脳卒中患者の有酸素トレーニング

設計 三次医療病院の治験審査委員会がこの研究を承認しました (IRB No. 201600576A3)。 無作為化比較試験は、異なる運動レジメンを持つ脳卒中患者で実施され、評価者には知らされていませんでした。 この調査は、2016 年 8 月から 2018 年 6 月まで実施されました。 参加者は、コンピューターで生成された非表示の割り当てスケジュールを使用して、MICT または HIIT グループにランダムに割り当てられました。 対象となるすべての脳卒中患者は、バランス、可動域、または治療的運動を含む従来のリハビリテーション プログラムを受け、院内で 30 分間の MICT または HIIT を 36 回追加で監督されました。 データは、運動トレーニングを完了した後、無作為化の前に盲検化された評価者によって収集されました。

参加者 神経科医によって診断された脳卒中患者が調査されました。 包含基準は次のとおりです。（I）20歳以上。 (II) 安定した臨床状態が 3 か月以上の脳卒中イベント; (III) ミニ精神状態検査 (MMSE) > 24; (IV) 急性冠症候群でない。 不安定狭心症、収縮期血圧＞200mmHgまたは拡張期血圧＞110mmHg、症候性起立性低血圧、重度の大動脈弁狭窄症（最大収縮期血圧勾配＞50mmHg、または大動脈弁開口面積＜0.75cm2）、炎症性疾患のある方最近 3 か月以内、制御されていない不整脈、非代償性心不全、3 度房室ブロック、最近 3 か月以内に心膜炎または心筋炎、最近 3 か月以内に塞栓症、安静時の ST セグメント変位が 2 mm 以上、および制御されていない糖尿病 (血糖値 300 mg 以上) /dLまたはケトン体で250mg/dL以上）は、研究の候補ではありませんでした。

脳卒中患者は、心肺運動負荷試験（CPET）の絶対禁忌があり、アメリカスポーツ医学会（ACSM）によって提案された有酸素運動も研究から除外されました。 その後、適格な参加者は無作為に MICT および HIIT グループに割り当てられました。 ベースラインの人口統計学的特徴も記録されました。 実験手順が説明された後、すべての被験者はインフォームドコンセントを提供しました。

心肺運動負荷試験 (CPET) 参加者は、自転車エルゴメーター (Ergoselect 150P、ergoline GmbH、Bitz、ドイツ) で漸進的な運動負荷試験を受け、心拍数、上腕血を継続的に監視しながら、10 W/分の作業速度で検査が行われました。圧力、動脈血酸素飽和度、前述の停止条件まで。 酸素消費量（VO2）は、心肺測定装置（MasterScreen CPX、CareFusion Corp.、Hoechberg、Germany）によって測定されました。 VO2peak、分時換気量 (VE)、および二酸化炭素産生量 (VCO2) は、ACSM によって提案された運動テストのガイドラインとして定義されました。 運動の開始からピーク値まで取得した VE および VCO2 応答を使用して、最小二乗線形回帰を使用して VE-VCO2 勾配を計算しました。 運動中の酸素消費効率の推定値である酸素摂取効率勾配 (OUES) は、VE 対 VO2 の自然対数プロットの勾配から導き出されました。

心臓の血行動態測定 非侵襲的連続心拍出量監視システム (NICOM、Cheetah Medical、デラウェア州ウィルミントン) を使用して、運動に対する心臓の血行動態反応を評価しました。私たちの以前の研究で。

脳血行動態測定 近赤外分光法 (NIRS) プローブ (Oxymon、Artinis、オランダ) の 2 つのペアが、CPET 中に含まれる各被験者の両側前頭領域に取り付けられました。 Beer-Lambert の法則を適用して、運動中の前頭皮質におけるオキシヘモグロビン ([O2Hb]) とデオキシヘモグロビン ([HHb]) の変化を反映する NIRS 検出器の各ペアの光吸収を測定しました。 [O2Hb]と[HHb]の和として総Hb量([THb])を算出し、前頭皮質の血液量変化の指標とした。 組織の酸素化 (Δ[O2Hb] および Δ[HHb]) と局所血流 (Δ[THb]) の関与する前頭皮質と関与しない前頭皮質 (関与 - 非関与) の違いを使用して、脳組織の酸素化に対するさまざまな運動レジメンの影響を推定しました。そして局所血流。

健康関連 QoL QoL は、Short Form-36 健康調査アンケート (SF-36) によって測定され、参加者の QoL と認知機能を評価するためにミニ精神状態検査 (MMSE) が使用されました。

