Efficacia dell'allenamento combinato aerobico e di forza negli adattamenti acuti e cronici nei pazienti con insufficienza cardiaca

Revisione della letteratura: CHF è il principale problema di salute pubblica nel mondo[1], molto diffuso negli individui più anziani e una delle principali cause di disabilità, ricoveri, morbilità e mortalità[2]. In generale, i pazienti con CHF hanno una ridotta capacità di esercizio, con i principali sintomi di intolleranza allo sforzo, affaticamento precoce e affanno[3], esibendo anche una maggiore chemiosensibilità periferica e centrale e compromissione dell'equilibrio simpaticovagale con predominanza dell'attivazione simpatica (SA)[4].

La comprensione del metabolismo ossidativo e del trasferimento di energia intracellulare nel muscolo scheletrico e cardiaco, i meccanismi della disfunzione endoteliale e il ruolo dell'AS e delle citochine infiammatorie forniscono possibili spiegazioni meccanicistiche dei fattori fisiopatologici coinvolti nello sviluppo dell'intolleranza all'esercizio [5,6]. È stato dimostrato nei pazienti con CHF che l'aumento della rigidità arteriosa è associato a morbilità e mortalità cardiovascolare[7]. Ci sono evidenze che l'aumento della rigidità arteriosa predice l'intolleranza all'esercizio nei pazienti con CHF[8].

L'aumento dell'IMT carotideo è associato a disfunzione miocardica subclinica del ventricolo sinistro (LV), suggerendo un possibile ruolo dell'IMT carotideo nella determinazione del rischio di scompenso cardiaco [9]. La CHF è anche associata alla disfunzione endoteliale, inclusa la dilatazione endotelio-mediata e dipendente dal flusso (FMD). Poiché si ritiene che la funzione endoteliale svolga un ruolo importante nel coordinamento della perfusione tissutale e nella modulazione della compliance arteriosa, gli interventi per migliorare la disfunzione endoteliale sono imperativi.

La vasocostrizione sistemica e la ridotta perfusione periferica sono segni distintivi nella CHF avanzata. Mentre è stato proposto che una serie di fattori, tra cui l'aumento del tono simpatico e un sistema renina-angiotensina attivato, siano coinvolti nella ridotta capacità vasodilatatoria arteriosa nell'insufficienza cardiaca, è stato ora riconosciuto il ruolo fondamentale dell'endotelio nel coordinare la perfusione tissutale.

Diversi studi clinici hanno documentato la disfunzione endoteliale di grandi condotti e piccoli vasi di resistenza in pazienti con CHF. La disfunzione endoteliale può influenzare il sistema cardiovascolare in due modi: in primo luogo, la disfunzione endoteliale dei vasi di resistenza può compromettere la perfusione periferica e, in secondo luogo, la disfunzione endoteliale dei grandi vasi del condotto può limitare l'aumento del flusso sanguigno fornito dai grandi vasi di alimentazione e può aumentare l'impedenza del fallimento LV e di conseguenza compromettere la frazione di eiezione LV (LVEF). Un'importante conseguenza funzionale della disfunzione endoteliale è l'incapacità di rilasciare ossido nitrico (NO) in risposta a stimoli fisiologici come l'aumento del flusso, che riflette l'afta epizootica compromessa[10]. Al contrario, l'aumento cronico del flusso sanguigno migliora il rilascio di NO nei modelli sperimentali, mediante la sovraregolazione dell'NO sintasi, l'enzima che utilizza L-arginina per generare NO. Gli aumenti intermittenti del flusso sanguigno dovuti all'allenamento fisico possono aumentare la capacità dell'endotelio di rilasciare NO e quindi possono ripristinare la funzione endoteliale nei pazienti con CHF che di solito sono sottoposti a un grado limitato di attività fisica[5]. L'endotelio disfunzionale contribuisce all'aumento della rigidità vascolare e alla ridotta distensibilità arteriosa, aumentando il danno miocardico[10].

La relazione diretta tra esercizio e salute vascolare è certa, ma il complesso insieme di vie metaboliche, gli effetti emodinamici dell'esercizio su cellule/tessuti cardiovascolari e la regolazione dell'espressione genetica attivata dall'esercizio sono ancora in gran parte indefiniti[11]. Gli effetti dell'esercizio aerobico e di resistenza sulla pressione arteriosa clinica potrebbero essere diversi, perché hanno caratteristiche meccaniche diverse. L'allenamento aerobico (AT) è caratterizzato dall'esecuzione di esercizi ciclici, svolti con ampi gruppi muscolari che si contraggono ad intensità da lieve a moderata per un lungo periodo di tempo. L'allenamento della forza (ST) è invece caratterizzato dall'esecuzione di esercizi in cui i muscoli di uno specifico segmento corporeo vengono contratti contro una forza che si oppone al movimento[12].

