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射血分数保留的心力衰竭运动期间血管、代谢和神经功能异常

2025年3月26日 更新者:Benjamin Levine、University of Texas Southwestern Medical Center

射血分数保留的心力衰竭 (HFpEF) 约占美国心力衰竭人群的一半。 HFpEF 患者的主要慢性症状是严重的运动不耐受,量化为全身运动期间的峰值摄氧量减少(峰值 V̇O2)。 迄今为止,研究几乎完全集中在 HFpEF 峰值 V̇O2 的中心心脏限制上。 然而,与射血分数降低的心力衰竭 (HFrEF) 形成鲜明对比的是,针对中枢受限的药物治疗总是无法改善 HFpEF 的峰值 V̇O2、生活质量或生存率。 我们实验室的新证据表明,骨骼肌氧化能力降低可能导致 HFpEF 患者出现运动不耐受。 然而,导致外周代谢效率低下的机制仍不清楚。 血流减少(氧气输送)和摄氧动力学减慢(O2 利用)都可能导致外周氧化能力降低。 重要的是,氧化能力降低可能导致已知可激活肌肉传入神经并刺激肌肉交感神经(血管收缩)神经系统活动 (MSNA) 的反射性增加的代谢物产生增加。 然而,迄今为止,还没有专门调查外周代谢和神经损伤对 HFpEF 运动能力降低的影响的研究。 该提案的总体目标是 1) 确定外周血管、代谢和交感神经功能的损伤,以及 2) 评估小肌肉群(膝伸肌,KE)训练的能力,特别是针对这些外周骨骼肌缺陷,提高 HFpEF 的有氧能力和运动耐量。

全球假设 1:HFpEF 患者将表现出骨骼肌氧输送减少、摄氧动力学减慢以及静息和代谢反射介导的 MSNA 升高。

假设 1.1: HFpEF 患者对膝伸肌运动的血管舒张反应会受损。

具体目标 1.1:测量对肌肉收缩的即时快速血管舒张反应,以及对动态 KE 运动的动态开始和稳态血管舒张反应。

假设 1.2:骨骼肌摄氧动力学将在 HFpEF 中减慢。

具体目标 1.2:测量孤立的 KE 运动期间的肺氧摄取动力学,以便独立于任何中枢损伤来隔离代谢功能的外周损伤。

假设 1.3:HFpEF 患者在休息时将表现出升高的 MSNA,并在运动时表现出夸大的代谢反射敏感性。

具体目标 1.3:为了检验这一假设,研究人员将测量静止时腓神经的 MSNA,以及运动后缺血期间的 MSNA,以直接评估 HFpEF 中的代谢反射敏感性。

全球假设 2:使用单一 KE 运动训练隔离外周适应运动训练将改善外周血管、代谢和神经功能,并导致 HFpEF 的功能能力更强。

假设 2.1:孤立的 KE 运动训练将改善对运动的血管舒张反应,加速摄氧动力学,并减少静息时 MSNA HFpEF。

具体目标 2.1:假设 1 中提出的血管、代谢和神经功能评估将在完成 8 周的单次 KE 运动训练后重复进行。

假设 2.2:单次 KE 运动训练将改善 HFpEF 的全身运动耐量、峰值 V̇O2 和功能能力。

特定目标 2.2:为了检验这一假设,研究人员将测量最大单次 KE 工作率、V̇O2 动力学和循环运动期间的峰值 V̇O2,以及六分钟步行测试中覆盖的距离。

研究概览

详细说明

协议 1.1:为了检验假设 1.1,研究人员将测量响应于单一 KE 收缩的快速起效血管舒张作为血管对肌肉收缩的反应性的标志,以及动态起效和对连续 KE 运动的稳态血管舒张反应。 如我们的合作者所述,将测量对短暂(1 秒)单次等长膝关节伸展收缩的快速血管舒张 (ROV) 反应 50。 受试者将以其最大自主收缩 (MVC) 的 5%、10% 或 20% 进行单次收缩。 逐次局部血管反应(即 股骨血流量; FBF 和血管传导; FVC)将连续记录 30 秒,包括初始反应(收缩后第一个未中断的心动周期)、峰值反应(最大增加)、潜伏期(达到峰值反应的时间)和曲线下面积(整个血管扩张剂反应) 30 秒)进行分析以充分表征 HFpEF 中的 ROV。 此外,动态 KE 运动的血管和血液动力学反应(逐次开始和稳态 FBF 和 FVC)将从运动开始以次最大工作率(10、15 W 和 60% 最大)测量六分钟工作效率)。 这些试验将单独进行,并在不同条件之间休息 20 分钟,以确保患者能够完成这些试验中的每一项。 除了局部血管血流动力学外,还将全程监测全身血流动力学(HR、MAP、CO、SV),以确认局部血流的任何变化均独立于中央心血管调整(见图 2,第 2 天)

