Å tåle stormen: lunge-, hjerte- og karrehabilitering for covid-19

Mål 1 - Forbedrer individualisert hjertetreningsrehabilitering kardiorespiratorisk og cerebrovaskulær restitusjon? Det er allment akseptert at "trening er medisin"; en polypille og en hjørnestein i forebygging og utvinning fra sykdom, inkludert de med lignende patogenitet som COVID19 (f.eks. alvorlig akutt respiratorisk syndrom, Midtøsten respiratorisk syndrom og akutt respiratorisk distress syndrom). Mer spesifikt regnes trening som vaskulær medisin, i stand til å forbedre vitaliteten til arteriene ved å helbrede endotelet. Målrettede, gjentatte og episodiske økninger i blodstrøm og arteriell skjærspenning under individualiserte treningsperioder stimulerer endotelet mekanisk, og utløser produksjonen av nitrogenoksid og andre vasoaktive og antiinflammatoriske molekyler som kreves for vaskulogenese og angiogenese. Tren derfor helbredelse av den primære vaskulære strukturen som SARS-CoV2-viruset skader, gir betydelig regenerativ vaskulær fordel for endeorganer som lungene, hjertet og hjernen. For eksempel er flere hjørnesteiner kardiorespiratoriske fordeler avledet av treningsterapi for å behandle ulike kardiorespiratoriske sykdommer listet opp for å fremheve muligheten for å forbedre COVID19-restitusjonen ved hjelp av individualiserte treningsintervensjoner: 1) aerob kondisjon er knyttet til svekket endotelial dysfunksjon i de perifere arteriene etter akutt H1N1-infeksjon; 2) gjenoppretting av lunges elastisitet og styrke, samt økte antioksidanter som reduserer betennelse etter trening, bidrar til å forbedre kardiorespiratorisk kapasitet; og 3) forbedret autonom modulering av kardiorespirasjonssystemet forbedrer treningskapasiteten og den generelle helsen.

Selv om det er minimale bevis som spesifikt viser at cerebrovaskulær funksjon er endret etter COVID19-infeksjon, indikerer epidemiologiske bevis at individer som blir friske fra COVID19 har en høyere risiko for hjerneslag. Jo tidligere bevegelsesbasert treningsrehabilitering introduseres for slagbehandling, desto større er forbedringen i treningskapasitet, perifer vaskulær og cerebrovaskulær funksjon, hovedsakelig på grunn av svekket vaskulær betennelse og økte nevrotrofiske modulatorer. Fysisk inaktivitet hos personer som har fått hjerneslag eller har høy risiko for hjerneslag, forverrer ytterligere inflammatorisk vaskulær dysfunksjon. Trening stimulerer det cerebrovaskulære endotelet direkte ved å øke blodstrømmen og intraarteriell skjærspenning i cerebrale arterier. Cerebrovaskulær funksjon reguleres av et utsøkt synergistisk og redundant sett med fysiologiske kontroller (dvs. arterielt partialtrykk av karbondioksid og oksygen, arterielt blodtrykk, nevrogen autonom modulering og hjerteutgang). I tillegg til direkte cerebrovaskulære fordeler ved treningsterapi, vil systemiske kardiorespiratoriske forbedringer som forbedrer gassutveksling, blodtrykk, autonome reflekser og hjertefunksjon ha viktige vaskulære fordeler i hjernen. Derfor gir den foreslåtte forskningen betydelige fordeler for å forbedre treningskapasiteten, så vel som kardiorespiratorisk og cerebrovaskulær funksjon under utvinning fra COVID19-infeksjon.

Kardiorespiratorisk funksjon kvantifiseres ved hjelp av et standardisert batteri av kliniske tester for å vurdere kardiovaskulær og lungefunksjon i hvile og under submaksimale og maksimale stressfaktorer. For eksempel bestemmes hvilende kardiovaskulær funksjon ved å måle hjertefrekvens, venstre og høyre ventrikkels hjertefunksjon, perifer vaskulær blodstrøm og pulsbølgehastigheter. Disse beregningene gir kvantifiserbar informasjon knyttet til arteriell stivhet, autonom og perifer vaskulær funksjon, som er primære determinanter for regulering av sentral hemodynamikk (dvs. hjertevolum, arterielt blodtrykk og blodstrøm) og kardiovaskulær helse. Det er ukjent om COVID19-infeksjon påvirker sentral hemodynamikk i hvile. Imidlertid har forskningsgruppen vår tidligere observert sentral hemodynamisk dysfunksjon etter akutte inflammatoriske responser på forskjellige virusinfeksjoner. Submaksimale (strømmediert dilatasjon) og maksimale (kardiopulmonal treningstesting) fysiologiske mål gjør det mulig for forskere å kvantifisere kardiorespiratoriske systemenes evne til å reagere på stressorer observert i daglig aktivitet. Etter rehabiliteringsintervensjoner gir submaksimal og maksimal kardiopulmonal testing nødvendig kvantifisering av treningsintervensjonenes effektivitet.

