Benefici cardioprotettivi della terapia termica passiva nelle lesioni del midollo spinale di alto livello: sicurezza e prova di concetto

Il rischio di malattie cardiovascolari per le persone con una lesione del midollo spinale (LM) è circa 3 volte maggiore rispetto alla popolazione generale e le malattie cardiovascolari (CV) rappresentano circa il 40% dei decessi nella LM. I tradizionali fattori di rischio CV non sono in grado di spiegare completamente questi risultati. Questo gruppo presenta anche altre complicazioni secondarie preoccupanti, tra cui la suscettibilità alle infezioni e problemi di salute metabolica. Parte dell’aumento del rischio di LM è dovuto a uno stile di vita relativamente sedentario e a un’insufficiente capacità di esercizio. Ciò è particolarmente insidioso in coloro che convivono con la tetraplegia con scarse risposte cardiovascolari all’esercizio o addirittura con l’incapacità di esercitare a causa della paralisi degli arti superiori.

La terapia del calore sotto forma di bagni caldi e saune è stata utilizzata per secoli, con segnalazioni comuni di miglioramento della qualità della vita e di un miglioramento generale del benessere. Uno studio prospettico di 20 anni su 2.315 uomini di mezza età (al momento dell’arruolamento) in Finlandia ha riportato che il regolare bagno nella sauna era associato a un ridotto rischio di morte cardiaca improvvisa, malattia coronarica, malattia CV e mortalità per tutte le cause. Inoltre, sessioni di sauna più frequenti erano correlate a un rischio considerevolmente ridotto di eventi cardiaci e CV fatali, nonché di mortalità per tutte le cause, indipendentemente dai fattori di rischio convenzionali, dai livelli di attività e dalla dieta. I meccanismi alla base di questi miglioramenti rimangono in gran parte sconosciuti. È stato proposto che i benefici CV dell’allenamento fisico siano in parte mediati da ripetuti aumenti della temperatura interna. L’esercizio fisico e lo stress da calore suscitano molte risposte fisiologiche comuni, tra cui aumenti della temperatura interna, della frequenza cardiaca e della contrattilità, ridistribuzione del flusso sanguigno e cambiamenti nello stress di taglio endoteliale dei vasi sanguigni, che si ritiene migliorino la salute CV. Inoltre, l’esposizione al calore e l’esercizio fisico inducono l’espressione di proteine ​​da shock termico, che stabilizzano una varietà di altre proteine ​​che riducono l’infiammazione vascolare e lo stress ossidativo, migliorano la biodisponibilità di NO, promuovono l’angiogenesi e migliorano la segnalazione del glucosio.

La SCI provoca una serie di cambiamenti fisiologici che aumentano notevolmente il rischio CV e la disfunzione vascolare a seguito di un infortunio. L'aumento della rigidità arteriosa e della resistenza vascolare sono caratteristiche comuni nella LM, probabilmente secondarie alla perdita di innervazione simpatica al di sotto della lesione, all'aumento dei vasocostrittori circolanti e al conseguente stress ossidativo e infiammazione vascolare. L’esposizione al calore è uno stress per il sistema cardiovascolare, come l’esercizio, che può provocare numerosi adattamenti cronici che migliorano la funzione vascolare e metabolica, con conseguente riduzione profonda del rischio di malattia cardiovascolare.

La terapia del calore passiva può fornire un approccio nuovo e pratico per aiutare questi individui. Sono stati osservati profondi miglioramenti nella funzione vascolare e metabolica, nonché indicazioni di benefici per il sistema immunitario e riduzioni dell’infiammazione in persone sane ma sedentarie abili dopo esposizione passiva al calore a lungo termine. Benefici simili sono stati osservati nelle donne obese con sindrome dell’ovaio policistico. Studi recenti sulla LM con immersione degli arti inferiori e di tutto il corpo (solo nella LM di basso livello) hanno dimostrato che l'immersione in acqua calda è sicura, con il potenziale di stimolare una risposta cardioprotettiva. Lo studio pilota proposto è il primo passo nello sviluppo di un approccio unico per combattere la disfunzione CV nella popolazione LM.

Nello specifico, l'obiettivo di questo studio pilota è quello di basarsi sulla letteratura attuale e dimostrare la sicurezza, la tolleranza e l'efficacia (fornendo una risposta all'esercizio lieve/moderata) di un'immersione di circa 45 minuti in acqua calda per tutto il corpo in soggetti con un livello più elevato LM (T7-C4). In definitiva, i ricercatori svilupperanno un protocollo per tradurre questi e futuri risultati nell’ambiente domestico e nell’uso di una tipica vasca da bagno, dimostrando così che la terapia termica passiva è un approccio praticabile per migliorare la salute nella popolazione con lesione.

