文摘
我们确定了生理运动训练对运动能力的影响和特发性肺动脉高血压患者股四头肌肌肉功能(iPAH)。
总共19个临床稳定iPAH病人(纽约心脏协会ii iii)进行了监督运动训练计划的持续时间12周。最大能力、耐力能力和股四头肌功能是在12周后接受基线评估。在12个病人,连续股四头肌肌肉活检。
6分钟步行距离和最大运动能力训练后并没有改变。然而,耐力能力明显改善训练后,证明了转变的无氧阈值更高的工作负载(来自32个±5 - 46±6 W;p = 0.003)和增加运动耐力时间(p < 0.001)。此外,运动训练股四头肌的力量增加了13% (p = 0.005)和股四头肌耐力34% (p = 0.001)。
股四头肌的训练提高有氧能力,通过增加capillarisation(1.36±0.10, 1.78±0.13毛细血管肌肉纤维;p < 0.001)和氧化酶活性,特别是i型(慢)的肌肉纤维。没有发现变化的横截面积和纤维类型分布。
在iPAH运动训练提高运动耐力和股四头肌肌肉功能,也反映在股四头肌的结构变化。
特发性肺动脉高压(iPAH)是一种威胁生命的疾病,最终导致心力衰竭。高肺血管阻力和右心室功能障碍影响中风的体积,从而限制骨骼肌氧气供应,特别是在运动,导致乳酸酸中毒,低工作率和受损的功能能力1,2。
传统上,运动训练iPAH患者禁忌是由于心脏性猝死的风险3。然而,随着医疗选择的增加在过去的十年间,预后有明显改善,患者的运动训练的角色iPAH被重新考虑3。最近,第一个临床试验在肺动脉高血压患者运动训练报告有前途的运动能力和生活质量改善的结果4。
锻炼是一种行之有效的辅助治疗多种慢性疾病,如慢性阻塞性肺疾病(COPD)和充血性心力衰竭5,6。这些慢性疾病,患者骨骼肌功能障碍导致运动不耐受7- - - - - -9。运动训练的有益影响慢性阻塞性肺病和充血性心力衰竭的部分归因于骨骼肌效率提高10,11和增加毛细血管密度和氧化酶活性在股四头肌肌肉活检11- - - - - -13。
同样在iPAH病人,骨骼肌功能障碍已被报道。呼吸肌肉功能障碍被发现在两个研究中,通过自愿和非随意技术14,15。最近,前臂肌肉功能障碍已经被报道在这些病人16。试点研究,考察自愿呼吸的力量,前臂和四头肌在iPAH患者中,特定的股四头肌肌肉功能障碍被发现17。然而,这些研究只集中在肌肉功能,没有给出更多的信息在肌肉萎缩的作用,纤维类型切换、氧化酶活性,减少或降低毛细血管密度,作为潜在的骨骼肌功能障碍的潜在机制18。
我们提出iPAH患者的运动训练提高运动能力和减少股四头肌肌肉功能障碍通过抵消这些肌肉改变结构。因此,我们评估了一个门诊运动训练项目对运动能力的影响,股四头肌和股四头肌结构函数。
方法
研究人群
总共19个病人招募的VU大学医学中心(阿姆斯特丹,荷兰)在2006年和2008年之间,符合以下标准:1)诊断为iPAH根据世界卫生组织的标准19建立正确的心catheterisation;2)稳定的临床状况,定义为6分钟步行试验的距离的变化(6随钻测量)< 10%,连续三个测量包含之前(至少1年)在一段时间内,并没有改变在医学治疗≥3个月;3)年龄在18岁以上;和4)居住在5公里的一个康复中心与目前的研究有关。
在涉及人体受试者的研究机构审查委员会(阿姆斯特丹,荷兰)批准了这项协议。知情同意是获得所有科目。
研究协议
患者在基线评估12周后,连续两天。第一天心肺运动试验(CPET),股四头肌功能测试和肺功能测试20.进行,n端pro-B-type利钠肽(中位数水平以上病人)确定。2天,执行一个耐力运动测试,6随钻测量确定。12的19个病人接受了四头肌活检评估之前和之后的第二天的训练。
所有患者参加了一个运动训练计划每周三次在康复中心的12周。在康复中心附近执行培训计划,根据通常的临床护理。标准化运动协议采用美国心脏协会的指导方针的慢性心脏衰竭患者的康复5。骑自行车和股四头肌肌肉训练的运动训练包括(表1所示⇓)。由于安全原因,物理治疗师记录心率和血氧饱和度,总是陪着病人。当氧饱和度下降< 85%,或心率超过120 bpm,暂停或终止早期训练。康复医师或位肺脏在网站和直接提供咨询。出勤记录作为一个指标病人的依从性。
运动测试
