A vihar átvészelése: tüdő-, szív- és agyi érrendszeri rehabilitáció a COVID-19-hez

1. cél – Az egyénre szabott szívtorna-rehabilitáció javítja-e a szív- és érrendszeri és az agyi érrendszeri helyreállítást? Széles körben elfogadott, hogy "a testmozgás gyógyszer"; polipilla és sarokköve a betegségek megelőzésében és gyógyulásában, beleértve a COVID19-hez hasonló patogenitásúakat (például súlyos akut légúti szindróma, közel-keleti légúti szindróma és akut légúti distressz szindróma). Pontosabban, az edzést érgyógyászatnak tekintik, amely képes javítani az artériák vitalitását az endotélium gyógyításával. A véráramlás és az artériás nyírófeszültség célzott, ismételt és epizodikus növekedése az egyéni gyakorlatok során mechanikusan stimulálja az endotéliumot, beindítva a nitrogén-monoxid, valamint a vaszkulogenezishez és angiogenezishez szükséges egyéb vazoaktív és gyulladásgátló molekulák termelődését. Ezért a SARS-CoV2 vírus által károsított elsődleges érszerkezet gyakorlati gyógyítása jelentős regeneratív vaszkuláris előnyökkel jár a végszervek, például a tüdő, a szív és az agy számára. Például a különböző szív- és légzőszervi betegségek kezelésében végzett edzésterápiából származó számos sarokkövű kardiorespirációs előnyt sorolunk fel, amelyek kiemelik a COVID19 felépülésének fokozásának megvalósíthatóságát egyénre szabott edzési beavatkozásokkal: 1) az aerob fittség a perifériás artériák akut H1N1 fertőzést követően gyengült endothel diszfunkciójához kapcsolódik; 2) a tüdő rugalmasságának és szilárdságának helyreállítása, valamint az edzés utáni gyulladáscsökkentő antioxidánsok növelése hozzájárul a szív-légzés kapacitásának javításához; és 3) a kardiorespiratorikus rendszer jobb autonóm modulációja javítja az edzéskapacitást és az általános egészségi állapotot.

Bár minimális bizonyíték van arra vonatkozóan, hogy az agyi érrendszeri funkció megváltozott a COVID19 fertőzést követően, az epidemiológiai bizonyítékok azt mutatják, hogy a COVID19-ből felépülő egyéneknél nagyobb a stroke kockázata. A korábban bevezetett mozgásalapú mozgásrehabilitáció a stroke kezelésére, annál nagyobb mértékben javul a terhelési kapacitás, a perifériás vaszkuláris és cerebrovaszkuláris funkció, nagyrészt a gyengített érgyulladás és a megnövekedett neurotróf modulátorok miatt. A szélütésen átesett vagy a stroke magas kockázatának kitett személyek fizikai inaktivitása tovább súlyosbítja a gyulladásos érrendszeri diszfunkciót. Az edzés közvetlenül stimulálja az agyi ér endotéliumát, növelve a véráramlást és az intraartériás nyírófeszültséget az agyi artériákban. A cerebrovaszkuláris funkciót a fiziológiai szabályozók (azaz a szén-dioxid és oxigén artériás parciális nyomása, artériás vérnyomás, neurogén autonóm moduláció és perctérfogat) szinergikus és redundáns készlete szabályozza. Az edzésterápia közvetlen agyi érrendszeri előnyei mellett a szisztémás kardiorespirációs fejlesztések, amelyek fokozzák a gázcserét, a vérnyomást, az autonóm reflexeket és a szívműködést, fontos érrendszeri előnyökkel járnak az agyban. Ezért a javasolt kutatás jelentős előnyökkel jár a testedzési kapacitás, valamint a kardiorespiratorikus és agyi érrendszeri funkciók javításában a COVID19 fertőzésből való felépülés során.

A kardiorespiratorikus funkciót egy standardizált klinikai tesztkészlet segítségével határozzák meg a nyugalmi szív- és érrendszeri és tüdőfunkciók értékelésére, valamint szubmaximális és maximális stresszorok idején. Például a nyugalmi szív- és érrendszeri funkciót a szívfrekvencia, a bal és jobb kamrai szívműködés, a perifériás vaszkuláris véráramlás és a pulzushullám-sebesség mérésével határozzák meg. Ezek a mutatók számszerűsíthető információkat szolgáltatnak az artériás merevségről, az autonóm és perifériás vaszkuláris funkciókról, amelyek elsődleges meghatározói a központi hemodinamika (azaz a perctérfogat, az artériás vérnyomás és a véráramlás) és a szív- és érrendszer egészségének szabályozásában. Nem ismert, hogy a COVID19 fertőzés hatással van-e a nyugalmi központi hemodinamikára. Kutatócsoportunk azonban korábban központi hemodinamikai diszfunkciót figyelt meg különböző vírusfertőzésekre adott akut gyulladásos reakciókat követően. A szubmaximális (áramlás által közvetített tágulás) és a maximális (kardiopulmonális terhelésteszt) fiziológiai mérések lehetővé teszik a kutatók számára, hogy számszerűsítsék a kardiorespiratorikus rendszerek azon képességét, hogy reagáljanak a napi tevékenység során megfigyelt stresszorokra. A rehabilitációs beavatkozásokat követően a szubmaximális és maximális kardiopulmonális vizsgálat biztosítja a gyakorlati beavatkozások hatékonyságának szükséges számszerűsítését.

