Blodflödesreglering hos individer med Downs syndrom - Träningsstudie

Downs syndrom (DS) är den vanligaste genetiska orsaken till intellektuell funktionsnedsättning och förekommer i cirka 1 av 700 födslar i USA. Individer med DS löper ökad risk för ett antal hälsoproblem. Arbetsförmåga är en viktig prediktor för försämrad hälsa eller fysisk funktion, och för dödlighet, och mäts vanligtvis som maximal syreförbrukning. Maximal syreförbrukning är mycket låg hos individer med DS och kan inte förklaras av fysisk inaktivitet, bristande motivation eller bristande förståelse för testet. Hittills är arten av begränsningarna i arbetsförmåga vid DS okänd, och den föreslagna forskningen syftar till att ta itu med denna kunskapslucka.

Arbetskapaciteten bestäms av central och perifer reglering av blodflödet (dvs. hjärtminutvolym och upprätthålla arteriellt blodtryck kontra att förse tränande muskler med syre och näringsämnen). Dessa faktorer styrs av de sympatiska och parasympatiska grenarna av det autonoma nervsystemet. Central reglering av blodflödet är försämrad hos individer med DS på grund av kardiovaskulär autonom dysfunktion, varvid den parasympatiska aktiviteten är hög och den sympatiska kontrollen minskar. Detta resulterar i lägre hjärtfrekvens, mindre adekvat blodtryckskontroll och försvagade katekolaminnivåer under träning. Det är okänt i vilken utsträckning denna försämrade centrala kontroll påverkar hjärtminutvolymen, och därefter arbetskapaciteten, under träning hos individer med DS.

Perifer blodflödesreglering studeras ännu mindre hos individer med DS. Perifer reglering innebär sympatiskt reglerad vasokonstriktion i icke-aktiva muskler och vävnader, och lokala mekanismer som reglerar vasodilatation i arbetande muskler, vilket underlättar blodflödet till arbetande muskel för att möta metabolisk efterfrågan. Individer med DS kan delvis uppleva nedsatt arbetsförmåga på grund av denna oförmåga att effektivt shunta blod till arbetsvävnaden. Våra pilotdata stöder denna hypotes genom att individer med DS inte kan kärlsammandraga sig som svar på underkroppstrycket, en känd sympatoexcitatorisk manöver som ger kärlsammandragning hos kontroller utan funktionshinder. Viktigt är att effekten av deras avsaknad av sympatiskt medierad vasokonstriktion på träning inte har studerats, och inte heller de lokala mekanismerna som reglerar lämplig vasodilation i arbetande muskler.

Syftet med detta forskningsförslag är därför att fastställa effekten av begränsningar i central och perifer reglering av blodflödet på arbetsförmågan hos individer med DS. Syftet är att undersöka reaktionerna på träningsträning för att bättre förstå de underliggande mekanismerna och potentialen att förbättra hälsan genom att använda denna kunskap i träningsinterventioner.

Övergripande mål: Att undersöka svaren i central och perifer blodflödesreglering och hjärtautonom funktion på träningsträning hos individer med DS Syfte 1: Att avgöra om träning förbättrar perifer eller central reglering av blodflödet hos individer med DS. Utredarna antar att förbättringar i arbetskapacitet som svar på kronisk träningsträning främst beror på förbättringar i reglering av perifert blodflöde.

Mål 2: Att avgöra om träning förbättrar den kardiovaskulära autonoma profilen hos individer med DS. Utredarna antar att träningsträning kommer att förbättra svaret på kliniska kardiovaskulära autonoma tester hos individer med DS.

Syfte 3: Att avgöra om träning förbättrar gång, balans och attityd till träning hos individer med Downs syndrom jämfört med individer med Downs syndrom i en kontrollgrupp och till individer utan DS.

Individer med DS kan uppleva en dubbel nackdel när de tränar: de kanske inte kan öka hjärtminutvolymen tillräckligt och de kanske inte kan allokera tillräckligt blodflöde till de arbetande musklerna. Genom att avslöja effekten av autonom reglering av blodflödet hos individer med DS, kommer resultaten av detta projekt att identifiera kritiska aspekter som behövs för att förbättra klinisk praxis och design av träningsinterventioner som optimalt förbättrar hälsa och funktion.

