Regulierung des Blutflusses bei Menschen mit Down-Syndrom – Trainingsstudie

Das Down-Syndrom (DS) ist die häufigste genetische Ursache für geistige Behinderung und tritt in den USA bei etwa 1 von 700 Geburten auf. Personen mit DS haben ein erhöhtes Risiko für eine Reihe von Gesundheitsproblemen. Die Arbeitskapazität ist ein wichtiger Prädiktor für die Verschlechterung der Gesundheit oder der körperlichen Funktion sowie für die Sterblichkeit und wird üblicherweise als maximaler Sauerstoffverbrauch gemessen. Der maximale Sauerstoffverbrauch ist bei Personen mit DS sehr niedrig und kann nicht durch körperliche Inaktivität, mangelnde Motivation oder mangelndes Verständnis des Tests erklärt werden. Bis heute ist die Art der Einschränkungen der Arbeitsfähigkeit bei DS unbekannt, und die vorgeschlagene Forschung zielt darauf ab, diese Wissenslücke zu schließen.

Die Arbeitsfähigkeit wird durch die zentrale und periphere Regulation des Blutflusses (d.h. Herzzeitvolumen und Aufrechterhaltung des arteriellen Blutdrucks vs. Versorgung der trainierten Muskeln mit Sauerstoff und Nährstoffen). Diese Faktoren werden von den sympathischen und parasympathischen Zweigen des autonomen Nervensystems gesteuert. Die zentrale Regulation des Blutflusses ist bei Personen mit DS aufgrund einer kardiovaskulären autonomen Dysfunktion beeinträchtigt, wodurch die parasympathische Aktivität hoch und die sympathische Kontrolle reduziert ist. Dies führt zu einer niedrigeren Herzfrequenz, einer weniger angemessenen Blutdruckkontrolle und abgeschwächten Katecholaminspiegeln während des Trainings. Es ist nicht bekannt, inwieweit sich diese beeinträchtigte zentrale Kontrolle auf das Herzzeitvolumen und damit auf die Arbeitskapazität während des Trainings bei Personen mit DS auswirkt.

Die Regulierung des peripheren Blutflusses ist bei Personen mit DS noch weniger untersucht. Die periphere Regulierung umfasst eine sympathisch regulierte Vasokonstriktion in nicht aktiven Muskeln und Geweben und lokale Mechanismen, die die Vasodilatation in arbeitenden Muskeln regulieren, was den Blutfluss zum arbeitenden Muskel erleichtert, um den Stoffwechselbedarf zu decken. Personen mit DS können aufgrund dieser Unfähigkeit, Blut effektiv in das Arbeitsgewebe zu leiten, teilweise eine verminderte Arbeitsfähigkeit erfahren. Unsere Pilotdaten unterstützen diese Hypothese, da Personen mit DS nicht in der Lage sind, als Reaktion auf Unterdruck im Unterkörper eine Vasokonstriktion durchzuführen, ein bekanntes sympathoexzitatorisches Manöver, das bei Kontrollen ohne Behinderungen eine Vasokonstriktion erzeugt. Wichtig ist, dass die Auswirkungen ihres Fehlens einer sympathisch vermittelten Vasokonstriktion auf das Training nicht untersucht wurden, und auch die lokalen Mechanismen, die eine angemessene Vasodilatation in arbeitenden Muskeln regulieren, wurden nicht untersucht.

Das Ziel dieses Forschungsantrags ist es daher, die Auswirkungen von Einschränkungen in der zentralen und peripheren Regulierung des Blutflusses auf die Arbeitsfähigkeit bei Personen mit DS zu bestimmen. Ziel ist es, die Reaktionen auf Bewegungstraining zu untersuchen, um die zugrunde liegenden Mechanismen und das Potenzial zur Verbesserung der Gesundheit durch die Nutzung dieses Wissens in Bewegungsinterventionen besser zu verstehen.