Szívechokardiográfia: A bal és a jobb kamra mechanikáját (végdiasztolés és végsisztolés térfogatok, mitrális töltés), valamint az aorta és a vénabarlang központi hemodinamikáját (aorta átmérő, perctérfogat, lökettérfogat, pulzusszám) értékelik pihenés kétdimenziós echokardiográfiával Hitachi Aloka Alpha 7 rendszeren keresztül (Tokió, Japán). Ha az alanyok bal oldalsó helyzetben vannak, a mérések a két- és négykamrás nézet használatával készülnek. A bal kamra belsejét manuálisan követi nyomon mind a végső szisztolés, mind a végdiasztolés során. A térfogatokat a Simpson-szabály segítségével mérik. A lökettérfogat a végső diasztolés térfogatból a végső szisztolés térfogatból kivonva számítható ki. A perctérfogat a pulzusszám és a lökettérfogat szorzataként kerül kiszámításra. Három ütemet mérnek, és az átlagot használják az elemzésekhez. Az ejekciós frakciót a kamratérfogatokból számítják ki, és a végső szisztolés és a végső diasztolés térfogat százalékában fejezik ki. A mitrális szelep sebességét az apikális 4 kamrás nézetből kapjuk, ahol az E, A és E/A mérhető. A beáramlás meredeksége is meghatározásra kerül. Szövet Doppler vizsgálatot is végeznek az E' kiszámításához, az E/E' kiszámításával. Végül a foltok követését a TOMTEC szövetkövető szoftverrel végezzük.

A cerebrovaszkuláris funkciót hagyományosan egydimenziós megközelítéssel értékelik, számszerűsítve az agyi véráramlás (CBF) válaszait egyetlen olyan zavarra, amely a CBF szabályozásában szerepet játszó egyik elsődleges mechanizmust hangsúlyozza. A nyugalmi és edzés közbeni CBF szabályozásban szerepet játszó elsődleges mechanizmusok az artériás vérgázok, az artériás vérnyomás, a neurogén autonóm rendszerek és az anyagcsere. Így a klinikai ingerek cerebrovaszkuláris válasz kiváltására szolgálnak a környezeti, farmakológiai vagy fiziológiai állapotok megváltoztatásával, amelyek kifejezetten megzavarják ezen elsődleges mechanizmusok egyikét. A kutatócsoportunk által kidolgozott új megközelítések előmozdítják a hagyományos egydimenziós CBF-értékeléseket, az agyi érrendszer tesztelésével klinikai értékelések sorával, vagy olyan értékelésekkel, amelyek specifikus és szisztémás fiziológiai zavarokat idéznek elő, amelyek befolyásolják a CBF-et. Az ebben a protokollban használt két cerebrovaszkuláris értékelési stratégia kifejezetten a szén-dioxid, a vérnyomás és a neurogén aktivitás változásaira adott cerebrovaszkuláris válaszreakciót méri nyugalomban, valamint inkrementális egész test és fárasztó kézfogás során. Ezek a tesztek a cerebrovaszkuláris funkció hagyományos egydimenziós számszerűsítését biztosítják, valamint az integratív cerebrovaszkuláris funkció árnyalt mennyiségi meghatározását. Ezen túlmenően, olyan értékelési stratégiák felhasználásával, amelyek hasonlóképpen ugyanazokat a rendszereket célozzák meg, amelyeket a képzési beavatkozások javítani kívánnak (azaz a légzőrendszer, a szív- és érrendszeri és a vázizomrendszerek), a beavatkozás előtti és utáni agyi érrendszeri tesztek indexet adnak arról, hogy az egyes rendszerek milyen arányban járulnak hozzá fiziológiai felépülés COVID19 fertőzésünket követően.

