Biomarkers voor reactie op HIIT-oefeningen (BReaTHE)

De meeste overlevenden van een chronische subcorticale beroerte hebben moeite met lopen, maar weinig voorspellers kunnen helpen bepalen of een patiënt zal reageren op een oefenregime en zijn of haar functioneren zal verbeteren. Om de precisierehabilitatie van patiënten met een chronische subcorticale beroerte te verbeteren, zijn gepersonaliseerde aerobe oefeninterventies van cruciaal belang. Dit vereist de ontwikkeling van innovatieve technologieën die de essentiële neurobiologische factoren kunnen identificeren om de respons op interventies te voorspellen en artsen in staat te stellen geïndividualiseerde revalidatiedoelstellingen te bepalen. Lactaat is een opwindend nieuw doelwit dat fungeert als een moleculaire boodschapper tussen de periferie en de hersenen. Wil lactaat effect hebben op andere organen, waaronder de hersenen, dan moet er een substantiële stijging van het lactaatniveau in de bloedbaan zijn ten opzichte van de basislijn. Wanneer de lactaatdrempel in het bloed tijdens inspanning wordt overschreden, werkt lactaat via de TCA-cyclus metabolisch in op de hersenen. Ingebed in de TCA-cyclus zijn de middelen om de concentraties van neurotransmitters zoals GABA en glutamaat te verhogen of te verlagen. Gamma-aminoboterzuur (GABA), de belangrijkste remmende neurotransmitter van de hersenen, is een nieuw behandelingsdoel dat de neurale plasticiteit bevordert tijdens revalidatie na een beroerte. Op basis van het raamwerk van gepersonaliseerde revalidatiebenaderingen en onze voorlopige gegevens stellen de onderzoekers voor om een ​​voorspellend model te bouwen dat kan bepalen of een patiënt met een chronische subcorticale beroerte zal reageren op inspanningstraining. Dit model heeft tot doel verbeteringen in de loopsnelheid te voorspellen door bloedlactaat op te nemen als een vroege voorspeller van inspanningsrespons en GABA en cerebrale bloedstroom (CBF) als voorspellers van het reactiepotentieel van de hersenen, naast andere beïnvloedende factoren zoals comorbiditeiten, demografische gegevens, en fitnessniveaus. De overkoepelende hypothese is dat robuuste neurofysiologische factoren, aangestuurd door lactaat, responders kunnen onderscheiden van weerstanden en dat deze factoren klinisch kunnen worden toegepast als biomarkers om functionele uitkomsten te voorspellen na een 12 weken durende HIIT-interventie. De onderzoekers zullen verbeteringen in de loopsnelheid beoordelen bij 48 veteranen met een handicap aan de onderste ledematen als gevolg van een chronische subcorticale beroerte als reactie op een HIIT-interventie van 36 sessies (12 weken). Na de interventie wordt elke deelnemer die zijn loopsnelheid verbetert tot meer dan 0,6 m/s gecategoriseerd als een responder, terwijl elke deelnemer die zijn loopsnelheid niet verbetert, wordt gecategoriseerd als een weerstand. Bij aanvang en na 12 weken HIIT zullen de onderzoekers de loopsnelheid, het evenwicht, de beenkracht en het uithoudingsvermogen evalueren om weerstanden en reacties op HIIT te identificeren en a) GABA uit het primaire sensomotorische beengebied te verzamelen met behulp van single-voxel magnetische resonantiespectroscopie, b) CBF uit de hele hersenen met behulp van pseudo-Continuous Arterial Spin Labeling MRI en c) VO2 max om verandering in CRF te evalueren. Tijdens de interventie zullen de onderzoekers bloedlactaat verzamelen via een vingerprik tijdens sessies 1, 4, 7, 10 en 28 om het potentieel ervan als een vroege voorspeller van inspanningsrespons te beoordelen. In doel 1 bepalen de onderzoekers of het overschrijden van de lactaatdrempel tijdens de eerste vier weken van HIIT de verandering in loopsnelheid naar ≥0,6 m/s voorspelt, van pre- naar post-HIIT. Als lactaat een robuuste vroege marker blijkt te zijn voor functionele respons op inspanning, zullen de onderzoekers een eenvoudig toe te passen voorspeller hebben van wie het beste baat zal hebben bij HIIT. Bij doel 2 zullen de onderzoekers bepalen of (a) GABA en/of CBF bij aanvang verbeteringen in de loopsnelheid voorspellen vanaf de basislijn tot na HIIT en (b) of een verandering in GABA en/of CBF verband houdt met een verandering in loopsnelheid. De onderzoekers willen neurofysiologische correlaten vaststellen voor het verbeteren van het functioneren met HIIT om de mechanismen beter te begrijpen. Ten slotte zullen de onderzoekers in doel 3 een voorspellend machine learning-algoritme gebruiken om te bepalen wie zijn loopsnelheid zal verbeteren met HIIT, met behulp van factoren als bloedlactaat, baseline-GABA en CBF, baseline-beenzwakte en VO2-max, fitheid vóór de beroerte, leeftijd, geslacht, en comorbiditeiten. Het overkoepelende doel is om een ​​model te ontwikkelen om te voorspellen welke veteraan met een chronische beroerte zal reageren op een oefenprogramma van 12 weken.