Effektiviteten av kombinert aerobic og styrketrening ved akutte og kroniske tilpasninger hos pasienter med hjertesvikt

Litteraturgjennomgang: CHF er det største folkehelseproblemet i verden[1], svært utbredt hos eldre individer og en viktig årsak til funksjonshemming, sykehusinnleggelser, sykelighet og dødelighet[2]. Generelt har CHF-pasienter redusert treningskapasitet, med hovedsymptomer på innsatsintoleranse, tidlig tretthet og pustløshet[3], som også viser økt perifer og sentral kjemosensitivitet, og nedsatt sympathovagal balanse med overvekt av sympatisk aktivering (SA)[4].

Forståelse av den oksidative metabolismen og intracellulær energioverføring i både skjelett- og hjertemuskel, mekanismer for endotelial dysfunksjon, og rollen til SA og inflammatoriske cytokiner gir mulige mekanistiske forklaringer på de patofysiologiske faktorene som er involvert i utviklingen av treningsintoleranse [5,6]. Det er vist hos CHF-pasienter at økt arteriell stivhet er assosiert med kardiovaskulær sykelighet og dødelighet [7]. Det er bevis på at økt arteriell stivhet predikerer treningsintoleranse hos CHF-pasienter [8].

Økt carotis IMT er assosiert med subklinisk venstre ventrikkel (LV) myokard dysfunksjon, noe som tyder på en mulig rolle av carotis IMT i HF risikobestemmelse [9]. CHF er også assosiert med endoteldysfunksjon inkludert svekket endotelmediert, strømningsavhengig dilatasjon (FMD). Siden endotelfunksjon antas å spille en viktig rolle i koordinering av vevsperfusjon og modulering av arteriell etterlevelse, er intervensjoner for å forbedre endoteldysfunksjon avgjørende.

Systemisk vasokonstriksjon og nedsatt perifer perfusjon er kjennetegn ved avansert CHF. Mens en rekke faktorer, inkludert økt sympatisk tonus og et aktivert renin-angiotensin-system, har blitt foreslått å være involvert i den reduserte arterielle vasodilatatoriske kapasiteten i HF, er den sentrale rollen til endotelet i koordinering av vevsperfusjon nå blitt anerkjent.

Flere kliniske studier har dokumentert endoteldysfunksjon av store ledninger og små motstandskar hos pasienter med CHF. Endoteldysfunksjon kan påvirke det kardiovaskulære systemet på to måter: for det første kan endoteldysfunksjon av motstandskar svekke perifer perfusjon, og for det andre kan endoteldysfunksjon av store ledningskar begrense økningen i blodstrømmen gitt av de store karene som leverer og kan øke impedansen av den sviktende LV og følgelig svekke LV ejeksjonsfraksjon (LVEF). En viktig funksjonell konsekvens av endotelial dysfunksjon er manglende evne til å frigjøre nitrogenoksid (NO) som respons på fysiologiske stimuli som økt strømning, noe som reflekterer nedsatt FMD[10]. Omvendt øker kronisk økt blodstrøm frigjøringen av NO i eksperimentelle modeller, ved oppregulering av NO-syntase, enzymet som bruker L-arginin til å generere NO. Den intermitterende økningen av blodstrømmen ved fysisk trening kan øke endotelets evne til å frigjøre NO og kan derfor gjenopprette endotelfunksjonen hos pasienter med CHF som vanligvis er utsatt for en begrenset grad av fysisk aktivitet[5]. Det dysfunksjonelle endotelet bidrar til økt vaskulær stivhet og nedsatt arteriell utvidbarhet, og forsterker myokardskade[10].

Den direkte sammenhengen mellom trening og vaskulær helse er sikker, men det komplekse settet av metabolske veier, hemodynamiske effekter av trening på kardiovaskulære celler/vev, og reguleringen av genetisk uttrykk aktivert av trening er fortsatt stort sett udefinert[11]. Effekten av aerob trening og motstandstrening på klinisk blodtrykk kan være annerledes, fordi de har forskjellige mekaniske egenskaper. Aerobic trening (AT) er karakterisert ved utførelse av sykliske øvelser, utført med store muskelgrupper som trekker seg sammen ved mild til moderat intensitet over en lengre periode. På den annen side er styrketrening(ST) karakterisert ved utførelse av øvelser der muskler fra et spesifikt kroppssegment trekkes sammen mot en kraft som motsetter bevegelsen[12].

