Regolazione del flusso sanguigno negli individui con sindrome di Down - Studio sulla formazione

La sindrome di Down (DS) è la causa genetica più diffusa di disabilità intellettiva e si verifica in circa 1 su 700 nascite negli Stati Uniti. Gli individui con DS sono a maggior rischio per una serie di problemi di salute. La capacità lavorativa è un importante predittore del declino della salute o della funzione fisica e della mortalità ed è comunemente misurata come picco di consumo di ossigeno. Il picco di consumo di ossigeno è molto basso negli individui con SD e non può essere spiegato dall'inattività fisica, dalla mancanza di motivazione o dalla mancanza di comprensione del test. Ad oggi, la natura delle limitazioni nella capacità lavorativa nella DS è sconosciuta e la ricerca proposta mira a colmare questa lacuna conoscitiva.

La capacità di lavoro è determinata dalla regolazione centrale e periferica del flusso sanguigno (es. gittata cardiaca e mantenimento della pressione arteriosa vs. fornitura di ossigeno e sostanze nutritive ai muscoli in esercizio). Questi fattori sono governati dai rami simpatico e parasimpatico del sistema nervoso autonomo. La regolazione centrale del flusso sanguigno è compromessa negli individui con SD a causa della disfunzione autonomica cardiovascolare, per cui l'attività parasimpatica è elevata e il controllo simpatico è ridotto. Ciò si traduce in una frequenza cardiaca più bassa, un controllo della pressione sanguigna meno adeguato e livelli di catecolamine attenuati durante l'esercizio. Non è noto fino a che punto questo controllo centrale alterato influisca sulla gittata cardiaca, e successivamente sulla capacità lavorativa, durante l'esercizio in individui con SD.

La regolazione del flusso sanguigno periferico è ancora meno studiata negli individui con DS. La regolazione periferica coinvolge la vasocostrizione regolata dal simpatico nei muscoli e nei tessuti non attivi e i meccanismi locali che regolano la vasodilatazione nei muscoli che lavorano, che facilita il flusso sanguigno al muscolo che lavora per soddisfare la domanda metabolica. Gli individui con SD possono in parte sperimentare una ridotta capacità lavorativa a causa di questa incapacità di deviare efficacemente il sangue al tessuto di lavoro. I nostri dati pilota supportano questa ipotesi in quanto gli individui con SD non sono in grado di vasocostrire in risposta alla pressione negativa della parte inferiore del corpo, una nota manovra simpatico-eccitatoria che produce vasocostrizione nei controlli senza disabilità. È importante sottolineare che l'impatto della loro mancanza di vasocostrizione mediata dal simpatico sull'esercizio non è stato studiato, e nemmeno i meccanismi locali che regolano un'appropriata vasodilatazione nei muscoli che lavorano.

Lo scopo di questa proposta di ricerca è quindi quello di determinare l'impatto delle limitazioni nella regolazione centrale e periferica del flusso sanguigno sulla capacità lavorativa nei soggetti con SD. L'obiettivo è esaminare le risposte all'esercizio fisico per comprendere meglio i meccanismi sottostanti e il potenziale per migliorare la salute utilizzando questa conoscenza negli interventi di esercizio.

Obiettivo generale: indagare le risposte nella regolazione del flusso sanguigno centrale e periferico e la funzione autonomica cardiaca all'esercizio fisico in soggetti con SD Obiettivo 1: determinare se l'esercizio fisico migliora la regolazione periferica o centrale del flusso sanguigno in soggetti con DS. I ricercatori ipotizzano che i miglioramenti nella capacità lavorativa in risposta all'allenamento con esercizi cronici siano principalmente dovuti a miglioramenti nella regolazione del flusso sanguigno periferico.

Obiettivo 2: Determinare se l'esercizio fisico migliora il profilo autonomico cardiovascolare negli individui con DS I ricercatori ipotizzano che l'esercizio fisico migliorerà la risposta ai test autonomici cardiovascolari clinici negli individui con DS.

Obiettivo 3: Determinare se l'esercizio fisico migliora l'andatura, l'equilibrio e l'atteggiamento nei confronti dell'esercizio in individui con sindrome di Down rispetto agli individui con sindrome di Down in un gruppo di controllo e agli individui senza SD.

Gli individui con DS possono sperimentare un doppio svantaggio quando si esercitano: potrebbero non essere in grado di aumentare sufficientemente la gittata cardiaca e potrebbero non essere in grado di allocare un flusso sanguigno adeguato ai muscoli che lavorano. Rivelando l'impatto della regolazione autonomica del flusso sanguigno negli individui con DS, i risultati di questo progetto identificheranno gli aspetti critici necessari per migliorare la pratica clinica e progettare interventi di esercizio che migliorino in modo ottimale la salute e il funzionamento.

