Effetto dell'Allenamento Intervallato ad Alta Intensità sul Polmone nei Pazienti con BPCO Indirizzati alla Chirurgia di Riduzione del Volume Polmonare: Lo Studio PREGENERATE (PREGENERATE)

I pazienti con broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO) soffrono di una perdita progressiva della funzione polmonare che porta a scarse prestazioni fisiche, scarsa qualità della vita e morte precoce (2). La riabilitazione polmonare, compreso l'allenamento fisico, è considerata l'intervento non farmacologico più efficace per migliorare la qualità della vita nei pazienti con BPCO (1). Tuttavia, il suo utilizzo è ostacolato dalla mancanza di comprensione del meccanismo di miglioramento indotto dall'esercizio nella BPCO, ed è ampiamente ritenuto non avere alcun effetto sulla funzione polmonare, almeno per come misurata dalla spirometria dinamica e dalla capacità di diffusione misurate a riposo in posizione eretta (3,4). Viene quindi considerata principalmente un mezzo per alleviare i sintomi, principalmente migliorando la funzione muscolare scheletrica, ma senza il potenziale di invertire i cambiamenti strutturali all'interno del sistema polmonare che si osservano nei pazienti con BPCO. La logica per raccomandare l'esercizio come un modo per ridurre il carico dei sintomi e aumentare la qualità della vita si basa sui risultati della più recente revisione Cochrane (5). Gli autori hanno affermato che non erano necessari ulteriori studi che confrontassero l'esercizio con il controllo, poiché l'esercizio di per sé porta a miglioramenti, indipendentemente dal tipo di esercizio.

Il ragionamento per non prescrivere l'esercizio più ampiamente ai pazienti con BPCO si basa su due presupposti: 1) non si può formare nuovo tessuto nel polmone adulto, e 2) non sono stati precedentemente documentati cambiamenti indotti dall'allenamento fisico nella funzione polmonare consistenti.

Tuttavia, la formazione di tessuto de novo è stata ripetutamente dimostrata nel polmone adulto, sia negli animali che negli esseri umani, principalmente in risposta all'ipossia prolungata e alla pneumonectomia (6,7). È stato recentemente riportato che l'allenamento a intervalli contrasta la perdita progressiva di tessuto polmonare nei modelli animali di BPCO sperimentale (8). Lo stimolo più probabile è lo sforzo meccanico, e se si vogliono indurre cambiamenti misurabili con l'allenamento, è preferibile avviare un programma di allenamento a intervalli ad alta intensità (HIIT) nella riabilitazione polmonare (9).

Un aspetto della perdita progressiva di tessuto polmonare nella BPCO che si manifesta fin dalle prime fasi della malattia, apparentemente prima che si possa osservare qualsiasi disturbo ventilatorio, è la disfunzione vascolare polmonare e la perdita di capillari polmonari, guidata da uno squilibrio apparentemente specifico della malattia tra processi angiogenetici e angiostatici nella vascolarizzazione polmonare (10,11). Infatti, questo è probabilmente un meccanismo che guida la concomitante perdita di tessuto polmonare, e limita anche la capacità di esercizio poiché la capacità di espandere la membrana alveolo-capillare attraverso il reclutamento e la distensione dei capillari polmonari diventa limitata, attenuando così criticamente l'assorbimento di ossigeno durante l'esercizio (10).

Ora è ben stabilito che il polmone umano nasconde una popolazione diversificata di cellule progenitrici e staminali meccanosensibili che sembrano essere dormienti nella BPCO (12). La loro riattivazione da parte dello stiramento e dello sforzo, nonché delle alte pressioni vascolari associate, ad esempio, all'attività fisica, potrebbe spiegare perché è stato riscontrato che l'allenamento a intervalli contrasta la perdita progressiva di tessuto polmonare nei modelli animali di BPCO sperimentale (8,13,14). I ricercatori hanno sviluppato protocolli in vitro per valutare la capacità rigenerativa del polmone, e il prossimo passo sarà sviluppare protocolli simili per il polmone umano, sia in stato di salute che da pazienti con BPCO. Nel presente studio pilota, i ricercatori indagheranno gli effetti di un esteso allenamento a intervalli ad alta intensità (HIIT) sulla capacità rigenerativa del polmone, determinata mediante coltura di organoidi polmonari in vitro e metodi di ingegneria tissutale vascolare 3D su pazienti con BPCO in lista d'attesa per intervento di riduzione del volume polmonare.

Obiettivo primario: Indagare se la preabilitazione con HIIT supervisionato mentre si è in lista d'attesa per intervento di riduzione del volume polmonare influisce sui percorsi rigenerativi nel polmone. I ricercatori mirano a determinare se questi effetti possono essere rilevati in modo non invasivo utilizzando biomarcatori ematici e tecnologie di omica spaziale per mappare cambiamenti molecolari specifici della regione, composizione cellulare e rimodellamento strutturale nel tessuto polmonare.

Obiettivi secondari: Determinare se un aumento del volume ematico è associato a un aumento della massa del tessuto polmonare (LTM), del volume ematico polmonare (PBV), a una ridotta gravità dei sintomi e alla capacità di diffusione polmonare a riposo e durante l'esercizio. Utilizzare tessuto espiantato per sviluppare modelli ex vivo per i meccanismi di malattia e riparazione (15,16).

Ipotesi di ricerca:

Primaria: La preabilitazione mentre si è in lista d'attesa per intervento di riduzione del volume polmonare è superiore a un gruppo di controllo senza esercizio per aumentare l'attivazione dei percorsi rigenerativi nel polmone con concomitanti cambiamenti in LTM e PBV.

Secondaria: La capacità di diffusione durante l'esercizio e la qualità della vita aumentano a seguito della preabilitazione con HIIT rispetto a un gruppo di controllo senza esercizio. Infine, si ipotizza che i risultati funzionali, V̇O2picco, composizione corporea e gittata cardiaca miglioreranno nonostante nessuno/o limitati cambiamenti nella funzione polmonare nel gruppo HIIT.