Aerobe Trainings bei Schlaganfallpatienten

Design Das Institutional Review Board eines Krankenhauses der Tertiärversorgung hat die Studie genehmigt (IRB Nr. 201600576A3). Eine randomisierte kontrollierte Studie wurde bei Schlaganfallpatienten mit unterschiedlichen Trainingsprogrammen durchgeführt und war für die Gutachter blind. Die Studie wurde von August 2016 bis Juni 2018 durchgeführt. Die Zuteilung der Teilnehmer zu den MICT- oder HIIT-Gruppen erfolgte nach dem Zufallsprinzip anhand eines computergenerierten, verdeckten Zuteilungsplans. Alle eingeschlossenen Schlaganfallpatienten erhielten 36 Mal traditionelle Rehabilitationsprogramme, einschließlich Balance, Bewegungsumfang oder therapeutische Übungen, und zusätzlich im Krankenhaus überwachte 30-minütige MICT oder HIIT. Die Daten wurden von einem verblindeten Gutachter vor der Randomisierung nach Abschluss der Übungstrainings erhoben.

Teilnehmer Es wurden Schlaganfallpatienten befragt, die vom Neurologen diagnostiziert wurden. Die Einschlusskriterien wurden wie folgt aufgelistet: (I) ≥ 20 Jahre alt; (II) Schlaganfallereignisse mit stabilem klinischen Status ≥ 3 Monate; (III) Mini-Mental State Examination (MMSE) > 24; (IV) kein akutes Koronarsyndrom. Patienten mit instabiler Angina pectoris, systolischem Blutdruck > 200 mmHg oder diastolischem Blutdruck > 110 mmHg, symptomatischer orthostatischer Hypotonie, schwerer Aortenstenose (Spitzengradient des systolischen Drucks > 50 mmHg oder Öffnungsfläche der Aortenklappe < 0,75 cm2), entzündlicher Erkrankung innerhalb der letzten 3 Monate, unkontrollierte Herzrhythmusstörungen, unkompensierte Herzinsuffizienz, atrioventrikulärer Block dritten Grades, Perikarditis oder Myokarditis innerhalb der letzten 3 Monate, Embolieerkrankung innerhalb der letzten 3 Monate, ST-Streckenverschiebung ≥ 2 mm in Ruhe und unkontrollierter Diabetes (Blutzucker ≥ 300 mg /dL oder ≥ 250 mg/dL mit Ketonkörpern) waren keine Kandidaten für die Studie.

Schlaganfallpatienten hatten absolute Kontraindikationen für einen kardiopulmonalen Belastungstest (CPET) und aerobe Aktivitäten, die vom American College of Sports Medicine (ACSM) vorgeschlagen wurden, wurden ebenfalls in der Studie ausgeschlossen. Anschließend wurden geeignete Teilnehmer nach dem Zufallsprinzip den MICT- und HIIT-Gruppen zugeteilt. Auch die demografischen Grundmerkmale wurden erfasst. Alle Probanden gaben ihre Einverständniserklärung ab, nachdem die experimentellen Verfahren erklärt wurden.

Kardiopulmonaler Belastungstest (CPET) Die Teilnehmer wurden einem inkrementellen Belastungstest auf einem Fahrradergometer (Ergoselect 150P, ergoline GmbH, Bitz, Deutschland) unterzogen und die Untersuchung wurde bei einer Arbeitsfrequenz von 10 W/min mit kontinuierlicher Überwachung der Herzfrequenz und des Oberarmbluts durchgeführt Blutdruck und arterielle Sauerstoffsättigung bis zu den zuvor beschriebenen Stoppbedingungen. Der Sauerstoffverbrauch (VO2) wurde mit einem kardiopulmonalen Messgerät (MasterScreen CPX, CareFusion Corp., Höchberg, Deutschland) gemessen. VO2peak, Atemminutenvolumen (VE) und Kohlendioxidproduktion (VCO2) wurden als vom ACSM vorgeschlagene Richtlinien für Belastungstests definiert. VE- und VCO2-Antworten, die vom Beginn der Belastung bis zu den Spitzenwerten erfasst wurden, wurden verwendet, um die VE-VCO2-Steigung unter Verwendung der linearen Regression der kleinsten Quadrate zu berechnen. Die O2-Aufnahmeeffizienz-Steigung (OUES), eine Schätzung der O2-Verbrauchseffizienz während des Trainings, wurde aus der Steigung eines natürlichen Logarithmusdiagramms von VE vs. VO2 abgeleitet.