假设 1.2:骨骼肌 V̇O2 动力学将在 HFpEF 中减慢。

方案 1.2:将在循环运动期间以 20 W(~30% V̇O2 峰值)的相对较轻的工作速率测量逐次呼吸肺 V̇O2 动力学,以表征没有心脏限制的 V̇O2 动力学,允许对次最大评估大肌肉运动期间的“外周”氧化效率。 在循环运动期间,V̇O2 动力学将与近红外光谱一起测量,作为氧气输送和需求之间耦合的标记(见图 2,第 3 天)。

假设 1.3:HFpEF 患者在休息时将表现出升高的 MSNA,并在运动时表现出夸大的代谢反射敏感性。

协议 1.3:显微神经造影将用于测量受试者在休息时、动态膝关节伸展运动(30%、40% MVC)和运动后缺血 (PEI) 的 2 分 15 秒内的多单位肌肉交感神经放电通过将血压袖带充气至超收缩压。 这种方法允许通过防止运动过程中肌肉收缩产生的代谢物的冲刷来实验隔离代谢反射对 MSNA 和血液动力学变化的贡献。 重要的是,交感神经反应独立于机械反射或中枢指令的混杂激活,因为不再进行肌肉收缩。 冷加压试验将用于确认对代谢反射的特异性敏感性,而不是对交感神经兴奋性刺激的普遍敏感性。 多单位节后 MSNA 将使用标准微神经成像技术从腓神经记录并量化为爆发频率(爆发/分钟)、爆发发生率(爆发/100 个心动周期)和总活动(爆发频率 x 平均爆发振幅)。

实验系列 2 - 全球假设 2:使用单一 KE 运动训练隔离外周适应运动训练将改善外周血管、代谢和神经功能,并导致 HFpEF 的功能能力更强。

方法:假设 2.1:孤立的 KE 运动训练将改善对运动的血管舒张反应,加速 V̇O2 动力学,并减少静息时 MSNA HFpEF。

协议 2.1:1) 血管反应:ROV 将按照协议 1 中的描述进行评估。受试者将以其测试前和测试后最大自主收缩 (MVC) 的 5%、10% 或 20% 进行单次收缩。 外周血流动力学对动态 KE 运动的反应(逐次开始和稳态)将从运动开始连续测量六分钟,在相同的绝对(10 和 15 W)和相对(运动后的 60%)干预最大工作率)运动强度。 在这些试验中将监测局部血管(FBF、FVC)和全身(HR、MAP、CO、SV)血流动力学,以确认局部血流的任何改变独立于中枢心血管适应(见图 2,第 2 天)。 2) V̇O2 动力学:在孤立的单次 KE 运动和直立循环运动期间,将测量逐次呼吸的肺部 V̇O2 动力学。 动态 KE 运动将以相同的绝对次最大工作率(10 和 15 W)以及相同的相对(60% 干预后最大工作率;见图 2,第 2 天)结合节拍进行 6 分钟通过节拍血流测量。 此外,V̇O2 动力学将在 20 W 的轻度强度循环运动期间进行评估,并用作上述干预效果的标志(参见图 2,第 3 天)。 3) MSNA:显微神经造影术将用于测量受试者在休息、膝关节伸展运动和 PEI 期间的多单位肌肉交感神经放电(见图 2,第 3 天)。

假设 2.2:单次 KE 运动训练将改善 HFpEF 的全身运动耐量、峰值 V̇O2 和功能能力。

协议 2.2:除了次最大 V̇O2 动力学:最大 KE 工作率、循环运动期间的峰值 V̇O2 和 6 分钟步行测试中的表现将在孤立的股四头肌运动训练后以与干预前相同的方式重新评估(请参阅下面的具体运动训练协议)。

研究类型

介入性

注册 (估计的)

22

阶段

  • 不适用

联系人和位置

本节提供了进行研究的人员的详细联系信息,以及有关进行该研究的地点的信息。

学习地点

    • Texas
      • Dallas、Texas、美国、75231
        • The Institute for Exercise and Environmental Medicine

参与标准

研究人员寻找符合特定描述的人,称为资格标准。这些标准的一些例子是一个人的一般健康状况或先前的治疗。

资格标准

适合学习的年龄

65年 至 85年 (年长者)

