Kardiovaskulära effekter av träning hos patienter med Parkinsons sjukdom

Parkinsons sjukdom (PD) är förknippad med onormal kontroll av det kardiovaskulära systemet hos upp till 50 % av patienterna. Den kardiovaskulära autonoma dysfunktionen är ett resultat av onormal reglering av det kardiovaskulära systemet av det autonoma nervsystemet (ANS). Det visar sig som ortostatisk hypotoni, liggande hypertoni och kan eventuellt involvera onormal hjärtfrekvens och rytm, såväl som onormala hemodynamiska reaktioner på träning. Ortostatisk hypotoni är en plötslig minskning av blodtrycket (BP) som ett resultat av antagandet av en mer upprätt hållning som att stå upp och kan visa sig som en generaliserad svaghet, yrsel, mental "grumling" upp till synkope. Dessutom kan träningsstress förvärra manifestationen av en asymtomatisk kardiovaskulär autonom dysfunktion, vilket resulterar i minskad balanskontroll som kan göra patienten oförmögen att träna och/eller predisponera patienten för en högre fallrisk, nedsatt förmåga i dagliga aktiviteter (ADL) och förvirring. Fall hos äldre patienter, som utgör majoriteten av patienter med PD, är potentiellt farliga och invalidiserande. Det kardiovaskulära systemets svar på varken de rutinmässigt föreskrivna fysioterapeutiska övningarna eller de rutinmässiga fysiska aktiviteterna hos patienter med PD är dock kända. På grund av brist på forskningsdata om effekterna av dessa övningar/aktiviteter kan det alltså inte avgöras om vissa komponenter i den rutinmässiga sjukgymnastikbehandlingen är lämpliga och säkra för patienten med hänsyn till utveckling eller försämring av kardiovaskulär autonom dysfunktion. Detsamma gäller för vissa av patientens ADL som kan utlösa tecken och symtom på kardiovaskulär autonom dysfunktion. Forskarna avser därför att undersöka detsamma.

Denna forskning har två delar - steg 1 och steg 2. Endast steg 2 är en randomiserad kontrollerad studie. De specifika målen för varje steg är:

Steg 1 - Att analysera spektrumet av kardiovaskulär dysfunktion hos patienter med PD -

• Som bestäms av den autonoma reflexscreeningen; och
• Som svar på de olika ställningarna/aktiviteterna/övningarna och på att bära en bukbindare.

Steg 2 - Att undersöka om förstärkning av magmusklerna kan vara en effektiv strategi för att förbättra kardiovaskulära systemets förmåga att motverka utvecklingen av OH.

Steg 1:

Efter inkludering i studien ska baslinjescreening av autonom reflex utföras. Denna screening har följande komponenter:

1. Kvantitativt Sudomotor Axon Reflex Test (QSART): QSART utvärderar det postganglioniska sympatiska sudomotoriska axonet, dvs det utvärderar svaret från svettcellerna som kontrolleras av ANS på acetylkolin (ACh). För detta rengörs och förbereds deltagarens hud på fyra platser. Sedan appliceras ACh på dessa platser. Rörelsen av ACh över huden underlättas av jontofores (med hjälp av lågintensiv elektrisk ström på 2 mA).

   Inspelningar görs i 5 minuter med stimulansapplicering följt av ytterligare 5 minuter efter stimulansavbrott.

   För de efterföljande 3 testerna i den autonoma reflextestningen, instrumenteras deltagarna med en blodtrycksapparat från slag mot slag och treavledningselektrokardiogram (EKG).