Aerob kapasitet er direkte relatert til arteriell funksjon, inkludert endotelfunksjon, arteriell stivhet og bølgerefleksjon. I tillegg er kobling av arteriell og hjertefunksjon en viktig determinant for aerob kapasitet. Dermed begrenser dårlig arteriell funksjon i hvile sannsynligvis den aerobiske kapasiteten, men det er også mulig at endringer i arteriell funksjon under akutt trening kan spille en rolle. Arteriell funksjon er ikke bare assosiert med aerob kapasitet, men er også en uavhengig prediktor for dødelighet[5].

Kontrollerte kliniske studier har vist at ExT-programmer hos HF-pasienter forbedrer perifere og hjertetilpasninger og også den aerobe kapasiteten, forsinker utbruddet av anaerob metabolisme og forbedrer den autonome balansen[1,13]. Bortsett fra tilpasning i maksimal hjertevolum, hjertekontraktilitet og slagvolum, er aerob ExT også i stand til å fremme bedring i den perifere mikrovaskulære bakgrunnen ved å redusere motstand mot strømning, øke etterlevelsen av arteriene og endotelfunksjonen [13]. Abnormiteter i endotel og FMD er et nøkkelfenomen i den avstumpede vasodilatatoriske responsen hos CHF-pasienter. ExT muliggjør forbedring av både basal endotelial NO-dannelse og agonist-mediert FMD i skjelettmuskulaturen (SM)-vaskulatur hos CHF-pasienter. Korrigeringen av endoteldysfunksjon er assosiert med en betydelig forbedring av treningskapasiteten, bevist ved en 26 % økning i maksimalt oksygenopptak (VO2peak)[14].

Tidligere studier i HF har vist at 16,4 % av 171 pasienter hadde kakeksi, og dødeligheten etter 18 måneders oppfølging var så høy som 50 % i undergruppen av pasienter med kakeksi, sammenlignet med 17 % hos de uten kakeksi. Hjertekakeksi er definert som et avansert stadium av HF assosiert med ufrivillig tap av minst 5 % av ikke-ødematøs kroppsvekt. Og muskelsvinn, også kjent som sarkopeni, er tap av muskelmasse (MM) og styrke, mens kakeksi beskriver vekttap. Å skille mellom de to kliniske tilstandene kan også være utfordrende, fordi kakeksi og muskelsvinn kan eksistere samtidig hos samme pasient. Faktisk kan kakeksi føre til muskelsvinn og omvendt, selv om muskelsvinn kan forekomme tidligere i sykdomsforløpet[15].

SM-styrke, i øvre og nedre lemmer, er parametere som uavhengig forutsier overlevelse[16,17,18]. Denne alternative behandlingen bør fokusere på å øke MM, styrke og kraft i lemmene for å forbedre funksjonalitet og ytelse[19]. SM-dysfunksjon inkluderer redusert hjertekontraktil ytelse som bidrar til endringer i SM-fysiologi, muskelatrofi, svakhet og redusert oksidativ kapasitet [20]. Muskelfunksjonen er også forbedret som respons på ST hos CHF-pasienter, inkludert myofilamentfunksjon og helmuskel[21] så vel som SM-oksidativ kapasitet[21].

Det er avgjørende at ExT hos slike pasienter trener de perifere musklene effektivt uten å produsere stort kardiovaskulært stress. En alternativ behandlingstilnærming bør fokusere på bruk av spesifikt motstandstreningsprogram for å forbedre kroppssammensetningen[22], øke tverrsnittsarealet, muskelfiber[23], som alle motvirker muskelsvinn og kan være hjørnesteinen i forebygging av sarkopeni og hjertekakeksi hos CHF-pasienter [24].

ExT er en viktig komponent i rehabiliterings-/sekundærforebyggende intervensjoner, som induserer betydelige fordelaktige endringer i mekanismer for patofysiologi, treningstoleranse, funksjonell kapasitet og QoL, samtidig som en positiv innvirkning på sykehusinnleggelse og dødelighetsreduksjon. Det har vært økende interesse for egenskapene og modalitetene til treningstrening som kan indusere optimale fordeler. Høy intensitet og intervallmodus har vist seg å indusere større fordeler enn regimer med moderat intensitet og kontinuerlig modus. Tatt i betraktning den nåværende bevismassen for høyintensiv intervalltrening (HIIT) i CHF, viste HIIT seg å være mer effektiv, noe som resulterte i langsiktig overholdelse, noe som er et viktig praktisk aspekt å vurdere under ExT og følgelig optimaliserte forbedringer i sentrale og perifere tilpasninger[25]. Flere studier er nødvendig for å bevise deres sikkerhet og fordeler på denne typen pasienter.

