Auswirkungen von Nordic-Walking-Übungen auf den Gang, motorische/nicht-motorische Symptome und Bewegungs-Biomarker bei der Parkinson-Krankheit

Die Parkinson-Krankheit (PD) ist eine bei älteren Erwachsenen weit verbreitete neurodegenerative Erkrankung, die zu einem verminderten Aktivitätsniveau, körperlicher Behinderung und einem beschleunigten altersbedingten Rückgang der Mobilität führt. Gangstörungen und posturale Instabilität sind zentrale motorische Probleme, die sich mit dem Fortschreiten der Krankheit entwickeln und die unabhängige Mobilität, das Sturzrisiko und die Teilnahme an Aktivitäten beeinträchtigen. Die Vorbeugung von Gleichgewichts-, Gang- und Funktionsverlust sind vorrangige Ziele im Physiotherapie-Management für Personen mit Parkinson. Frühe aktivitätsbasierte und bewegungsbasierte Interventionen werden als entscheidende Komponenten für das Krankheitsmanagement und die Verlangsamung des Krankheitsverlaufs unterstützt. Darüber hinaus müssen die zugrunde liegenden Mechanismen, durch die übungsbasierte Interventionen Veränderungen der motorischen und nicht-motorischen Symptome bei Parkinson bewirken, weiter aufgeklärt werden.

Für Personen mit Parkinson ist ein individuelles Aerobic-Übungsrezept erforderlich, das aufgabenspezifisch, herausfordernd und für ein unabhängiges Trainingsprogramm durchführbar ist, um ihre Geh- und Motorfunktion zu optimieren und ein langfristiges Engagement bei regelmäßiger körperlicher Betätigung aufrechtzuerhalten. Es wurde berichtet, dass das Gehen als eine Form von Aerobic-Übungen in einer Umgebung in der Gemeinschaft sicher ist und die funktionellen und Gangergebnisse sowie die Lebensqualität bei PD verbessert. Nordic Walking (NW) ist eine Form des Fitness-Walkings mit speziellen Stöcken, die das Ganzkörperbewegungsmuster des Skilanglaufs nachahmen, in unterschiedlichem Gelände durchgeführt werden können und zusätzliche Vorteile bieten können, die über das einfache Laufband oder das Gehen auf dem Boden hinausgehen. Die NW-Technik hat spezifische Vorteile für den Parkinson-Gang, da sie ein rhythmisches Timing der Koordination zwischen den Gliedmaßen, eine erhöhte Beteiligung der oberen Extremitäten und des aufrechten Rumpfes und einen hohen Energieaufwand beinhaltet, was zu einem vorteilhaften aeroben Konditionierungseffekt führt.

Es gibt auch konsistente wissenschaftliche Beweise sowohl in klinischen als auch in Tierstudien, die die Vorteile von Bewegung auf zellulärer Ebene bei Parkinson zeigen. Moderates bis intensives aerobes Training verbessert die Gesundheit des Parkinson-Gehirns und unterstützt die neurale Plastizität. Zu den zellulären Veränderungen gehören eine erhöhte Durchblutung und Angiogenese, hochregulierte neurotrophe Faktoren, reduzierte Neuroinflammation und verstärkte Immunantworten. Dieses Projekt wird die Auswirkungen von NW bei Personen mit Parkinson auf molekularer Ebene mit 3 bekannten übungsbezogenen Biomarkern bewerten. Diese 3 Biomarker sind aus dem Gehirn stammender neurotroper Faktor (BDNF), Cortisol und Alpha-Amylase (α-Amylase) Proteine.