Gesamtziel: Untersuchung der Reaktionen der zentralen und peripheren Blutflussregulierung und der autonomen Herzfunktion auf körperliches Training bei Personen mit DS. Ziel 1: Feststellung, ob körperliches Training die periphere oder zentrale Regulierung des Blutflusses bei Personen mit DS verbessert. Die Forscher gehen von der Hypothese aus, dass Verbesserungen der Arbeitsfähigkeit als Reaktion auf chronisches körperliches Training hauptsächlich auf Verbesserungen der peripheren Blutflussregulierung zurückzuführen sind.

Ziel 2: Feststellung, ob körperliches Training das kardiovaskuläre autonome Profil bei Personen mit DS verbessert Die Forscher nehmen an, dass körperliches Training die Reaktion auf klinische kardiovaskuläre autonome Tests bei Personen mit DS verbessern wird.

Ziel 3: Bestimmung, ob körperliches Training den Gang, das Gleichgewicht und die Einstellung zur körperlichen Betätigung bei Personen mit Down-Syndrom im Vergleich zu Personen mit Down-Syndrom in einer Kontrollgruppe und Personen ohne DS verbessert.

Personen mit DS können beim Training einen doppelten Nachteil erfahren: Sie sind möglicherweise nicht in der Lage, das Herzzeitvolumen ausreichend zu steigern, und sie sind möglicherweise nicht in der Lage, den arbeitenden Muskeln einen angemessenen Blutfluss zuzuordnen. Durch die Aufdeckung der Auswirkungen der autonomen Regulierung des Blutflusses bei Personen mit DS werden die Ergebnisse dieses Projekts kritische Aspekte identifizieren, die zur Verbesserung der klinischen Praxis und der Gestaltung von Übungsinterventionen erforderlich sind, die Gesundheit und Funktionsfähigkeit optimal verbessern.

Allgemeines Studiendesign Intervention. Die Übungsintervention dauert 12 Wochen und besteht aus einem überwachten kombinierten Aerobic- und Widerstandstrainingsprogramm mit einer Frequenz von 3 Tagen/Woche. Aerobic-Übungen sind Teil aller drei Sitzungen, Widerstandsübungen während zwei von drei Sitzungen. Die Trainingseinheiten werden von zwei Instruktoren überwacht, um die sichere Verwendung der Geräte und die richtige Form bei der Ausführung jeder Übung zu gewährleisten. Die ersten 3 Wochen der Intervention dienen der Einarbeitung in die Übungen und das Programm. Nach einer Aufwärmphase führt der Teilnehmer 30 Minuten Aerobic-Übungen bei einer Herzfrequenz von 65 % der maximalen Herzfrequenz des Teilnehmers durch [43], die in den Wochen 4 bis 12 der Intervention auf 65-85 % ansteigt. Der Widerstandsübungsteil umfasst alle wichtigen Muskelgruppen, sowohl den Ober- als auch den Unterkörper, und verwendet Mehr- und Einzelgelenkübungen. Die Trainingsbelastung wird so gewählt, dass die Ermüdung bei 12 Wiederholungen (12-RM) erreicht wird. Wenn die Teilnehmer in der Lage sind, 14 Wiederholungen für 2 aufeinanderfolgende Sitzungen mit der richtigen Technik zu absolvieren, wird die Belastung zusätzlich um 10 % ihres 12-RM erhöht. Die Kontrollbedingung besteht aus der üblichen Sorgfalt mit kreativen Aktivitäten, die keine Bewegung beinhalten. Die Einarbeitung in die Intervention findet in den ersten drei Wochen der Intervention statt, in denen die Instruktoren die Teilnehmer dabei unterstützen, sich mit den Übungen vertraut zu machen.

