Estimulação da medula espinhal e respiração após lesão

A lesão medular (LM) é comumente associada a déficits de controle motor. Quando a lesão altera o controle dos músculos do tronco, a função respiratória é comprometida levando a complicações respiratórias (incluindo relacionadas ao COVID19), uma das principais causas de morbidade e mortalidade em pacientes com LME crônica. No entanto, nenhuma das modalidades de reabilitação respiratória para esta população provou ser clinicamente eficaz.

Trabalhos anteriores demonstraram que a função motora respiratória pode ser melhorada usando protocolo de treinamento respiratório de limiar de pressão inspiratória-expiratória. Verificou-se que essas melhorias estão associadas à plasticidade motora respiratória e baseada na atividade autonômica. No entanto, devido à baixa excitabilidade das redes espinhais abaixo da lesão, a eficácia dessa intervenção é limitada aos níveis de capacidade funcional preservados após a lesão.

A estimulação epidural (scES) pode ativar redes espinhais abaixo do nível da lesão da medula espinhal. Foi demonstrado que o tônico scES no nível lombar em indivíduos com SCI leva a mudanças dependentes de voltagem no padrão respiratório e aumenta a ativação voluntária dos músculos respiratórios abaixo do nível da lesão. Os dados preliminares coletados para esta proposta indicam que a estimulação da medula espinhal pode aumentar a plasticidade adaptativa e fornecer efeitos terapêuticos amplificados quando combinada com o treinamento respiratório.

O objetivo deste estudo é investigar os mecanismos das respostas respiratórias funcionais e motoras respiratórias para o scES como um passo importante em direção ao objetivo de longo prazo de desenvolver estratégias eficazes de reabilitação baseadas em evidências para pacientes com LM. A hipótese central é que o scES aumenta a excitabilidade das redes motoras para a respiração, resultando em plasticidade neural amplificada dependente do uso em resposta ao treinamento respiratório. A justificativa para o estudo proposto é justificar o desenvolvimento de uma nova direção na reabilitação respiratória usando o treinamento respiratório em combinação com a estimulação elétrica da medula espinhal.

A hipótese central será testada seguindo os dois objetivos específicos a seguir:

Objetivo Específico 1: Avaliar os efeitos agudos da estimulação epidural da medula espinhal nas propriedades funcionais respiratórias e de controle motor.

A hipótese é que o scES aumenta a excitabilidade da rede motora espinhal, levando a um aumento dos resultados funcionais respiratórios devido à ativação aprimorada de redes neurais específicas para a respiração. Será utilizada uma abordagem comparativa com foco na caracterização clínica e eletrofisiológica das respostas funcionais respiratórias e do controle motor na presença ou ausência de ESc em indivíduos com LM crônica de alto grau. O controle motor respiratório será caracterizado por testes de função pulmonar, eletromiografia e registros da cinemática do tronco avaliados durante os esforços respiratórios. Durante essas avaliações, a pressão arterial batimento a batimento e a variabilidade da frequência cardíaca/respiratória serão avaliadas para avaliar as interações respiratório-cardiovascular.

Objetivo Específico 2: Avaliar a eficácia da estimulação medular peridural combinada com treinamento respiratório.

A hipótese é que o scES especificamente configurado combinado com o treinamento respiratório permite maior plasticidade neural dependente do uso para a respiração. Essa hipótese será confirmada se o treinamento respiratório combinado com scES resultar em resultados funcionais significativamente melhorados quando comparados às medidas obtidas nos grupos somente scES ou somente treinamento respiratório. A caracterização fisiológica das respostas funcionais respiratórias e de controle motor nesses grupos será utilizada para identificar efeitos terapêuticos específicos. Este trabalho será feito usando os métodos descritos no Objetivo 1 e medidas clínicas adicionais, todas avaliadas antes/depois da estimulação e/ou treinamento e durante o período de acompanhamento.

Este ensaio clínico randomizado e controlado avaliará os efeitos da abordagem scES para atingir as redes neurais respiratórias e testará a capacidade reabilitadora do treinamento baseado em atividade respiratória em combinação com a estimulação da medula espinhal aplicada por via epidural. Espera-se que tais resultados tenham um importante impacto positivo, pois, pela primeira vez, os efeitos identificados dessa estratégia fornecerão evidências de que a função respiratória pode ser efetivamente restaurada em pacientes com LM crônica grave.