienten für ein höheres Sturzrisiko und eine verringerte Fähigkeit zu Aktivitäten des täglichen Lebens prädisponiert (ADLs) und Verwirrung. Stürze bei älteren Patienten, die die Mehrheit der Patienten mit Parkinson ausmachen, sind potentiell gefährlich und behindernd. Allerdings ist die Reaktion des Herz-Kreislauf-Systems weder auf die routinemäßig verordneten physiotherapeutischen Übungen noch auf die routinemäßigen körperlichen Aktivitäten der Patienten mit Parkinson bekannt. Aufgrund fehlender Forschungsdaten zu den Auswirkungen dieser Übungen/Aktivitäten kann daher nicht festgestellt werden, ob bestimmte Komponenten der routinemäßigen physiotherapeutischen Behandlung im Hinblick auf die Entwicklung oder Verschlechterung einer kardiovaskulären autonomen Dysfunktion für den Patienten angemessen und sicher sind. Dasselbe gilt für einige ADLs des Patienten, die Anzeichen und Symptome einer kardiovaskulären autonomen Dysfunktion auslösen können. Die Forscher beabsichtigen daher, dasselbe zu untersuchen.

Diese Forschung besteht aus zwei Teilen - Stufe 1 und Stufe 2. Nur Stufe 2 ist eine randomisierte kontrollierte Studie. Die spezifischen Ziele für jede Phase sind:

Stufe 1 – Analyse des Spektrums der kardiovaskulären Dysfunktion bei Patienten mit Parkinson –

• Wie durch das autonome Reflexscreening bestimmt; und
• Als Reaktion auf die unterschiedlichen Körperhaltungen/Tätigkeiten/Übungen und auf das Tragen einer Bauchbinde.

Stufe 2 – Untersuchung, ob die Stärkung der Bauchmuskulatur eine wirksame Strategie sein kann, um die Fähigkeit des Herz-Kreislauf-Systems zu verbessern, der Entwicklung von OH entgegenzuwirken.

Bühne 1:

Nach Aufnahme in die Studie soll ein Basislinien-Screening der autonomen Reflexe durchgeführt werden. Dieses Screening hat folgende Komponenten:

1. Quantitativer sudomotorischer Axonreflextest (QSART): Der QSART wertet das postganglionäre sympathische sudomotorische Axon aus, d. h. er bewertet die Reaktion der vom ANS gesteuerten Schweißzellen auf Acetylcholin (ACh). Dazu wird die Haut der Teilnehmer an vier Stellen gereinigt und vorbereitet. Dann wird ACh an diesen Stellen angewendet. Die Bewegung von ACh über die Haut wird durch Iontophorese erleichtert (unter Verwendung eines elektrischen Stroms geringer Intensität von 2 mA).

   Aufzeichnungen werden für 5 Minuten mit Stimulusanwendung gemacht, gefolgt von weiteren 5 Minuten nach Stimulusbeendigung.

   Für die anschließenden 3 Tests im autonomen Reflextest werden die Teilnehmer mit einem Beat-to-Beat-Blutdruckmessgerät und einem Drei-Kanal-Elektrokardiogramm (EKG) instrumentiert.

2. Reaktion der Herzfrequenz auf tiefe Atmung (HRDB) mit dem Teilnehmer in Rückenlage: Eine 1-Minuten-Grundlinie wird aufgezeichnet. Unmittelbar danach finden acht aufeinanderfolgende Atemzyklen statt. Jeder Atemzyklus besteht aus maximalen Inspirations- und Exspirationsphasen von jeweils 5 Sekunden. Visuelles Feedback wird bereitgestellt, um die Atmungskonsistenz sicherzustellen. Der Vorgang wird nach einer 2-minütigen Ruhephase wiederholt.
3. Schlag-zu-Schlag-BP-Reaktion auf das Valsalva-Manöver: Der Teilnehmer in Rückenlage wird gebeten, nach einem tiefen Einatmen auszuatmen, während er eine Quecksilbersäule 15 Sekunden lang bei 40 mm hält, während er die Luft über einen Schlauch mit einem Luftleck ausbläst . Das Manöver wird wiederholt, bis zwei ähnliche Schlag-zu-Schlag-BP und -HF erreicht werden. Jedes Manöver ist durch eine 3-minütige Pause getrennt.
4. Head-up Tilt: Der Teilnehmer wird an einem automatisierten Kipptisch befestigt. Eine 5-Minuten-Aufzeichnung von HR und BP wird erhalten, während der Patient auf dem Rücken liegt. Der Tisch wird innerhalb von 10 Sekunden langsam um 70 Grad geneigt (ähnlich wie beim Aufstehen). Die Probanden bleiben 5 Minuten lang geneigt oder bis eines der Stoppkriterien erfüllt ist. Manueller Blutdruck zusätzlich zum automatisierten Blutdruck kann 1 Minute vor der Neigung, 1, 3 und 5 Minuten während der Kopfneigung und 1 Minute nach der Kopfneigung gemessen werden. Alle automatisierten Parameter werden auf einer Computerkonsole angezeigt. Die spezifischen Stoppregeln sind 1) Patientenwunsch, 2) Präsynkope und 3) schneller Abfall des systolischen Blutdrucks als Reaktion auf die Neigung. Wenn einer dieser Punkte zutrifft, wird der Patient wieder in Rückenlage gebracht.