Baseline-Maßnahmen Die Teilnehmer werden an 2 verschiedenen Tagen in einem postprandialen Zustand (> 3 h) getestet und verzichten 24 h vor jedem Testtag auf körperliche Betätigung. Die Teilnehmer werden außerdem gebeten, an den Testtagen auf das Trinken oder Essen von Koffein und Alkohol zu verzichten. Teilnehmer, die die Anforderungen an Studientagen nicht erfüllen, werden gebeten, an einem anderen Tag wiederzukommen. Beim ersten Besuch werden Größe, Gewicht und Umfang gemessen. Die Körperzusammensetzung wird mit einem Dual-Energy-Röntgen-Absorptiometrie-Scan (DEXA) bestimmt, um die Zusammensetzung und Masse des Unterarms zu bestimmen. Zweidimensionale Echokardiographie (Hitachi Aloka Alpha 7-System, Tokio, Japan) wird verwendet, um den Aortenwurzeldurchmesser, das Herzzeitvolumen, das Schlagvolumen und das endsystolische Ruhevolumen zu messen. Darüber hinaus werden klinische autonome Funktionstests (Herzfrequenzvariabilität in Ruhe und Erholung nach Belastung, tiefe Atmung, Valsalva-Manöver, isometrische Übung, aktive und passive Orthostase) während des ersten Studienbesuchs ausgewertet.

Kennenlernsitzungen. Eltern/Betreuer werden einbezogen, um den Teilnehmern ein unterstützendes Umfeld zu bieten und das Verständnis der Eltern/Betreuer für die Forschung zu verbessern. Vor Beginn der Studie werden Fotos und Videoclips des Labors und der Studienausrüstung bereitgestellt, um den Teilnehmern zu helfen, sich mit der Laborumgebung und -ausrüstung vertraut zu machen, und die Informationen zur Einverständniserklärung werden an die Teilnehmer und ihre Eltern/Betreuer gesendet Überprüfung. Die Einarbeitung für die Teilnehmer mit Down-Syndrom gliedert sich in zwei Teile: Sie üben und gewöhnen sich an das Laufband und die Geräte für den gestuften Maximalbelastungstest (Erstbesuch) und sie üben und gewöhnen sich an die Verfahren für die Hand Griffübungsprotokoll und Unterkörper-Unterdruckkammer (LBNP) (zweiter Besuch).

Beschreibungen Datenerhebungsbesuche (sowohl vor als auch nach der Intervention):

Während des ersten Datenerfassungsbesuchs füllen die Teilnehmer (und/oder Eltern/Betreuer für die Gruppe mit Down-Syndrom) nach Besprechung der Studie und möglicher Fragen einen Fragebogen zur Krankengeschichte und einen Fragebogen zur körperlichen Aktivität aus, um die Eignung zu bestätigen. Bei Frauen im gebärfähigen Alter beinhaltet der erste Besuch einen Urin-Schwangerschaftstest mit einem Teststäbchen. Frauen werden während der ersten 3-5 Tage der Menstruation oder während der Placebophase bei der Einnahme von oralen Kontrazeptiva untersucht, um hormonelle Schwankungen zu kontrollieren. Berechtigte Teilnehmer mit Down-Syndrom und ihre Eltern/Betreuer geben dann eine schriftliche Einverständniserklärung ab oder geben ihre mündliche Zustimmung (für Personen mit Down-Syndrom), und die berechtigten Kontrollteilnehmer geben selbst ihre Einverständniserklärung ab. Für Teilnehmer mit Down-Syndrom wird der erste Besuch mit Grundlinienmessungen und der Einarbeitung in das abgestufte maximale Belastungstestprotokoll fortgesetzt. Bei Bedarf werden zusätzliche Einarbeitungstermine für Menschen mit Down-Syndrom anberaumt. Beim zweiten Besuch führt der Teilnehmer den abgestuften Maximalbelastungstest durch und macht den Teilnehmer mit den Verfahren für den dritten Besuch vertraut: dem Handgriffübungsprotokoll und dem LBNP. Gang, Gleichgewicht und Fußhaltung werden ebenfalls gemessen. Beim dritten Besuch wird der periphere Blutfluss während des Handgriff-Übungsprotokolls ohne und mit dem LBNP beurteilt. Bei Kontrollpersonen werden der erste und der zweite Besuch kombiniert. Ihr zweiter Besuch ist der gleiche wie der dritte Besuch für Personen mit Down-Syndrom.