Biomarkører for reaksjon på HIIT-trening (BReaTHE)

De fleste overlevende av kroniske subkortikale slag har problemer med å gå, men få prediktorer kan hjelpe med å identifisere om en pasient vil reagere på et treningsregime og forbedre funksjonen. For å forbedre presisjonsrehabilitering for kroniske subkortikale slagpasienter, er personlig tilpassede aerobic treningsintervensjoner avgjørende. Dette krever utvikling av innovative teknologier som kan identifisere de essensielle nevrobiologiske faktorene for å forutsi intervensjonsrespons og gjøre det mulig for klinikere å bestemme individualiserte rehabiliteringsmål. Laktat er et spennende nytt mål som fungerer som en molekylær budbringer mellom periferien og hjernen. For at laktat skal ha en innvirkning på andre organer, inkludert hjernen, må det være en betydelig økning i nivået i blodet fra baseline. Når blodlaktatterskelen overskrides under trening, virker laktat på hjernen metabolsk via TCA-syklusen. Innebygd i TCA-syklusen er måten å øke eller redusere nevrotransmitterkonsentrasjoner som GABA og glutamat. Gamma-aminosmørsyre (GABA), hjernens viktigste hemmende nevrotransmitter, er et nytt behandlingsmål som fremmer nevral plastisitet under slagrehabilitering. Med utgangspunkt i rammeverket for personlig tilpassede rehabiliteringstilnærminger og våre foreløpige data, foreslår etterforskerne å bygge en prediktiv modell som kan identifisere om en pasient med kronisk subkortikalt slag vil reagere på treningstrening. Denne modellen tar sikte på å forutsi forbedringer i ganghastighet ved å inkorporere blodlaktat som en tidlig prediktor for treningsrespons og GABA og cerebral blodstrøm (CBF) som prediktorer for hjernens potensial til å reagere, i tillegg til andre påvirkningsfaktorer som komorbiditeter, demografi, og kondisjonsnivåer. Den overordnede hypotesen er at robuste nevrofysiologiske faktorer drevet av laktat kan skille respondere fra resistorer og at disse faktorene kan brukes klinisk som biomarkører for å forutsi funksjonelle utfall etter en 12-ukers HIIT-intervensjon. Forskerne vil vurdere forbedringer i ganghastighet hos 48 veteraner med funksjonshemming i nedre ekstremiteter på grunn av kronisk subkortikalt slag som svar på en 36-sesjon (12-ukers) HIIT-intervensjon. Etter intervensjonen vil hver adherende deltaker som forbedrer ganghastigheten sin til mer enn 0,6 m/s bli kategorisert som responder, mens hver adherende deltaker som ikke forbedrer ganghastigheten vil bli kategorisert som en motstand. Ved baseline og etter 12 uker med HIIT vil etterforskerne evaluere ganghastighet, balanse, benstyrke og utholdenhet for å identifisere motstander og respondere på HIIT og samle inn a) GABA fra det primære sensorisk-motoriske benområdet ved bruk av enkeltvoksel magnetisk resonansspektroskopi, b) CBF fra hele hjernen ved bruk av pseudo-kontinuerlig arteriell spinnmerking MR og c) VO2 max for å evaluere endring i CRF. Under intervensjonen vil etterforskerne samle blodlaktat via fingerstikk under økter 1, 4, 7, 10 og 28 for å vurdere potensialet som en tidlig prediktor for treningsrespons. I mål 1 avgjør etterforskerne om overskridelse av laktatterskelen i løpet av de første 4 ukene av HIIT predikerer endringen i ganghastighet til ≥0,6 m/s, fra før til post-HIIT. Hvis laktat viser seg å være en robust tidlig markør for funksjonell respons på trening, vil etterforskerne ha en enkel å distribuere prediktor for hvem som vil ha best nytte av HIIT. I mål 2 vil etterforskerne avgjøre om (a) baseline GABA og/eller CBF forutsier forbedringer i ganghastighet fra baseline til etter HIIT og (b) om en endring i GABA og/eller CBF er relatert til en endring i ganghastighet. Etterforskerne tar sikte på å etablere nevrofysiologiske korrelater for forbedring av funksjon med HIIT for bedre å forstå mekanismene. Til slutt, i mål 3 vil etterforskerne en prediktiv maskinlæringsalgoritme for hvem som vil forbedre ganghastigheten med HIIT ved å bruke faktorer som blodlaktat, baseline GABA og CBF, baseline bensvakhet og VO2-max, pre-slag fitness, alder, kjønn, og komorbiditeter. Det overordnede målet er å utvikle en modell for å forutsi hvilken veteran med kronisk hjerneslag som vil svare på et 12-ukers treningsprogram.