Allmän studiedesign Intervention. Träningsinterventionen kommer att pågå i 12 veckor och kommer att bestå av ett övervakat kombinerat aerobic- och styrketräningsprogram med en frekvens på 3 dagar/vecka. Aerob träning kommer att ingå i alla tre pass, med motståndsträning under två av tre pass. Träningspass kommer att övervakas av två instruktörer för att säkerställa säker användning av utrustningen och korrekt form när du utför varje övning. De första 3 veckorna av interventionen kommer att vara bekantskap med övningarna och programmet. Efter en uppvärmning kommer deltagaren att utföra 30 min aerob träning med en puls på 65% av deltagarens maxpuls [43], vilket ökar till 65-85% under veckorna 4-12 av interventionen. Motståndsövningsdelen kommer att inkludera alla större muskelgrupper, både över- och underkroppen, med fler- och enkelledsövningar. Träningsbelastningen kommer att väljas för att säkerställa att trötthet uppnås vid 12 repetitioner (12-RM). Dessutom, om deltagarna kan genomföra 14 repetitioner under 2 på varandra följande sessioner med rätt teknik, kommer belastningen att ökas med 10 % av deras 12-RM. Kontrollvillkoret utgörs av sedvanlig omsorg med kreativ verksamhet som inte innebär träning. Bekantskap med interventionen kommer att ske under de tre första veckorna av interventionen, där instruktörerna kommer att stödja deltagarna att bli bekanta med övningarna.

Baslinjemått Deltagarna kommer att testas i ett postprandialt tillstånd (>3 timmar) på 2 separata dagar och kommer att avstå från träning 24 timmar före varje testdag. Deltagarna kommer också att uppmanas att avstå från att dricka eller äta koffein och dricka alkohol på testdagar. Deltagare som inte följer kraven på studiedagar kommer att uppmanas att komma tillbaka en annan dag. Vid första besöket kommer längd, vikt och omkrets att mätas. Kroppssammansättningen kommer att bestämmas med en dubbelenergiröntgenabsorptiometri (DEXA) skanning för att bestämma underarmens sammansättning och massa. Tvådimensionell ekokardiografi (Hitachi Aloka Alpha 7-systemet, Tokyo, Japan) kommer att användas för att mäta aortarotsdiameter, hjärtminutvolym och slagvolym och slutsystolisk volym i vila. Dessutom kommer kliniska autonoma funktionstester (hjärtfrekvensvariabilitet vid vila och återhämtning efter träning, djupandning, Valsalva-manöver, isometrisk träning, aktiv och passiv ortostas) att utvärderas under det första studiebesöket.

Bekantskapssessioner. Föräldrar/vårdare är involverade för att ge en stödjande miljö för deltagarna och för att öka föräldrarnas/vårdgivarens förståelse för forskningen. Innan studiestart kommer fotografier och videoklipp av laboratoriet och studieutrustningen att tillhandahållas för att hjälpa deltagarna att bli bekväma med laboratoriemiljön och utrustningen, och informationen om informerat samtycke skickas till deltagarna och deras föräldrar/vårdgivare för deras recension. Bekantskapen för deltagarna med Downs syndrom kommer att delas upp i två delar: de kommer att öva och vänja sig vid löpbandet och utrustningen för det graderade maximala träningstestet (första besöket), och de kommer att öva och vänja sig vid procedurerna för handen greppträningsprotokoll och underkroppens negativa tryckkammare (LBNP) (andra besöket).

Beskrivningar datainsamlingsbesök (för både före och efter intervention):

Under det första datainsamlingsbesöket, efter att ha diskuterat studien och potentiella frågor, kommer deltagarna (och/eller föräldrar/vårdgivare för gruppen med Downs syndrom) att fylla i ett frågeformulär om hälsa och fysisk aktivitet för att bekräfta kvalificeringen. För kvinnor i fertil ålder kommer det första besöket att innehålla ett uringraviditetstest med en teststicka. Kvinnor kommer att studeras under de första 3-5 dagarna av menstruationen eller under placebofasen om de tar p-piller, för att kontrollera hormonell variation. Kvalificerade deltagare med Downs syndrom och deras förälder/vårdgivare kommer sedan att ge skriftligt informerat samtycke, eller ge muntligt samtycke (för personer med Downs syndrom), och de berättigade kontrolldeltagarna kommer själva att ge informerat samtycke. För deltagare med Downs syndrom fortsätter det första besöket med baslinjemått och bekantskap med det graderade maximala träningstestprotokollet. Vid behov kommer ytterligare bekantskapssessioner att planeras för personer med Downs syndrom. Det andra besöket utför deltagaren det graderade maximala träningstestet och gör deltagaren bekant med procedurerna för det tredje besöket: träningsprotokollet för handgrepp och LBNP. Även gång, balans och fothållning kommer att mätas. Det tredje besökets perifera blodflöde kommer att bedömas under träningsprotokollet för handgrepp utan och med LBNP. För kontrollämnen kombineras första och andra besöket. Deras andra besök är detsamma som det tredje besöket för personer med Downs syndrom.