2. Hjärtfrekvensrespons på djupandning (HRDB) med deltagaren på rygg: En 1-minuters baslinje registreras. Omedelbart därefter kommer åtta på varandra följande andningscykler att äga rum. Varje andningscykel består av maximala inandnings- och utandningsfaser på 5 sekunder vardera. Visuell feedback tillhandahålls för att säkerställa andningskonsistens. Proceduren upprepas efter 2 minuters viloperiod.
3. Slag-till-slag BP-svar på Valsalva-manöver: Deltagaren i ryggläge uppmanas att andas ut efter en djup inandning samtidigt som en kvicksilverpelare hålls på 40 mm i 15 sekunder samtidigt som luften blåser ut via en slang med luftläcka . Manövern upprepas tills två liknande slag-till-slag BP och HR uppnås. Varje manöver skiljs åt av 3 minuters vila.
4. Head-up tilt: Deltagaren är säkrad vid ett automatiskt tilt-bord. En 5 minuters registrering av HR och BP erhålls medan patienten ligger på rygg. Bordet lutas långsamt till 70 grader under loppet av 10 sekunder (det liknar att stå upp). Försökspersonerna förblir lutade i 5 minuter eller tills ett av stoppkriterierna är uppfyllt. Manuellt blodtryck utöver automatiserat blodtryck kan tas 1 minut före tiltningen, vid 1, 3 och 5 minuter under uppåtlutning av huvudet och 1 minut efter att huvudet lutas upp. Alla automatiserade parametrar visas på en datorkonsol. De specifika stoppreglerna är 1) patientbegäran, 2) presynkope och 3) snabb nedgång i systoliskt blodtryck som svar på tilt. Om något av dessa uppfylls kommer patienten att placeras tillbaka i ryggläge.

De fem primära slutpunkterna för autonom reflextestning är:

1. total svettvolym på QSART;
2. HR-variation på HRDB;
3. Valsalva-förhållande under Valsalva-manövern;
4. HR förändring som svar på head-up lutning; och
5. BP-förändring som svar på head-up-lutning. Svårighetsgraden och fördelningen av den autonoma dysfunktionen kommer att kvantifieras med hjälp av Composite Autonomic Severity Score (CASS).

Blodflödeshastigheten i den mellersta cerebrala artären (MCA) och frontal/prefrontal kortikal perfusion kommer att mätas med hjälp av Trans-Cranial Doppler (TCD) och funktionell nära-infraröd spektroskopi (fNIRS). För TCD kommer ett kardborreband med en platt sond att placeras på försökspersonens huvud innan något autonomt test görs och blodflödeshastigheter kommer att registreras före eventuella autonoma tester under 5 minuter. Efter att TCD har slutförts kommer fNIRS att förvärvas medan patienten utför varje manöver i resten av protokollet. Deltagaren kommer att ligga ner med fNIRS-sonderna (två emissioner och fyra detektioner) placerade på pannan. Sonderna hålls säkert på plats av en hållare som inkluderar ett kardborreband runt huvudet. Denna sondplats kommer att ge känslighet för den prefrontala cortexen, som är känd för att aktiveras av informationsbearbetningsuppgifter. För följande manövrar i resten av protokollet kommer fNIRS-sonderna att placeras på C3-platsen (dvs ovanför den primära motoriska cortexen) enligt det internationella 10-20-systemet för EEG-elektrodplacering. fNIRS är en icke-invasiv optisk metod som kan användas för att upptäcka kortikal aktivitet vid sängkanten. fNIRS-system använder den våglängdsberoende absorptionsegenskapen hos hemoglobin för att övervaka förändringar i hjärnkoncentrationen av oxi- och deoxihemoglobin under en funktionell uppgift [analogt med funktionell MRT (fMRI)]. Förhållandet mellan oxi- och deoxihemoglobin gör det möjligt att uppskatta kortikal perfusion. fNIRS-data kommer att komplettera TCD-informationen. TCD ger information om MCA-flödeshastighet, vilket gör att vi kan uppskatta pialartärernas flödeshastigheter, medan fNIRS ger information om förändringar i kortikal perfusion och därmed intraparenkymala artärers vasokonstriktion.

Efter detta ska vi registrera en sex månaders retrospektiv historia av fall. Dizziness Handicap Inventory (DHI), Autonomic Symptom Profile (ASP), University of California Los Angeles Dizziness Questionnaire (UCLA-DQ), Orthostatic Hypotension Questionnaire (OHQ) och Orthostatic Discriminant and Severity Scale (ODSS) ska användas för att bedöma och kvantifiera påverkan av autonom dysfunktion, ortostatisk hypotoni och yrsel på deltagarens liv.

