Kardioprotekcyjne korzyści z biernej terapii ciepłem w urazach rdzenia kręgowego wyższego stopnia: bezpieczeństwo i weryfikacja koncepcji

Ryzyko chorób sercowo-naczyniowych u osób po urazie rdzenia kręgowego (SCI) jest około 3 razy większe niż w populacji ogólnej, a choroby sercowo-naczyniowe (CV) odpowiadają za ~40% zgonów w wyniku SCI. Tradycyjne czynniki ryzyka CV nie są w stanie w pełni wyjaśnić tych skutków. W tej grupie występują również inne niepokojące powikłania wtórne, w tym podatność na infekcje i problemy metaboliczne. Część zwiększonego ryzyka SCI wynika ze stosunkowo siedzącego trybu życia i niewystarczającej zdolności do ćwiczeń. Jest to szczególnie podstępne u osób cierpiących na tetraplegię, ze słabą reakcją układu sercowo-naczyniowego na ćwiczenia lub nawet niezdolnością do ćwiczeń z powodu paraliżu kończyn górnych.

Terapia ciepłem w postaci gorących kąpieli i saun jest stosowana od wieków, a powszechne są doniesienia o poprawie jakości życia i ogólnej poprawie samopoczucia. Trwające 20 lat badanie prospektywne z udziałem 2315 mężczyzn w średnim wieku (w momencie włączenia do badania) w Finlandii wykazało, że regularne kąpiele w saunie wiązały się ze zmniejszonym ryzykiem nagłej śmierci sercowej, choroby niedokrwiennej serca, chorób układu krążenia i śmiertelności z jakiejkolwiek przyczyny. Co więcej, częstsze kąpiele w saunie wiązały się ze znacznie zmniejszonym ryzykiem śmiertelnych zdarzeń sercowych i sercowo-naczyniowych, a także śmiertelności z jakiejkolwiek przyczyny, niezależnie od konwencjonalnych czynników ryzyka, poziomu aktywności i diety. Mechanizmy leżące u podstaw tych ulepszeń pozostają w dużej mierze nieznane. Zaproponowano, że korzyści CV wynikające z treningu fizycznego są częściowo zależne od powtarzającego się wzrostu temperatury głębokiej. Ćwiczenia i stres cieplny wywołują wiele typowych reakcji fizjologicznych, w tym wzrost temperatury głębokiej, częstości i kurczliwości serca, redystrybucję przepływu krwi oraz zmiany naprężenia ścinającego śródbłonka naczyń krwionośnych, a wszystkie te czynniki uważa się za poprawiające zdrowie układu sercowo-naczyniowego. Dodatkowo ekspozycja na ciepło i ćwiczenia indukują ekspresję białek szoku cieplnego, które stabilizują wiele innych białek, które zmniejszają zapalenie naczyń i stres oksydacyjny, poprawiają biodostępność NO, promują angiogenezę i poprawiają sygnalizację glukozy.

Udar mózgu powoduje wiele zmian fizjologicznych, które znacznie zwiększają ryzyko chorób sercowo-naczyniowych i dysfunkcji naczyń po urazie. Zwiększona sztywność tętnic i opór naczyniowy są częstymi objawami SCI, prawdopodobnie wtórnymi do utraty unerwienia współczulnego poniżej zmiany chorobowej, nasilenia krążących czynników zwężających naczynia krwionośne, a w konsekwencji stresu oksydacyjnego i zapalenia naczyń. Ekspozycja na ciepło jest obciążeniem dla układu sercowo-naczyniowego, podobnie jak ćwiczenia fizyczne, które może skutkować licznymi chronicznymi adaptacjami, które poprawiają funkcje naczyniowe i metaboliczne, co skutkuje znacznie zmniejszonym ryzykiem chorób sercowo-naczyniowych.

Pasywna terapia ciepłem może zapewnić nowatorskie i praktyczne podejście, które pomoże tym osobom. Zaobserwowano głęboką poprawę funkcji naczyniowych i metabolicznych, jak również korzyści dla układu odpornościowego i zmniejszenie stanu zapalnego u zdrowych, ale prowadzących siedzący tryb życia, sprawnych osób po długotrwałej biernej ekspozycji na ciepło. Podobne korzyści zaobserwowano u otyłych kobiet z zespołem policystycznych jajników. Niedawne badania dotyczące SCI z zanurzeniem kończyn dolnych i całego ciała (tylko w przypadku SCI na niskim poziomie) wykazały, że zanurzenie w gorącej wodzie może być bezpieczne i potencjalnie stymulować reakcję kardioprotekcyjną. Proponowane badanie pilotażowe stanowi pierwszy krok w opracowaniu unikalnego podejścia do zwalczania dysfunkcji układu sercowo-naczyniowego w populacji osób po urazie rdzenia kręgowego.

W szczególności celem tego badania pilotażowego jest wykorzystanie aktualnej literatury i wykazanie bezpieczeństwa, tolerancji i skuteczności (zapewniającej łagodną/umiarkowaną reakcję wysiłkową) około 45-minutowego zanurzenia całego ciała w gorącej wodzie u osób z wyższym poziomem SCI (T7-C4). Ostatecznie badacze opracują protokół przełożenia tych i przyszłych odkryć na środowisko domowe i korzystanie z typowej wanny, wykazując w ten sposób, że pasywna terapia ciepłem jest realną metodą poprawy stanu zdrowia populacji osób z urazem rdzenia kręgowego.