La capacità aerobica è direttamente correlata alla funzione arteriosa, inclusa la funzione endoteliale, la rigidità arteriosa e la riflessione delle onde. Inoltre, l'accoppiamento della funzione arteriosa e cardiaca è un importante determinante della capacità aerobica. Pertanto, una scarsa funzione arteriosa a riposo probabilmente limita la capacità aerobica, ma è anche possibile che i cambiamenti nella funzione arteriosa durante l'esercizio acuto possano svolgere un ruolo. La funzione arteriosa non è solo associata alla capacità aerobica, ma è anche un predittore indipendente di mortalità[5].

Studi clinici controllati hanno dimostrato che nei pazienti con scompenso cardiaco i programmi ExT migliorano gli adattamenti periferici e cardiaci e anche la capacità aerobica, ritardano l'inizio del metabolismo anaerobico e migliorano l'equilibrio autonomico[1,13]. Oltre all'adattamento della massima gittata cardiaca, della contrattilità cardiaca e della gittata sistolica, l'ExT aerobico è anche in grado di promuovere il miglioramento del background microvascolare periferico riducendo la resistenza al flusso, aumentando la compliance delle arterie e la funzione endoteliale [13]. Le anomalie nell'endotelio e nell'afta epizootica sono un fenomeno chiave nella risposta vasodilatatoria attenuata nei pazienti con CHF. ExT consente il miglioramento sia della formazione di NO endoteliale basale che dell'afta epizootica mediata da agonisti della vascolarizzazione del muscolo scheletrico (SM) nei pazienti con CHF. La correzione della disfunzione endoteliale è associata a un significativo miglioramento della capacità di esercizio evidenziato da un aumento del 26% del picco di assorbimento di ossigeno (VO2peak)[14].

Precedenti studi sull'insufficienza cardiaca hanno dimostrato che il 16,4% di 171 pazienti presentava cachessia e la mortalità a 18 mesi di follow-up raggiungeva il 50% nel sottogruppo di pazienti con cachessia rispetto al 17% in quelli senza cachessia. La cachessia cardiaca è definita come uno stadio avanzato di scompenso cardiaco associato a perdita involontaria di almeno il 5% del peso corporeo non edematoso. E l'atrofia muscolare, nota anche come sarcopenia, è la perdita di massa muscolare (MM) e forza, mentre la cachessia descrive la perdita di peso. Anche la distinzione delle due condizioni cliniche potrebbe essere difficile, poiché la cachessia e l'atrofia muscolare possono coesistere nello stesso paziente. In effetti, la cachessia potrebbe portare all'atrofia muscolare e viceversa, sebbene l'atrofia muscolare possa verificarsi prima nel corso della malattia[15].

La forza SM, negli arti superiori e inferiori, sono parametri che predicono indipendentemente la sopravvivenza[16,17,18]. Questo trattamento alternativo dovrebbe concentrarsi sull'aumento del MM, della forza e della potenza degli arti per migliorare la funzionalità e le prestazioni[19]. La disfunzione della SM include prestazioni contrattili cardiache ridotte che contribuiscono a cambiamenti nella fisiologia della SM, atrofia muscolare, debolezza e ridotta capacità ossidativa [20]. Anche la funzione muscolare è migliorata in risposta alla ST nei pazienti con CHF, inclusa la funzione del miofilamento e l'intero muscolo[21] così come la capacità ossidativa del SM[21].

È fondamentale che l'ExT in tali pazienti alleni i muscoli periferici in modo efficace senza produrre un grande stress cardiovascolare. Un approccio terapeutico alternativo dovrebbe concentrarsi sull'applicazione di specifici programmi di esercizi di resistenza per migliorare la composizione corporea[22], aumentare l'area della sezione trasversale, la fibra muscolare[23], tutti elementi che contrastano l'atrofia muscolare e possono essere fondamentali nella prevenzione della sarcopenia e cachessia cardiaca nei pazienti con CHF[24].

