Kardiovaskulære effekter av trening hos pasienter med Parkinsons sykdom

Parkinsons sykdom (PD) er assosiert med unormal kontroll av det kardiovaskulære systemet hos opptil 50 % av pasientene. Den kardiovaskulære autonome dysfunksjonen er et resultat av unormal regulering av det kardiovaskulære systemet av det autonome nervesystemet (ANS). Det manifesterer seg som ortostatisk hypotensjon, liggende hypertensjon, og kan muligens involvere unormal hjertefrekvens og rytme, så vel som unormale hemodynamiske responser på trening. Ortostatisk hypotensjon er en plutselig nedgang i blodtrykket (BP) som et resultat av antakelse om mer oppreist holdning som å stå opp og kan presentere seg som en generalisert svakhet, ørhet, mental "skying" opp til synkope. Dessuten kan treningsstress forverre manifestasjonen av en asymptomatisk kardiovaskulær autonom dysfunksjon, noe som resulterer i redusert balansekontroll som kan gjøre pasienten ute av stand til å trene og/eller disponere pasienten for høyere risiko for fall, nedsatt evne til daglige aktiviteter. (ADL) og forvirring. Fall hos eldre pasienter, som utgjør flertallet av pasienter med PD, er potensielt farlige og invalidiserende. Imidlertid er det kardiovaskulære systemets respons på verken de rutinemessig foreskrevne fysioterapeutiske øvelsene eller de rutinemessige fysiske aktivitetene til pasienter med PD kjent. På grunn av manglende forskningsdata om effekten av disse øvelsene/aktivitetene kan det derfor ikke fastslås om visse komponenter i den rutinemessige fysioterapibehandlingen er hensiktsmessige og trygge for pasienten med hensyn til utvikling eller forverring av kardiovaskulær autonom dysfunksjon. Det samme gjelder for noen av pasientens ADL som kan utløse tegn og symptomer på kardiovaskulær autonom dysfunksjon. Forskerne har derfor tenkt å undersøke det samme.

Denne forskningen har to deler - trinn 1 og trinn 2. Bare stadium 2 er en randomisert kontrollert studie. De spesifikke målene knyttet til hvert trinn er:

Trinn 1 - Å analysere spekteret av kardiovaskulær dysfunksjon hos pasienter med PD -

• Som bestemt av den autonome refleksscreeningen; og
• Som svar på de forskjellige stillingene/aktivitetene/øvelsene og på å ha på seg en magebinder.

Trinn 2 - Å undersøke om styrking av magemusklene kan være en effektiv strategi for å forbedre det kardiovaskulære systemets evne til å motvirke utviklingen av OH.

1. stadie:

Ved inkludering i studien skal baseline autonom refleksscreening foretas. Denne screeningen har følgende komponenter:

1. Kvantitativ Sudomotor Axon Reflex Test (QSART): QSART evaluerer det postganglioniske sympatiske sudomotoriske aksonet, dvs. det evaluerer responsen til svettecellene som kontrolleres av ANS på acetylkolin (ACh). For dette blir deltakerens hud renset og klargjort på fire steder. Deretter påføres ACh på disse stedene. Bevegelsen av ACh over huden forenkles av iontoforese (ved bruk av elektrisk strøm med lav intensitet på 2 mA).

   Opptak gjøres i 5 minutter med stimuluspåføring etterfulgt av ytterligere 5 minutter etter stimulusavslutning.

   For de påfølgende 3 testene i den autonome reflekstestingen, blir deltakerne instrumentert med et slag-til-slag blodtrykksapparat og tre-avlednings elektrokardiogram (EKG).

