Выдерживая бурю: реабилитация сосудов легких, сердца и головного мозга при COVID-19

Цель 1. Улучшает ли индивидуальная кардиореабилитация кардиореспираторное и цереброваскулярное восстановление? Широко распространено мнение, что «упражнения — это лекарство»; полипилюля и краеугольный камень в профилактике и лечении заболеваний, в том числе тех, патогенность которых аналогична COVID19 (например, тяжелый острый респираторный синдром, ближневосточный респираторный синдром и острый респираторный дистресс-синдром). В частности, физические упражнения считаются сосудистой медициной, способной улучшить жизнеспособность артерий за счет заживления эндотелия. Целенаправленное, повторяющееся и эпизодическое увеличение кровотока и напряжения сдвига артерий во время индивидуальных упражнений механически стимулирует эндотелий, вызывая выработку оксида азота и других вазоактивных и противовоспалительных молекул, необходимых для васкулогенеза и ангиогенеза. Таким образом, упражнения на заживление первичной сосудистой структуры, которую повреждает вирус SARS-CoV2, обеспечивают значительную регенеративную сосудистую пользу для конечных органов, таких как легкие, сердце и мозг. Например, перечислено несколько краеугольных преимуществ кардиореспираторной терапии, полученных при лечении различных кардиореспираторных заболеваний, чтобы подчеркнуть возможность ускорения выздоровления от COVID19 с помощью индивидуальных упражнений: 1) аэробная выносливость связана с ослаблением эндотелиальной дисфункции в периферических артериях после острой инфекции H1N1; 2) восстановление эластичности и силы легких, а также увеличение количества антиоксидантов, уменьшающих воспаление после физических нагрузок, способствует улучшению кардиореспираторных возможностей; и 3) улучшенная вегетативная модуляция кардиореспираторной системы улучшает переносимость физических нагрузок и общее состояние здоровья.

Хотя существует минимальное количество доказательств, конкретно демонстрирующих изменение цереброваскулярной функции после заражения COVID-19, эпидемиологические данные указывают на то, что люди, выздоравливающие от COVID-19, имеют более высокий риск инсульта. Чем раньше при лечении инсульта вводят двигательную реабилитацию, тем больше улучшается переносимость физической нагрузки, функция периферических сосудов и сосудов головного мозга, в основном за счет ослабления сосудистого воспаления и увеличения нейротрофических модуляторов. Отсутствие физической активности у лиц, перенесших инсульт или имеющих высокий риск инсульта, еще больше усугубляет воспалительную сосудистую дисфункцию. Упражнения непосредственно стимулируют цереброваскулярный эндотелий за счет увеличения кровотока и внутриартериального напряжения сдвига в церебральных артериях. Цереброваскулярная функция регулируется изысканным синергетическим и избыточным набором физиологических регуляторов (например, артериальное парциальное давление углекислого газа и кислорода, артериальное кровяное давление, нейрогенная вегетативная модуляция и сердечный выброс). В дополнение к прямым цереброваскулярным преимуществам лечебной физкультуры системные кардиореспираторные улучшения, которые улучшают газообмен, кровяное давление, вегетативные рефлексы и сердечную функцию, будут иметь важные сосудистые преимущества в головном мозге. Таким образом, предлагаемое исследование дает значительную пользу для улучшения переносимости физических нагрузок, а также сердечно-дыхательной и цереброваскулярной функции во время выздоровления от инфекции COVID19.

Кардиореспираторную функцию количественно оценивают с помощью стандартизированной батареи клинических тестов для оценки сердечно-сосудистой и легочной функции в покое и во время субмаксимальных и максимальных стрессоров. Например, сердечно-сосудистая функция в покое определяется путем измерения частоты сердечных сокращений, функции сердца левого и правого желудочков, кровотока в периферических сосудах и скорости пульсовой волны. Эти показатели предоставляют количественную информацию, касающуюся жесткости артерий, вегетативной и периферической сосудистой функции, которые являются основными детерминантами в регуляции центральной гемодинамики (то есть сердечного выброса, артериального давления и кровотока) и сердечно-сосудистого здоровья. Неизвестно, влияет ли инфекция COVID-19 на центральную гемодинамику в покое. Однако наша исследовательская группа ранее наблюдала дисфункцию центральной гемодинамики после острых воспалительных реакций на различные вирусные инфекции. Субмаксимальные (расширение, опосредованное потоком) и максимальные (сердечно-легочные нагрузочные тесты) физиологические показатели позволяют исследователям количественно оценить способность кардиореспираторной системы реагировать на стрессоры, наблюдаемые в повседневной деятельности. После реабилитационных вмешательств субмаксимальные и максимальные сердечно-легочные тесты обеспечивают необходимую количественную оценку эффективности вмешательств с физической нагрузкой.