エクササイズ トレーニング プロトコル 含まれる被験者は、以前のプロトコルとして、自転車エルゴメーター (Ergoselect 150P、ドイツ) を使用した監督下での病院ベースのトレーニング (週に 2 ～ 3 セッション) を 36 回受けました。 トレーニングは、VO2peak の 30% で 3 分間のウォームアップと、その後の MICT (VO2peak の 60%) または HIIT (VO2peak の 80% での 3 分間の間隔を 5 回、各間隔は 40 での 3 分間のエクササイズで区切られた) で構成されていました。 VO2peak の %) で 30 分間、次に VO2peak の 30% で 3 分間クールダウンします。 被験者が ACSM ガイドラインによって示唆される症状/徴候を示した場合、トレーニングは終了しました。

血清の調製 運動トレーニングの前後に、全被験者から 20 ml の新鮮血を採取しました。 サンプルを室温で 5 分間 2500 rpm で遠心分離し、上部の血清を細胞培養および血清 BDNF レベルの測定のために保存しました。

血清 BDNF の測定 有酸素運動トレーニングの前後に BDNF レベルを評価しました。 100 μL の調製血清を、固相サンドイッチ 2 サイト酵素免疫測定法 (ELISA) キット (BioVision Inc.、カリフォルニア州ミルピタス) のヒト BDNF 捕捉抗体でコーティングした各ウェルに加えました。 次に、マイクロプレートリーダー（SpectraMax M3、Molecular Devices LLC、カリフォルニア州サンノゼ）によって BDNF レベルを測定しました。

細胞培養および神経突起成長アッセイ ラット神経芽細胞 (PC-12 細胞株) は、7.5% 患者血清 (運動トレーニング前後)、7.5% ウマ血清 (HS)、100 単位を添加したダルベッコ改変イーグル培地 (DMEM) で増殖させました。 /ml ペニシリン、および 100 mg/L ストレプトマイシン。

合計 100000 個の細胞を、ポリ-DL-リジンでコーティングした 35 mm ディッシュに一晩プレーティングしました。 2% HS を含む DMEM で 12 ～ 18 時間血清飢餓状態にした後、細胞を 50 ng/ml NGF で指定の時間処理しました。 形態学的変化は、運動トレーニングの前後に患者の血清で培養した 7 日後に、ライカ TCS SP8 共焦点顕微鏡を使用して観察されました。 長さが少なくとも１つの細胞体直径の神経突起を有する細胞のパーセンテージは、すべてのプレートの５つの独立した視野で決定された。

蛍光染色 細胞 (100000) を 8 チャンバー スライド (Millicell EZ スライド、Millipore Corp.、Billerica、MA) の各ウェルに接種し、MICT 前後または HIIT 血清で 12 時間インキュベートしました。 Mitotracker (Invitrogen corp., Carlsbad, CA) の鮮やかな染色を使用して、上記の異なる状態の血清で処理した神経芽細胞のミトコンドリアを観察しました。 細胞を一次ウサギモノクローナル抗γ-チューブリン抗体（Cell Signaling Technology Inc.、マサチューセッツ州ボストン）で染色しました。 フルオレセイン イソチオシアネート結合 AffiniPure ヤギ抗ウサギ IgG (Jackson ImmunoResearch Laboratories、ウェスト グローブ、PA) を二次抗体として使用しました。 核は、40,6-ジアミジノ-2-フェニルインドールを含む封入剤 (Vector Laboratories Inc.、カリフォルニア州バーリンゲーム) で対比染色しました。 染色された細胞を共焦点顕微鏡検査（ライカ TCS SP8、ライカ マイクロシステムズ社、イリノイ州バッファロー グローブ）で検査しました。

統計分析カイ二乗検定を実施して、2 つのグループ間のノンパラメトリック パラメータの違いを比較しました。 マン・ホイットニーの U 検定を使用して、年齢、脳卒中の持続時間、体格指数 (BMI)、運動能力の変化、脳の酸素化と局所的な血液量の変化、BDNF レベルの変化、および細胞挙動の変化を評価しました。 2つのグループ。 数値データのグループ内変化の違いは、ウィルコクソンのマッチドペアの符号付き順位検定によって評価されました。 運動トレーニング後の測定された臨床パラメーターの変化と臨床情報との関係は、ピアソン相関によって分析されました。 p 値 < 0.05 は、統計的有意性と見なされました。