Durchblutungsregulation und neuromuskuläre Funktion nach einem Schlaganfall

In dieser Studie wird die Regulierung des peripheren Blutflusses im trainierenden Muskel von Schlaganfallüberlebenden untersucht und die Beziehungen zwischen dem hyperämischen Blutfluss und dem Ausmaß der funktionellen Sympatholyse anhand von Messungen der Muskelermüdung bestimmt. In Ziel 3 werden die Forscher eine parallele, randomisierte, kontrollierte, doppelblinde klinische Studie durchführen, in der die Auswirkungen der ischämischen Konditionierung auf die funktionelle Sympatholysereaktion, die Muskelermüdungsresistenz und die Metriken der Muskelermüdbarkeit untersucht werden. Insgesamt beabsichtigen die Forscher, 60 Überlebende eines chronischen Schlaganfalls und 20 alters- und geschlechtsangepasste Kontrollpersonen zu rekrutieren. Überlebende von Schlaganfällen werden aus HIPAA-konformen Datenbanken und aus den ambulanten Schlaganfallkliniken der Abteilung für Physikalische Medizin und Rehabilitation am Medical College of Wisconsin rekrutiert.

In Ziel 1 schlagen die Forscher die Rekrutierung von 20 Überlebenden eines chronischen Schlaganfalls und 20 Kontrollteilnehmern gleichen Alters und Geschlechts vor. Überlebende eines Schlaganfalls werden zu sechs Besuchen in den Laboren der Marquette University und des Medical College of Wisconsin gebeten, und die Forscher werden Messungen sowohl am paretischen als auch am nichtparetischen Bein durchführen (drei Testsitzungen an jedem Bein). Kontrollteilnehmer werden gebeten, drei Laborbesuche durchzuführen, und die Forscher testen das dominante Bein. Bei einem Besuch wird die funktionelle Sympatholyse-Reaktion beurteilt, indem die Teilnehmer insgesamt sieben Minuten lang einbeinige, isometrische, wiederholte Kniestreckerkontraktionen mit 40 % des maximalen freiwilligen isometrischen Kontraktionsdrehmoments (MVIC) auf einem Biodex-Dynamometer durchführen. Während der letzten zwei Minuten des Trainingsprotokolls wird der Fuß des nicht trainierenden Beins in ein Eisbad gelegt, um die Aktivität des sympathischen Nervensystems zu steigern. Blutdruck und Blutfluss durch die oberflächliche Oberschenkelarterie werden kontinuierlich überwacht und das Ausmaß der funktionellen Sympatholyse-Reaktion wird als Änderung der Beingefäßleitfähigkeit vom Trainingskontrollzustand zum Trainings- + Eiszustand berechnet. Bei einem separaten Besuch wird das Testbein eine einzelne, isometrische, anhaltende, ermüdende Muskelkontraktion durchführen, wobei die Kniestreckmuskeln 30 % des MVIC entsprechen. Die Feuerraten motorischer Einheiten werden während der Muskelkontraktion kontinuierlich mithilfe eines Oberflächenelektromyographen (EMG) gemessen. Schließlich wird in der dritten Testsitzung die Ansammlung von Muskelmetaboliten während isometrischer Kniestreckerkontraktionen mittels 31P-Magnetresonanzspektroskopie (MRS) gemessen. Nachdem alle Testsitzungen abgeschlossen sind, vergleichen die Forscher das Ausmaß der funktionellen Sympatholyse zwischen den drei Testgruppen (paretisches Bein, nicht paretisches Bein, Kontrollbein) und prüfen, ob ein Zusammenhang zwischen dem Ausmaß der funktionellen Sympatholyse und 1) der Zeit besteht zu Muskelermüdung, 2) die Änderung der Feuerrate motorischer Einheiten während einer ermüdenden Muskelkontraktion und 3) die Ansammlung von Metaboliten im Muskel (höchste H2PO4-Konzentration) während ermüdender Kontraktionen.