Disegno generale dello studio Intervento. L'intervento di esercizio durerà 12 settimane e consisterà in un programma di allenamento aerobico e di resistenza combinato supervisionato con una frequenza di 3 giorni/settimana. L'esercizio aerobico farà parte di tutte e tre le sessioni, con esercizi di resistenza durante due sessioni su tre. Le sessioni di allenamento saranno supervisionate da due istruttori per garantire l'uso sicuro dell'attrezzatura e la forma corretta durante l'esecuzione di ogni esercizio. Le prime 3 settimane dell'intervento saranno di familiarizzazione con gli esercizi e il programma. Dopo un riscaldamento, il partecipante eseguirà 30 minuti di esercizio aerobico a una frequenza cardiaca del 65% della frequenza cardiaca massima del partecipante [43], che aumenta al 65-85% durante le settimane 4-12 dell'intervento. La parte dell'esercizio di resistenza includerà tutti i principali gruppi muscolari, sia della parte superiore che inferiore del corpo, utilizzando esercizi multi- e mono-articolari. Il carico dell'esercizio sarà selezionato per garantire che l'affaticamento venga raggiunto a 12 ripetizioni (12-RM). Inoltre, se i partecipanti sono in grado di completare 14 ripetizioni per 2 sessioni consecutive utilizzando la tecnica corretta, il carico aumenterà del 10% del loro 12-RM. La condizione di controllo consiste nella cura abituale con attività creative che non comportano esercizio. La familiarizzazione con l'intervento avverrà nelle prime tre settimane dell'intervento, in cui gli istruttori supporteranno i partecipanti a familiarizzare con gli esercizi.

Misure di base I partecipanti saranno testati in uno stato postprandiale (> 3 ore) in 2 giorni separati e si asterranno dall'esercizio 24 ore prima di ogni giorno di test. Ai partecipanti verrà inoltre chiesto di astenersi dal bere o mangiare caffeina e bere alcolici nei giorni di test. I partecipanti che non rispettano i requisiti nei giorni di studio saranno invitati a tornare un altro giorno. Durante la prima visita verranno misurati altezza, peso e circonferenze. La composizione corporea sarà determinata con una scansione di assorbimetria a raggi X a doppia energia (DEXA), per determinare la composizione e la massa dell'avambraccio. Verrà utilizzata l'ecocardiografia bidimensionale (sistema Hitachi Aloka Alpha 7, Tokyo, Giappone) per misurare il diametro della radice aortica, la gittata cardiaca, la gittata sistolica e il volume sistolico finale a riposo. Inoltre, durante la prima visita di studio verranno valutati i test clinici di funzionalità autonomica (variabilità della frequenza cardiaca a riposo e recupero dopo l'esercizio, respirazione profonda, manovra di Valsalva, esercizio isometrico, ortostasi attiva e passiva).

Sessioni di familiarizzazione. I genitori/tutori sono coinvolti al fine di fornire un ambiente favorevole ai partecipanti e migliorare la comprensione della ricerca da parte dei genitori/tutori. Prima dell'inizio dello studio, verranno fornite fotografie e videoclip del laboratorio e delle attrezzature di studio per aiutare i partecipanti a sentirsi a proprio agio con l'ambiente e le attrezzature del laboratorio e le informazioni sul consenso informato vengono inviate ai partecipanti e ai loro genitori/tutori per il loro revisione. La familiarizzazione per i partecipanti con sindrome di Down sarà divisa in due parti: si eserciteranno e si abitueranno con il tapis roulant e l'attrezzatura per il test da sforzo massimale graduato (prima visita), e si eserciteranno e si abitueranno con le procedure per la mano protocollo di esercizio di presa e la camera a pressione negativa della parte inferiore del corpo (LBNP) (seconda visita).

Descrizioni visite raccolta dati (sia pre che post intervento):

Durante la prima visita per la raccolta dei dati, dopo aver discusso lo studio e le potenziali domande, i partecipanti (e/o genitori/tutori per il gruppo con sindrome di Down) completeranno un questionario sull'anamnesi e un questionario sull'attività fisica per confermare l'idoneità. Per le donne in età fertile, la prima visita includerà un test di gravidanza sulle urine utilizzando uno stick di test. Le femmine saranno studiate durante i primi 3-5 giorni delle mestruazioni o durante la fase placebo se assumono contraccettivi orali, al fine di controllare la variazione ormonale. I partecipanti idonei con sindrome di Down e il loro genitore/tutore forniranno quindi consenso informato scritto o assenso verbale (per le persone con sindrome di Down) e i partecipanti di controllo idonei forniranno essi stessi il consenso informato. Per i partecipanti con sindrome di Down, la prima visita continua con le misurazioni di base e la familiarizzazione con il protocollo del test da sforzo massimale graduato. Se necessario, saranno programmate ulteriori sessioni di familiarizzazione per le persone con sindrome di Down. La seconda visita, il partecipante esegue il test di esercizio massimo graduato e familiarizza il partecipante con le procedure per la terza visita: il protocollo di esercizio della presa della mano e l'LBNP. Verranno misurati anche l'andatura, l'equilibrio e la postura del piede. Il flusso sanguigno periferico della terza visita sarà valutato durante il protocollo di esercizio della presa della mano senza e con il LBNP. Per i soggetti di controllo, la prima e la seconda visita sono combinate. La loro seconda visita è la stessa della terza visita per le persone con sindrome di Down.