Zanurzenie w wodzie jest preferowaną metodą ogrzewania, ponieważ umożliwia zwiększenie temperatury ciała i tętna w tempie podobnym do ćwiczeń o umiarkowanej intensywności. Trudno jest osiągnąć wzrost temperatury głębokiej wyłącznie poprzez konwekcję powietrza, w tym w przypadku SCI z paraplegią, ponieważ uczestnicy szybko aklimatyzują się do ciepła wraz ze zwiększonym poceniem, ograniczając wzrost temperatury głębokiej i tętna. Ponadto na terenie społeczności dostępne są wanny z hydromasażem, wanny z hydromasażem i łaźnie, a większość z nich powinna być dostępna dla wózków inwalidzkich. Ponadto kąpiel wodna w domu jest akceptowalną alternatywą dla wanny z hydromasażem, aby dostatecznie podnieść temperaturę ciała. Ponadto woda jest doskonałym przewodnikiem ciepła i zapewnia równomierne ogrzewanie całego ciała uczestników. Pomaga to wyeliminować „gorące punkty”, które mogą spowodować oparzenia, szczególnie w nieczułych obszarach skóry.

Do tego badania zostanie zrekrutowanych maksymalnie 16 osób ze społeczności Centrum Badań nad Aktywnością Fizyczną (PARC) w ramach Międzynarodowej współpracy w zakresie odkryć naprawczych (ICORD), a także z większej społeczności SCI, która żyje z urazem T7–C4. Ponadto badacze będą rekrutować maksymalnie 6 uczestników kontrolnych, którzy poza tym są zdrowymi osobami, które nie żyją po SCI. Podczas pojedynczej, około 45-minutowej ekspozycji na tę pasywną metodę ogrzewania, badacze będą mierzyć tętno, ciśnienie krwi (średnie ciśnienie tętnicze), pojemność minutową serca, częstość oddechów i temperaturę głęboką. W tym opisowym badaniu każdy uczestnik będzie uczestniczył w laboratorium podczas jednej sesji.

Po 20 minutach zbierania danych wyjściowych uczestnik zostanie przeniesiony do wanny z hydromasażem przy użyciu standardowego podnośnika i nosidła firmy Hoyer. Podczas pobytu w wannie z hydromasażem pozostaną w pozycji półleżącej. Początkowo uczestnik będzie zanurzony do poziomu obojczyka z jednym ramieniem poza wodą, aż temperatura wewnętrzna osiągnie 38,5 C (około 20 - 25 minut), po osiągnięciu tej temperatury zostanie ułożony tak, aby poziom wody znajdował się pomiędzy talii i środkowej części mostka. Poziom wody na ciele uczestnika zostanie dostosowany w taki sposób, aby utrzymać temperaturę ciała wynoszącą 38,5°C przez 20 minut (typowy czas umiarkowanego wysiłku). Jeżeli temperatura ciała uczestnika przekroczy 39,5°C, sesja zostanie zakończona, a uczestnik usunięty z wanny. Będąc w wannie uczestnik może pić wodę według uznania, w zarejestrowanej objętości.

Podczas zanurzenia w wannie z hydromasażem:

• Temperatura głęboka, ciśnienie krwi, przepływ krwi i tętno będą stale monitorowane
• Zużycie tlenu będzie oceniane co 5 minut
• Pojemność minutowa serca będzie oceniana co 10 minut

Po zakończeniu około 45 minut zanurzenia uczestnik zostanie usunięty z wanny z hydromasażem za pomocą podnośnika Hoyer i umieszczony z powrotem na cokole w pozycji półleżącej na 20 minut na regenerację/odpoczynek. W tej pozycji bezpiecznej temperatura ciała, ciśnienie krwi, przepływ krwi i tętno będą stale monitorowane.

Po tym początkowym okresie rekonwalescencji badacze będą pomagać uczestnikowi w razie potrzeby, aby pomóc mu się ubrać, zważyć, usunąć sprzęt do badań i będą nadal wygodnie odpoczywać na wózku inwalidzkim uczestnika przez 60–90 minut.

Zmienne wynikowe, które należy zbadać, obejmują:

• Tętno
• Ciśnienie krwi (skurczowe, rozkurczowe, średnie ciśnienie tętnicze, uderzenie po uderzeniu)
• Temperatura rdzenia (za pośrednictwem CorTemp© „inteligentna pigułka” i Bear Hugger)
• Pojemność minutowa serca
• Zużycie tlenu
• Przepływ krwi w tętnicy ramiennej i mózgowej
• Końcowy gaz oddechowy – częstość oddechów
• Utrata wagi

Każda ze zmiennych wynikowych zostanie zbadana zarówno indywidualnie, jak i zbiorczo (średnia i odchylenie standardowe). Ponadto zbadane zostaną wszelkie potencjalne trendy grupowe (np. poziom urazu [klatki piersiowej w porównaniu z odcinkiem szyjnym] i ciężkość [wynik w skali zaburzeń AIS (American Spinal Injury Association Impairment Scale)] pod względem reakcji na bodziec biernego ogrzewania.