Aerobiset harjoitukset aivohalvauspotilaille

Suunnittelu Korkea-asteen sairaalan Institutional Review Board hyväksyi tutkimuksen (IRB nro 201600576A3). Satunnaistettu kontrolloitu tutkimus suoritettiin aivohalvauspotilailla, joilla oli erilaisia ​​harjoitusohjelmia, ja se oli sokea arvioijille. Tutkimus tehtiin elokuusta 2016 kesäkuuhun 2018. Osallistujat jaettiin satunnaisesti MICT- tai HIIT-ryhmiin käyttämällä tietokoneella luotua, piilotettua allokointiaikataulua. Kaikki mukana olleet aivohalvauspotilaat saivat perinteisiä kuntoutusohjelmia, joihin sisältyivät tasapaino-, liike- tai terapeuttinen harjoitus, ja lisäksi sairaalassa valvottu 30 minuutin MICT- tai HIIT-hoito 36 kertaa. Sokkoutunut arvioija keräsi tiedot ennen satunnaistamista harjoittelun jälkeen.

Osallistujat Neurologin diagnosoimat aivohalvauspotilaat tutkittiin. Osallistumiskriteerit lueteltiin seuraavasti: (I) ≥ 20 vuotta vanha; (II) aivohalvaustapahtumat, joiden kliininen tila on vakaa ≥ 3 kuukautta; (III) mielentilatutkimus (MMSE) > 24; (IV) ei akuuttia sepelvaltimooireyhtymää. Ne, joilla oli epästabiili angina pectoris, systolinen verenpaine > 200 mmHg tai diastolinen verenpaine > 110 mmHg, oireinen ortostaattinen hypotensio, vaikea aorttastenoosi (systolisen paineen huippugradientti > 50 mmHg tai aorttaläpän avautumisalue < 0,75 cm2), tulehdussairaus viimeisten 3 kuukauden aikana hallitsemattomat sydämen rytmihäiriöt, kompensoimaton sydämen vajaatoiminta, kolmannen asteen eteiskammiokatkos, perikardiitti tai sydänlihastulehdus viimeisten 3 kuukauden aikana, embolinen sairaus viimeisen 3 kuukauden aikana, ST-segmentin siirtymä ≥ 2 mm levossa ja hallitsematon diabetes (verensokeri ≥ 300 mg /dl tai ≥ 250 mg/dl ketoaineilla) eivät olleet kandidaatteja tutkimukseen.

Aivohalvauspotilailla oli absoluuttiset vasta-aiheet kardiopulmonaaliselle rasitustestille (CPET), ja American College of Sports Medicinen (ACSM) ehdottama aerobinen toiminta jätettiin myös tutkimukseen pois. Myöhemmin kelvolliset osallistujat jaettiin satunnaisesti MICT- ja HIIT-ryhmiin. Myös väestörakenteen perusominaisuudet kirjattiin. Kaikki koehenkilöt antoivat tietoisen suostumuksen kokeellisten menettelyjen selityksen jälkeen.

Kardiopulmonaalinen rasitustesti (CPET) Osallistujille tehtiin inkrementaalinen rasitustesti polkupyöräergometrillä (Ergoselect 150P, ergoline GmbH, Bitz, Saksa) ja tutkimus suoritettiin työtaajuudella 10 W/min jatkuvasti seuraten sykettä, olkavarren verta. paine ja valtimoiden happisaturaatio, kunnes edellä kuvatut pysäytysolosuhteet. Hapenkulutus (VO2) mitattiin kardiopulmonaalisella mittauslaitteella (MasterScreen CPX, CareFusion Corp., Hoechberg, Saksa). VO2-huippu, minuuttiventilaatio (VE) ja hiilidioksidin tuotanto (VCO2) määriteltiin ACSM:n ehdottamien rasitustestien ohjeiksi. VE- ja VCO2-vasteita, jotka saatiin harjoituksen aloittamisesta huippuarvoihin, käytettiin laskemaan VE-VCO2-kaltevuus käyttäen pienimmän neliösumman lineaarista regressiota. O2-ottotehokkuuden kulmakerroin (OUES), arvio O2:n kulutuksen tehokkuudesta harjoituksen aikana, johdettiin luonnollisen logaritmikäyrän VE vs. VO2 kulmasta.