Эхокардиография сердца. Механику левого и правого желудочков (конечный диастолический и конечно-систолический объемы, митральное наполнение), а также центральную гемодинамику в аорте и венозной пещере (диаметр аорты, сердечный выброс, ударный объем, частоту сердечных сокращений) оценивают в отдых с использованием двухмерной эхокардиографии на системе Hitachi Aloka Alpha 7 (Токио, Япония). С субъектами в положении на левом боку измерения будут получены с использованием двух- и четырехкамерной проекции. Внутренняя часть левого желудочка будет отслеживаться вручную как во время конечной систолы, так и во время конечной диастолы. Объемы будут измеряться по правилу Симпсона. Ударный объем рассчитывается путем вычитания конечного диастолического объема из конечного систолического объема. Сердечный выброс будет рассчитываться как ЧСС, умноженная на ударный объем. Будут измерены три удара, и в анализе будет использоваться среднее значение. Фракция выброса рассчитывается на основе объемов желудочков и выражается в процентах от конечного систолического к конечному диастолическому объему. Скорости митрального клапана будут получены из апикальной 4-камерной проекции, посредством чего будут измерены Е, А и Е/А. Также будет определен уклон притока. Тканевая допплерография также будет выполняться для получения E' с расчетом E/E'. Наконец, отслеживание спеклов будет выполняться с использованием программного обеспечения для отслеживания тканей TOMTEC.

Цереброваскулярная функция традиционно оценивается с использованием одномерного подхода, количественно определяющего реакцию мозгового кровотока (CBF) на единичное возмущение, которое нагружает один из основных механизмов, участвующих в регуляции CBF. Основными механизмами, участвующими в регуляции CBF в покое и при физической нагрузке, являются газы артериальной крови, артериальное давление, нейрогенные вегетативные системы и метаболизм. Таким образом, клинические стимулы используются для провоцирования цереброваскулярной реакции путем изменения окружающих, фармакологических или физиологических условий, которые специфически воздействуют на один из этих первичных механизмов. Новые подходы, разработанные нашей исследовательской группой, совершенствуют традиционные одномерные оценки CBF путем тестирования церебральной сосудистой системы с использованием батареи клинических оценок или с помощью оценок, которые вызывают специфические и системные физиологические нарушения, влияющие на CBF. Две стратегии цереброваскулярной оценки, используемые в этом протоколе, специально оценивают цереброваскулярную реакцию на изменения углекислого газа, артериального давления и нейрогенной активности в состоянии покоя, а также во время дополнительных упражнений для всего тела и утомительных упражнений на захват рук. Эти тесты обеспечат традиционную одномерную количественную оценку цереброваскулярной функции, а также предоставят детальную количественную оценку интегративной цереброваскулярной функции. Кроме того, используя стратегии оценки, которые аналогичным образом нацелены на те же системы, на улучшение которых направлены тренировочные вмешательства (например, дыхательную, сердечно-сосудистую и скелетно-мышечную системы), цереброваскулярные тесты до и после вмешательства предоставят показатель доли, которую каждая система вносит в улучшение. физиологическое восстановление после нашей инфекции COVID19.