Die fünf primären Endpunkte des autonomen Reflextests sind:

1. Gesamtschweißvolumen bei QSART;
2. HR-Variation auf HRDB;
3. Valsalva-Verhältnis während des Valsalva-Manövers;
4. HR-Änderung als Reaktion auf die Neigung des Kopfes nach oben; und
5. BP-Änderung als Reaktion auf die Kopf-nach-oben-Neigung. Der Schweregrad und die Verteilung der autonomen Dysfunktion werden mit dem Composite Autonomic Severity Score (CASS) quantifiziert.

Die Blutflussgeschwindigkeit in der A. cerebri media (MCA) und die frontale/präfrontale kortikale Perfusion werden mittels Transkranial-Doppler (TCD) und funktioneller Nahinfrarot-Spektroskopie (fNIRS) gemessen. Für TCD wird ein Klettverschluss-Kopfband mit einer flachen Sonde auf dem Kopf des Probanden platziert, bevor ein autonomer Test durchgeführt wird, und die Blutflussgeschwindigkeiten werden vor jedem autonomen Test für 5 Minuten aufgezeichnet. Nachdem TCD abgeschlossen ist, wird fNIRS erfasst, während der Patient jedes Manöver im Rest des Protokolls durchführt. Der Teilnehmer wird mit den fNIRS-Sonden (zwei Emission und vier Detektion) auf der Stirn liegend hingelegt. Die Sonden werden durch einen Halter mit Klettband um den Kopf sicher in Position gehalten. Diese Sondenposition wird dem präfrontalen Kortex, von dem bekannt ist, dass er durch Informationsverarbeitungsaufgaben aktiviert wird, Sensibilität verleihen. Für die folgenden Manöver im Rest des Protokolls werden die fNIRS-Sonden gemäß dem internationalen 10-20-System für die EEG-Elektrodenplatzierung an der C3-Position (d. h. über dem primären motorischen Kortex) platziert. fNIRS ist eine nicht-invasive optische Methode, die verwendet werden kann, um kortikale Aktivität am Krankenbett zu erkennen. fNIRS-Systeme nutzen die wellenlängenabhängige Absorptionseigenschaft von Hämoglobin, um Veränderungen der Gehirnkonzentration von Oxy- und Desoxyhämoglobin während einer funktionellen Aufgabe zu überwachen [analog zur funktionellen MRT (fMRT)]. Das Verhältnis zwischen Oxy- und Desoxyhämoglobin ermöglicht eine Abschätzung der kortikalen Perfusion. fNIRS-Daten werden die TCD-Informationen ergänzen. TCD liefert Informationen über die MCA-Flussgeschwindigkeit, was es uns ermöglicht, die Flussgeschwindigkeiten der Pialarterien abzuschätzen, während fNIRS Informationen über Veränderungen in der kortikalen Perfusion und damit über die Vasokonstriktion der intraparenchymalen Arterien liefert.

Danach werden wir eine sechsmonatige retrospektive Sturzanamnese aufzeichnen. Dizziness Handicap Inventory (DHI), Autonomic Symptom Profile (ASP), University of California Los Angeles Dizziness Questionnaire (UCLA-DQ), Orthostatic Hypotension Questionnaire (OHQ) und Orthostatic Discriminant and Severity Scale (ODSS) werden zur Bewertung und Quantifizierung verwendet den Einfluss von autonomer Dysfunktion, orthostatischer Hypotonie und Schwindel auf das Leben der Teilnehmer.

