Nieprawidłowe funkcje naczyniowe, metaboliczne i nerwowe podczas ćwiczeń w niewydolności serca z zachowaną frakcją wyrzutową

Protokół 1.1: Aby przetestować hipotezę 1.1, badacze zmierzą szybkie rozszerzenie naczyń w odpowiedzi na pojedynczy skurcz KE jako marker odpowiedzi naczyń na skurcz mięśni, jak również dynamiczny początek i reakcje rozszerzające naczynia w stanie ustalonym na ciągłe ćwiczenia KE. Szybka reakcja rozszerzająca naczynia krwionośne (ROV) na krótkie (1-sekundowe) pojedyncze izometryczne wyprostowanie kolana będzie mierzona w sposób opisany przez naszych współpracowników50. Badani będą wykonywać pojedyncze skurcze przy 5, 10 lub 20% ich maksymalnego dobrowolnego skurczu (MVC). Lokalne reakcje naczyniowe w rytmie po uderzeniu (tj. udowy przepływ krwi; FBF i przewodnictwo naczyniowe; FVC) będą rejestrowane w sposób ciągły przez 30 sekund z początkową odpowiedzią (pierwszy nieprzerwany cykl serca po skurczu), szczytową odpowiedzią (maksymalny wzrost), latencją (czas do szczytowej odpowiedzi) i polem pod krzywą (całkowita odpowiedź rozszerzająca naczynia krwionośne w 30 sekund) przeanalizowano, aby w pełni scharakteryzować ROV w HFpEF. Dodatkowo, odpowiedź naczyniowa i hemodynamiczna na dynamiczne ćwiczenia KE (początek po uderzeniu oraz FBF i FVC w stanie ustalonym) będą mierzone od początku ćwiczeń przez sześć minut przy submaksymalnym tempie pracy (10, 15 W i 60% maksymalnego wydajność pracy). Próby te będą przeprowadzane indywidualnie i z 20-minutową przerwą między warunkami, aby zapewnić pacjentom możliwość ukończenia każdej z tych prób. Oprócz lokalnej hemodynamiki naczyń, przez cały czas monitorowana będzie hemodynamika ogólnoustrojowa (HR, MAP, CO, SV) w celu potwierdzenia, że ​​wszelkie zmiany w miejscowym przepływie krwi są niezależne od ośrodkowych regulacji sercowo-naczyniowych (patrz ryc. 2, dzień 2)

Hipoteza 1.2: Kinetyka V̇O2 mięśni szkieletowych będzie spowolniona w HFpEF.

Protokół 1.2: Kinetyka V̇O2 oddech po oddechu będzie mierzona podczas ćwiczeń cyklicznych przy stosunkowo niewielkiej szybkości pracy wynoszącej 20 W (~30% piku V̇O2) w celu scharakteryzowania kinetyki V̇O2 tam, gdzie nie ma ograniczeń sercowych, co pozwoli na submaksymalną ocenę „obwodowa” wydajność oksydacyjna podczas ćwiczeń z dużą masą mięśniową. Podczas ćwiczeń cyklicznych kinetyka V̇O2 będzie mierzona w połączeniu ze spektroskopią w bliskiej podczerwieni jako marker sprzężenia między dostarczaniem tlenu a zapotrzebowaniem (patrz ryc. 2, dzień 3).

Hipoteza 1.3: Pacjenci z HFpEF będą wykazywać podwyższone MSNA w spoczynku i przesadną wrażliwość metaborefleksyjną podczas ćwiczeń.