Цель 2. Обеспечивает ли сочетание реабилитации дыхательных мышц и кардиотренировок дополнительную пользу для восстановления сердечно-сосудистой системы и сердечно-сосудистой системы после COVID-19? Легочная дисфункция и пневмония являются основными проблемами, связанными с инфекцией COVID-19. В то время как лихорадка, кашель, усталость, миалгия и одышка являются наиболее распространенными симптомами у людей, инфицированных вирусом COVID-19. Для многих людей, инфицированных COVID-19, выживание после вируса — лишь часть проблемы. В недавнем отчете указано, что пациенты с COVID-19, которые считаются выздоровевшими и, таким образом, выписаны из больницы, имеют затяжную аномальную легочную диффузию; ретроспективное исследование показало, что легочная диффузия после заражения COVID-19 может оставаться ненормальной в течение 30 дней после выписки. Длительная легочная недостаточность в первую очередь связана с атрофией дыхательных мышц и дисфункцией диафрагмы, вызванной вентилятором, при тяжелой инфекции COVID-19. Однако длительный приступ кашля, усталости и одышки, связанный с легкой инфекцией COVID-19, также может вызвать легочную дисфункцию и ослабить силу дыхательных мышц. Легочная дисфункция, вызванная слабой силой инспираторных мышц, увеличивает работу дыхания, активность мышечных симпатических нервов и утомляемость, связанную с физической активностью. Утомляющая работа инспираторных мышц снижает нагрузку и физическую работоспособность, в то время как повышенная активность мышечных симпатических нервов снижает приток крови к активным конечностям и увеличивает утомляемость. Следовательно, затяжные нарушения функции легких после заражения COVID-19, независимо от степени тяжести, снижают переносимость физических нагрузок, физические возможности, качество жизни и, вероятно, сердечно-сосудистую и цереброваскулярную функцию.

Тренировка дыхательных мышц, которая эффективно включает стандартизированные дыхательные процедуры, организованные аналогично программам физических упражнений, доказала свою эффективность в снижении усталости, миалгии и одышки при других хронических респираторных заболеваниях. Улучшение кардиореспираторной функции после ИМТ в первую очередь является результатом укрепления инспираторных мышц. Повышение силы инспираторных мышц снижает работу дыхания во время физической активности и метаболические затраты, связанные с дыханием как в покое, так и во время физической активности. Скелетные мышцы часто конкурируют за кровоснабжение во время упражнений, особенно когда работа дыхания повышена, поэтому улучшение функции инспираторных мышц с помощью ТИМ в сочетании с физическими упражнениями, вероятно, обеспечивает гипераддитивный стимул кровотока по всей сосудистой сети по сравнению с одними физическими упражнениями. Учитывая вазогенные и ангиогенные свойства, обусловленные усилением сердечно-сосудистого кровотока, тренировка IMT в сочетании с физическими упражнениями обеспечивает инновационную стратегию, способствующую ускоренному выздоровлению от COVID-19. На сегодняшний день ни одно исследование не изучало влияние тренировок и упражнений IMT на цереброваскулярную функцию. Однако улучшение кардиореспираторной функции, связанное с улучшением функции дыхательной мускулатуры, также должно синергетически усиливать цереброваскулярную регуляцию.

Подводя итог, IPL специализируется на использовании упражнений для улучшения функции сердечно-дыхательной и цереброваскулярной систем в клинических моделях хронических заболеваний. Например, члены IPL ранее продемонстрировали, что цереброваскулярная реакция на физическую нагрузку зависит от углекислого газа, артериального кровяного давления и напряжения сдвига артерий в норме и при заболевании. Более того, индивидуализированная кардиореабилитация увеличивает CBF (~ 10%), восстанавливая нормальный CBF в популяциях пациентов с сердечной недостаточностью. Аналогичным образом IPL собрала данные, связанные с предлагаемым исследованием, в том, что физические упражнения улучшают сосудистую гемодинамику и вегетативную модуляцию у людей, живущих с воспалительными заболеваниями (диабет); а также улучшает кровяное давление. Специалисты по кардиореспираторным исследованиям в IPL также продемонстрировали, что тренировка мышц улучшает толерантность к физической нагрузке и уменьшает одышку у пациентов с ожирением, которые подвержены повышенному риску осложнений от инфекции COVID. В совокупности исследователи IPL стремятся использовать эти методы и подходы для определения оптимальных стратегий для улучшения восстановления после COVID-19 в сердце, мозге и легких.