I tillegg har det vært en god begrunnelse for å inkludere ST i HIIT, som også har vist seg å kunne gi fordeler når det gjelder treningskapasitet og livskvalitet. Det er velkjent at kombinert AT og ST er den foretrukne treningsintervensjonen for å reversere eller dempe tapet av MM og forbedre trening og funksjonell kapasitet, muskelstyrke hos denne personen [19]. Men det er underliggende mekanismer fra ST i CHF-pasientens perifere kapasitet som forblir uidentifisert. Og er ikke kjent hva som er fordelene med å kombinere ulike proporsjoner av AT og ST.

Av den grunn vil etterforskerne teste to proporsjoner i kombinert trening, CAT og CST. Det har ikke vært noen data om de såkalte kombinerte regimene, som inkluderer både aerob trening med HIIT og ST, og etterforskerne vil evaluere effekten av akutt og kronisk respons.

Formål: Forskningsprosjektet skal bidra til en bedre forståelse av flere aspekter som er uforklarlige av vitenskapelig forskning. Formålet med dette forskningsprosjektet er:

1. For å bestemme effektiviteten til et ExT-program med forskjellige proporsjoner av CAT og CST for å fremme kumulative effekter i akutte og kroniske tilpasninger hos CHF-pasienter;
2. For å identifisere mekanismene for den potensielle forbedringen i effektiviteten fremmet av ST; Dette forskningsprosjektet kommer til å bruke avanserte metoder som fokuserer perifer tilpasningsanalyse i begge grupper, nemlig i ekkokardiografivariabler, kardiopulmonal treningstesting, arteriell stivhet, funksjonell fysisk form, QoL og kroppssammensetning i 2 utmerkede øyeblikk: M1) baseline og M2)3 måned.

Plan og metoder: Dette prosjektet vil vurdere de akutte og kroniske effektene i sentrale og perifere tilpasninger av en kombinert trening til pasienter med CHF vil adressere en rekke viktige brudd i vitenskapelig kunnskap med potensielle kliniske fordeler.

Studiedesign: En longitudinell randomisert kontrollstudie (RCT) forskningsdesign som bruker to distinkte ExT-resepter (CAT og CST) vil bli brukt på CHF-pasienter. Alle de samme vurderingene vil bli gjort i løpet av to øyeblikk: M0 - baseline og M1 - 3 måneder etter oppstart av ExT. Pasientene vil bli randomisert til en av de to ExT-gruppene.

Rekruttering og screening vil vare i 9 måneder (oktober 2017 til juni 2018) og pasientvurderingen vil vare til august 2018. Det forventes å fullføre prosjektet med fagfellevurdering sendt inn og/eller akseptert i desember 2018.

Følgende vurderinger på de 4 momentene vil bli utført ved vertssykehuset, FMH-UL: Ekkokardiogram(Ekko); kardiopulmonal treningstest (CPET); arteriell stivhet - Complior Analyse; Intima-media tykkelse - ultralyd; kroppssammensetning - radiografisk absorptiometri med dobbel energi; funksjonell fysisk form - Fullerton Functional Fitness Test; isometrisk styrke - bærbart hånddynamometer JAMAR plus digital; maksimal styrke - 1RM og QoL spørreskjema.

Alle vurderingsmomenter vil bli utført i løpet av 4 dager:

Dag 1 - CPET, ekko vil bli utført på vertssykehuset; Dag 2 og 3 – i løpet av én dag og tidspunkt for ExT-økten på vertssykehuset, vil pasienten utføre de funksjonelle fysiske kondisjonstestene; maksimal styrke; isometrisk styrke og QoL spørreskjema. En annen dag vil etterforskerne utføre arteriell stivhet og IMT før økten i hvile og etter ExT; Dag 4 - I FMH, og dual-energy radiographic absorptiometri (DXA) eksamen. Individuelle rapporter sendes på e-post eller leveres på papir. I løpet av det 1-årige prosjektet vil det tverrfaglige teamet ha møter hver annen måned for å oppdatere studieinformasjonen og diskutere pasientens fremgang.