Allenamento muscolare inspiratorio preoperatorio

I muscoli molto attivi come il diaframma sono particolarmente sensibili sia al disuso che all'allenamento. Ad esempio, le fibre del diaframma di giovani adulti ventilati meccanicamente controllati si atrofizzano di oltre il 50% entro 36 ore di completa inattività e la ventilazione meccanica (MV) avvia percorsi di segnalazione entro le prime ore di inattività che promuovono la progressiva disfunzione delle fibre diaframmatiche. I ricercatori hanno dimostrato che la segnalazione diffusa di atrofia inizia in sala operatoria durante la cardiochirurgia, dopo solo poche ore di MV. Oltre a questa atrofia delle fibre, la MV porta a un calo significativo della forza del diaframma, che può allungare il tempo necessario per lo svezzamento dalla MV. L'insorgenza clinica di una disfunzione contrattile progressiva e ad esordio precoce è definita come disfunzione diaframmatica indotta dal ventilatore (VIDD). La VIDD è considerata una delle principali cause delle difficoltà nello svezzamento da MV.

Al contrario, i ricercatori hanno dimostrato che l'IMT aumenta la capacità di generazione della pressione del diaframma e dei muscoli sinergici inspiratori e facilita lo svezzamento nei pazienti con VIDD. Secondo quanto riferito, l'IMT preoperatorio per un minimo di 1-2 settimane aumenta la forza dei muscoli inspiratori. È stato dimostrato che l'IMT prima della chirurgia cardiotoracica riduce le complicanze polmonari postoperatorie come l'atelettasia, la polmonite o lo svezzamento ritardato dal ventilatore. Inoltre, i guadagni di forza associati all'IMT preoperatorio sono associati a degenze in terapia intensiva e ospedaliere più brevi, che possono potenzialmente offrire un vantaggio in termini di costi.

Sfortunatamente, si sa molto poco sugli adattamenti neuromuscolari e sui meccanismi di segnalazione che contribuiscono a questi vantaggi clinici dell'IMT. Un aspetto particolarmente nuovo di questo progetto è che sarà il primo studio dei meccanismi che contribuiscono al rafforzamento del diaframma. Una maggiore comprensione di questi meccanismi può aiutare i futuri ricercatori a sviluppare prescrizioni di esercizi più efficienti per compensare l'uso di MV in casi come la chirurgia, e può aiutare a identificare molecole ed esercizi che potrebbero proteggere i diaframmi di individui che non possono esercitare in anticipo, come nel caso di infezioni acute che compromettono la respirazione.

L'obiettivo generale di questo studio è quello di indagare il rimodellamento neuromuscolare del diaframma associato all'IMT pre-operatorio erogato dalla telemedicina, rispetto all'allenamento della respirazione di rilassamento (RLX). È stato dimostrato che gli esercizi RLX guidati migliorano la percezione del dolore post-operatorio e abbassano leggermente la pressione arteriosa sistolica negli ipertesi, ma non si ritiene che alterino significativamente la forza del diaframma.

Quaranta volontari adulti riceveranno una formazione IMT (n=20) o RLX (n=20) per 2-4 settimane prima della chirurgia cardiotoracica elettiva e saranno sottoposti a test delle prestazioni respiratorie prima e dopo il periodo di formazione. Una biopsia a tutto spessore (circa 6 mm x 20 mm) dal diaframma costale ventrale destro verrà acquisita non appena il diaframma viene esposto durante l'intervento chirurgico. Inoltre, verrà ottenuta una biopsia del grande pettorale e utilizzata come muscolo di controllo non esercitato. Verranno eseguite analisi istologiche e di sequenziamento dell'RNA per esaminare i meccanismi che contribuiscono agli adattamenti neuromuscolari all'allenamento.