심부전 환자의 신경근 피로

배경:

운동 불내성은 박출률이 감소된 만성 심부전(HFrEF)의 특징적인 증상이며 삶의 질 저하와 관련이 있을 뿐만 아니라 강력한 예후 지표이기도 합니다. 최근 몇 년 동안의 연구는 주로 최대 산소 섭취량, 대사 역치 및 산소 섭취 동역학에 초점을 맞춘 연구를 통해 신체 능력과 삶의 질을 향상시키는 치료 목표를 제공하기 위해 운동 불내증의 병인을 더 잘 이해하려고 시도했습니다. 운동 불내성의 또 다른 중요한 결정 요인은 신경근 피로도이며, 이는 특정 기간의 운동 후에 측정된 신경근 기능의 감소로 정의됩니다. 현재 HFrEF 환자의 신경근 피로도를 평가한 소수의 연구에서는 아이소메트릭 무릎 확장과 같은 작은 근육량을 포함하는 운동을 활용했습니다. 그러나 이 접근법의 한 가지 한계는 매일 수행되는 활동 유형을 반영하지 않아 생태학적 타당성이 부족하다는 것입니다. 특히 일상생활 활동(예: 걷기, 정원 가꾸기, 집안일 또는 계단 오르기)는 역동적이고 큰 근육량 운동을 포함하며 결과적으로 등척성 작업에 비해 상당히 높은 심폐 수요가 발생합니다. 현재 대근육량 운동 중 HFrEF 환자의 신경근 피로도를 평가하는 연구는 제한적입니다. 피로도를 특성화하고 그 기본 메커니즘을 결정하는 연구는 운동 불내증의 원인을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있으며 결과적으로 HFrEF 환자의 신체적 능력과 삶의 질을 향상시키는 것을 목표로 하는 치료 목표를 제공할 수 있습니다.

신경근 피로는 산소 수송과 밀접하게 연관되어 있으며, 무산소 대사에 대한 의존도가 높아지고 수축 기능을 손상시키는 대사산물의 생성과 관련된 산소 수송 장애가 발생합니다. HFrEF가 산소 연속단계를 따라 여러 단계의 손상과 연관되어 있다는 점을 고려하면, 산소 수송의 제한은 HFrEF 환자의 신경근 피로에 중요한 원인이 될 가능성이 높습니다. 차례로, 산소 수송의 제한 위치는 중추(심장 및/또는 폐) 및 말초(혈관 및 근육 미토콘드리아)로 광범위하게 분류될 수 있습니다. HFrEF 환자는 중추 및 말초 장애로 인해 더 높은 신경근 피로도를 보일 수 있지만 각각의 상대적인 중요성은 불확실합니다. 신경근 피로도의 중추 및 말초 결정 요인에 대한 통찰력을 제공하기 위해 이전에 사용된 실험 모델은 운동 중 활성 근육량의 조작을 통해 이루어졌습니다. 단일 다리 사이클링(SLC)과 같이 더 작은 근육량으로 운동을 수행하면 심장 및 폐 예비력을 사용할 수 있게 되며, 이는 운동 내성에 대한 심장 및 폐 제약이 약화된다는 것을 의미합니다. 따라서 SLC의 다리 혈류 및 산소 전달에 대한 심폐 제한이 낮기 때문에 중추 제한의 영향이 낮아 신경근 피로도를 평가할 수 있습니다. 대조적으로, 이중 다리 사이클링(DLC)과 같이 큰 근육량으로 운동할 때는 전체 신체 근육량의 더 많은 부분이 활동하므로 산소 요구량이 더 높습니다. 따라서 HFrEF가 있는 개인의 심박출량 손상이 큰 근육량 운동을 하는 동안 상대적으로 더 중요해집니다. 더욱이, 대규모 근육 운동 중 호흡 요구가 증가하면 운동하는 근육에서 멀리 떨어진 중앙으로 혈액과 산소의 더 큰 재분배가 필요합니다. 따라서 SLC와 DLC에 대한 반응을 비교하면 HFrEF 환자의 신경근 피로와 운동 불내성에 대한 중추 및 말초 제한의 상대적인 기여에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다.

