Regulacja przepływu krwi u osób z zespołem Downa — badanie szkoleniowe

Zespół Downa (ZD) jest najczęstszą genetyczną przyczyną niepełnosprawności intelektualnej i występuje u około 1 na 700 urodzeń w USA. Osoby z DS są bardziej narażone na szereg problemów zdrowotnych. Zdolność do pracy jest ważnym predyktorem pogarszającego się stanu zdrowia lub sprawności fizycznej oraz śmiertelności i jest powszechnie mierzona jako szczytowe zużycie tlenu. Szczytowe zużycie tlenu jest bardzo niskie u osób z DS i nie można go wytłumaczyć brakiem aktywności fizycznej, brakiem motywacji lub niezrozumieniem testu. Do chwili obecnej natura ograniczeń zdolności do pracy w DS jest nieznana, a proponowane badania mają na celu wypełnienie tej luki w wiedzy.

Zdolność do pracy determinowana jest centralną i obwodową regulacją przepływu krwi (tj. pojemność minutowa serca i utrzymanie ciśnienia tętniczego vs. zaopatrzenie ćwiczących mięśni w tlen i składniki odżywcze). Czynniki te są regulowane przez współczulne i przywspółczulne gałęzie autonomicznego układu nerwowego. Centralna regulacja przepływu krwi jest upośledzona u osób z DS z powodu dysfunkcji autonomicznej układu sercowo-naczyniowego, przez co aktywność przywspółczulna jest wysoka, a kontrola współczulna jest zmniejszona. Skutkuje to niższym tętnem, mniejszą kontrolą ciśnienia krwi i obniżonym poziomem katecholamin podczas ćwiczeń. Nie wiadomo, w jakim stopniu ta upośledzona centralna kontrola wpływa na pojemność minutową serca, a następnie na zdolność do pracy, podczas ćwiczeń u osób z DS.

Regulacja obwodowego przepływu krwi jest jeszcze mniej badana u osób z DS. Regulacja obwodowa obejmuje regulowany współczulnie skurcz naczyń w nieaktywnych mięśniach i tkankach oraz lokalne mechanizmy regulujące rozszerzenie naczyń w pracujących mięśniach, co ułatwia przepływ krwi do pracujących mięśni w celu zaspokojenia zapotrzebowania metabolicznego. Osoby z DS mogą częściowo odczuwać zmniejszoną zdolność do pracy z powodu tej niezdolności do skutecznego przetaczania krwi do pracującej tkanki. Nasze dane pilotażowe potwierdzają tę hipotezę, ponieważ osoby z DS nie są w stanie zwężać naczyń w odpowiedzi na podciśnienie dolnej części ciała, znany manewr sympatyko-pobudzający, który powoduje zwężenie naczyń w grupie kontrolnej bez niepełnosprawności. Co ważne, nie badano wpływu ich braku współczulnego skurczu naczyń na wysiłek fizyczny, podobnie jak lokalnych mechanizmów regulujących odpowiednie rozszerzenie naczyń w pracujących mięśniach.

Celem niniejszej propozycji badawczej jest zatem określenie wpływu ograniczeń w centralnej i obwodowej regulacji przepływu krwi na zdolność do pracy osób z ZD. Celem jest zbadanie reakcji na trening fizyczny, aby lepiej zrozumieć podstawowe mechanizmy i potencjał poprawy zdrowia poprzez wykorzystanie tej wiedzy w interwencjach ruchowych.

Cel ogólny: Zbadanie reakcji centralnej i obwodowej regulacji przepływu krwi oraz funkcji autonomicznej serca na trening fizyczny u osób z DS. Cel 1: Określenie, czy trening fizyczny poprawia obwodową lub ośrodkową regulację przepływu krwi u osób z DS. Badacze postawili hipotezę, że poprawa zdolności do pracy w odpowiedzi na przewlekły trening fizyczny wynika przede wszystkim z poprawy regulacji przepływu krwi obwodowej.

Cel 2: Określenie, czy ćwiczenia fizyczne poprawiają profil autonomiczny układu sercowo-naczyniowego u osób z ZD Badacze stawiają hipotezę, że ćwiczenia fizyczne poprawią odpowiedź na kliniczne testy układu autonomicznego układu sercowo-naczyniowego u osób z ZD.

Cel 3: Określenie, czy trening fizyczny poprawia chód, równowagę i postawę wobec wysiłku u osób z zespołem Downa w porównaniu z osobami z zespołem Downa w grupie kontrolnej oraz osobami bez ZD.

Osoby z DS mogą doświadczyć podwójnej niedogodności podczas ćwiczeń: mogą nie być w stanie wystarczająco zwiększyć pojemności minutowej serca i mogą nie być w stanie przydzielić odpowiedniego przepływu krwi do pracujących mięśni. Ujawniając wpływ autonomicznej regulacji przepływu krwi u osób z DS, wyniki tego projektu zidentyfikują krytyczne aspekty potrzebne do poprawy praktyki klinicznej i zaprojektowania interwencji ruchowych, które optymalnie poprawią zdrowie i funkcjonowanie.