2. Hjertefrekvensrespons på dyp pusting (HRDB) med deltakeren liggende: En 1-minutters baseline registreres. Umiddelbart etterpå vil åtte påfølgende pustesykluser finne sted. Hver pustesyklus består av maksimale inspirasjons- og ekspirasjonsfaser på 5 sekunder hver. Visuell tilbakemelding gis for å sikre pustekonsistens. Prosedyren gjentas etter en 2-minutters hvileperiode.
3. Slag-til-slag BP-respons på Valsalva-manøver: Deltakeren i liggende stilling blir bedt om å puste ut etter en dyp inhalering mens han holder en kvikksølvsøyle på 40 mm i 15 sekunder mens han blåser luften ut via en slange med luftlekkasje . Manøveren gjentas til to like slag-til-slag BP og HR er oppnådd. Hver manøver er atskilt med 3-minutters hvile.
4. Head-up tilt: Deltakeren er sikret til et automatisert tilt-bord. En 5-minutters registrering av HR og BP oppnås mens pasienten ligger på rygg. Bordet vippes sakte til 70 grader i løpet av 10 sekunder (det ligner på å stå opp). Forsøkspersonene forblir på skrå i 5 minutter eller til et av stoppkriteriene er oppfylt. Manuell BP i tillegg til automatisert BP kan tas 1 minutt før tilt, ved 1, 3 og 5 minutter under hodetilt opp og 1 minutt etter hodetilt. Alle automatiserte parametere vises på en datamaskinkonsoll. De spesifikke stoppreglene er 1) pasientforespørsel, 2) presynkope og 3) rask nedgang i systolisk blodtrykk som respons på tilt. Hvis noen av disse er oppfylt, vil pasienten bli plassert tilbake i ryggleie.

De fem primære endepunktene for autonom reflekstesting er:

1. totalt svettevolum på QSART;
2. HR-variasjon på HRDB;
3. Valsalva-forhold under Valsalva-manøveren;
4. HR-endring som svar på tilt head-up; og
5. BP-endring som respons på head-up-tilt. Alvorlighetsgraden og fordelingen av den autonome dysfunksjonen vil kvantifiseres ved hjelp av Composite Autonomic Severity Score (CASS).

Blodstrømningshastigheten i den midtre cerebrale arterien (MCA) og frontal/prefrontal kortikal perfusjon vil bli målt ved hjelp av Trans-Cranial Doppler (TCD) og funksjonell nær-infrarød spektroskopi (fNIRS). For TCD vil et borrelåshodebånd med en flat sonde plasseres på forsøkspersonens hode før en autonom test utføres, og blodstrømhastigheter vil bli registrert før enhver autonom testing i 5 minutter. Etter at TCD er fullført, vil fNIRS bli innhentet mens pasienten utfører hver manøver i resten av protokollen. Deltakeren vil ligge med fNIRS-probene (to emisjoner og fire deteksjoner) plassert på pannen. Probene holdes sikkert på plass av en holder som inkluderer en borrelås-strop rundt hodet. Denne sondeplasseringen vil gi følsomhet for den prefrontale cortex, som er kjent for å aktiveres av informasjonsbehandlingsoppgaver. For de følgende manøvrene i resten av protokollen vil fNIRS-probene bli plassert på C3-stedet (dvs. over den primære motoriske cortex) i henhold til det internasjonale 10-20-systemet for EEG-elektrodeplassering. fNIRS er en ikke-invasiv optisk metode som kan brukes til å oppdage kortikal aktivitet ved sengekanten. fNIRS-systemer bruker den bølgelengdeavhengige absorpsjonsegenskapen til hemoglobin for å overvåke endringer i hjernekonsentrasjonen av oksy- og deoksyhemoglobin under en funksjonell oppgave [analog med funksjonell MR (fMRI)]. Forholdet mellom oksy- og deoksyhemoglobin gjør det mulig å estimere kortikal perfusjon. fNIRS-data vil utfylle TCD-informasjonen. TCD gir informasjon om MCA-strømningshastighet, slik at vi kan estimere strømningshastigheter i pialarteriene, mens fNIRS gir informasjon om endringer i kortikal perfusjon, og dermed intraparenkymale arterier vasokonstriksjon.

Etter dette skal vi registrere en seks måneders retrospektiv historie med fall. Dizziness Handicap Inventory (DHI), Autonomic Symptom Profile (ASP), University of California Los Angeles Dizziness Questionnaire (UCLA-DQ), Orthostatic Hypotension Questionnaire (OHQ) og Orthostatic Discriminant and Severity Scale (ODSS) skal brukes til å vurdere og kvantifisere påvirkningen av autonom dysfunksjon, ortostatisk hypotensjon og svimmelhet på deltakerens liv.

