Wpływ ćwiczeń na układ sercowo-naczyniowy u pacjentów z chorobą Parkinsona

Choroba Parkinsona (PD) jest związana z nieprawidłową kontrolą układu sercowo-naczyniowego nawet u 50% pacjentów. Dysfunkcja autonomicznego układu sercowo-naczyniowego jest wynikiem nieprawidłowej regulacji układu sercowo-naczyniowego przez autonomiczny układ nerwowy (ANS). Objawia się podciśnieniem ortostatycznym, nadciśnieniem w pozycji leżącej i może obejmować nieprawidłową częstość i rytm serca, a także nieprawidłową odpowiedź hemodynamiczną na wysiłek fizyczny. Niedociśnienie ortostatyczne to nagły spadek ciśnienia krwi (BP) w wyniku przyjęcia bardziej wyprostowanej postawy, takiej jak wstawanie, i może objawiać się uogólnionym osłabieniem, zawrotami głowy, „mętnieniem” psychicznym aż do omdlenia. Ponadto stres związany z wysiłkiem fizycznym może nasilać objawy bezobjawowej autonomicznej dysfunkcji układu sercowo-naczyniowego, powodując zmniejszenie kontroli równowagi, co może uniemożliwić pacjentowi wykonywanie ćwiczeń fizycznych i/lub predysponować pacjenta do większego ryzyka upadków, zmniejszonej zdolności do wykonywania codziennych czynności (ADL) i zamieszanie. Upadki pacjentów w podeszłym wieku, które stanowią większość pacjentów z chorobą Parkinsona, są potencjalnie niebezpieczne i powodują kalectwo. Nie jest jednak znana odpowiedź układu sercowo-naczyniowego ani na rutynowo przepisywane ćwiczenia fizjoterapeutyczne, ani na rutynową aktywność fizyczną pacjentów z ChP. Tym samym, wobec braku danych badawczych dotyczących efektów tych ćwiczeń/czynności, nie można stwierdzić, czy określone elementy rutynowego postępowania fizjoterapeutycznego są właściwe i bezpieczne dla pacjenta pod kątem rozwoju lub nasilenia dysfunkcji układu autonomicznego układu sercowo-naczyniowego. To samo dotyczy niektórych ADL pacjenta, które mogą wywoływać oznaki i objawy autonomicznej dysfunkcji sercowo-naczyniowej. Dlatego naukowcy zamierzają zbadać to samo.

Niniejsze badanie składa się z dwóch części – etapu 1 i etapu 2. Tylko etap 2 to randomizowana, kontrolowana próba. Cele szczegółowe odnoszące się do każdego etapu to:

Etap 1 - Analiza spektrum dysfunkcji układu sercowo-naczyniowego u pacjentów z ChP -

• Jak ustalono na podstawie badania przesiewowego odruchów autonomicznych; oraz
• W odpowiedzi na różne pozycje/aktywności/ćwiczenia i noszenie opaski brzusznej.

Etap 2 - Zbadanie, czy wzmacnianie mięśni brzucha może być skuteczną strategią poprawy zdolności układu sercowo-naczyniowego do przeciwdziałania rozwojowi HO.

Scena 1:

Po włączeniu do badania przeprowadza się wyjściowe badanie przesiewowe odruchów autonomicznych. To badanie przesiewowe składa się z następujących elementów:

1. Ilościowy test odruchu sudomotorycznego (QSART): QSART ocenia postganglionowy współczulny akson sudomotoryczny, tj. ocenia odpowiedź komórek potowych kontrolowanych przez AUN na acetylocholinę (ACh). W tym celu skóra uczestnika jest oczyszczana i przygotowywana w czterech miejscach. Następnie w tych miejscach stosuje się ACh. Przemieszczanie się ACh po skórze ułatwia jonoforeza (przy użyciu prądu elektrycznego o niskim natężeniu 2 mA).

   Rejestracji dokonuje się przez 5 minut z podaniem bodźca, po czym następuje dodatkowe 5 minut po ustaniu bodźca.

   W przypadku kolejnych 3 testów w badaniu odruchów autonomicznych uczestnicy są wyposażeni w urządzenie do pomiaru ciśnienia krwi z uderzeniem na uderzenie i elektrokardiogram z trzech odprowadzeń (EKG).