L’immersione in acqua è il metodo di riscaldamento preferito poiché è in grado di aumentare la temperatura interna e la frequenza cardiaca a un ritmo simile all’esercizio di intensità moderata. È difficile ottenere aumenti della temperatura interna esclusivamente tramite la convezione dell’aria, inclusa la LM paraplegica, poiché i partecipanti si abituano rapidamente al calore con una maggiore sudorazione, limitando l’aumento della temperatura interna e della frequenza cardiaca. Inoltre, nella comunità sono disponibili vasche idromassaggio, idromassaggi e bagni, la maggior parte dei quali dovrebbe essere accessibile alle persone su sedia a rotelle. Inoltre, un bagnomaria in casa è un’alternativa accettabile a una vasca idromassaggio per aumentare sufficientemente la temperatura corporea. Inoltre, l'acqua è un ottimo conduttore di calore e fornirà un riscaldamento uniforme su tutto il corpo dei partecipanti. Questo aiuta ad eliminare i "punti caldi" che potrebbero provocare ustioni, in particolare nelle zone insensibili della pelle.

Per questo studio, verranno reclutati fino a 16 individui dalla comunità del Centro di ricerca sull'attività fisica (PARC) della International Collaboration on Repair Discoveries (ICORD), nonché dalla più ampia comunità di SCI che vive con una lesione T7-C4. Inoltre, i ricercatori recluteranno fino a 6 partecipanti di controllo che sono individui altrimenti sani che non convivono con una SCI. Durante la singola esposizione di circa 45 minuti a questa modalità di riscaldamento passivo, i ricercatori misureranno la frequenza cardiaca, la pressione sanguigna (pressione arteriosa media), la gittata cardiaca, la frequenza respiratoria e la temperatura interna. Questo studio descrittivo prevede che ciascun partecipante partecipi al laboratorio per una singola sessione.

Dopo un periodo di raccolta dei dati di base di 20 minuti, il partecipante verrà trasferito nella vasca idromassaggio utilizzando un sollevatore e un'imbracatura Hoyer standard. Durante la permanenza nella vasca idromassaggio rimarranno in posizione semi-reclinata. Inizialmente il partecipante verrà immerso fino al livello clavicolare con un braccio fuori dall'acqua finché la temperatura interna non raggiunge i 38,5 C (circa 20 - 25 minuti), una volta raggiunta questa temperatura verrà posizionato in modo che il livello dell'acqua sia compreso tra la vita e la metà dello sterno. Il livello dell'acqua sul corpo del partecipante verrà regolato in modo tale da mantenere una temperatura interna di 38,5 C per 20 minuti (durata tipica dell'esercizio moderato). Se la temperatura interna del partecipante supera i 39,5 C, la sessione verrà interrotta e il partecipante verrà rimosso dalla vasca idromassaggio. Mentre è nella vasca idromassaggio il partecipante può bere acqua a volontà con il volume registrato.

Mentre sei immerso nella vasca idromassaggio:

• La temperatura interna, la pressione sanguigna, il flusso sanguigno e la frequenza cardiaca saranno monitorati continuamente
• Il consumo di ossigeno sarà valutato ogni 5 minuti
• La gittata cardiaca verrà valutata ogni 10 minuti

Una volta completati i circa 45 minuti di immersione, il partecipante verrà rimosso dalla vasca idromassaggio utilizzando il sollevatore Hoyer e rimesso sul basamento in posizione semi-reclinata per 20 minuti di recupero/riposo. Mentre ci si trova in questa posizione di recupero, la temperatura interna, la pressione sanguigna, il flusso sanguigno e la frequenza cardiaca verranno monitorati continuamente.

Dopo questo periodo di recupero iniziale gli investigatori assisteranno il partecipante secondo necessità per aiutarlo a vestirsi, pesarsi, testare l'attrezzatura rimossa e continuerà a riposare comodamente sulla sedia a rotelle quotidiana del partecipante per 60-90 minuti.

Le variabili di risultato da esaminare includono quanto segue:

• Frequenza cardiaca
• Pressione arteriosa (pressione arteriosa sistolica, diastolica, media, battito per battito)
• Temperatura interna (tramite CorTemp© "smart pill e Bear Hugger)
• Gittata cardiaca
• Consumo di ossigeno
• Flusso sanguigno dell'arteria brachiale e cerebrale
• Gas di fine marea - frequenza respiratoria
• Perdita di peso

Ciascuna delle variabili di risultato sarà esaminata sia in modo individuale che aggregato (media e deviazione standard). Inoltre, verranno esaminate eventuali tendenze potenziali del gruppo (ad esempio, livello di lesione [toracico rispetto a cervicale] e gravità [punteggio American Spinal Injury Association Impairment Scale (AIS)]) in termini di risposta allo stimolo di riscaldamento passivo.