Etter at den ovennevnte baseline-evalueringen av deltakeren er over, skal deltakeren testes for kardiovaskulær respons på ulike stillinger/aktiviteter/øvelser og på bruk av abdominal bindemiddel. For dette må deltakerne gjennomgå registrering av BP, hjertefrekvens (ved hjelp av EKG), analyse av blodstrømhastighet i MCA og frontal/prefrontal kortikal perfusjon (som beskrevet ovenfor) mens de utfører noen/noen av følgende øvelser i hvilken som helst sekvens eller kombinasjon:

• Dyp pusteøvelse i sittende stilling i en stol eller i stående stilling, med eller uten pustehold;
• Sitt-å-stå fra en stol og gå tilbake stå-til-sitte i samme stol;
• Skulderløfting og/eller albuefeksjon-ekstensjonsøvelse mens du holder en 500 ml vannflaske (fylt) i hver hånd (i stående stilling);
• Tandemgang (å gå på en rett linje der tærne på den bakre foten berører hælen på den fremre foten ved hvert trinn);
• Enkeltbensstående (for hvert ben);
• Cross-legged stående;
• liggende sykling trening;
• stasjonær sykkel trening;
• Trening for sammentrekning av magemuskel; og
• Komprimering av magen ved hjelp av en abdominal binder. En abdominal binder er et tilpasset elastisk plagg som brukes til kompresjon av bukveggen. Den er tilgjengelig i forskjellige størrelser. Den kan brukes til å støtte musklene i bukveggen.

Deltakerne vil gjennomgå liggende/stasjonær sykkeltrening i maksimalt 12 minutter for å produsere sympatisk ANS-aktivering. Den stasjonære sykkelen vil tilpasses ut fra den enkeltes begrensninger ved jevn arbeidsbelastning. Maksimal sikker arbeidsbelastning vil bli beregnet ved hjelp av Karvonen/Hjertefrekvensreserveformelen, i henhold til gjeldende retningslinjer. Etter en 1-minutts oppvarmingsperiode ved en arbeidsbelastning på 0 Watt, vil en treningsbelastning på 10 Watt/min legges til og opprettholdes i hele 12 minutter, med mindre en del av stoppkriteriene er oppfylt. De spesifikke stoppreglene er 1) pasientforespørsel, 2) rask nedgang i systolisk blodtrykk og 3) forsker/medarbeiders beslutning om å avslutte treningen av hensyn til deltakerens sikkerhet.

Alle deltakere må fullføre trinn 1. Imidlertid skal bare de deltakerne som har betydelig autonom dysfunksjon gå videre til fase 2 av studien.

Trinn 2:

Pasienter identifisert med autonom dysfunksjon ved bruk av autonom refleksscreening (i stadium 1) skal fordeles tilfeldig til en av de to gruppene. Gruppene skal merkes som gruppe 'Mavestyrkende øvelser' (eksperimentelle) og gruppe 'Rutinepleie' (kontroll). Pasienter i forsøksgruppen skal i tillegg til den rutinemessige pleien utføre mageforsterkende øvelser i tre måneder hjemme og føre treningslogg, mens pasienter i kontrollgruppen skal fortsette med den rutinemessige pleien de neste tre månedene. I løpet av oppfølgingen etter tre måneder vil pasienter i begge gruppene igjen gjennomgå samme testing som nevnt i stadium 1.

Magestyrkende øvelser involverer musklene i magen. Magemusklene trekkes sammen etter at deltakeren inntar forskjellige stillinger for en forhåndsbestemt varighet og for et forhåndsbestemt antall ganger i løpet av en dag. De to gruppene skal sammenlignes for effektivitet av magestyrkende øvelser for å forhindre ortostatisk hypotensjon ved autonom reflekstesting etter 3 måneder. Begge gruppene skal i tillegg sammenlignes mens de har på seg abdominal bindemiddel under en andre tilttesting. En tre måneders historie med fall vil bli registrert, og alle deltakere skal bli bedt om å svare på de fire spørreskjemaene, dvs. DHI, ASP, OHQ og ODSS igjen.