Nachdem die oben erwähnte Basisbewertung des Teilnehmers abgeschlossen ist, wird der Teilnehmer auf kardiovaskuläre Reaktionen auf verschiedene Körperhaltungen/Aktivitäten/Übungen und auf die Verwendung einer Bauchbinde getestet. Dazu müssen sich die Teilnehmer einer Aufzeichnung des Blutdrucks, der Herzfrequenz (mittels EKG), einer Analyse der Blutflussgeschwindigkeit in der MCA und der frontalen/präfrontalen kortikalen Perfusion (wie oben beschrieben) unterziehen, während sie eine/einige der folgenden Übungen durchführen in beliebige Reihenfolge oder Kombination:

• Atemübungen im Sitzen auf einem Stuhl oder im Stehen, mit oder ohne Luftanhalten;
• Vom Sitzen zum Stehen von einem Stuhl und zurück vom Stehen zum Sitzen in denselben Stuhl;
• Schulter-Hebe- und/oder Ellbogen-Flexion-Extension-Übung, während in jeder Hand (im Stehen) eine 500-ml-Wasserflasche (gefüllt) gehalten wird;
• Tandemgehen (auf einer geraden Linie gehen, wobei die Zehen des hinteren Fußes bei jedem Schritt die Ferse des vorderen Fußes berühren);
• Einbeiniges Stehen (für jedes Bein);
• Stehen im Schneidersitz;
• Radfahren in Rückenlage;
• Stationäres Fahrradtraining;
• Bauchmuskelkontraktionsübung; und
• Kompression des Bauches mit einer Bauchbinde. Eine Bauchbinde ist ein eng anliegendes elastisches Kleidungsstück, das zur Kompression der Bauchdecke verwendet wird. Es ist in verschiedenen Größen erhältlich. Es kann verwendet werden, um die Muskeln der Bauchdecke zu unterstützen.

Die Teilnehmer werden maximal 12 Minuten lang in Rückenlage/stehend auf dem Fahrrad trainiert, um eine sympathische ANS-Aktivierung zu erzeugen. Das stationäre Fahrrad wird auf der Grundlage der Einschränkungen des Einzelnen bei einer konstanten Arbeitsbelastung angepasst. Die maximale sichere Arbeitsbelastung wird anhand der Karvonen/Herzfrequenz-Reserve-Formel gemäß den aktuellen Richtlinien berechnet. Nach einer 1-minütigen Aufwärmphase bei einer Arbeitsbelastung von 0 Watt wird eine Trainingsbelastung von 10 Watt/min hinzugefügt und für die vollen 12 Minuten beibehalten, es sei denn, ein Aspekt der Abbruchkriterien ist erfüllt. Die spezifischen Beendigungsregeln sind 1) Patientenwunsch, 2) schneller Abfall des systolischen Blutdrucks und 3) Entscheidung des Forschers/Mitarbeiters, die Übung zur Sicherheit der Teilnehmer zu beenden.

Alle Teilnehmer müssen Stufe 1 absolvieren. Allerdings dürfen nur die Teilnehmer mit einer signifikanten autonomen Dysfunktion zu Phase 2 der Studie übergehen.

Stufe 2:

Patienten, bei denen eine autonome Dysfunktion anhand des autonomen Reflexscreenings (in Stufe 1) identifiziert wurde, werden nach dem Zufallsprinzip einer der beiden Gruppen zugeteilt. Die Gruppen sind als Gruppe „Bauchkräftigungsübungen“ (experimentell) und Gruppe „Routinepflege“ (Kontrolle) zu bezeichnen. Patienten in der Versuchsgruppe sollen zusätzlich zur Routineversorgung drei Monate lang zu Hause Bauchmuskelübungen durchführen und ein Übungsprotokoll führen, während Patienten in der Kontrollgruppe die Routineversorgung für die nächsten drei Monate fortsetzen sollen. Während der Nachuntersuchung nach drei Monaten werden die Patienten in beiden Gruppen erneut den gleichen Tests unterzogen wie in Stufe 1 erwähnt.

Bauchkräftigungsübungen beziehen die Bauchmuskeln mit ein. Die Bauchmuskeln werden kontrahiert, nachdem der Teilnehmer für eine vorbestimmte Dauer und für eine vorbestimmte Anzahl von Malen an einem Tag verschiedene Körperhaltungen einnimmt. Die beiden Gruppen werden nach 3 Monaten auf die Wirksamkeit von abdominalen Kräftigungsübungen zur Vorbeugung einer orthostatischen Hypotonie bei autonomen Reflextests verglichen. Bei einem zweiten Neigungstest sollen beide Gruppen zusätzlich mit Bauchbinde verglichen werden. Eine dreimonatige Fallgeschichte wird aufgezeichnet und alle Teilnehmer werden gebeten, die vier Fragebögen zu beantworten, d.h. DHI, ASP, OHQ und wieder ODSS.