Η επίδραση της άσκησης στην μικροκυκλοφορία σε ασθενείς με χρόνια καρδιακή ανεπάρκεια

Abstract

Introduction: Chronic heart failure (CHF) is defined as the inability of the myocardium to supply the required amount of oxygen to the tissues of the periphery in order to meet its metabolic requirements. It is the clinical syndrome in which the initial myocardial damage causes secondary side effects of the body, causing symptoms such as shortness of breath, muscle weakness and limited ability to exercise. The above result in restriction of the daily physical activity of CHF patients, consequently adversely affecting their quality of life. One of the side effects of HF is an increase in the levels of inflammatory biomarkers such as interleukins and C-Reactive Protein (CRP), which is caused by the activation of the immune system and contributes to the progression of the disease. Exercise has been shown to provide beneficial effects to HF, which are inextricably linked to the type of exercise used in each protocol (e.g., continuous or intermittent aerobic, resistance training).Aim: The aim of this study was to evaluate both the acute and long-term effects of a 36-session rehabilitation program on tissue microcirculation in patients with CHF, as well as the effects of two different exercise protocols (HIIT vs COM). Additional objectives were to evaluate, in the same group of patients, specific inflammatory markers (cytokines: IL-2, IL-6, IL-10) as well as the angiogenetic vascular endothelial growth factor (VEGF) during exercise in both the acute and chronic phases.Methods: 34 patients with stable CHF, [(M ± SD) age: 56.5 ± 10 years, VO2peak: 18.5 ± 4.5 ml / kg / min] and reduced ejection fraction {32.5 (29.5 - 40%) participated in a cardiac rehabilitation program lasting 36 sessions. Participants were randomized in two different exercise groups: a) in the high-intensity aerobic interval training group (HIIT, n = 19) which in addition to the interval training program also included some balance exercises performed at the end of the aerobic exercise in each session or b ) combined exercise (COM, n = 15), which in addition to the interval training program also included resistance training for the main upper and lower torso muscle groups (pectoral muscles, quadriceps, biceps femoris). The aerobic exercise program for both exercise groups was the same and included the following: Warm up for 7 minutes at 45% of VO2peak. Patients then performed 3 minutes at 50% followed by 4 cycles alternating 4 minutes at 80% with 3 minutes at 50% of VO2peak active recovery. The total duration of the aerobic exercise was 31 minutes and was performed on a stationary bike. Strength training involved knee extension, knee flexion and chest press exercises with 1-minute rest between sets. More specifically, patients in this group performed 3 sets of 10 to 12 repetitions with a gradual increase in intensity of 60-70% of 1 repetition maximum (1-RM). [3 × (8-12 repetitions) 60-70% 1- Repetition Maximum (1-RM)]. The total duration of both protocols was similar (31min). All subjects, before and after the rehabilitation program, performed a maximal cardiopulmonary exercise test, in order to assess maximal oxygen uptake (VO2peak), and a 1-RM test to assess maximal strength in the aforementioned muscle groups.Results: In all participants an increase in the ejection fraction was observed from (M ± SD) 32.97 ± 8.33 to 37.18 ± 8.73%, p <0.001, 95% CI; -6.01 at -2.41) and at VO2peak from 18.46 ± 4.46 to 20.71 ± 6.20 ml / kg / min, p = 0.011, 95% CI; -3.96 to -0.54) as well as a significant reduction in the VE / VCO2 slope from 29.30 ± 5.54 to 26.59 ± 6.61, p = 0.019, 95% CI; 0.47 to 4.95). We also observed a significant increase in both AT from 11.8 ± 2.6 to 13.2 ± 3.0 ml / kg / min, p = 0.006, and work rate 98.4 ± 37.6 to 117.5 ± 43.5 watts / min, p = 0.000. No significant differences were observed in terms of changes in the above parameters between the two exercise groups.Conclusions: In conclusion, a HIIT program combined with resistance training improved the oxygen consumption rate, which is an indicator of optimization of oxidative metabolism. Also, the increase in tissue reperfusion rate after the rehabilitation program combined with the increase in VEGF enhances the optimization of endothelial function after rehabilitation. The results also strengthen the view on the anti-inflammatory effect of exercise in patients with CHF. In addition, the observed correlations that emerged between the changes in the inflammatory response (after CPET, ie phase 4 versus phase 2) and the corresponding cardiorespiratory parameters (VE / VCO2, VO2peak gradient) were significant. More extensively, negative correlations were observed between changes in IL-2, IL-6 and IL-10 cytokines and the VE / VCO2 slope, across the patient group, and further analysis revealed that the correlations were maintained only in the COM group. These correlations most likely result from the specific action of this type of exercise (addition of strength training) on peripheral muscle function.