Efter att den ovan nämnda baslinjeutvärderingen av deltagaren är över, ska deltagaren testas för kardiovaskulära svar på olika ställningar/aktiviteter/övningar och på användning av ett bukbindemedel. För detta måste deltagarna genomgå registrering av BP, hjärtfrekvens (med hjälp av EKG), analys av blodflödeshastigheten i MCA och frontal/prefrontal kortikal perfusion (enligt beskrivning ovan) medan de utför någon/några av följande övningar i valfri sekvens eller kombination:

• Djupa andningsövningar i sittande ställning i en stol eller i stående ställning, med eller utan andningshållning;
• Sitt-till-stå från en stol och gå tillbaka stående-till-sittande i samma stol;
• Axelhöjning och/eller armbågsflexion-extensionsövning medan du håller en 500 ml vattenflaska (fylld) i varje hand (i stående position);
• Tandemgång (att gå på en rak linje där tårna på den bakre foten vidrör hälen på den främre foten vid varje steg);
• Enkelbensstående (för varje ben);
• Korsbent stående;
• ryggliggande cykling;
• Stationär cykelträning;
• Magmuskelsammandragningsövning; och
• Kompression av buken med hjälp av ett bukbindemedel. En bukbindare är ett passande elastiskt plagg som används för komprimering av bukväggen. Den finns i olika storlekar. Den kan användas för att stödja musklerna i bukväggen.

Deltagarna kommer att genomgå liggande/stationär cykelövningar i maximalt 12 minuter för att producera sympatisk ANS-aktivering. Den stationära cykeln kommer att anpassas utifrån individens begränsningar vid en jämn arbetsbelastning. Maximal säker arbetsbelastning kommer att beräknas med hjälp av Karvonen/Hjärtfrekvensreservformeln, enligt gällande riktlinjer. Efter en uppvärmningsperiod på 1 min vid en arbetsbelastning på 0 Watt, kommer en träningsbelastning på 10 Watt/min att läggas till och bibehållas under hela 12 minuter, såvida inte en aspekt av stoppkriterierna är uppfyllda. De specifika stoppreglerna är 1) patientbegäran, 2) snabb minskning av systoliskt blodtryck och 3) forskarens/anställdas beslut att avbryta träningen för deltagarens säkerhet.

Alla deltagare måste klara steg 1. Endast de deltagare som har betydande autonom dysfunktion ska dock gå vidare till steg 2 av studien.

Steg 2:

Patienter som identifieras med autonom dysfunktion med hjälp av autonom reflexscreening (i steg 1) ska fördelas slumpmässigt till någon av de två grupperna. Grupperna ska märkas som grupp "Bukstärkande övningar" (experimentell) och grupp "Rutinvård" (kontroll). Patienterna i försöksgruppen ska utöver den rutinmässiga vården utföra magstärkande övningar i tre månader i hemmet och föra ett träningsloggblad, medan patienter i kontrollgruppen ska fortsätta med den rutinmässiga vården de kommande tre månaderna. Under uppföljningen efter tre månader kommer patienter i båda grupperna återigen att genomgå samma test som nämnts i steg 1.

Magstärkande övningar involverar magmusklerna. Magmusklerna dras ihop efter att deltagaren intar olika ställningar under en förutbestämd varaktighet och under ett förutbestämt antal gånger på en dag. De två grupperna ska jämföras med avseende på effektiviteten av magstärkande övningar för att förebygga ortostatisk hypotoni vid autonom reflextestning efter 3 månader. Båda grupperna ska dessutom jämföras medan de bär bukbindemedel under ett andra lutningstest. En tremånaders historia av fall kommer att registreras och alla deltagare ska uppmanas att svara på de fyra frågeformulären, dvs. DHI, ASP, OHQ och ODSS igen.