Allenamenti aerobici su pazienti con ictus

Disegno L'Institutional Review Board di un ospedale terziario ha approvato lo studio (IRB n. 201600576A3). Uno studio controllato randomizzato è stato condotto su pazienti con ictus con diversi regimi di esercizio ed era cieco per i valutatori. Lo studio è stato condotto da agosto 2016 a giugno 2018. I partecipanti sono stati assegnati in modo casuale ai gruppi MICT o HIIT utilizzando un programma di assegnazione nascosto generato dal computer. Tutti i pazienti con ictus inclusi hanno ricevuto programmi di riabilitazione tradizionali, tra cui equilibrio, range di movimento o esercizio terapeutico e ulteriori 30 minuti di MICT o HIIT supervisionati in ospedale per 36 volte. I dati sono stati raccolti da un valutatore in cieco prima della randomizzazione dopo aver completato gli esercizi di formazione.

Partecipanti I pazienti con ictus, diagnosticati dal neurologo, sono stati intervistati. I criteri di inclusione sono stati elencati come segue: (I) ≥ 20 anni; (II) eventi di ictus con stato clinico stabile ≥ 3 mesi; (III) mini-esame dello stato mentale (MMSE)> 24; (IV) nessuna sindrome coronarica acuta. Coloro che avevano angina instabile, pressione arteriosa sistolica> 200 mmHg o pressione arteriosa diastolica> 110 mmHg, ipotensione ortostatica sintomatica, stenosi aortica grave (picco gradiente di pressione sistolica> 50 mmHg o area di apertura della valvola aortica < 0,75 cm2), malattia infiammatoria negli ultimi 3 mesi, aritmie cardiache non controllate, scompenso cardiaco non compensato, blocco atrioventricolare di terzo grado, pericardite o miocardite negli ultimi 3 mesi, malattia embolica negli ultimi 3 mesi, spostamento del tratto ST ≥ 2 mm a riposo e diabete non controllato (glicemia ≥ 300 mg /dL o ≥ 250 mg/dL con corpi chetonici) non erano candidati allo studio.

I pazienti con ictus avevano controindicazioni assolute per il test da sforzo cardiopolmonare (CPET) e anche le attività aerobiche, suggerite dall'American College of Sports Medicine (ACSM), sono state escluse dallo studio. Successivamente, i partecipanti idonei sono stati assegnati in modo casuale ai gruppi MICT e HIIT. Sono state registrate anche le caratteristiche demografiche di base. Tutti i soggetti hanno fornito il consenso informato dopo che le procedure sperimentali sono state spiegate.

Test da sforzo cardiopolmonare (CPET) I partecipanti sono stati sottoposti a un test da sforzo incrementale su un ergometro da bicicletta (Ergoselect 150P, ergoline GmbH, Bitz, Germania) e l'esame è stato eseguito a una velocità di lavoro di 10 W/min con monitoraggio continuo della frequenza cardiaca, sangue brachiale pressione arteriosa e saturazione arteriosa di ossigeno, fino alle condizioni di arresto precedentemente descritte. Il consumo di ossigeno (VO2) è stato misurato da un dispositivo di misurazione cardiopolmonare (MasterScreen CPX, CareFusion Corp., Hoechberg, Germania). Il VO2peak, la ventilazione minuto (VE) e la produzione di anidride carbonica (VCO2) sono stati definiti come linee guida per i test da sforzo suggeriti dall'ACSM. Le risposte VE e VCO2, acquisite dall'inizio dell'esercizio ai valori di picco, sono state utilizzate per calcolare la pendenza VE-VCO2 utilizzando la regressione lineare dei minimi quadrati. La pendenza dell'efficienza di assorbimento di O2 (OUES), una stima dell'efficienza del consumo di O2 durante l'esercizio, è stata derivata dalla pendenza di un grafico logaritmico naturale di VE vs. VO2.

Misurazioni emodinamiche cardiache Il sistema di monitoraggio continuo non invasivo della gittata cardiaca (NICOM, Cheetah Medical, Wilmington, Delaware) è stato utilizzato per valutare la risposta emodinamica cardiaca all'esercizio, che analizza lo sfasamento (ΔΦ) creato alternando corrente elettrica attraverso il torace del soggetto come descritto nel nostro studio precedente.

Misurazioni emodinamiche cerebrali Due paia di sonde per spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) (Oxymon, Artinis, The Netherland) sono state attaccate alle aree frontali bilaterali di ciascun soggetto incluso durante il CPET. La legge Beer-Lambert è stata applicata per misurare l'assorbimento della luce attraverso ciascuna coppia di rilevatori NIRS che riflettono i cambiamenti di ossiemoglobina ([O2Hb]) e deossiemoglobina ([HHb]) nella corteccia frontale durante l'esercizio. La quantità totale di Hb ([THb]) è stata calcolata come somma di [O2Hb] e [HHb] ed è stata utilizzata come indice di variazione del volume sanguigno nella corteccia frontale. Le differenze dell'ossigenazione tissutale (Δ[O2Hb] e Δ[HHb]) e del flusso sanguigno regionale (Δ[THb]) tra le cortecce frontali coinvolte e non coinvolte (coinvolte-non coinvolte) sono state utilizzate per stimare gli effetti di diversi regimi di esercizio sull'ossigenazione del tessuto cerebrale e flusso sanguigno regionale.