Εισαγωγή: Η χρόνια καρδιακή ανεπάρκεια (CHF) ορίζεται η αδυναμία του μυοκαρδίου να παρέχει την απαιτούμενη ποσότητα οξυγόνου στους ιστούς της περιφέρειας με σκοπό την κάλυψη των μεταβολικών απαιτήσεών της και αποτελεί το κλινικό σύνδρομο στο οποίο η αρχική βλάβη του μυοκαρδίου προκαλεί δευτερεύουσες παραμορφώσεις σε άλλα συστήματα του οργανισμού, επιφέροντας συμπτώματα όπως η δύσπνοια, η μυϊκή αδυναμία και η περιορισμένη ικανότητα για άσκηση. Τα παραπάνω έχουν ως απότοκο τον περιορισμό της καθημερινής σωματικής δραστηριότητας αυτών των ασθενών επηρεάζοντας κατ΄επέκταση δυσμενώς την ποιότητα ζωής τους. Μια από τις παρενέργειες της HF, αποτελεί η αύξηση των επιπέδων φλεγμονωδών βιοδεικτών όπως οι ιντερλευκίνες και η C αντιδρώσα πρωτεΐνη (C-Reactive Protein, CRP), που προκαλείται από την ενεργοποίηση του ανοσοποιητικού συστήματος και συμβάλει στην εξέλιξη της νόσου. Η άσκηση έχει δειχθεί ότι παρέχει ευεργετικά οφέλη στην HF, τα οποία είναι άρρηκτα συνδεδεμένα με τον τύπο άσκησης που χρησιμοποιείται σε κάθε πρωτόκολλο (π.χ., αερόβια συνεχόμενη ή διαλειμματική, προπόνηση με αντιστάσεις). Σκοπός: Σκοπός της παρούσας μελέτης, ήταν να αξιολογήσει τόσο τις οξείες όσο και τις επιδράσεις μετά από πρόγραμμα αποκατάστασης 36 συνεδριών άσκησης στην μικροκυκλοφορία σε ασθενείς με CHF, καθώς και τις επιδράσεις δύο διαφορετικών πρωτοκόλλων άσκησης (HIIT vs COM). Επιπρόσθετοι στόχοι ήταν να αξιολογηθούν, στην ίδια ομάδα ασθενών, συγκεκριμένοι παράγοντες φλεγμονής (κυτταροκίνες: IL-2, IL-6, IL-10) καθώς και ο αγγειογενετικός παράγοντας VEGF κατά την άσκηση τόσο στην οξεία όσο και στη χρόνια φάση.Μέθοδος: 34 ασθενείς με σταθεροποιημένη CHF, [(M±SD) ηλικία: 56.5 ± 10 έτη, VO2peak: 18.5 ± 4.5 ml/kg/min] και μειωμένο κλάσμα εξωθήσεως 32.5 (29.5 – 40%) συμμετείχαν σε πρόγραμμα καρδιακής αποκατάστασης διάρκειας 36 συνεδριών. Οι συμμετέχοντες τυχαιοποιήθηκαν σε δύο διαφορετικές ομάδες άσκησης: α) στην ομάδα υψηλής έντασης αερόβια διαλειμματική άσκηση (HIIT, n=19) που εκτός από το πρόγραμμα διαλειμματικής προπόνησης περιλάμβανε επίσης κάποιες ασκήσεις ισορροπίας που πραγματοποιούνταν μετά το πέρας της αερόβιας άσκησης σε κάθε συνεδρία ή β) συνδυασμένης άσκησης (COM, n=15), η οποία εκτός από το πρόγραμμα διαλειμματικής προπόνησης περιλάμβανε επιπροσθέτως μυϊκή ενδυνάμωση για τις κύριες μυϊκές ομάδες άνω και κάτω κορμού (θωρακικοί μύες, τετρακέφαλοι μηριαίοι μύες, οπίσθιοι μηριαίοι μύες). Το πρόγραμμα της αερόβιας άσκησης και για τις δύο ομάδες άσκησης ήταν το ίδιο και περιλάμβανε τα κάτωθι: Προθέρμανση για 7 λεπτά στο 45% του VO2peak. Στη συνέχεια, οι ασθενείς εκτελούσαν 3 λεπτά στο 50% ακολουθούμενο από 4 κύκλους εναλλάσσοντας 4 λεπτά στο 80%, με 3 λεπτά στο 50% της VO2peak