接受健康志愿者

是的

描述

所有受试者的年龄都将 > 65 岁。 将使用病史、体格检查以及静息和运动后经胸超声心动图仔细筛查对照组的高血压和心脏病,包括结构性心脏和血流动力学显着的阻塞性冠状动脉疾病。 该组的其他排除标准将包括瓣膜性心脏病、心房扑动/颤动、肾功能不全、慢性肺病、过去 10 年内经常吸烟和心血管药物治疗。 每周运动量超过 2 天的受试者将不允许参加,因为长期高水平的身体活动可能会影响主要结果变量。

  • HFpEF 纳入标准:
  • 患者将> 65岁
  • 我们将使用欧洲 HFpEF 诊断指南的修改版来选择患者人群。
  • 这些指南的关键组成部分包括:

    • 心力衰竭的体征和症状;
    • b) 射血分数 > 0.50;和
    • c) 舒张功能障碍的客观证据。 为了满足第一个标准,我们将使用 Framingham 标准(呼吸困难、端坐呼吸、PND、水肿);然而,我们将需要拥堵的客观证据,包括
  • 胸部X光,
  • BNP升高,
  • PCWP(肺毛细血管楔压)升高或
  • LVEDP(左心室舒张末期压)> 16 mmHg;第二,我们将接受回声、核或导管文件;并为
  • 如果可用,我们将需要压低的组织多普勒二尖瓣环速度 < 7.5 cm/s 以及 PCWP > 16 mmHg。

HFpEF 排除标准:

  • 潜在的瓣膜病或先天性心脏病;
  • 限制性或浸润性心肌病;
  • 急性心肌炎;
  • NYHA IV 级 CHF,或药物治疗无法稳定的 CHF;
  • 其他会限制患者完成方案的能力的情况;
  • 明显的缺血性心脏病。
  • 接受 CABG 或既往房颤病史的患者将被允许参加,但出于安全原因,服用 Coumadin 的患者将被排除在外。
  • 所有患者在研究时必须处于无左束支传导阻滞的窦性心律,并且停用 β 受体阻滞剂或非二氢吡啶类 Ca++ 受体阻滞剂至少 5 个半衰期。 β 受体阻滞剂将在 3-5 天内停用,必要时添加额外剂量的血管扩张剂以控制血压。 将维持影响肾素-血管紧张素-醛固酮系统和利尿剂的药物。

学习计划

本节提供研究计划的详细信息,包括研究的设计方式和研究的衡量标准。

研究是如何设计的?

设计细节

  • 主要用途:基础科学
  • 分配:不适用
  • 介入模型:单组作业
  • 屏蔽:无(打开标签)

武器和干预

参与者组/臂
干预/治疗
实验性的:运动训练
8 周运动训练,每周 3 次,每次 30-40 分钟
8周,每周3次,30-40分钟

研究衡量的是什么?

主要结果指标

结果测量
措施说明
大体时间
肌肉交感神经系统活动
大体时间:运动训练 8 周后肌肉交感神经系统活动的变化
运动期间测量的交感神经活动
运动训练 8 周后肌肉交感神经系统活动的变化
VO2 起始动力学
大体时间:运动训练 8 周后 VO2 起始动力学的变化
运动时摄氧量增加
运动训练 8 周后 VO2 起始动力学的变化

次要结果测量

结果测量
措施说明
大体时间
反应性充血
大体时间:运动训练8周后反应性充血的变化
响应于局部缺血的血流
运动训练8周后反应性充血的变化
运动充血
大体时间:运动训练8周后运动充血的变化
运动对血流的反应
运动训练8周后运动充血的变化

合作者和调查者

在这里您可以找到参与这项研究的人员和组织。

研究记录日期

这些日期跟踪向 ClinicalTrials.gov 提交研究记录和摘要结果的进度。研究记录和报告的结果由国家医学图书馆 (NLM) 审查,以确保它们在发布到公共网站之前符合特定的质量控制标准。

研究主要日期

学习开始 (实际的)

2018年2月1日

初级完成 (估计的)

2026年3月1日

研究完成 (估计的)

2026年3月1日

研究注册日期

首次提交

2018年2月20日

首先提交符合 QC 标准的

2018年3月7日

首次发布 (实际的)

2018年3月14日

研究记录更新

最后更新发布 (实际的)

2025年4月1日

上次提交的符合 QC 标准的更新

2025年3月26日

最后验证

2025年3月1日

更多信息

与本研究相关的术语

其他相关的 MeSH 术语

其他研究编号

  • STU 082017-038

计划个人参与者数据 (IPD)

计划共享个人参与者数据 (IPD)?

药物和器械信息、研究文件

研究美国 FDA 监管的药品

研究美国 FDA 监管的设备产品

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运动训练的临床试验

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