Μελέτη παραγόντων αγγειογένεσης κατά την διαλειπούσα εφαρμογή ηλεκτρικού νευρομυΐκου ερεθισμού σε ασθενείς με περιφερική αποφρακτική αρτηριοπάθεια

Abstract

For many years, electrical muscle stimulation (EMS) has been widely used in medicine and mostly in physical therapy and rehabilitation, as a means of achieving quicker recovery times after muscle damage and trauma. Although the phenomenon of the transcutaneous muscle stimulation through low intensity electrical current has been largely studied, there are not safe and sound conclusions on the exact way the method works, the way it affects muscle growth and the gains for the patients. Aim of our study was to investigate whether transcutaneous electrical muscle stimulation could affect in a positive way patients with peripheral arterial disease (PAD), a disease widespread in the western world and expected to affect a growing part of the population. The positive effects of exercise and especially walking have been proved in patients presenting with PAD which are considered a crucial part of the conservative therapy and an adjunct to surgical therapy. The hypothesis that EMS in patients with PAD could subltitute walking and therefore help those patients adhere to a daily training and exercising protocol is quite attractive. Patients were selected with PAD criteria and were divided in two groups, 25 in study group and 10 in control group. After two 20 minute EMS sessions separated by a 10 minute break and a virtual application in control group, we studied the effect of EMS in the release of Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) (and it’s release in accordance to pO2, pCO2 and pH) which is considered a precursor for angiogenesis and new vascular bed formation. Aim of the EMS application was to simulate walking by stimulating as much muscle mass as possible without signs of exertion and without increased cardiovascular demand as patients remained bedsided. Laboratory analysis was performed before and after EMS application so as to investigate for possible VEGF levels increase and the possible correlation to patient demographics and particularly correlation to levels of partial Oxygen (pO2) and Carbon Dioxide (pCO2) pressure and pH measurement in peripheral blood measurements. Results did not reveal increase in VEGF levels which was the main requisite of the study hypothesis, but in three out of 24 patients and so the study hypothesis can not be confirmed. On the other hand, four out of ten patients in control group had their VEGF levels increased but no electrical current was applied. What is interesting though is the fact that all three patients that had their VEGF levels increased in study group had at the same time an increase in pCO2, increase in lactic acid and decrease in pH measurement, all those factors revealing increase in muscle workload, which was not observed in the control group. From our findings we can conclude that either EMS does not significantly affect PAD patients or that EMS application parameters were not properly designed and applied. Although the study used a small number of patients and so a significant statistical conlusion can not be extracted, there is a hint that when EMS produces significant muscle workload, then this is going to lead to VEGF increase. New studies have to focus in increased time of EMS application and stimulation as to reveal possible benefits for PAD patients.