Ogólny projekt badania Interwencja. Interwencja ruchowa będzie trwała 12 tygodni i będzie się składać z nadzorowanego połączonego programu treningu aerobowego i oporowego z częstotliwością 3 dni w tygodniu. Ćwiczenia aerobowe będą częścią wszystkich trzech sesji, z ćwiczeniami oporowymi podczas dwóch z trzech sesji. Treningi będą nadzorowane przez dwóch instruktorów, aby zapewnić bezpieczne korzystanie ze sprzętu i prawidłową formę podczas wykonywania każdego ćwiczenia. Pierwsze 3 tygodnie interwencji to zapoznanie się z ćwiczeniami i programem. Po rozgrzewce uczestnik wykonuje 30 minut ćwiczeń aerobowych przy tętnie równym 65% tętna maksymalnego [43], które wzrasta do 65-85% w ciągu 4-12 tygodni interwencji. Część ćwiczeń oporowych obejmie wszystkie główne grupy mięśni, zarówno górnych, jak i dolnych partii ciała, wykorzystując ćwiczenia wielostawowe i jednostawowe. Obciążenie ćwiczenia zostanie wybrane tak, aby zapewnić osiągnięcie zmęczenia przy 12 powtórzeniach (12-RM). Dodatkowo, jeśli uczestnicy będą w stanie wykonać 14 powtórzeń przez 2 kolejne sesje stosując odpowiednią technikę, obciążenie zostanie zwiększone o 10% ich 12-RM. Warunek kontroli polega na zwykłej opiece z kreatywnymi czynnościami, które nie obejmują ćwiczeń. Zapoznanie z interwencją odbywać się będzie przez pierwsze trzy tygodnie interwencji, podczas których instruktorzy będą wspierać uczestników w zapoznawaniu się z ćwiczeniami.

Miary wyjściowe Uczestnicy będą testowani w stanie poposiłkowym (>3 h) w 2 oddzielne dni i powstrzymają się od ćwiczeń na 24 h przed każdym dniem testowym. Uczestnicy zostaną również poproszeni o powstrzymanie się od picia lub jedzenia kofeiny i picia alkoholu w dniach testów. Uczestnicy, którzy nie dostosują się do wymagań w dni nauki, zostaną poproszeni o powrót innego dnia. Podczas pierwszej wizyty zostanie zmierzony wzrost, waga i obwody. Skład ciała zostanie określony za pomocą skanu absorpcjometrii rentgenowskiej o podwójnej energii (DEXA), w celu określenia składu i masy przedramienia. Dwuwymiarowa echokardiografia (system Hitachi Aloka Alpha 7, Tokio, Japonia) zostanie wykorzystana do pomiaru średnicy korzenia aorty, pojemności minutowej serca oraz objętości wyrzutowej i końcowej objętości skurczowej w spoczynku. Ponadto podczas pierwszej wizyty w ramach badania zostaną ocenione kliniczne testy funkcji autonomicznych (zmienność rytmu serca w spoczynku i powrót do zdrowia po wysiłku, głębokie oddychanie, próba Valsalvy, ćwiczenia izometryczne, czynna i bierna ortostaza).

Sesje zapoznawcze. Rodzice/opiekunowie są zaangażowani w celu zapewnienia uczestnikom sprzyjającego środowiska i lepszego zrozumienia badań przez rodziców/opiekunów. Przed rozpoczęciem badania zostaną dostarczone zdjęcia i klipy wideo sprzętu laboratoryjnego i badawczego, aby pomóc uczestnikom poczuć się komfortowo w środowisku laboratoryjnym i sprzęcie, a informacja o świadomej zgodzie zostanie wysłana do uczestników i ich rodziców/opiekunów w celu ich przejrzeć. Zapoznanie uczestników z zespołem Downa będzie podzielone na dwie części: ćwiczą i zapoznają się z bieżnią i sprzętem do stopniowanej próby wysiłkowej (pierwsza wizyta) oraz ćwiczą i zapoznają się z procedurami ręki protokół ćwiczenia chwytu i komora podciśnieniowa dolnej części ciała (LBNP) (druga wizyta).

Opisy wizyt zbierania danych (zarówno przed, jak i po interwencji):

Podczas pierwszej wizyty zbierania danych, po omówieniu badania i potencjalnych pytań, uczestnicy (i/lub rodzice/opiekunowie grupy z zespołem Downa) wypełnią kwestionariusz historii zdrowia i kwestionariusz aktywności fizycznej w celu potwierdzenia kwalifikowalności. W przypadku kobiet w wieku rozrodczym pierwsza wizyta obejmuje wykonanie testu ciążowego z moczu przy użyciu testera. Kobiety będą badane podczas pierwszych 3-5 dni miesiączki lub podczas fazy placebo, jeśli przyjmują doustne środki antykoncepcyjne, w celu kontroli wahań hormonalnych. Kwalifikujący się uczestnicy z zespołem Downa i ich rodzic/opiekun udzielą następnie pisemnej świadomej zgody lub wyrażą zgodę ustną (w przypadku osób z zespołem Downa), a kwalifikujący się uczestnicy kontrolni sami wyrażą świadomą zgodę. W przypadku uczestników z zespołem Downa pierwsza wizyta jest kontynuowana pomiarami wyjściowymi i zapoznaniem się z protokołem stopniowego maksymalnego wysiłku wysiłkowego. W razie potrzeby zostaną zaplanowane dodatkowe sesje zapoznawcze dla osób z zespołem Downa. Na drugiej wizycie uczestnik wykonuje stopniowaną próbę wysiłkową maksymalnego stopnia oraz zapoznaje uczestnika z procedurami na trzecią wizytę: protokołem ćwiczenia chwytu dłoni i LBNP. Chód, równowaga i postawa stopy również będą mierzone. Podczas trzeciej wizyty obwodowy przepływ krwi zostanie oceniony podczas protokołu ćwiczeń z uchwytem na rękę bez iz LBNP. W przypadku osób kontrolnych pierwsza i druga wizyta są łączone. Ich druga wizyta jest taka sama jak trzecia wizyta dla osób z zespołem Downa.