In Ziel 2 werden die Forscher außerdem 20 Überlebende chronischer Schlaganfälle und 20 alters- und geschlechtsangepasste Kontrollteilnehmer rekrutieren. Diejenigen Teilnehmer, die Ziel 1 erreicht haben, werden auch gebeten, Ziel 2 zu erfüllen. Schlaganfallüberlebende werden gebeten, die Translational Research Unit am Medical College of Wisconsin zweimal zu besuchen, während Kontrollteilnehmer gebeten werden, einen Besuch abzustatten. Während dieser Besuche werden die Forscher die vasoaktiven Wirkungen von Noradrenalin und Acetylcholin +/- des endothelialen Stickoxidhemmers L-NAME im kutanen Mikrogefäßsystem der Beine separat untersuchen mittels Laser-Doppler-Flowmetrie mit dermaler Mikrodialyse. Die Forscher berechnen die Änderung der kutanen Gefäßleitfähigkeit für jede infundierte Verbindung und vergleichen die maximale Änderung zwischen den drei Gruppen (paretisches Bein, nicht paretisches Bein und Kontrollbein). Die Forscher werden auch die Beziehung zwischen der maximalen Änderung der kutanen Gefäßleitfähigkeit während der Acetylcholin-Infusion (d. h. der maximalen Vasodilatation) und 1) dem Ausmaß der funktionellen Sympatholyse, 2) der Zeit bis zur Muskelermüdung, 3) der Änderung der Feuerraten motorischer Einheiten untersuchen während einer ermüdenden Muskelkontraktion und 4) Metabolitenansammlung im Muskel (höchste H2PO4-Konzentration) während ermüdender Kontraktionen.

In Ziel 3 führen die Forscher eine parallele, randomisierte, kontrollierte, doppelblinde klinische Studie durch, in der die Studienteilnehmer entweder in eine Interventionsgruppe zur ischämischen Konditionierung (IC) oder in eine IC-Schein-Kontrollgruppe aufgenommen werden. Die Forscher werden insgesamt 40 Überlebende eines chronischen Schlaganfalls einschreiben (20 Personen aufgeteilt auf zwei Gruppen) und die Forscher werden nur Tests am paretischen Bein durchführen. Die Studienteilnehmer werden gebeten, innerhalb von sechs Wochen insgesamt zehn Besuche in den Laboren der Marquette University und des Medical College of Wisconsin durchzuführen. Teilnehmer beider Gruppen erhalten ein tragbares Blutdruckmessgerät und eine Blutdruckmanschette und der Eingriff wird jeden zweiten Tag zu Hause durchgeführt (insgesamt sechs Sitzungen). Für die IC-Gruppe wird die Manschette um den proximalen, paretischen Oberschenkel gelegt und 5 Minuten lang auf 225 mmHg aufgepumpt, wobei sich die Teilnehmer in Rückenlage oder halb zurückgelehnter Position befinden, und dann für eine 5-minütige Erholungsphase losgelassen. Es werden fünf Inflations-/Erholungszyklen durchgeführt. IC Sham besteht aus dem gleichen physikalischen Aufbau wie oben, die Manschette wird jedoch nur auf 10 mmHg aufgepumpt. Die gleichen in Ziel 1 beschriebenen Tests werden zu Studienbeginn, unmittelbar nach der zweiwöchigen Intervention und zwei Wochen nach dem Ende des Interventionszeitraums durchgeführt. Die Forscher werden feststellen, ob sich die funktionelle Sympatholyse-Reaktion in der IC-Gruppe im Vergleich zur IC-Sham-Gruppe verbessert hat, und untersuchen Zusammenhänge zwischen der Veränderung der funktionellen Sympatholyse und 1) der Zeit bis zur Muskelermüdung, 2) der Veränderung der Feuerraten motorischer Einheiten während eines ermüdende Muskelkontraktionen und 3) die Ansammlung von Metaboliten im Muskel (insbesondere die maximale H2PO4-Konzentration) während ermüdender Kontraktionen.