QoL relativo alla salute La QoL è stata misurata mediante il questionario Short Form-36 Health Survey (SF-36) e per valutare la QoL e le funzioni cognitive dei partecipanti è stato utilizzato il mini-mental status exam (MMSE).

Protocolli di allenamento fisico I soggetti inclusi sono stati sottoposti a 36 sessioni di allenamento ospedaliero supervisionato (2-3 sessioni/settimana) su un cicloergometro (Ergoselect 150P, Germania) come da protocollo precedente.15 L'allenamento comprendeva un riscaldamento al 30% di VO2peak per 3 min, seguito da un MICT (60% di VO2peak) o HIIT (cinque intervalli di 3 min all'80% di VO2peak e ciascun intervallo separato da 3 min di esercizio a 40 % di VO2peak) per 30 min, quindi un defaticamento al 30% di VO2peak per 3 min. La formazione è stata interrotta quando il soggetto presentava sintomi/segni suggeriti dalla linea guida ACSM.

Preparazione del siero Una quantità di 20 ml di sangue fresco è stata raccolta da tutti i nostri soggetti prima e dopo l'allenamento fisico. I campioni sono stati centrifugati a 2500 rpm per 5 minuti a temperatura ambiente e il siero superiore è stato conservato per la coltura cellulare e la misurazione dei livelli sierici di BDNF.

Misurazione del BDNF sierico I livelli di BDNF sono stati valutati prima e dopo l'allenamento aerobico. Il siero preparato di 100 μL è stato aggiunto in ciascun pozzetto rivestito con l'anticorpo di cattura del BDNF umano in un kit ELISA (sandwich enzimatico a due siti) a sandwich in fase solida (BioVision Inc., Milpitas, CA). Il livello di BDNF è stato quindi determinato dal lettore di micropiastre (SpectraMax M3, Molecular Devices LLC, San Jose, CA).

Coltura cellulare e test di crescita dei neuriti Cellule neuroblastiche di ratto (linea cellulare PC-12) sono state coltivate nel mezzo di Eagle modificato di Dulbecco (DMEM) integrato con il 7,5% di siero del paziente (prima e dopo l'allenamento fisico), il 7,5% di siero di cavallo (HS), 100 unità /ml di penicillina e 100 mg/L di streptomicina.

Un totale di 100.000 cellule sono state piastrate durante la notte su piastre da 35 mm rivestite con poli-DL-lisina. Dopo la carenza di siero in DMEM contenente il 2% di HS per 12-18 ore, le cellule sono state trattate con 50 ng/ml di NGF per il tempo indicato. I cambiamenti morfologici sono stati osservati utilizzando la microscopia confocale Leica TCS SP8 7 giorni dopo la coltura con i sieri dei pazienti prima e dopo l'allenamento fisico. La percentuale di cellule con neuriti di almeno un diametro del corpo cellulare in lunghezza è stata determinata in cinque campi indipendenti di ogni piastra.

Macchie fluorescenti Le cellule (100000) sono state inoculate in ciascun pozzetto del vetrino a otto camere (slittino Millicell EZ, Millipore Corp., Billerica, MA) e sono state incubate nei sieri pre e post-MICT o HIIT per 12 ore. La colorazione vivida di Mitotracker (Invitrogen corp., Carlsbad, CA) è stata utilizzata per osservare i mitocondri nelle cellule neuroblastiche trattate con sieri dallo stato diverso di cui sopra. Le cellule sono state colorate con anticorpi monoclonali primari di coniglio anti-⍺-tubulina (Cell Signaling Technology Inc., Boston, MA). Come anticorpo secondario è stato utilizzato AffiniPure Goat IgG anti-coniglio coniugato con fluoresceina isotiocianato (Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA). I nuclei sono stati controcolorati con mezzo di montaggio (Vector Laboratories Inc., Burlingame, CA) contenente 40,6-diamidino-2-fenilindolo. Le cellule colorate sono state esaminate con un esame microscopico confocale (Leica TCS SP8, Leica Microsystems Inc., Buffalo Grove, IL).

Analisi statistica Il test del chi-quadrato è stato condotto per confrontare le differenze di parametri non parametrici tra i due gruppi. Il test U di Mann-Whitney è stato utilizzato per valutare le differenze di età, durata dell'ictus, indice di massa corporea (BMI), variazioni della capacità di esercizio, variazioni dell'ossigenazione cerebrale e volume sanguigno regionale, variazioni dei livelli di BDNF e variazioni dei comportamenti cellulari tra i due gruppi. Le differenze dei cambiamenti all'interno del gruppo nei dati numerici sono state valutate mediante il test dei ranghi con segno della coppia abbinata di Wilcoxon. Le relazioni tra i cambiamenti dei parametri clinici misurati dopo l'esercizio fisico e le informazioni cliniche sono state analizzate mediante correlazione di Pearson. Un valore p <0,05 è stato considerato come significatività statistica.