Sydämen hemodynaamiset mittaukset Ei-invasiivista jatkuvaa sydämen minuuttitilavuuden seurantajärjestelmää (NICOM, Cheetah Medical, Wilmington, Delaware) käytettiin arvioimaan sydämen hemodynaamista vastetta harjoitteluun, joka analysoi vaihesiirtymän (ΔΦ), jonka aiheutti vaihtovirta sähkövirralla potilaan rinnassa kuvatulla tavalla. aiemmassa tutkimuksessamme.

Aivojen hemodynaamiset mittaukset Kaksi paria lähi-infrapunaspektroskopia (NIRS) -koettimia (Oxymon, Artinis, Alankomaat) kiinnitettiin kunkin mukana olevan kohteen bilateraalisiin frontaalialueisiin CPET:n aikana. Beer-Lambertin lakia sovellettiin mittaamaan valon absorptiota jokaisessa NIRS-ilmaisinparissa, mikä heijastaa oksihemoglobiinin ([O2Hb]) ja deoksihemoglobiinin ([HHb]) muutoksia etukuoressa harjoituksen aikana. Hb:n kokonaismäärä ([THb]) laskettiin [O2Hb]:n ja [HHb]:n summana, ja sitä käytettiin etukuoren veritilavuuden muutosindeksinä. Kudosten hapetuksen (Δ[O2Hb] ja Δ[HHb]) ja alueellisen verenkierron (Δ[THb]) eroja mukana olevien ja osallistumattomien etukuoren välillä (osallistumaton ja osallistumaton) käytettiin arvioimaan eri harjoitusohjelmien vaikutuksia aivokudoksen hapettumiseen. ja alueellinen verenkierto.

Terveyteen liittyvää elämänlaatua QoL mitattiin Short Form-36 Health Survey -kyselylomakkeella (SF-36), ja osallistujien elämänlaatua ja kognitiivisia toimintoja arvioitiin mielentilatutkimuksella (MMSE).

Harjoitteluprotokollat ​​Mukana oleville koehenkilöille tehtiin 36 kertaa ohjattua sairaalapohjaista koulutusta (2-3 harjoitusta/viikko) polkupyöräergometrillä (Ergoselect 150P, Saksa) edellisen protokollamme mukaisesti.15 Harjoittelu sisälsi lämmittelyn 30 % VO2-huipusta 3 minuutin ajan, jota seurasi MICT (60 % VO2-huipusta) tai HIIT (viisi 3 minuutin väliä 80 % VO2-huipusta ja kunkin intervallin erottaa 3 minuutin harjoitus 40 pisteessä) % VO2-huipusta) 30 minuutin ajan ja sitten jäähdytys 30 % VO2-huipusta 3 minuutin ajan. Koulutus lopetettiin, kun koehenkilöllä oli ACSM-ohjeen ehdottamia oireita/merkkejä.

Seerumin valmistus Kaikilta koehenkilöiltämme kerättiin 20 ml tuoretta verta ennen harjoittelua ja sen jälkeen. Näytteitä sentrifugoitiin nopeudella 2500 rpm 5 minuuttia huoneenlämpötilassa, ja ylempi seerumi säilöttiin soluviljelyä ja seerumin BDNF-tasojen mittaamista varten.

