Аэробные тренировки для пациентов с инсультом

Дизайн Институциональный наблюдательный совет больницы третичного уровня одобрил исследование (IRB № 201600576A3). Рандомизированное контролируемое исследование было проведено у пациентов с инсультом с различными режимами упражнений и не учитывало оценщиков. Исследование проводилось с августа 2016 года по июнь 2018 года. Участники были случайным образом распределены по группам MICT или HIIT с использованием сгенерированного компьютером скрытого графика распределения. Все включенные пациенты с инсультом получали традиционные программы реабилитации, включая баланс, диапазон движений или терапевтические упражнения, а также дополнительные 30-минутные МИКТ или ВИИТ под наблюдением в больнице 36 раз. Данные были собраны слепым оценщиком перед рандомизацией после завершения тренировок.

Были опрошены пациенты, перенесшие инсульт, с диагнозом невролог. Критерии включения были перечислены следующим образом: (I) ≥ 20 лет; (II) события инсульта со стабильным клиническим статусом ≥ 3 месяцев; (III) мини-психическое исследование (MMSE) > 24; (IV) отсутствие острого коронарного синдрома. Те, у кого была нестабильная стенокардия, систолическое артериальное давление> 200 мм рт.ст. или диастолическое артериальное давление> 110 мм рт.ст., симптоматическая ортостатическая гипотензия, тяжелый аортальный стеноз (пиковый градиент систолического давления> 50 мм рт.ст. или площадь открытия аортального клапана <0,75 см2), воспалительные заболевания в течение последних 3 мес, неконтролируемые сердечные аритмии, некомпенсированная СН, атриовентрикулярная блокада III степени, перикардит или миокардит в течение последних 3 мес, эмболия в течение последних 3 мес, смещение сегмента ST ≥ 2 мм в покое и неконтролируемый сахарный диабет (глюкоза крови ≥ 300 мг /дл или ≥ 250 мг/дл с кетоновыми телами) не были кандидатами для исследования.

Пациенты, перенесшие инсульт, имели абсолютные противопоказания к сердечно-легочной нагрузочной пробе (CPET) и аэробным нагрузкам, предложенным Американским колледжем спортивной медицины (ACSM), также были исключены из исследования. После этого подходящие участники были случайным образом распределены в группы MICT и HIIT. Также были зарегистрированы базовые демографические характеристики. Все испытуемые дали информированное согласие после того, как были объяснены экспериментальные процедуры.

Сердечно-легочный нагрузочный тест (CPET) Участники проходили нарастающую нагрузочную пробу на велоэргометре (Ergoselect 150P, ergoline GmbH, Bitz, Germany) и обследование проводили с рабочей частотой 10 Вт/мин с непрерывным мониторингом частоты сердечных сокращений, плечевой крови давление и насыщение артериальной крови кислородом до состояния остановки, описанного ранее. Потребление кислорода (VO2) измеряли с помощью устройства для сердечно-легочных измерений (MasterScreen CPX, CareFusion Corp., Hoechberg, Germany). VO2peak, минутная вентиляция легких (VE) и выработка углекислого газа (VCO2) были определены в качестве ориентира для нагрузочного теста, предложенного ACSM. Ответы VE и VCO2, полученные от начала упражнений до пиковых значений, использовались для расчета наклона VE-VCO2 с использованием линейной регрессии наименьших квадратов. Кривая эффективности поглощения O2 (OUES), оценка эффективности потребления O2 во время тренировки, была получена из наклона графика натурального логарифма зависимости VE от VO2.

Измерения сердечной гемодинамики Неинвазивная система непрерывного мониторинга сердечного выброса (NICOM, Cheetah Medical, Уилмингтон, Делавэр) использовалась для оценки сердечной гемодинамической реакции на нагрузку, которая анализирует фазовый сдвиг (ΔΦ), создаваемый переменным электрическим током через грудную клетку субъекта, как описано в нашем предыдущем исследовании.

Измерения церебральной гемодинамики Две пары датчиков для спектроскопии в ближней инфракрасной области спектра (NIRS) (Oxymon, Artinis, Нидерланды) были прикреплены к двусторонним лобным областям каждого включенного субъекта во время CPET. Закон Бера-Ламберта был применен для измерения поглощения света каждой парой детекторов NIRS, отражающих изменения оксигемоглобина ([O2Hb]) и дезоксигемоглобина ([HHb]) в лобной коре во время тренировки. Общее количество Hb ([THb]) рассчитывали как сумму [O2Hb] и [HHb] и использовали как показатель изменения объема крови в лобной коре. Различия оксигенации тканей (Δ[O2Hb] и Δ[HHb]) и регионарного кровотока (Δ[THb]) между вовлеченной и невовлеченной лобной корой (вовлеченная-невовлеченная) использовались для оценки влияния различных режимов упражнений на оксигенацию тканей головного мозга. и регионарный кровоток.