Lernziele:

Angesichts der raschen Anhäufung von Beweisen, die die Vorteile von Bewegung bei Parkinson belegen, muss untersucht werden, welche Arten des Bewegungstrainings positive Auswirkungen sowohl auf klinische Maßnahmen als auch auf Biomarker haben, die auf biochemische Veränderungen hinweisen, die die Gesundheit des Gehirns bei Parkinson unterstützen. Mit einem zuvor berichteten moderaten aeroben Konditionierungseffekt nach NW sowohl bei gesunden älteren als auch bei PD-Kohorten ist die Prämisse, dass dieses intensive Fitness-Walking Veränderungen auf zellulärer und molekularer Ebene hervorrufen kann. Die Untersuchung von Veränderungen des Gehens und der motorischen/nichtmotorischen Funktion nach NW-Übung und die Korrelation dieser Veränderungen mit übungsbezogenen Biomarkern kann eine Grundlage für den neuroprotektiven Nutzen von NW bei Personen mit PD darstellen. Der Zweck dieser Proof-of-Concept-Studie ist es daher, die unmittelbaren und langfristigen Auswirkungen von NW-Übungen auf die Gehfunktion, motorische/nicht-motorische PD-Symptome und übungsbezogene Biomarker bei Personen mit leichter bis mittelschwerer idiopathischer PD zu untersuchen . Darüber hinaus wird diese Studie das unabhängige NW-Übungsengagement nach einem überwachten Trainingsprogramm untersuchen, um die Machbarkeit und Nachhaltigkeit dieser Art aufgabenspezifischer Aerobic-Übungen zu bewerten.

Studiendesign:

Diese Studie wird ein prospektives, einzelnes Kohorten-Forschungsdesign vor und nach der Intervention verwenden. Für dieses Design gibt es zwei Gründe: 1. Proof-of-Concept, um Interventionseffekte basierend auf funktionellen und klinischen Maßnahmen nach NW-Training zu bewerten und zu untersuchen, ob diese Maßnahmen mit Änderungen der übungsbezogenen Biomarker bei PD verbunden sind; und 2. Bewertung der Durchführbarkeit einer unabhängigen Beteiligung an NW-Übungen nach einem überwachten Programm bei Personen mit leichter bis mittelschwerer Parkinson als eine Art der aufgabenspezifischen körperlichen Betätigung. Dieses Forschungsdesign umfasst eine 4-wöchige Baseline-Phase mit zwei Zeitpunkten für die Bewertung abhängiger Maße (T0-A und T0-B), um eine stabile Baseline zu ermitteln, gefolgt von einer 6-wöchigen NW-Trainingsinterventionsphase mit einer Post- Trainingsbeurteilung (T1) am Ende der 6 Wochen und eine 3-monatige eigenständige NW-Übungsphase mit Nachbeurteilung am Ende der 3 Monate (T2). Frühere Arbeiten in unserem Labor haben signifikante Verbesserungen bei Geh- und Gleichgewichtsmessungen nach einem 6-wöchigen Laufband und rhythmischen auditiven Cuing-Protokollen über dem Boden gezeigt, und daher wird erwartet, dass eine 6-wöchige Trainingsdauer ausreicht, um Trainingseffekte zu induzieren. Die überwachte NW-Einhaltung und die unabhängige NW-Übungs-Einhaltung sowie alle Nebenwirkungen werden überwacht, um die Durchführbarkeit und Sicherheit zu bestimmen, insbesondere für die unabhängige NW-Phase der Studie.

Datenanalyse:

Deskriptive Statistiken zu demografischen Merkmalen von Patienten (z. Alter, Krankheitsdauer, Stadium, PD-Subtyp, Sturzanamnese, Klassifizierung des Aktivitätsniveaus, Medikation und Komorbidität) werden dokumentiert. Der PD-Subtyp wird basierend auf dem MDS-UPDRS-Score als Tremor-dominant, Haltungsinstabilität/Gangschwierigkeiten und unbestimmt kategorisiert. Deskriptive Statistiken über die Trainingseinheiten des Patienten und den Trainingsfortschritt über die sechs Wochen werden synthetisiert und analysiert. Diese Daten der Trainingseinheit umfassen: Trainingsaktivitäten, Gehgeschwindigkeit, Dauer und Entfernung von NW, Bewertung der wahrgenommenen Anstrengung und Gehgelände. Daten aus Aktivitätsprotokollen werden untersucht, um die Einhaltung der unabhängigen NW-Übungen und das Aktivitätsniveau (Anzahl der Schritte/Tag) sowohl während des 6-wöchigen Trainingsprogramms als auch während der anschließenden Phase der unabhängigen Übung widerzuspiegeln. Fallberichtsdaten und alle unerwünschten Ereignisse werden dokumentiert. Diese beschreibenden Daten zur Einhaltung und Sicherheit während der 3-monatigen Nachbeobachtungsphase spiegeln die Durchführbarkeit eines unabhängigen Heim-NW-Trainingsprogramms nach einem überwachten NW-Trainingsprogramm wider.