피로도를 약화시키는 한 가지 잠재적인 전략은 질산염 보충을 통한 것입니다(예: 비트 주스). 특히, 질산염이 풍부한 비트 뿌리 주스를 섭취하면 산화질소 생체 이용률이 증가하여 국소 관류 및 산소 공급, 골격근 수축성 및 근육 효율성이 향상될 수 있습니다. CHF 환자가 산화질소 생체 이용률이 손상되고 국소 관류 및 산소 공급이 감소하여 피로도 손상에 기여할 수 있다는 점을 고려하면 산화질소는 피로도를 완화하고 운동 내성을 향상시키는 매력적인 개입을 나타냅니다. 현재까지 CHF 환자의 신경근 피로에 대한 질산염 보충의 효과를 평가한 연구는 없습니다.

목표:

이 프로젝트의 목적은 1) 더 작은 근육량과 더 큰 근육량을 사용하는 운동 중 만성 심부전 환자의 근육 피로를 특성화하고(파트 I), 2) 큰 근육량 운동 중 근육 피로에 대한 질산염 보충 효과를 결정하는 것입니다. 만성 심부전 환자(파트 II), 3) 운동 불내증이 만성 심부전 환자의 삶의 질에 미치는 영향을 이해합니다(파트 III).

연구 설계:

1부는 DLC 및 SLC 동안 HFrEF가 있는 개인의 신경근 피로도를 특성화하는 단면적 관찰 연구입니다. 별도의 방문과 무작위 순서로 참가자는 피로해질 때까지 점진적인 SLC 및 DLC를 수행하고 사이클링과 신경근 기능 측정을 수행합니다. 파트 II는 무작위 교차 중재 연구로, DLC 동안 HFrEF가 있는 개인의 질산염 보충 및 위약 대조 후 신경근 피로도를 평가합니다. 파트 II에서 참가자는 한 번의 방문까지 질산염이 풍부한 비트 뿌리 주스를 섭취하고, 다음 방문까지 조건의 순서를 무작위로 지정하여 위약 대조로 질산염이 추출된 비트 뿌리 주스를 섭취합니다. 파트 III은 반구조화된 인터뷰와 설문지를 통해 HFrEF 환자의 운동 불내성이 삶의 질에 미치는 영향을 평가하는 질적 연구입니다. 모든 참가자는 연구의 파트 I과 II를 모두 완료하지만 파트 III은 선택 사항입니다(예: 참가자가 파트 III에 참여하지 않기로 선택한 경우 파트 II 및 II에 참여할 수 있습니다.

모집 절차:

환자들은 뉴캐슬어폰타인의 Royal Victoria Infirmary 및 Freeman Hospital에서 운영되는 심부전 클리닉에서 컨설턴트 심장 전문의에 의해 식별됩니다. 컨설턴트 심장 전문의는 환자를 초대하여 연구팀 구성원과 대화하도록 합니다. 이는 환자 상담이 끝나면 이루어지며, 그 후 연구팀 구성원이 환자를 만나 연구에 대해 설명합니다. 환자가 관심이 있는 경우 정보 시트가 제공됩니다. 강압을 피하기 위해 환자는 연구팀 구성원 앞에서 결정을 내리도록 요청받지 않고 대신 48시간 동안 정보 시트를 읽고 참여 여부를 결정할 수 있습니다. 연구팀은 연구에 대해 논의하고 질문에 답변하기 위해 48시간 후에 환자에게 전화를 요청할 것입니다. 환자가 1차 방문을 위해 임상 연구 시설에 초대될 때 기꺼이 진행하고, 연구에 참여할 의향이 있는 경우 사전 동의를 제공할 것입니다.