ενεργητική αποκατάσταση. Η συνολική διάρκεια της αερόβιας άσκησης ήταν 31 λεπτά και πραγματοποιήθηκε σε κυκλοεργόμετρο. Η προπόνηση μυϊκής ενδυνάμωσης περιλάμβανε ασκήσεις για τους θωρακικούς μύες, τον τετρακέφαλο και τους οπίσθιους μηριαίους μυς. Πιο συγκεκριμένα, οι ασθενείς αυτής της ομάδας πραγματοποιούσαν 3 σετ από 10 έως 12 επαναλήψεις με προοδευτική αύξηση της έντασης από 60-75% της 1 μέγιστης επανάληψης (1-RM). [3×(10-12 επαναλήψεις) 60-75% 1-Mέγιστης Eπανάληψης (1-ΜΕ)]. Τα δύο προγράμματα άσκησης ήταν ίσης χρονικής διάρκειας (31min). Όλοι οι δοκιμαζόμενοι, πριν και μετά το πρόγραμμα άσκησης που ακολούθησαν, πραγματοποίησαν μέγιστη καρδιοαναπνευστική δοκιμασία κόπωσης, για την εκτίμηση της μέγιστης πρόσληψης οξυγόνου (VO2peak), και δοκιμασία 1-ΜΕ για την αξιολόγηση της δύναμης στις προαναφερθείσες μυϊκές ομάδες. Αποτελέσματα: Στο σύνολο των συμμετεχόντων παρατηρήθηκε αύξηση στο κλάσμα εξώθησης από (M±SD) 32.97±8.33 σε 37.18±8.73 %, p<0.001, 95% CI; -6.01 σε -2.41) και στο VO2peak από 18.46±4.46 σε 20.71±6.20 ml/kg/min, p=0.011, 95% CI; -3.96 σε -0.54) καθώς και σημαντική μείωση στην κλίση VE/VCO2 από 29.30±5.54 σε 26.59±6.61, p=0.019, 95% CI; 0.47 σε 4.95). Επίσης, σημαντική αύξηση είχαμε τόσο στο AT από 11.8±2.6 σε 13.2±3.0 ml/kg/min, p=0.006, όσο και στο έργο από 98.4±37.6 σε 117.5±43.5 watts/min, p=0.000. Δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές διαφορές, όσον αφορά τις αλλαγές στις παραπάνω παραμέτρους, μεταξύ των δύο ομάδων άσκησης.Συμπεράσματα: Συμπερασματικά, ένα πρόγραμμα HIIT σε συνδυασμό με προπόνηση με αντιστάσεις βελτίωσε τον ρυθμό κατανάλωσης οξυγόνου που αποτελεί δείκτη βελτιστοποίησης του οξειδωτικού μεταβολισμού. Επίσης, η αύξηση στον ρυθμό επαναιμάτωσης του ιστού μετά το πρόγραμμα αποκατάστασης σε συνδυασμό με την αύξηση του αγγειογενετικού ενδοθηλιακού αυξητικού παράγοντα VEGF ενισχύει την βελτιστοποίηση της ενδοθηλιακής λειτουργίας μετά από την αποκατάσταση. Επίσης τα αποτελέσματα ισχυροποιούν την άποψη για την αντιφλεγμονώδη επίδραση της άσκησης σε ασθενείς με CHF. Επιπρόσθετα, σημαντικές ήταν οι παρατηρηθείσες συσχετίσεις που προέκυψαν μεταξύ των αλλαγών της φλεγμονώδους απόκρισης (μετά το CPET, δηλαδή διαφορά φάσης 4 έναντι φάσης 2) και των αντίστοιχων καρδιοαναπνευστικών παραμέτρων (κλίση VE/VCO2, VO2peak). Εκτενέστερα, παρατηρήθηκαν αρνητικές συσχετίσεις μεταξύ των αλλαγών στις κυτταροκίνες IL-2, IL-6 και IL-10 και της κλίσης VE/VCO2, σε ολόκληρη την ομάδα ασθενών, ενώ περαιτέρω ανάλυση αποκάλυψε τη διατήρηση των συσχετίσεων μόνο στην ομάδα COM. Αυτοί οι συσχετισμοί πιθανότατα προκύπτουν από την ειδική δράση αυτού του τύπου άσκησης (προσθήκη προπόνησης δύναμης) στη λειτουργία των περιφερικών μυών.