6随钻测量测试是根据美国胸科学会指南执行21。最大容量确定在CPET如前所述22。在CPET心脏频率,脉冲血氧定量法和气体交换(breath-by-breath)记录。V-slope无氧阈值确定的方法23。
轻快耐力能力评估是一个高频运动以恒定的负载测试执行基准工作负载峰值的75%24。3分钟的休息,3分钟后卸载的骑自行车,锻炼的患者基线的75%峰值工作负载尽可能长时间15分钟后或观察者终止测试。在轻快的高频测试心脏频率,脉冲血氧定量法和气体交换(由呼吸呼吸)记录。
股四头肌肌肉功能和活检
股四头肌功能评估与液压测功器,如前所述25。此外,12日19日给患者知情同意的股四头肌肌肉microbiopsy在基线和训练后,分析影响训练股四头肌肌肉的结构变化。腿的周长测量。在局部麻醉剂(2%利多卡因),活检被的股外侧肌股四头肌肌肉10厘米以上髌骨16 g弹簧活检针(qc - 16 - 15.0 - 10 t;库克医疗,利默里克,爱尔兰)。活检立即被评估在显微镜下,嵌入在15%的明胶Tyrode的解决方案包含20毫米丁二酮单肟,在液态氮冷冻。串行cryosections被削减为-20°C和收集幻灯片涂Vectabond(美国向量实验室,伯林盖姆,CA)。
股四头肌肌肉的毛细血管数量
Capillarisation股四头肌的肌肉是由定量免疫荧光显微镜。简而言之,股四头肌cryosections(5μm)孵化与初级CD31-antibody 60分钟(1:10 0;sc - 1506 r;圣克鲁斯生物技术、圣克鲁斯、钙、美国),其次是二次抗体染色与anti-rabbit Alexa萤石488实验室(向量),以及麦芽凝集素(glycocalyx;分子探针,表达载体,佩斯利,英国)和4′,6′-diamidino-2-phenylindole(核;分子探针,英杰公司)对比染色。图像采集是在马里亚纳群岛数码影像显微镜工作站上执行(智能成像创新(3 i),丹佛,有限公司,美国)使用多个荧光通道。SlideBook成像分析软件(SlideBook 4.2;3 i)是用于半自动生成量化的图像。Capillarisation是表示为毛细血管的数量/股四头肌肌细胞以整个部分。
纤维类型分布、氧化酶活性和横截面积
横截面积(CSA),纤维类型分布和氧化酶活性测定(如前所述)26,27。在细节,在10个随机选择的类型我和20个随机选择的II型细胞(被串行部分肌纤维atp酶染色),氧化酶活性进行了分析通过测量琥珀酸脱氢酶(SDH)吸光度在660海里(10μm部分孵化为20分钟37°C)。同样的细胞,CSA测量。纤维类型分布分析了通过计算所有I型和II型活检肌肉纤维。图像进行分析使用ImageJ成像分析软件(ImageJ Windows 1.39;美国国家卫生研究院,马里兰州贝塞斯达)。
统计数据
所有数据都意味着±扫描电镜,除非另有规定。被认为具有统计显著性p值< 0.05。训练对运动能力的影响,股四头肌功能和股四头肌capillarisation配对t检验进行评估。纤维类型分布的变化是由双向评估重复测量方差分析。氧化酶活性和肌肉纤维CSA是由多层次的分析,分析了正确的nonindependence每个病人的连续测量28。回归分析研究之间的关系变化,股四头肌耐力和有氧能力。用SPSS 16.0分析(美国SPSS Inc .,芝加哥,IL)或MLwiN 2.02软件(英国布里斯托大学、布里斯托尔)。
结果
总共19患者目前的研究和他们的基线特征表2所示⇓。病人群体是典型的iPAH,女性居多,纽约心脏协会第三类,中值和平均年龄42岁。此外,最后catheterisation数据(< 1岁)之前康复表2中给出⇓。
培训计划由所有病人耐受良好,没有观察到不良事件。合规的运动训练计划是91±2%。只有两个病人需要一个小的培训调整,因为抱怨头晕在股四头肌锻炼。培训没有提升水平中位数水平以上病人(947±429到1043±462 pg·毫升−1;不重要的),不改变肺功能(数据未显示)。
运动训练提高股四头肌功能和有氧能力
股四头肌肌肉力量训练后小幅上涨13%(图1 c⇑;从94±7到106±8海里;p = 0.005)。股四头肌耐力训练后显著改善34%(图1 d⇑;从136±10到181±18岁;p = 0.001)。