2. Reakcja tętna na głębokie oddychanie (HRDB) z uczestnikiem leżącym na plecach: Rejestrowana jest 1-minutowa linia bazowa. Zaraz potem nastąpi osiem kolejnych cykli oddychania. Każdy cykl oddechowy składa się z maksymalnych faz wdechu i wydechu trwających po 5 sekund. Zapewniona jest wizualna informacja zwrotna, aby zapewnić spójność oddychania. Procedurę powtarza się po 2-minutowej przerwie.
3. Reakcja BP z uderzenia na uderzenie na Manewr Valsalvy: Uczestnik w pozycji leżącej jest proszony o wydech po głębokim wdechu, utrzymując słup rtęci na wysokości 40 mm przez 15 sekund, jednocześnie wydmuchując powietrze przez rurkę z nieszczelnym powietrzem . Manewr jest powtarzany, aż do osiągnięcia dwóch podobnych BP i HR z jednego uderzenia na drugie. Każdy manewr jest oddzielony 3-minutowym odpoczynkiem.
4. Head-up Tilt: Uczestnik jest przymocowany do automatycznego stołu przechylnego. Uzyskuje się 5-minutowy zapis HR i BP, gdy pacjent leży na wznak. Stół jest powoli przechylany do 70 stopni w ciągu 10 sekund (jest to podobne do wstawania). Badani pozostają pochyleni przez 5 minut lub do momentu spełnienia jednego z kryteriów zatrzymania. Ręczny BP oprócz automatycznego BP może być mierzony 1 minutę przed przechyleniem, 1, 3 i 5 minut podczas odchylania głowy i 1-minutowego odchylania główki słupka. Wszystkie zautomatyzowane parametry są wyświetlane na konsoli komputera. Konkretne zasady zatrzymania to 1) prośba pacjenta, 2) stan przedomdleniowy i 3) szybki spadek skurczowego ciśnienia krwi w odpowiedzi na pochylenie. Jeśli którykolwiek z tych warunków zostanie spełniony, pacjent zostanie ponownie umieszczony w pozycji leżącej.

Pięć głównych punktów końcowych testów odruchów autonomicznych to:

1. całkowita objętość potu na QSART;
2. Odmiana HR w HRDB;
3. Współczynnik Valsalvy podczas manewru Valsalvy;
4. Zmiana tętna w odpowiedzi na przechylenie głową do góry; oraz
5. Zmiana BP w odpowiedzi na odchylenie głowy do góry. Nasilenie i rozmieszczenie dysfunkcji układu autonomicznego zostanie określone ilościowo przy użyciu złożonej autonomicznej oceny nasilenia (CASS).

Prędkość przepływu krwi w tętnicy środkowej mózgu (MCA) i czołowa/przedczołowa perfuzja korowa będą mierzone za pomocą przezczaszkowego dopplera (TCD) i czynnościowej spektroskopii w bliskiej podczerwieni (fNIRS). W przypadku TCD opaska na rzep z płaską sondą zostanie umieszczona na głowie badanego przed wykonaniem jakiegokolwiek testu autonomicznego, a prędkości przepływu krwi zostaną zarejestrowane przed jakimkolwiek testem autonomicznym przez 5 minut. Po sfinalizowaniu TCD zostanie uzyskany fNIRS, podczas gdy pacjent będzie wykonywał każdy manewr w pozostałej części protokołu. Uczestnik będzie leżeć z sondami fNIRS (dwie emisyjne i cztery detekcyjne) umieszczonymi na czole. Sondy są bezpiecznie utrzymywane na miejscu przez uchwyt, który zawiera pasek z rzepem owinięty wokół głowy. Ta lokalizacja sondy zapewni czułość kory przedczołowej, o której wiadomo, że jest aktywowana przez zadania przetwarzania informacji. W przypadku kolejnych manewrów w pozostałej części protokołu sondy fNIRS zostaną umieszczone w lokalizacji C3 (tj. powyżej pierwotnej kory ruchowej) zgodnie z międzynarodowym systemem 10-20 dotyczącym umieszczania elektrod EEG. fNIRS to nieinwazyjna metoda optyczna, której można używać do wykrywania aktywności kory mózgowej przy łóżku chorego. Systemy fNIRS wykorzystują zależną od długości fali właściwość absorpcji hemoglobiny do monitorowania zmian stężenia oksy- i dezoksyhemoglobiny w mózgu podczas zadania funkcjonalnego [analogicznie do czynnościowego MRI (fMRI)]. Stosunek oksy- i dezoksyhemoglobiny pozwala oszacować perfuzję korową. Dane fNIRS uzupełnią informacje TCD. TCD dostarcza informacji o prędkości przepływu MCA, co pozwala na oszacowanie prędkości przepływu w tętnicach poduszkowych, podczas gdy fNIRS dostarcza informacji o zmianach w perfuzji korowej, a tym samym o zwężeniu naczyń w tętnicach śródmiąższowych.

Następnie zapisujemy sześciomiesięczną retrospektywną historię upadków. Inwentarz upośledzenia zawrotów głowy (DHI), profil objawów autonomicznych (ASP), kwestionariusz zawrotów głowy Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA-DQ), kwestionariusz hipotonii ortostatycznej (OHQ) oraz ortostatyczna skala rozróżniania i ciężkości (ODSS) zostaną wykorzystane do oceny i ilościowego określenia wpływ dysfunkcji układu autonomicznego, niedociśnienia ortostatycznego i zawrotów głowy na życie badanych.

