Biomarcatori di reazione all'esercizio HIIT (BReaTHE)

La maggior parte dei sopravvissuti a un ictus sottocorticale cronico hanno difficoltà a camminare, ma pochi predittori possono aiutare a identificare se un paziente risponderà a un regime di esercizi e migliorerà la propria funzione. Per migliorare la riabilitazione di precisione dei pazienti affetti da ictus sottocorticale cronico, sono cruciali interventi personalizzati di esercizio aerobico. Ciò richiede lo sviluppo di tecnologie innovative in grado di identificare i fattori neurobiologici essenziali per prevedere la risposta all’intervento e consentire ai medici di determinare obiettivi riabilitativi personalizzati. Il lattato è un nuovo entusiasmante bersaglio che agisce come un messaggero molecolare tra la periferia e il cervello. Affinché il lattato abbia un impatto su altri organi, compreso il cervello, deve esserci un aumento sostanziale del suo livello nel flusso sanguigno rispetto al basale. Quando la soglia del lattato nel sangue viene superata durante l’esercizio, il lattato agisce metabolicamente sul cervello attraverso il ciclo TCA. All'interno del ciclo TCA è incorporato il mezzo per aumentare o diminuire le concentrazioni di neurotrasmettitori come GABA e glutammato. L'acido gamma-aminobutirrico (GABA), il principale neurotrasmettitore inibitorio del cervello, è un nuovo bersaglio terapeutico che promuove la plasticità neurale durante la riabilitazione dell'ictus. Attingendo al quadro degli approcci riabilitativi personalizzati e ai nostri dati preliminari, i ricercatori propongono di costruire un modello predittivo in grado di identificare se un paziente con ictus sottocorticale cronico risponderà all'allenamento fisico. Questo modello mira a prevedere i miglioramenti nella velocità di camminata incorporando il lattato nel sangue come predittore precoce della risposta all'esercizio e il GABA e il flusso sanguigno cerebrale (CBF) come predittori del potenziale di risposta del cervello, oltre ad altri fattori che influenzano come comorbilità, dati demografici, e livelli di forma fisica. L’ipotesi generale è che robusti fattori neurofisiologici guidati dal lattato possano differenziare i soggetti che rispondono dai resistenti e che questi fattori possano essere applicati clinicamente come biomarcatori per prevedere i risultati funzionali dopo un intervento HIIT di 12 settimane. I ricercatori valuteranno i miglioramenti nella velocità di camminata in 48 veterani con disabilità degli arti inferiori dovuta a ictus sottocorticale cronico in risposta a un intervento HIIT di 36 sessioni (12 settimane). Dopo l'intervento, ogni partecipante aderente che migliora la propria velocità di camminata oltre 0,6 m/s verrà classificato come risponditore mentre ogni partecipante aderente che non migliora la propria velocità di camminata verrà classificato come resistente. Al basale e dopo 12 settimane di HIIT i ricercatori valuteranno la velocità di camminata, l'equilibrio, la forza delle gambe e la resistenza per identificare i resistori e i risponditori all'HIIT e raccogliere a) GABA dall'area sensomotoria primaria della gamba utilizzando la spettroscopia di risonanza magnetica a voxel singolo, b) CBF dell'intero cervello utilizzando la risonanza magnetica pseudo-continua con etichettatura dello spin arterioso e c) VO2 max per valutare il cambiamento nel CRF. Durante l'intervento, i ricercatori raccoglieranno il lattato nel sangue tramite puntura del dito durante le sessioni 1, 4, 7, 10 e 28 per valutarne il potenziale come predittore precoce della risposta all'esercizio. Nell’obiettivo 1 i ricercatori determinano se il superamento della soglia del lattato durante le prime 4 settimane di HIIT predice il cambiamento nella velocità di camminata a ≥ 0,6 m/s, da pre a post-HIIT. Se il lattato si rivela un robusto indicatore precoce della risposta funzionale all’esercizio, i ricercatori avranno un predittore facile da implementare su chi trarrà il massimo beneficio dall’HIIT. Nell'obiettivo 2 i ricercatori determineranno se (a) il GABA e/o il CBF al basale prevedono miglioramenti nella velocità di camminata dal basale al dopo HIIT e (b) se un cambiamento nel GABA e/o nel CBF è correlato a un cambiamento nella velocità di camminata. I ricercatori mirano a stabilire i correlati neurofisiologici del miglioramento della funzione con l’HIIT per comprendere meglio i meccanismi. Infine, nell'obiettivo 3 i ricercatori utilizzeranno un algoritmo predittivo di apprendimento automatico di chi migliorerà la propria velocità di camminata con l'HIIT utilizzando fattori quali lattato nel sangue, GABA e CBF al basale, debolezza delle gambe al basale e VO2-max, forma fisica pre-ictus, età, sesso, e comorbidità. L'obiettivo generale è sviluppare un modello per prevedere quale veterano con ictus cronico risponderà a un programma di esercizi di 12 settimane.