ExT è una componente importante degli interventi di riabilitazione/prevenzione secondaria, inducendo significativi cambiamenti benefici nei meccanismi di fisiopatologia, tolleranza all'esercizio, capacità funzionale e QoL, mentre ha un impatto positivo sull'ospedalizzazione e sulla riduzione della mortalità. C'è stato un crescente interesse per le caratteristiche e le modalità dell'esercizio fisico in grado di indurre benefici ottimali. È stato dimostrato che l'alta intensità e la modalità a intervalli inducono maggiori benefici rispetto ai regimi a intensità moderata e in modalità continua. Considerando l'attuale corpus di prove dell'allenamento ad intervalli ad alta intensità (HIIT) in CHF, l'HIIT si è dimostrato più efficiente, con conseguente aderenza a lungo termine, che è un aspetto pratico importante da considerare durante l'ExT e di conseguenza miglioramenti ottimizzati a livello centrale e adattamenti periferici[25]. Sono necessari ulteriori studi per dimostrare la loro sicurezza e benefici su questo tipo di pazienti.

Inoltre, vi è stata una solida motivazione per l'inclusione del ST nell'HIIT, che si è anche dimostrato in grado di produrre benefici in termini di capacità di esercizio e QoL. È noto che la combinazione di AT e ST è l'intervento di esercizio preferito per invertire o attenuare la perdita di MM e migliorare l'esercizio e la capacità funzionale, la forza muscolare in questi individui[19]. Ma ci sono meccanismi alla base della ST nella capacità periferica del paziente CHF che rimane non identificato. E non si sa quali siano i vantaggi di combinare diverse proporzioni di AT e ST.

Per questo motivo, gli investigatori testeranno due proporzioni in formazione combinata, CAT e CST. Non ci sono dati sui cosiddetti regimi combinati, che includono sia l'esercizio aerobico con HIIT che ST e gli investigatori valuteranno gli effetti della risposta acuta e cronica.

Scopo: il progetto di ricerca contribuirà a una migliore comprensione di diversi aspetti che sono inspiegabili dalla ricerca scientifica. Gli scopi di questo progetto di ricerca sono:

1. Determinare l'efficacia di un programma ExT con diverse proporzioni di CAT e CST nel promuovere effetti cumulativi negli adattamenti acuti e cronici nei pazienti CHF;
2. Identificare i meccanismi del potenziale miglioramento dell'efficacia promosso da ST; Questo progetto di ricerca utilizzerà metodi all'avanguardia concentrandosi sull'analisi degli adattamenti periferici in entrambi i gruppi, vale a dire nelle variabili dell'ecocardiografia, test da sforzo cardiopolmonare, rigidità arteriosa, idoneità fisica funzionale, QoL e composizione corporea in 2 momenti distinti: M1)baseline e M2)3 mesi.

Piano e metodi: questo progetto valuterà gli effetti acuti e cronici negli adattamenti centrali e periferici di una formazione combinata per i pazienti con CHF e affronterebbe una serie di importanti violazioni delle conoscenze scientifiche con potenziali benefici clinici.

Disegno dello studio: nei pazienti con CHF verrà applicato un disegno di ricerca di uno studio di controllo randomizzato longitudinale (RCT) che utilizza due distinte prescrizioni ExT (CAT e CST). Tutte le stesse valutazioni verranno effettuate in due momenti: M0 - baseline e M1 - 3 mesi dopo l'inizio dell'ExT. I pazienti saranno randomizzati in uno dei due gruppi ExT.

Il reclutamento e lo screening dureranno 9 mesi (da ottobre 2017 a giugno 2018) e la valutazione del paziente durerà fino ad agosto 2018. Si prevede di terminare il progetto con la revisione peer-review presentata e/o accettata a dicembre 2018.

Le seguenti valutazioni sui 4 momenti saranno eseguite presso l'Ospedale ospitante, FMH-UL: Ecocardiogramma (Echo); test da sforzo cardiopolmonare (CPET); rigidità arteriosa - Analisi Complior; Spessore intima-media - ecografia; composizione corporea - assorbimetria radiografica a doppia energia; idoneità fisica funzionale - Fullerton Functional Fitness Test; forza isometrica - dinamometro manuale portatile JAMAR plus digital; forza massimale - questionario 1RM e QoL.

Tutti i momenti di valutazione saranno svolti in 4 giorni:

Giorno 1-Il CPET, Echo sarà eseguito presso l'ospedale ospitante; Giorno 2 e 3: durante un giorno e un'ora della sessione ExT presso l'ospedale ospitante, il paziente eseguirà i test di idoneità fisica funzionale; forza massima; forza isometrica e questionario QoL. In un altro giorno gli investigatori eseguiranno la rigidità arteriosa e l'IMT prima della sessione a riposo e dopo l'ExT; Giorno 4-In FMH e esame di assorbimetria radiografica a doppia energia (DXA). I report individuali saranno inviati via e-mail o consegnati su carta. Durante il progetto di 1 anno il team multidisciplinare terrà incontri bimestrali per aggiornare le informazioni sullo studio e discutere i progressi del paziente.