Beschreibende Statistiken für Gang, klinische PD-motorische und nicht-motorische und Biomarker-Ergebnismaße werden berechnet. Der Vergleich der zwei Grundlinien-Gang- und klinischen Messungen (Grundlinie-Woche 1 T0-A vs. Grundlinie-Woche 4 T0-B) wird unter Verwendung von abhängigen t-Tests analysiert, um zu bestimmen, ob es eine stabile Grundlinie für diese abhängigen Messungen gab. Wenn die Analyse keine Unterschiede zwischen den Basismessungen zeigt, wird T0-B zum Vergleich mit den T1- und T2-Messungen verwendet. Wenn die Analyse Unterschiede zwischen den Basismessungen zeigt, wird der Durchschnitt der beiden Messungen zum Vergleich mit den T1- und T2-Messungen verwendet. Die Verteilung der abhängigen Maße über die drei Zeitpunkte (T0, T1, T2) wird analysiert, um zu beurteilen, ob die Annahme von Normalverteilungen erfüllt wird. Wenn die Daten normalverteilt sind, wird eine einseitige Varianzanalyse mit wiederholten Messungen (ANOVA) mit geplanten Kontrasten für jede Ergebnismessung verwendet, um den Ausgangswert mit T1, den Ausgangswert mit T2 und T1 mit T2 zu vergleichen. ANOVA ist eine statistische Methode, um Unterschiede zwischen zwei oder mehr Mittelwerten (Mittelwert = Durchschnitt eines Datensatzes) zu testen. Eine ANOVA mit wiederholten Messungen kann verwendet werden, um zu bestimmen, ob es einen statistisch signifikanten Unterschied zwischen den Mittelwerten von drei oder verwandten Gruppen gibt (in dieser Studie ist eine verwandte Gruppe ein bestimmter Zeitpunkt). Wenn die Normalitätsannahmen nicht erfüllt sind, wird der Friedman-Test mit paarweisen Post-hoc-Wilcoxon-Vorzeichen-Ranking-Vergleichen für jede Ergebnismessung verwendet, um die Zeitpunkte von Baseline mit T1, von Baseline mit T2 und von T1 mit T2 zu vergleichen. Aufgrund der Anzahl der durchgeführten Analysen wurde eine Bonferroni-Korrektur angewendet. Das Signifikanzniveau wurde auf 0,05 festgelegt. ANOVA mit wiederholten Messungen wird auch verwendet, um die Änderungen der Mittelwerte über 8 Erfassungszeitpunkte in den BDNF-, Cortisol- und α-Amylase-Daten zu bewerten und einen Zeitverlauf der NW-Übungseffekte bei Personen mit PD zu zeigen. Der P-Wert wurde auf p gesetzt

Rohdaten der Genexpression werden normalisiert und hintergrundkorrigiert, um den Datensatz auf eine gemeinsame Skala zu bringen und die Auswirkungen der unspezifischen Bindung über die Mikroarrays hinweg zu beseitigen. Das Limma-Paket in R, eine Computerprogrammiersprache für statistische Berechnungen und Grafiken, wird verwendet. Differentiell exprimierte Gene können dann identifiziert werden, um Genexpressionsänderungen zu zeigen, die zwischen verschiedenen Zeitpunkten statistisch signifikant sind.