Качество жизни, связанное со здоровьем Качество жизни измерялось с помощью опросника Short Form-36 Health Survey (SF-36), а мини-обследование психического статуса (MMSE) использовалось для оценки качества жизни и когнитивных функций участников.

Протоколы упражнений. Включенные в исследование субъекты 36 раз тренировались в стационаре под наблюдением (2–3 занятия в неделю) на велоэргометре (Ergoselect 150P, Германия) в соответствии с нашим предыдущим протоколом.15 Тренировка включала разминку при 30% пикового VO2 в течение 3 минут, за которой следовала MICT (60% пикового VO2) или HIIT (пять 3-минутных интервалов при 80% пикового VO2 и каждый интервал, разделенный 3-минутным упражнением в 40 % VO2peak) в течение 30 мин, а затем заминка при 30% VO2peak в течение 3 мин. Обучение прекращали, когда у субъекта появлялись симптомы/признаки, указанные в руководстве ACSM.

Приготовление сыворотки У всех испытуемых до и после физической нагрузки было взято 20 мл свежей крови. Образцы центрифугировали при 2500 об/мин в течение 5 минут при комнатной температуре, а верхнюю часть сыворотки сохраняли для культивирования клеток и измерения уровней BDNF в сыворотке.

Измерение BDNF в сыворотке Уровни BDNF оценивали до и после аэробных тренировок. Приготовленную сыворотку по 100 мкл добавляли в каждую лунку, покрытую человеческим захватывающим антителом к ​​BDNF, в твердофазном наборе для твердофазного двухсайтового иммуноферментного анализа (ELISA) (BioVision Inc., Milpitas, CA). Затем определяли уровень BDNF с помощью устройства для считывания микропланшетов (SpectraMax M3, Molecular Devices LLC, Сан-Хосе, Калифорния).

Культура клеток и анализ роста нейритов Нейробластные клетки крысы (линия клеток PC-12) выращивали в модифицированной Дульбекко среде Игла (DMEM) с добавлением 7,5% сыворотки пациента (до и после тренировки), 7,5% лошадиной сыворотки (HS), 100 единиц. /мл пенициллина и 100 мг/л стрептомицина.

В общей сложности 100 000 клеток высевали в течение ночи на 35-мм чашки, покрытые поли-DL-лизином. После сывороточного голодания в среде DMEM, содержащей 2% HS, в течение 12–18 ч клетки обрабатывали 50 нг/мл NGF в течение указанного времени. Морфологические изменения наблюдали с помощью конфокальной микроскопии Leica TCS SP8 через 7 дней после культивирования сыворотки пациентов до и после физической нагрузки. Процент клеток с нейритами длиной не менее одного диаметра клеточного тела определяли в пяти независимых полях каждой пластины.

Флуоресцентные красители. Клетки (100000) инокулировали в каждую лунку восьмикамерного слайда (Millicell EZ Slide, Millipore Corp., Billerica, MA) и инкубировали с сыворотками до и после MICT или HIIT в течение 12 часов. Яркое окрашивание Mitotracker (Invitrogen corp., Карлсбад, Калифорния) использовали для наблюдения за митохондриями в нейробластных клетках, обработанных сыворотками из указанных выше различных состояний. Клетки окрашивали первичными кроличьими моноклональными антителами против -тубулина (Cell Signaling Technology Inc., Бостон, Массачусетс). В качестве вторичного антитела использовали антикроличий IgG AffiniPure Goat, конъюгированный с изотиоцианатом флуоресцеина (Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA). Ядра контрастно окрашивали монтажной средой (Vector Laboratories Inc., Burlingame, CA), содержащей 40,6-диамидино-2-фенилиндол. Окрашенные клетки исследовали с помощью конфокальной микроскопии (Leica TCS SP8, Leica Microsystems Inc., Buffalo Grove, IL).

Статистический анализ Тест Хи-квадрат был проведен для сравнения различий непараметрических параметров между двумя группами. U-критерий Манна-Уитни использовали для оценки различий в возрасте, продолжительности инсульта, индекса массы тела (ИМТ), изменений переносимости физической нагрузки, изменений оксигенации мозга, а также регионального объема крови, изменений уровней BDNF и изменений поведения клеток между две группы. Различия внутригрупповых изменений числовых данных оценивали с помощью парного знакового рангового критерия Уилкоксона. Взаимосвязь между изменениями измеренных клинических параметров после физической нагрузки и клинической информацией анализировали с помощью корреляции Пирсона. Значение p <0,05 считалось статистически значимым.