Hjerteekkokardiografi: Venstre og høyre ventrikkelmekanikk (endediastoliske og endesystoliske volum, mitralfylling,), samt sentral hemodynamikk i aorta og venahule (aortadiameter, hjerteutgang, slagvolum, hjertefrekvens), vil bli vurdert kl. hvile ved hjelp av todimensjonal ekkokardiografi via et Hitachi Aloka Alpha 7-system (Tokyo, Japan). Med forsøkspersoner i venstre sidestilling vil målinger bli oppnådd ved å bruke to- og firekammervisningen. Det indre av venstre ventrikkel vil spores manuelt under både endesystole og endediastole. Volumene vil bli målt ved hjelp av Simpsons regel. Slagvolum vil bli beregnet ved å subtrahere sluttdiastolisk volum fra sluttsystolisk volum. Hjertevolum vil bli beregnet som HR multiplisert med slagvolum. Tre slag vil bli målt, og gjennomsnittet vil bli brukt i analysene. Ejeksjonsfraksjon vil bli beregnet fra ventrikkelvolumene og uttrykt som en prosentandel av endesystolisk til endediastolisk volum. Mitralklaffhastigheter vil bli oppnådd fra den apikale 4-kammervisningen, hvorved E, A og E/A vil bli målt. Hellingen på tilsiget vil også bli bestemt. Vevsdoppler vil også bli utført for å oppnå E' med E/E' beregnet. Til slutt vil flekksporing utføres ved hjelp av TOMTEC vevsporingsprogramvare.

Cerebrovaskulær funksjon blir tradisjonelt vurdert ved hjelp av en endimensjonal tilnærming, som kvantifiserer cerebral blodstrøm (CBF)-responser på en enkelt forstyrrelse som understreker en av de primære mekanismene som er involvert i CBF-regulering. De primære mekanismene involvert i CBF-regulering i hvile og under trening er arterielle blodgasser, arterielt blodtrykk, nevrogene autonome systemer og metabolisme. Dermed brukes kliniske stimuli til å provosere en cerebrovaskulær respons ved å endre miljømessige, farmakologiske eller fysiologiske forhold, som spesifikt forstyrrer en av disse primærmekanismene. Nye tilnærminger, utviklet av vårt forskningsteam, fremmer tradisjonelle endimensjonale CBF-vurderinger, ved å teste den cerebrale vaskulaturen ved å bruke et batteri av kliniske vurderinger, eller gjennom vurderinger som fremkaller spesifikke og systemiske fysiologiske forstyrrelser som påvirker CBF. De to cerebrovaskulære vurderingsstrategiene som brukes i denne protokollen, vurderer spesifikt den cerebrovaskulære responsen på endringer i karbondioksid, blodtrykk og nevrogen aktivitet i hvile, så vel som under inkrementell trening av hele kroppen og utmattende håndgrep. Disse testene vil gi tradisjonell endimensjonal kvantifisering av cerebrovaskulær funksjon, samt gi nyansert kvantifisering av integrerende cerebrovaskulær funksjon. I tillegg, ved å bruke vurderingsstrategier som på samme måte retter seg mot de samme systemene som treningsintervensjonene tar sikte på å forbedre (dvs. respiratoriske, kardiovaskulære og skjelettmuskelsystemer), vil de cerebrovaskulære testene før og etter intervensjon gi en indeks over andelen som hvert system bidrar til fysiologisk bedring etter vår COVID19-infeksjon.

