COPDにおけるパーソナライズされた運動トレーニング

慢性閉塞性肺疾患 (COPD) は、英国で推定 120 万人が罹患している非常に蔓延した状態であり、喘息に次いで 2 番目に多い肺疾患です。 COPDは肺に影響を与えるだけでなく、筋肉の機能障害が大きな特徴である全身性疾患です。 呼吸リハビリテーション (PR) プログラムの一環としての運動は、COPD 患者の運動能力と生活の質を向上させることが示されています。 しかし、人口レベルでの PR の効果にもかかわらず、まだ改善の余地があります。 個々の治療反応は不均一で、一部の患者は臨床的に有意な改善を達成できず、他の患者は運動の要素を遵守するのに苦労したり、完全に中止したりします。 現在、PR 中の運動強度 (「用量」) は個人に合わせて調整されていますが、PR の性格と内容は一般的に「万能」な方法で提供されています。 したがって、個人のニーズや根底にある生理機能に合わせて PR の内容を変更する余地があり、それによってアドヒアランスと利点が向上します。

個人の状態の特定の「治療可能な特性」に合わせて治療を調整する精密医療は、副作用を最小限に抑えながら治療効果を最大化する可能性を秘めています。 研究者らは、プレシジョン・メディシンと同じ原則を、PRへの登録時に個人の運動反応を特定し、この情報を使用して運動トレーニングを個別化することにより、PRの実施を改善するために使用できると提案している。 COPDに対して実行可能かつ潜在的に効果があることが証明されている多様で新しいトレーニング方法が増えており、個別化されたトレーニングプログラムを提供する機会を提供しています。 運動医学におけるこの個別化された精密なアプローチの開発における重要なステップは、特定の運動トレーニング方法に対する優先的な利点を予測する、個々の運動病態生理の理解と測定です。 しかし、ベースラインの運動病態生理学（実際には他の疾患や人口動態変数）とそのような反応との関係は現時点では不明です。

エキセントリックな運動、筋肉を伸ばしながら収縮させる運動、片足で自転車に乗るなど、PR を多様化する 2 つのオプションがあります。 特定の筋肉負荷に対して、エキセントリックな運動はエネルギー需要と酸素消費量を低下させるため、心肺系への負担が少なくなります。 したがって、このタイプの運動は、肺疾患の患者、特に換気制限により運動を中止した患者に理想的に適している可能性があります。 息切れが少なくなり、筋肉特有の作業がより大きくなるので、患者にとってはより耐えやすいかもしれません。 エキセントリックサイクリングでは、ペダルを逆に駆動するモーターが取り付けられた自転車を使用します。 被験者は一定のペダル速度を維持するためにペダルの回転に抵抗しなければならず、それによって脚で偏心運動を行うことになります。 エキセントリックな運動をトレーニング方法として使用することは、筋肉損傷を引き起こす恐れがあるため、歴史的に避けられてきました。 高強度の偏心抵抗運動は遅発性筋肉痛 (DOMS) を引き起こすため、筋肉損傷を誘発するモデルとして長年使用されてきました。 しかし、過去 30 年間にわたって、負荷を徐々に増加させれば筋肉の損傷や痛みは最小限で許容できることを包括的に示す研究が増えてきました。 患者集団では、達成される負荷が特に低いため、重大な筋肉損傷の発生はさらにまれであり、これまでの研究により、COPD 患者では偏心サイクリングが十分に許容されることが実証されています。

ウォーキングやサイクリングなどの全身運動では、大きな筋肉量を動員する必要があり、高い酸素要求量が発生します。 しかし、たとえ健康な人であっても、全身の最大酸素摂取量と筋肉の最大有酸素能力の間には差があり、その結果、達成される筋トレ刺激には大きなばらつきが生じます。 このことは、運動に対する換気制限がある COPD 患者で強調されます。 より小さな筋肉量を運動することによって、この換気制限を回避することができ、個々の筋肉を大幅に高い強度で鍛えることができます。 運動中の筋肉量を減らす 1 つの方法は、片足サイクリングです。 2件のランダム化対照試験では、COPD患者において片足サイクリング後のV̇O2peakが二足サイクリングと比較して大幅に改善することが実証された。 片足サイクリングは PR プログラムへの追加として実行可能であることが実証されており、患者や理学療法士に好評です。

この研究は、ベースラインで記録された疾患、人口動態、運動の生理学的変数が、従来のトレーニングと比較して、新しいトレーニング方法のその後の認識と進行にどのように関連しているかを判断することを目的としています。 研究者らは、運動能力、運動制限、筋肉量と筋力、身体活動、虚弱性、筋肉組成の観点から、ベースラインでの運動に対する生理学的反応の包括的な評価を実施します。 その後、参加者は 4 つのトレーニング方法のいずれかにランダムに割り当てられます。エキセントリックサイクリング、片足サイクリング、コンセントリック（従来の二足サイクリング）、または下肢抵抗トレーニング。

これは、特定のトレーニング方法に優先的に反応する可能性のある COPD 患者の潜在的なサブ表現型を特定することを広範な目的としたパイロット/実現可能性研究です。 この知識は、日常的な臨床診療で実施できるような運動医学介入の最終的な臨床試験の開発に不可欠です。 具体的な目的は次のとおりです。

1. 運動制限により障害を負ったCOPD患者の根底にある肺および全身の病態生理学的特徴を詳細に特徴付けること。
2. 各トレーニング介入中のベースライン値と比較したトレーニング負荷の進行を測定します。
3. ベースラインの特性と病態生理学がトレーニングの進行と運動経験にどのように関連しているかを判断するため。