Preoperativ inspiratorisk muskeltrening

Svært aktive muskler som mellomgulvet er spesielt følsomme for både ubruk og trening. For eksempel atrofierer diafragmafibre fra kontrollerte mekanisk ventilerte unge voksne med mer enn 50 % innen 36 timer etter fullstendig inaktivitet, og mekanisk ventilasjon (MV) initierer signalveier innen de første timene med inaktivitet som fremmer progressiv diafragmatisk fiberdysfunksjon. Etterforskerne har vist at utbredt atrofi-signalering begynner på operasjonssalen under hjertekirurgi, etter bare noen få timer med MV. I tillegg til denne fiberatrofien, fører MV til betydelige reduksjoner i membranens styrke, noe som kan forlenge tiden det tar å avvenne fra MV. Den kliniske forekomsten av tidlig innsettende, progressiv kontraktil dysfunksjon er definert som ventilatorindusert diafragmatisk dysfunksjon (VIDD). VIDD anses som en primær bidragsyter til vansker med avvenning fra MV.

Motsatt har etterforskerne vist at IMT øker den trykkgenererende kapasiteten til diafragma og inspiratoriske synergistmuskler, og letter avvenning hos pasienter med VIDD. Preoperativ IMT i så lite som 1-2 uker øker angivelig inspiratorisk muskelstyrke. IMT før kardiotorakal kirurgi har vist seg å redusere postoperative lungekomplikasjoner som atelektase, lungebetennelse eller forsinket ventilatoravvenning. I tillegg er styrkegevinster forbundet med preoperativ IMT assosiert med kortere ICU og sykehusopphold, noe som potensielt kan gi en kostnadsfordel.

Dessverre er svært lite forstått om de nevromuskulære tilpasningene og signalmekanismene som bidrar til disse IMT kliniske fordelene. Et spesielt nytt aspekt ved dette prosjektet er at det vil være den første studien av mekanismene som bidrar til diafragmaforsterkning. En større forståelse av disse mekanismene kan hjelpe fremtidige etterforskere til å utvikle mer effektive treningsresepter for å oppveie MV-bruk i tilfeller som kirurgi, og det kan bidra til å identifisere molekyler og trening som kan beskytte mellomgulvet til individer som ikke kan trene på forhånd, som i ved akutte infeksjoner som svekker pusten.

Det overordnede målet med denne studien er å undersøke nevromuskulær ombygging av diafragma assosiert med preoperativ, telehelse levert IMT, sammenlignet med avslappende pustetrening (RLX). Guidede RLX-øvelser har vist seg å forbedre postoperativ smerteoppfatning og beskjedent senke systolisk blodtrykk hos hypertensive, men antas ikke å endre diafragmastyrken signifikant.

Førti voksne frivillige vil motta enten IMT (n=20) eller RLX-trening (n=20) i 2-4 uker før elektiv kardiotorakal kirurgi og gjennomgå pusteytelsestester før og etter treningsperioden. En biopsi i full tykkelse (omtrent 6 mm x 20 mm) fra høyre ventrale costal-diafragma vil bli tatt så snart diafragma blir eksponert under operasjonen. I tillegg vil en biopsi fra pectoralis major bli tatt og brukt som en ikke-trent kontrollmuskel. Histologiske og RNA-sekvenseringsanalyser vil bli utført for å undersøke mekanismene som bidrar til nevromuskulære tilpasninger til trening.