Mål 2 - Gir det å kombinere rehabilitering av inspiratorisk muskel og hjertetrening additive fordeler for kardiorespiratorisk og cerebrovaskulær covid19-restitusjon? Lungedysfunksjon og lungebetennelse er de dominerende bekymringene for COVID19-infeksjon. Mens feber, hoste, tretthet, myalgi og dyspné er de vanligste symptomene hos individer infisert av COVID19-viruset. For mange individer som er infisert av COVID19, er det å overleve viruset bare en del av problemet. En fersk rapport identifiserte at COVID19-pasienter som anses å være friske og dermed utskrevet fra sykehus har en vedvarende unormal lungediffusjon; en retrospektiv undersøkelse viste at lungediffusjon etter COVID19-infeksjon kan forbli unormal i 30 dager etter utskrivning. Langvarig lungesvikt tilskrives først og fremst respiratorisk muskelatrofi og respiratorindusert diafragma dysfunksjon ved alvorlig COVID19-infeksjon. Imidlertid kan en langvarig anfall av hoste, tretthet og dyspné assosiert med mild COVID19-infeksjon også utløse pulmonal dysfunksjon og svekke respiratorisk muskelstyrke. Pulmonal dysfunksjon forårsaket av dårlig inspiratorisk muskelstyrke øker pustearbeidet, muskelsympatisk nerveaktivitet og tretthet forbundet med fysisk aktivitet. Utmattende inspiratorisk muskelarbeid reduserer trening og fysisk kapasitet, mens økt muskelsympatisk nerveaktivitet reduserer blodstrømmen til aktive lemmer og øker tretthet. Følgelig reduserer langvarige svekkelser i lungefunksjonen etter COVID19-infeksjon, uavhengig av alvorlighetsgrad, treningskapasitet, fysiske evner, livskvalitet og sannsynlig kardio- og cerebrovaskulær funksjon.

Inspiratorisk muskeltrening, som effektivt involverer standardiserte pusterutiner organisert på samme måte som treningstreningsprogrammer, har vist seg effektiv for å redusere tretthet, myalgi og dyspné ved andre kroniske luftveissykdommer. Forbedringen i kardiorespiratorisk funksjon etter IMT er først og fremst et resultat av styrket inspirasjonsmuskulatur. Økning av inspiratorisk muskelstyrke reduserer pustearbeidet under fysisk aktivitet og metabolske kostnader forbundet med pust både i hvile og under fysisk aktivitet. Skjelettmuskulaturen konkurrerer ofte om blodtilførselen under trening, spesielt når pustearbeidet er økt, derfor gir forbedret inspiratorisk muskelfunksjon med IMT i forbindelse med treningstrening sannsynligvis en hyperadditiv blodstrømstimulus gjennom vaskulaturen sammenlignet med treningstrening alene. Tatt i betraktning de vasogene og angiogene egenskapene avledet fra økt kardiovaskulær blodstrøm, gir IMT-trening i forbindelse med treningstrening en innovativ strategi for å lette en forbedret COVID19-restitusjon. Ingen studie til dags dato har undersøkt effekten av IMT-trening og trening på cerebrovaskulær funksjon. Imidlertid bør forbedringer i kardiorespiratorisk funksjon assosiert med forbedret respiratorisk muskelfunksjon også synergistisk forbedre cerebrovaskulær regulering.

For å oppsummere, spesialiserer IPL seg på å bruke trening for å forbedre funksjonen til kardiorespiratoriske og cerebrovaskulære systemer i kliniske modeller for kronisk sykdom. For eksempel har medlemmer av IPL tidligere vist at den cerebrovaskulære responsen på trening er avhengig av karbondioksid, arterielt blodtrykk og arterielt skjærstress i helse og sykdom. I tillegg øker individualisert hjertetreningsrehabilitering CBF (~10%), og gjenoppretter normal CBF, i hjertesviktpopulasjoner. På samme måte har IPL samlet inn data relatert til den foreslåtte forskningen, ved at treningstrening forbedrer vaskulær hemodynamikk og autonom modulering i populasjoner som lever med inflammatorisk sykdom (diabetes); samt forbedrer blodtrykket. Kardiorespiratoriske forskningsspesialister i IPL har også vist at muskeltrening forbedrer treningstoleranse og dyspné hos overvektige pasienter som har økt risiko for komplikasjoner fra COVID-infeksjon. Samlet har forskere i IPL som mål å bruke disse teknikkene og tilnærmingene for å bestemme optimale strategier for å forbedre COVID19-utvinningen i hjertet, hjernen og lungene.