Spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) come metodo per misurare la capacità ossidativa dei mitocondri dei muscoli scheletrici nei pazienti con cancro al seno e in tutti i pazienti con cancro ginecologico

I test dei partecipanti al NIRS verranno eseguiti presso il laboratorio sulle prestazioni umane della School of Medicine di Greenville dell'Università della Carolina del Sud, situato all'interno della struttura di Faris Road del Cancer Institute. Il test richiederà circa 30 minuti per sessione, con un massimo di 180 minuti di partecipazione per paziente. Le variabili indipendenti in questo studio sono il regime farmacologico e il numero di trattamenti chemioterapici. Le variabili dipendenti in questo studio saranno il cambiamento nello stato di ossigenazione e deossigenazione del vasto laterale misurato dal dispositivo NIRS, indicativo della capacità ossidativa mitocondriale, dopo un periodo di ciclismo. Ai pazienti verrà chiesto di evitare l'esercizio fisico e l'uso di determinate sostanze (tabacco, alcol, caffeina e farmaci controindicati) 24 ore prima del test.

Ai partecipanti verrà chiesto di eseguire esercizi in pantaloncini o equivalenti. I partecipanti si siederanno prima a riposo su una sedia, poiché il dispositivo NIRS viene applicato al vasto laterale. Il dispositivo avrà un nastro biadesivo per fissarne leggermente la posizione sulla pelle. Il dispositivo sarà avvolto in un panno nero per fissarne completamente la posizione, limitarne la mobilità e bloccare la luce ambientale nel laboratorio. I partecipanti quindi si alzeranno e cammineranno verso il ciclo con il NIRS fissato alla gamba del partecipante. I partecipanti si siederanno sulla bicicletta per un riposo di 2 minuti mentre indossano una maschera aderente che misura comodamente la velocità e la quantità di consumo di ossigeno (VO2) del partecipante e altre misurazioni ventilatorie a riposo e durante l'esercizio.

I ricercatori determineranno la curva della soglia del lattato e la soglia ventilatoria del partecipante durante un test da sforzo graduale. La soglia del lattato è una misura della velocità con cui le misurazioni del lattato nel sangue capillare aumentano come effetto dell’aumento dell’intensità dell’esercizio. La curva del lattato nel sangue verrà utilizzata per determinare un wattaggio di potenza personalizzato per il successivo test da sforzo di "cinetica on-off" (vedere la descrizione seguente). I livelli di lattato nel sangue capillare saranno ottenuti mediante puntura del dito per il test al punto di cura. La soglia ventilatoria verrà misurata mediante calorimetria indiretta tramite un carrello metabolico che cattura i gas espirati (O2 e CO2) attraverso una comoda maschera in silicone indossata dal partecipante.

Verrà ottenuto un livello basale di lattato nel sangue a riposo, quindi al partecipante verrà chiesto di pedalare per tre minuti a partire da 10 W. Al termine della fase di 3 minuti, la potenza in uscita aumenterà di 15 watt. Il partecipante pedalerà per 3 minuti in ciascuna fase finché la soglia del lattato non raggiunge 4,0 mmol/L. Una volta che il lattato nel sangue raggiunge 4,0 mmol/L, verrà eseguita una fase finale di tre minuti. Al termine di questa fase di esercizio verrà ottenuta una lettura finale del lattato. La potenza erogata equivalente a 1,1 volte il wattaggio al quale la soglia del lattato ha superato 4,0 mmol/L verrà utilizzata come intensità di esercizio ("on-cinetica") per le visite successive che accompagnano i trattamenti chemioterapici.

I partecipanti torneranno per ogni visita successiva entro una settimana prima della successiva infusione di chemioterapia purché siano in grado di continuare in sicurezza il protocollo di esercizio. Il dispositivo NIRS verrà fissato alla gamba del partecipante in modo simile alla prima visita e i partecipanti indosseranno la maschera per misurare la ventilazione. I partecipanti inizieranno a pedalare per un riscaldamento a 0 watt per 2 minuti. Una volta completato il periodo di riscaldamento di due minuti, la potenza in uscita aumenterà fino al wattaggio precedentemente calcolato di 1,1x LT. Il partecipante pedalerà ad una cadenza autoselezionata a questo wattaggio per una durata di 2 minuti ("on-cinetica"). Alla fine di ciascuna fase on-cinetica, ai partecipanti verrà chiesto di valutare il proprio livello di sforzo durante l'esercizio, il tasso di sforzo percepito (RPE). Il partecipante smetterà quindi di pedalare e rimarrà in recupero, seduto sulla bici per 2 minuti (fase "fuori cinetica"). Con 5 secondi rimanenti nella fase "off-cinetica", il partecipante inizierà a pedalare alla stessa cadenza autoselezionata per la successiva fase "on-cinetica", seguita da un altro periodo "off-cinetica" di 2 minuti. Questo ciclo di esercizi seguito da riposo, noto come cinetica on-off, si ripeterà per un massimo di 3 volte o fino a quando il partecipante non raggiunge l'affaticamento volontario.

Gli investigatori somministreranno i sondaggi MoCA, BFI, Physical Activity Intake, PROMIS Global Health e GLTPAQ prima del coinvolgimento dei partecipanti negli esercizi di ciclismo. I ricercatori somministreranno inoltre sondaggi BFI, PROMIS Global Health e Physical Activity Follow-up dopo ogni sessione di studio individuale per valutare i cambiamenti nell'affaticamento correlato al cancro associato al trattamento chemioterapico che potrebbe svilupparsi durante il periodo di studio.

I partecipanti verranno sottoposti a prelievi di sangue di routine, standard di cura per un emocromo e test metabolici per il loro medico curante con un tubo aggiuntivo, durante la stessa venipuntura, per un'aliquota coperta dallo studio per biomarcatori correlati alla salute mitocondriale per la ricerca correlativa.