Protokół 1.3: Mikroneurografia zostanie wykorzystana do pomiaru wielojednostkowego wyładowania nerwu współczulnego mięśnia u osób w stanie spoczynku, podczas ćwiczeń dynamicznego prostowania kolana (30, 40% MVC) oraz podczas 2 minut i 15 sekund osiągniętego powysiłkowego niedokrwienia (PEI) poprzez napełnienie mankietu do pomiaru ciśnienia krwi do ciśnienia nadskurczowego. Takie podejście pozwala na eksperymentalną izolację wkładu metaborefleksu w zmiany w MSNA i hemodynamice poprzez zapobieganie wypłukiwaniu metabolitów wytwarzanych przez skurcze mięśni podczas ćwiczeń. Co ważne, reakcja współczulna jest niezależna od zakłócającej aktywacji mechanoreflexu lub centralnego polecenia, ponieważ skurcze mięśni nie są już wykonywane. Aby potwierdzić specyficzną wrażliwość na odruch metaboretyczny, a nie uogólnioną wrażliwość na bodźce sympatyko-pobudzające, zostanie wykorzystany test zimnego ciśnienia. Wielojednostkowy postzwojowy MSNA będzie rejestrowany z nerwu strzałkowego przy użyciu standardowych technik mikroneurograficznych i określany ilościowo jako częstotliwość wybuchu (wybuchy/min), częstość występowania wybuchu (wybuch/100 cykli serca) i całkowita aktywność (częstotliwość wybuchu x średnia amplituda wybuchu).

Seria eksperymentalna 2 – Globalna hipoteza 2: izolowanie obwodowych adaptacji do treningu wysiłkowego za pomocą pojedynczego treningu wysiłkowego KE poprawi obwodowe funkcje naczyniowe, metaboliczne i nerwowe oraz spowoduje większą wydolność funkcjonalną w HFpEF.

Podejście: Hipoteza 2.1: Izolowany trening wysiłkowy KE poprawi odpowiedź rozszerzającą naczynia krwionośne na wysiłek fizyczny, przyspieszy kinetykę V̇O2 i zmniejszy MSNA w spoczynku HFpEF.

Protokół 2.1: 1) Odpowiedź naczyniowa: ROV zostanie oceniony zgodnie z opisem w protokole 1. Badani wykonają pojedyncze skurcze na poziomie 5, 10 lub 20% ich maksymalnego dobrowolnego skurczu przed i po teście (MVC). Obwodowa reakcja hemodynamiczna na dynamiczne ćwiczenia KE (początek po uderzeniu i stan stacjonarny) będzie mierzona w sposób ciągły od początku ćwiczenia przez sześć minut przy tej samej wartości bezwzględnej (10 i 15 W) i względnej (60% po maksymalne tempo pracy interwencyjnej) intensywności ćwiczeń. Lokalna hemodynamika naczyniowa (FBF, FVC) i ogólnoustrojowa (HR, MAP, CO, SV) będzie monitorowana podczas tych badań, aby potwierdzić, że wszelkie zmiany w miejscowym przepływie krwi są niezależne od centralnych adaptacji sercowo-naczyniowych (patrz ryc. 2, dzień 2). 2) Kinetyka V̇O2: Płucna kinetyka V̇O2 oddech po oddechu będzie mierzona podczas izolowanego pojedynczego ćwiczenia KE i podczas ćwiczeń w pozycji stojącej. Dynamiczne ćwiczenie KE będzie wykonywane przez sześć minut przy tych samych bezwzględnych submaksymalnych tempach pracy (10 i 15 W), jak również tym samym względnym (60% maksymalnego tempa pracy po interwencji; patrz ryc. 2, dzień 2) w połączeniu z rytmem pomiary przepływu krwi przy uderzeniu. Dodatkowo kinetyka V̇O2 zostanie oceniona podczas ćwiczeń o umiarkowanej intensywności przy 20 W i wykorzystana jako wskaźnik skuteczności interwencji, jak omówiono powyżej (patrz ryc. 2, dzień 3). 3) MSNA: Mikroneurografia zostanie wykorzystana do pomiaru wielojednostkowego wyładowania nerwu współczulnego mięśnia u pacjentów w spoczynku, podczas ćwiczeń prostowania kolana i PEI (patrz ryc. 2, dzień 3).

Hipoteza 2.2: Pojedynczy trening wysiłkowy KE poprawi tolerancję wysiłku całego ciała, szczytowe V̇O2 i wydolność funkcjonalną w HFpEF.

Protokół 2.2: Oprócz kinetyki submaksymalnej V̇O2: maksymalne tempo pracy KE, szczytowe V̇O2 podczas ćwiczeń cyklicznych oraz wydajność w 6-minutowym teście marszu zostaną ponownie ocenione po treningu izolowanego mięśnia czworogłowego uda w taki sam sposób, jak przed interwencją ( patrz szczegółowy protokół treningu wysiłkowego poniżej).