Preoperatieve inspiratoire spiertraining

Zeer actieve spieren zoals het middenrif zijn bijzonder gevoelig voor zowel onbruik als training. Diafragmavezels van gecontroleerde mechanisch geventileerde jonge volwassenen atrofiëren bijvoorbeeld met meer dan 50% binnen 36 uur na volledige inactiviteit, en mechanische ventilatie (MV) initieert signaalroutes binnen de eerste paar uur van inactiviteit die progressieve disfunctie van diafragmatische vezels bevorderen. De onderzoekers hebben aangetoond dat wijdverspreide atrofiesignalering begint in de operatiekamer tijdens hartchirurgie, na slechts een paar uur MV. Naast deze vezelatrofie leidt MV tot aanzienlijke afname van de sterkte van het diafragma, wat de tijd kan verlengen die nodig is om van MV af te komen. Het klinische optreden van een vroeg optredende, progressieve contractiele disfunctie wordt gedefinieerd als ventilator-geïnduceerde diafragmatische disfunctie (VIDD). VIDD wordt beschouwd als een primaire oorzaak van problemen bij het ontwennen van MV.

Omgekeerd hebben de onderzoekers aangetoond dat IMT het drukgenererende vermogen van het middenrif en de inspiratoire synergistische spieren verhoogt en het ontwennen van patiënten met VIDD vergemakkelijkt. Preoperatieve IMT gedurende slechts 1-2 weken verhoogt naar verluidt de kracht van de inspiratoire spieren. Het is aangetoond dat IMT voorafgaand aan cardiothoracale chirurgie postoperatieve pulmonale complicaties vermindert, zoals atelectase, longontsteking of vertraagde ontwenning van de ventilator. Bovendien gaan krachttoenames geassocieerd met preoperatieve IMT gepaard met kortere verblijfsduur op de IC en in het ziekenhuis, wat mogelijk een kostenvoordeel kan opleveren.

Helaas is er zeer weinig bekend over de neuromusculaire aanpassingen en signaleringsmechanismen die bijdragen aan deze IMT klinische voordelen. Een bijzonder nieuw aspect van dit project is dat het de eerste studie zal zijn van de mechanismen die bijdragen aan diafragmaversterking. Een beter begrip van deze mechanismen kan toekomstige onderzoekers helpen om efficiëntere oefenvoorschriften te ontwikkelen om MV-gebruik in gevallen zoals chirurgie te compenseren, en het kan helpen bij het identificeren van moleculen en oefeningen die de diafragma's kunnen beschermen van personen die van tevoren niet kunnen oefenen, zoals in de geval van acute infecties die de ademhaling in gevaar brengen.

Het algemene doel van deze studie is het onderzoeken van neuromusculaire remodellering van het middenrif geassocieerd met pre-operatieve, telehealth geleverde IMT, vergeleken met ontspanningsademhalingstraining (RLX). Er is aangetoond dat geleide RLX-oefeningen de postoperatieve pijnperceptie verbeteren en de systolische bloeddruk bij hypertensiepatiënten iets verlagen, maar er wordt niet aangenomen dat ze de diafragmasterkte significant veranderen.

Veertig volwassen vrijwilligers krijgen IMT- (n=20) of RLX-training (n=20) gedurende 2-4 weken voorafgaand aan electieve cardiothoracale chirurgie en ondergaan ademhalingsprestatietests voor en na de trainingsperiode. Een biopsie van volledige dikte (ongeveer 6 mm x 20 mm) van het rechter ventrale costale diafragma zal worden verkregen zodra het diafragma tijdens de operatie wordt blootgelegd. Bovendien zal een biopsie van de pectoralis major worden verkregen en gebruikt als een niet-geoefende controlespier. Histologische en RNA-sequencing-analyses zullen worden uitgevoerd om de mechanismen te onderzoeken die bijdragen aan neuromusculaire aanpassingen aan training.