Seerumin BDNF:n mittaus BDNF-tasot arvioitiin ennen ja jälkeen aerobisen harjoittelun. Valmistettua 100 ui:n seerumia lisättiin kuhunkin kuoppaan, joka oli päällystetty ihmisen BDNF-sieppausvasta-aineella kiinteän faasin sandwich-, kaksipaikkaisen entsyymikytketyn immunoanalyysin (ELISA) kitissä (BioVision Inc., Milpitas, CA). BDNF-taso määritettiin sitten mikrolevylukijalla (SpectraMax M3, Molecular Devices LLC, San Jose, CA).

Soluviljelmä ja neuriittikasvumääritys Rotan neuroblastisoluja (PC-12-solulinja) kasvatettiin Dulbeccon modifioidussa Eagle's -elatusaineessa (DMEM), jota oli täydennetty 7,5 %:lla potilaan seerumilla (ennen ja jälkeen harjoituksen), 7,5 %:lla hevosen seerumilla (HS), 100 yksikköä /ml penisilliiniä ja 100 mg/l streptomysiiniä.

Yhteensä 100 000 solua maljattiin yön yli 35 mm:n maljoille, jotka oli päällystetty poly-DL-lysiinillä. Seerumin nälkään DMEM:ssä, joka sisälsi 2 % HS:ää 12-18 tunnin ajan, soluja käsiteltiin 50 ng/ml NGF:llä osoitetun ajan. Morfologisia muutoksia havaittiin käyttämällä Leica TCS SP8 -konfokaalimikroskopiaa 7 päivää potilaan seerumin kanssa viljelyn jälkeen ennen harjoittelua ja sen jälkeen. Niiden solujen prosenttiosuus, joissa oli vähintään yhden solurungon halkaisijaltaan pituudeltaan neuriitteja, määritettiin jokaisen levyn viidessä riippumattomassa kentässä.

Fluoresoivat värjäykset Soluja (100 000) siirrostettiin jokaiseen kahdeksankammioisen objektilasin kuoppaan (Millicell EZ -levy, Millipore Corp., Billerica, MA) ja niitä inkuboitiin MICT- tai HIIT-seerumia edeltävässä ja jälkeisessä seerumissa 12 tuntia. Mitotrackerin (Invitrogen corp., Carlsbad, CA) kirkasta värjäystä käytettiin mitokondrioiden tarkkailuun neuroblastisissa soluissa, joita oli käsitelty yllä olevan erilaisen tilan seerumeilla. Solut värjättiin primaarisilla kanin monoklonaalisilla anti-⍺-tubuliinivasta-aineilla (Cell Signaling Technology Inc., Boston, MA). Sekundäärisenä vasta-aineena käytettiin fluoreseiini-isotiosyanaattikonjugoitua AffiniPure Goat anti-kanin IgG:tä (Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA). Tumat vastavärjättiin kiinnitysväliaineella (Vector Laboratories Inc., Burlingame, CA), joka sisälsi 40,6-diamidino-2-fenyyli-indolia. Värjäytyneet solut tutkittiin konfokaalimikroskooppisella tutkimuksella (Leica TCS SP8, Leica Microsystems Inc., Buffalo Grove, IL).

Tilastollinen analyysi Chi-neliötesti suoritettiin ei-parametristen parametrien erojen vertaamiseksi kahden ryhmän välillä. Mann-Whitney U -testillä arvioitiin iän, aivohalvauksen keston, painoindeksin (BMI), harjoituskapasiteetin muutoksia, aivojen hapetuksen sekä alueellisen veren tilavuuden muutoksia, BDNF-tasojen muutoksia ja solujen käyttäytymisen muutoksia kaksi ryhmää. Erot ryhmän sisällä tapahtuvissa muutoksissa numeerisissa tiedoissa arvioitiin Wilcoxon matched-pair signed-rank -testillä. Harjoittelun jälkeisten mitattujen kliinisten parametrien muutosten ja kliinisen tiedon välisiä suhteita analysoitiin Pearson-korrelaatiolla. P-arvo < 0,05 katsottiin tilastolliseksi merkitsevyydeksi.