Για πολλά χρόνια ο διαδερμικός ηλεκτρικός ερεθισμός χρησιμοποιήθηκε ευρέως στο πεδίο της Ιατρικής και κυρίως στη φυσική ιατρική και αποκατάσταση για την ταχύτερη αποκατάσταση μυϊκών κακώσεων και τραυματισμών. Παρά τη διεξοδική ανάλυση και τη μελέτη των επιδράσεων της διάβασης του ηλεκτρικού ρεύματος από τους μύες δεν υπάρχουν σαφή συμπεράσματα για τον ακριβή τρόπο επίδρασης της μεθόδου, για την επίδραση στους μύες και για τα οφέλη από την εφαρμογή της. Η έρευνα μας σχεδιάστηκε με σκοπό να διερευνήσει το εάν η μέθοδος του διαδερμικού ηλεκτρικού ερεθισμού μπορεί να έχει οφέλη σε μια ευπαθή ομάδα πληθυσμού, στους ασθενείς με περιφερική αρτηριακή ανεπάρκεια, μια νόσο που ανθεί στο δυτικό κόσμο και δείχνει σύμφωνα με τα στοιχεία πως θα επηρεάσει όλο και μεγαλύτερο κομμάτι του πληθυσμού. Οι ασθενείς της ομάδας αυτής μπορεί να ωφεληθούν από την άσκηση και ιδιαίτερα τη βάδιση που θεωρείται αναπόσπαστο κομμάτι της συντηρητικής αγωγής και συμπλήρωμα στη χειρουργική θεραπεία. Η υπόθεση ότι ο διαδερμικός ηλεκτρικός ερεθισμός θα μπορούσε να υποκαταστήσει τη βάδιση και να βοήθησει έτσι τους ασθενείς να ακολουθήσουν ένα πρωτόκολλο άσκησης καθημερινά είναι ιδιαίτερα ελκυστική. Η επιλογή των ασθενών έγινε ώστε να αποτελούν αντιπροσωπευτικό δείγμα ασθενών με περιφερική αρτηριακή ανεπάρκεια και διαχωρίστηκαν σε δύο ομάδες, την ομάδα έρευνας 25 ασθενών και την ομάδα ελέγχου 10 ασθενών. Μετά εφαρμογή δυο συνεδριών ηλεκτροδιέγερσης και εικονικής εφαρμογής στην ομάδα ελέγχου, έγινε μελέτη της επίδρασης της ηλεκτροδιέγερσης στην έκλυση του παράγοντα ανάπτυξης του αγγειακού ενδοθηλίου VEGF, καθώς θεωρείται πρόδρομο στοιχείο της αγγειογένεσης και του σχηματισμού νέου αγγειακού δικτύου. Στόχος της εφαρμογής ήταν η προσομοίωση της βάδισης με διέγερση το δυνατόν μεγαλύτερης μυϊκής μάζας χωρίς όμως να προκαλεί δυσκολία ή δυσφορία στον ασθενή ή να απαιτεί κινητοποίηση καρδιαγγειακών εφεδρειών. Οι μετρήσεις που έγιναν πριν και μετά την εφαρμογή της ηλεκτροδιέγερσης είχαν ως σκοπό να αναδείξουν την τυχόν αύξηση του VEGF και τη συσχέτιση αυτής με άλλους παράγοντες και δημογραφικά χαρακτηριστικά των ασθενών αλλά και ιδιαίτερα τη συσχέτιση με τις τιμές του γαλακτικού οξέος, τις μερικές πιέσεις του οξυγόνου pO2 και του διοξειδίου του άνθρακα pCO2 στη φλεβική κυκλοφορία και του pH. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων δεν έδειξαν καθολική αύξηση των τιμών του VEGF που ήταν και το ζητούμενο παρά μόνο σε τρεις από τους είκοσι τέσσερις. Το αποτέλεσμα αυτό δεν μπορεί να επιβεβαιώσει την αρχική υπόθεση. Αντίστοιχα στην ομάδα ελέγχου , τέσσερις από τους δέκα ασθενείς παρουσίασαν αύξηση του VEGF αλλά σε αυτούς δεν έγινε εφαρμογή ηλεκτρικού ερεθίσματος. Ενδιαφέρον όμως είναι το γεγονός ότι και στους τρεις ασθενείς της ομάδας έρευνας που παρουσίασαν αύξηση του VEGF καταγράφηκε ταυτόχρονα αύξηση της μερικής πίεσης του διοξειδίου του άνθρακα, αύξηση του γαλακτικού οξέος και πτώση της τιμής του pH, όλων δηλαδή των παραμέτρων ενδεικτικών αυξημένου μυϊκού έργου, κάτι που δεν καταγράφηκε στους ασθενείς της ομάδας ελέγχου. Από τα ευρήματα αυτά μπορούμε να συμπεράνουμε ότι ή η ηλεκτροδιέγερση δεν αποδίδει σημαντικά αποτελέσματα σε ασθενείς με περιφερική αποφρακτική νόσο, ή ότι δεν έγινε σωστός σχεδιασμός των παραμέτρων του ηλεκτρικού ερεθίσματος. Πάντως , αν και το δείγμα είναι μικρό για την εξαγωγή σαφούς στατιστικού συμπεράσματος, στους ασθενείς που παράγεται αυξημένο μυϊκό έργο , τότε αυτό συνοδεύεται και από αύξηση του VEGF. Στο μέλλον, καινούριες μελέτες θα πρέπει να εστιάσουν στη διαφορετική χρήση της μεθόδου, με αύξηση της διάρκειας και της έντασης εφαρμογής, για τη διαπίστωση δυνητικού οφέλους.