2. cél – A belégzési izomzat és a szívtorna-rehabilitáció kombinálása járulékos kardiorespirációs és agyi érrendszeri COVID19 helyreállítási előnyökkel jár? A COVID19 fertőzés fő oka a tüdőműködési zavar és a tüdőgyulladás. Míg a láz, a köhögés, a fáradtság, az izomfájdalom és a nehézlégzés a COVID19 vírussal fertőzött egyének leggyakoribb tünetei. Sok COVID19-fertőzött egyén számára a vírus túlélése csak egy része a problémának. Egy közelmúltbeli jelentés megállapította, hogy a COVID19-ben szenvedő betegek, akiket úgy véltek, hogy felépültek, és így hazaengedték a kórházból, elhúzódó kóros tüdődiffúzióban szenvednek; egy retrospektív vizsgálat kimutatta, hogy a COVID19 fertőzést követő tüdődiffúzió a kibocsátás után 30 napig rendellenes maradhat. Az elhúzódó tüdőkárosodás elsősorban a légzőizom atrófiának és a lélegeztetőgép által kiváltott rekeszizom diszfunkciónak tulajdonítható súlyos COVID19 fertőzésben. Az enyhe COVID19-fertőzéssel összefüggő elhúzódó köhögés, fáradtság és légszomj azonban tüdőműködési zavarokat is kiválthat, és ronthatja a légzőizmok erejét. A gyenge belégzési izomerő által okozott tüdőműködési zavar megnöveli a légzést, az izom szimpatikus idegek aktivitását és a fizikai aktivitáshoz kapcsolódó fáradtságot. A fárasztó belégzési izommunka csökkenti a terhelést és a fizikai kapacitást, míg a fokozott izom szimpatikus idegi aktivitás csökkenti az aktív végtagok véráramlását és növeli a fáradtságot. Következésképpen a COVID19 fertőzést követően a tüdőfunkció tartós károsodása, függetlenül annak súlyosságától, csökkenti a fizikai teljesítőképességet, a fizikai képességeket, az életminőséget, valamint a szív- és agyi érrendszer valószínű működését.

A belégzési izomtréning, amely hatékonyan magában foglalja a gyakorlati edzésprogramokhoz hasonlóan szervezett, szabványos légzési rutinokat, hatékonynak bizonyult a fáradtság, a myalgia és a nehézlégzés csökkentésében más krónikus légúti betegségekben. A kardiorespiratorikus funkció IMT-t követő javulása elsősorban a megerősített légzőizmoknak köszönhető. A belégzési izomerő növelése csökkenti a fizikai aktivitás során végzett légzési munkát és a légzéssel összefüggő anyagcsere-költségeket mind nyugalmi, mind fizikai aktivitás közben. A vázizmok gyakran versenyeznek a vérellátásért edzés közben, különösen akkor, ha a légzési munka fokozódik, ezért az IMT-vel végzett jobb belégzési izomműködés a gyakorlati edzéssel együtt valószínűleg hiper additív véráramlási ingert biztosít az egész érrendszerben, összehasonlítva az önmagában végzett gyakorlati edzéssel. Figyelembe véve a megnövekedett kardiovaszkuláris véráramlásból eredő vazogén és angiogén tulajdonságokat, az IMT edzés a gyakorlati edzéssel együtt innovatív stratégiát kínál a COVID19 fokozott felépülésének elősegítésére. A mai napig egyetlen tanulmány sem vizsgálta az IMT-edzés és a testmozgás hatását az agyi érrendszeri működésre. Mindazonáltal a szív- és légzőrendszer működésének javulása a légzőizomzat javulásával együtt szinergikusan javítja az agyi érrendszeri szabályozást.

Összefoglalva, az IPL arra specializálódott, hogy a krónikus betegségek klinikai modelljeiben a kardiorespiratórikus és agyi érrendszer működését javítja a gyakorlatokat. Például az IPL tagjai korábban kimutatták, hogy az edzésre adott agyi érrendszeri válasz a szén-dioxidtól, az artériás vérnyomástól és az artériás nyírófeszültségtől függ egészségben és betegségekben. Ezen túlmenően, az egyénre szabott kardiális gyakorlatok rehabilitációja növeli a CBF-et (~10%), így helyreállítja a normális CBF-et a szívelégtelenségben szenvedő populációkban. Hasonlóképpen, az IPL adatokat gyűjtött a javasolt kutatással kapcsolatban, mivel a gyakorlati edzés javítja a vaszkuláris hemodinamikát és az autonóm modulációt gyulladásos betegségben (cukorbetegségben) élő populációkban; valamint javítja a vérnyomást. Az IPL kardiorespiratorikus kutatói azt is bebizonyították, hogy az izomtréning javítja az edzéstűrő képességet és a nehézlégzést olyan elhízott betegeknél, akiknél fokozott a COVID-fertőzés okozta szövődmények kockázata. Az IPL kutatói együttesen arra törekszenek, hogy ezeket a technikákat és megközelítéseket alkalmazzák, hogy meghatározzák az optimális stratégiákat a COVID19 felépülésének fokozására a szívben, az agyban és a tüdőben.