Hämodynamische Messungen des Herzens Nichtinvasives kontinuierliches Herzzeitvolumen-Überwachungssystem (NICOM, Cheetah Medical, Wilmington, Delaware) wurde verwendet, um die hämodynamische Reaktion des Herzens auf Belastung zu bewerten, das die Phasenverschiebung (ΔΦ) analysiert, die wie beschrieben durch elektrischen Wechselstrom über der Brust des Subjekts erzeugt wird in unserer vorherigen Studie.

Zerebrale hämodynamische Messungen Zwei Paare von Sonden für die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) (Oxymon, Artinis, Niederlande) wurden während des CPET an bilateralen Frontalbereichen jedes eingeschlossenen Subjekts angebracht. Das Beer-Lambert-Gesetz wurde angewendet, um die Lichtabsorption über jedes Paar von NIRS-Detektoren zu messen, die Änderungen von Oxyhämoglobin ([O2Hb]) und Desoxyhämoglobin ([HHb]) im frontalen Kortex während des Trainings widerspiegeln. Die Gesamt-Hb-Menge ([THb]) wurde als Summe von [O2Hb] und [HHb] berechnet und als Index für die Veränderung des Blutvolumens im frontalen Kortex verwendet. Unterschiede der Gewebeoxygenierung (Δ[O2Hb] und Δ[HHb]) und des regionalen Blutflusses (Δ[THb]) zwischen beteiligten und unbeteiligten Frontalrinden (beteiligt-unbeteiligt) wurden verwendet, um die Auswirkungen verschiedener Trainingsprogramme auf die Sauerstoffversorgung des Gehirngewebes abzuschätzen und regionaler Durchblutung.

Gesundheitsbezogene QoL QoL wurde mit dem Fragebogen Short Form-36 Health Survey (SF-36) gemessen, und die Mini-Mental-Status-Untersuchung (MMSE) wurde verwendet, um die QoL und die kognitiven Funktionen der Teilnehmer zu beurteilen.

Bewegungstrainingsprotokolle Die eingeschlossenen Probanden absolvierten 36 Mal überwachtes Krankenhaustraining (2-3 Sitzungen/Woche) auf einem Fahrradergometer (Ergoselect 150P, Deutschland) wie unser vorheriges Protokoll.15 Das Training umfasste ein 3-minütiges Aufwärmen bei 30 % der VO2-Spitze, gefolgt von einem MICT (60 % der VO2-Spitze) oder HIIT (fünf 3-Minuten-Intervalle bei 80 % der VO2-Spitze und jedes Intervall getrennt durch 3-Minuten-Training bei 40 % von VO2peak) für 30 min, und dann eine Abkühlung bei 30 % von VO2peak für 3 min. Das Training wurde beendet, wenn der Proband Symptome/Anzeichen aufwies, die von der ACSM-Leitlinie vorgeschlagen wurden.

Serumpräparation Allen unseren Probanden wurde vor und nach dem körperlichen Training eine Menge von 20 ml frischem Blut entnommen. Die Proben wurden bei 2500 U/min für 5 min bei Raumtemperatur zentrifugiert, und das obere Serum wurde für die Zellkultur und die Messung der Serum-BDNF-Spiegel konserviert.