Po zakończeniu wyżej wspomnianej oceny wyjściowej uczestnika, uczestnik zostanie przetestowany pod kątem reakcji układu sercowo-naczyniowego na różne pozycje/aktywności/ćwiczenia oraz na użycie opaski brzusznej. W tym celu uczestnicy będą zobowiązani do zarejestrowania BP, tętna (za pomocą EKG), analizy prędkości przepływu krwi w MCA oraz perfuzji kory czołowej/przedczołowej (jak opisano powyżej) podczas wykonywania któregokolwiek/niektórych z poniższych ćwiczeń w dowolna sekwencja lub kombinacja:

• Ćwiczenie głębokiego oddychania w pozycji siedzącej na krześle lub w pozycji stojącej, ze wstrzymaniem oddechu lub bez;
• Usiądź i wstań z krzesła i wróć na to samo krzesło;
• Ćwiczenie unoszenia ramion i/lub zginania-prostowania łokci, trzymając w każdej ręce (w pozycji stojącej) butelkę z wodą o pojemności 500 ml (napełnioną);
• Chodzenie w tandemie (chodzenie po linii prostej, w której palce tylnej stopy dotykają pięty przedniej stopy przy każdym kroku);
• Stanie na jednej nodze (na każdą nogę);
• Stanie ze skrzyżowanymi nogami;
• Ćwiczenia na rowerze w pozycji leżącej;
• Ćwiczenia na rowerze stacjonarnym;
• Ćwiczenie skurczu mięśni brzucha; oraz
• Uciskanie brzucha za pomocą opaski brzusznej. Opaska brzuszna to dopasowana elastyczna odzież, która służy do kompresji ściany brzucha. Jest dostępny w różnych rozmiarach. Może być stosowany do podtrzymywania mięśni ściany brzucha.

Uczestnicy zostaną poddani ćwiczeniom na rowerze w pozycji leżącej/stacjonarnej przez maksymalnie 12 minut w celu aktywacji układu współczulnego AUN. Rower stacjonarny zostanie dostosowany w oparciu o ograniczenia jednostki przy stałym obciążeniu pracą. Maksymalne bezpieczne obciążenie zostanie obliczone za pomocą wzoru Karvonen/Heart Rate Reserve, zgodnie z aktualnymi wytycznymi. Po 1-minutowej rozgrzewce przy obciążeniu 0 W, zostanie dodane obciążenie treningowe 10 W/min, które będzie utrzymywane przez pełne 12 minut, chyba że zostanie spełniony jeden z kryteriów zatrzymania. Konkretne zasady zatrzymania to 1) prośba pacjenta, 2) szybki spadek skurczowego ciśnienia krwi oraz 3) decyzja naukowca/członka personelu o przerwaniu ćwiczenia ze względu na bezpieczeństwo uczestnika.

Wszyscy uczestnicy zobowiązani są do ukończenia etapu 1. Jednak tylko ci uczestnicy, którzy mają znaczną dysfunkcję autonomiczną, przejdą do etapu 2 badania.

Etap 2:

Pacjenci z rozpoznaną dysfunkcją układu autonomicznego za pomocą badania przesiewowego odruchów układu autonomicznego (w fazie 1) zostaną losowo przydzieleni do jednej z dwóch grup. Grupy powinny być oznaczone jako grupa „Ćwiczenia wzmacniające mięśnie brzucha” (eksperymentalna) i grupa „Rutynowa opieka” (kontrolna). Pacjenci z grupy eksperymentalnej oprócz rutynowej opieki przez trzy miesiące powinni wykonywać ćwiczenia wzmacniające mięśnie brzucha w domu i prowadzić dziennik ćwiczeń, natomiast pacjenci z grupy kontrolnej powinni kontynuować rutynową opiekę przez kolejne trzy miesiące. Podczas obserwacji po trzech miesiącach pacjenci z obu grup zostaną ponownie poddani tym samym testom, jak wspomniano w etapie 1.

Ćwiczenia wzmacniające mięśnie brzucha angażują mięśnie brzucha. Mięśnie brzucha kurczą się po przyjęciu przez uczestnika różnych pozycji przez określony czas i określoną liczbę razy w ciągu dnia. Obie grupy należy porównać pod kątem skuteczności ćwiczeń wzmacniających mięśnie brzucha w zapobieganiu hipotonii ortostatycznej po badaniu odruchów autonomicznych po 3 miesiącach. Obie grupy zostaną dodatkowo porównane z założonym pasem brzusznym podczas drugiego testu pochyleniowego. Zostanie zarejestrowana trzymiesięczna historia upadków, a wszyscy uczestnicy zostaną poproszeni o udzielenie odpowiedzi na cztery kwestionariusze, tj. DHI, ASP, OHQ i ponownie ODSS.