연구 방문 - 파트 I 및 II - 정량적 작업 패키지:

HFrEF 환자(n = 28)는 연구의 파트 I과 II에 걸쳐 4회에 걸쳐 NIHR 임상 연구 시설을 방문하게 됩니다. 방문 1에는 선별검사 및 동의, 설문지 작성, 연구 절차 숙지, 근적외선 분광법(NIRS)을 사용한 미토콘드리아 기능의 비침습적 측정 수행이 포함됩니다. 방문 2-4는 순서대로 무작위화되며, 1) 신경근 기능의 간헐적인 평가와 함께 탈진까지 점진적인 한쪽 다리 사이클링, 2) 다음의 기간에 따라 간헐적인 신경근 기능 평가와 함께 탈진까지 점진적인 두 다리 사이클링이 포함됩니다. 질산염이 풍부한 비트 뿌리 주스 보충 및 3) 질산염 추출 비트 뿌리 주스 위약을 보충한 후 신경근 기능에 대한 간헐적인 평가와 함께 탈진될 때까지 점진적인 이중 다리 사이클링.

파트 III - 질적 작업 패키지:

1부와 2부에서는 운동 불내증의 원인과 CHF 환자의 운동 불내성을 향상시키는 질산염 보충의 효과에 대한 이해를 높이는 한편, 운동 불내증이 이들 개인의 삶에 미치는 영향을 명확히 하는 것이 중요합니다. 따라서 파트 III의 목적은 운동 수행과 관련된 증상과 운동 불내성이 CHF 환자의 사회적, 기능적, 정서적 기능에 미치는 영향을 이해하는 것입니다.

파트 I 및 II를 완료한 후 연구의 이 부분에 참여하는 데 동의한 참가자(n = 28 또는 결과가 포화될 때까지)와 함께 하나의 선택적인 반구조적 인터뷰가 수행됩니다. 참가자는 연구의 이 부분을 거부할 수 있으며 이 옵션은 동의서에 포함됩니다. 신체 활동 수행과 관련된 증상 및 운동 불내증이 삶의 질에 미치는 영향에 대한 인터뷰별 주제 가이드가 개발되었습니다. 반구조화된 인터뷰의 데이터는 귀납적 접근 방식을 사용하여 주제별로 분석됩니다. 모든 인터뷰 내용은 그대로 전사됩니다. 인터뷰는 원격으로 진행되며 참가자에게는 Zoom 플랫폼을 사용하거나 전화 통화를 받을 수 있는 옵션이 제공됩니다.

표본 크기 및 통계 분석:

목표 표본 크기는 이전 연구에서 도출된 운동 내성에 대한 질산염 보충의 긍정적인 효과에 대한 예상 효과 중간 효과 크기를 사용한 검정력 계산을 기반으로 합니다. a가 0.05이고 검정력이 0.80인 경우 총 표본 크기는 24개가 필요합니다. 잠재적인 탈락을 설명하기 위해 질산염 보충이 운동 내성에 미치는 영향을 평가하는 연구에서 탈락률 ~20%를 기준으로 4명의 참가자를 추가로 모집할 것입니다. 파트 I의 경우 분석에는 사이클링 중에 측정된 신경근 피로도 및 기타 생리학적 변수에 대한 활성 근육량(소형 대 대형)의 크기가 미치는 영향을 확인하기 위한 양방향 반복 측정 분산 분석(ANOVA)이 포함됩니다. 파트 II의 분석에는 사이클링 중에 측정된 신경근 피로도 및 기타 생리학적 변수에 대한 질산염 보충 대 위약의 효과를 결정하기 위한 양방향 반복 측정 ANOVA가 포함됩니다. Part III에서는 분석에 대한 귀납적 접근 방식이 이루어지며 분석 단계에서 주제의 데이터 포화도가 결정됩니다. 연구 팀의 두 명의 독립적인 검토자가 핵심 주제를 식별하기 위해 데이터 세그먼트를 코딩하고 추출합니다. 각 주제에 대한 지원 인용문이 글 작성 및 출판에 포함됩니다.

자금:

이 연구는 뉴캐슬 대학교 의과학부에서 제공하는 학생 지원을 통해 자금을 지원받습니다.