Messung von Serum-BDNF BDNF-Spiegel wurden vor und nach aeroben Trainingseinheiten bewertet. 100 &mgr;l vorbereitetes Serum wurden in jede Vertiefung gegeben, die mit dem menschlichen BDNF-Einfangantikörper in einem Festphasen-Sandwich-Zwei-Stellen-Enzyme-Linked-Immunoassay(ELISA)-Kit (BioVision Inc., Milpitas, CA) beschichtet war. Der BDNF-Spiegel wurde dann durch das Mikroplattenlesegerät (SpectraMax M3, Molecular Devices LLC, San Jose, CA) bestimmt.

Zellkultur- und Neuritenwachstumsassay Ratten-Neuroblastenzellen (PC-12-Zelllinie) wurden in Dulbeccos modifiziertem Eagle-Medium (DMEM), ergänzt mit 7,5 % Patientenserum (vor und nach dem Trainingstraining), 7,5 % Pferdeserum (HS), 100 Einheiten, gezüchtet /ml Penicillin und 100 mg/l Streptomycin.

Insgesamt 100.000 Zellen wurden über Nacht auf mit Poly-DL-Lysin beschichtete 35-mm-Schalen ausplattiert. Nach Serummangel in DMEM, das 2 % HS enthielt, für 12–18 h wurden die Zellen mit 50 ng/ml NGF für die angegebene Zeit behandelt. Morphologische Veränderungen wurden unter Verwendung der konfokalen Mikroskopie Leica TCS SP8 7 Tage nach der Kultivierung mit Patientenseren vor und nach dem körperlichen Training beobachtet. Der Prozentsatz an Zellen mit Neuriten von mindestens einem Zellkörperdurchmesser in der Länge wurde in fünf unabhängigen Feldern jeder Platte bestimmt.

Fluoreszierende Farbstoffe Zellen (100.000) wurden in jede Vertiefung des Objektträgers mit acht Kammern (Millicell EZ-Objektträger, Millipore Corp., Billerica, MA) inokuliert und mit den Prä- und Post-MICT- oder HIIT-Seren für 12 h inkubiert. Vivid-Färbung von Mitotracker (Invitrogen Corp., Carlsbad, CA) wurde verwendet, um Mitochondrien in neuroblastischen Zellen zu beobachten, die mit Seren mit dem oben genannten unterschiedlichen Status behandelt wurden. Die Zellen wurden mit primären monoklonalen Kaninchen-anti-&kgr;-Tubulin-Antikörpern (Cell Signaling Technology Inc., Boston, MA) gefärbt. Als sekundärer Antikörper wurde mit Fluoresceinisothiocyanat konjugiertes AffiniPure-Ziegen-anti-Kaninchen-IgG (Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA) verwendet. Kerne wurden mit Eindeckmedium (Vector Laboratories Inc., Burlingame, CA) gegengefärbt, das 40,6-Diamidino-2-phenylindol enthielt. Die gefärbten Zellen wurden mit einer konfokalen mikroskopischen Untersuchung (Leica TCS SP8, Leica Microsystems Inc., Buffalo Grove, IL) untersucht.

Statistische Analyse Der Chi-Quadrat-Test wurde durchgeführt, um die Unterschiede nichtparametrischer Parameter zwischen den beiden Gruppen zu vergleichen. Der Mann-Whitney-U-Test wurde verwendet, um Unterschiede in Alter, Schlaganfalldauer, Body-Mass-Index (BMI), Änderungen der körperlichen Leistungsfähigkeit, Änderungen der Sauerstoffversorgung des Gehirns sowie des regionalen Blutvolumens, Änderungen des BDNF-Spiegels und Änderungen des Zellverhaltens zwischen ihnen zu bewerten die beiden Gruppen. Die Unterschiede der Änderungen der numerischen Daten innerhalb der Gruppe wurden durch den Wilcoxon-Matched-Pair-Vorzeichen-Rang-Test bewertet. Beziehungen zwischen Änderungen gemessener klinischer Parameter nach dem körperlichen Training und klinischen Informationen wurden durch Pearson-Korrelation analysiert. Als statistische Signifikanz wurde ein p-Wert < 0,05 angesehen.