腿围没有改变训练后(从43±1 - 44±1厘米)。没有发现增加CSA的I型(4224±363到4877±325μm2)和II型(3676±347至4235±462μm2肌肉纤维(图2)⇓)。纤维类型分布并没有改变训练后(图2 b⇓;我从35型±3 - 38±3%;II型从65±3到62±3%)。
然而,训练每个肌细胞毛细血管的数量增加了30%(图3所示⇓;从1.36±0.10,1.78±0.13;p < 0.001)。SDH吸光度增加了39%在I型(缓慢)肌肉纤维(图。4⇓;从0.161±0.011,0.216±0.020;p < 0.001),而它增加了30%在II型(快速)肌肉纤维(从0.105±0.009,0.133±0.010;p = 0.05)。
SDH吸光度的变化类型的我(缓慢)肌肉纤维和毛细血管的数量的变化是高度相关的股四头肌耐力的改进(r2= 0.73;p < 0.001)。
讨论
我们所知,这是第一个研究,对运动训练的影响在iPAH患者股四头肌功能和形态。我们已经证明了一个为期12周的门诊培训协议增加耐力能力,没有改进的最大容量。同样的现象出现在股四头肌功能:大幅提高股四头肌耐力被发现,和一个小(但重要的)增加股四头肌的力量。组织学分析显示改善有氧能力提高股四头肌capillarisation和氧化酵素活动,没有肥大或纤维类型开关。最后,这些形态变化有紧密的关联与股四头肌耐力的改善。
培训提高耐力能力
梅瑞尔在第一个临床试验et al。4,调查培训肺动脉高压的影响,发现了一个重大的改进在6随钻测量,这是更大的比以前任何医疗干预所取得的。他们还报道改进轻快最大以及高频的运动能力。然而,我们的研究显示只在耐力能力改进。这可以解释为不同的培训形式和研究人群。首先,我们的训练计划包括周期和股四头肌训练,而梅瑞尔的训练计划et al。4包括骑自行车和步行训练。此外,我们的培训协议主要集中在提高耐力能力,这或许可以解释缺乏改进的最大容量。其次,基线6随钻测量的患者人群略高(496±108在我们的研究中与439±82梅瑞尔的研究et al。4),这可能意味着我们的患者改善的一个小窗口6随钻测量。除了梅瑞尔et al。4研究中,我们能够确认耐力的提高与耐力运动能力测试中,我们发现89%的持续时间的改善。此外,我们观察到相同的现象在股四头肌功能;股四头肌力量只是小幅改善,而股四头肌耐力明显改善了34%。
最近,Boutetet al。29日提出了初步结果从12周的门诊康复计划iPAH患者。有趣的是,他们也只发现改善耐力而不是最大容量,这是符合我们的发现。
提高股四头肌耐力与提高有氧能力相关联
股四头肌功能障碍通常是在多种慢性疾病,如慢性阻塞性肺病和慢性心力衰竭。最近,一些报告显示肌肉功能障碍患者的肺动脉高血压14- - - - - -16。机制仍不清楚,但可以推测,骨骼肌肉的活动,加上减少心输出量导致骨骼肌减少氧气运输,触发形态变化,如肌肉萎缩、纤维类型转换和有氧能力降低18。
在慢性阻塞性肺病或心力衰竭患者,长期运动训练是一种有效的工具来扭转线粒体的变化,关键代谢酶,capillarisation,在较小程度上,使纤维类型组成的变化13。这些研究结果与我们的研究结果的改善氧化酶活性和毛细血管的数量。然而,我们没有发现CSA或纤维类型分布的变化,可能的结果相对低强度运动周期短12。
限制
减少目前的研究对病人的负担,我们的数量有限的侵袭性测试和测量。因此,我们是无法评估的影响与电刺激训练股四头肌肌肉功能。一个潜在的偏见由于动机训练之前和之后的差异,可能高估了观察到的股四头肌功能的改善。然而,当我们发现一个强大的协会之间的股四头肌功能和活组织检查数据,动机差异就只有轻微影响的结果。此外,限制数量的测量,我们没有测量股四头肌肌肉质量的磁共振成像。基于测量腿围和CSA个人的肌肉纤维,肌肉的变化是不可能的。减少肌肉活检的侵袭性,我们Bergstrom microbiopsy技术而不是使用方法30.,31日。因此,蛋白质分析没有执行。然而,我们使用组织学技术进行验证。例如,毛细血管密度是半自动量化地CD31抗体,这是一个标准方法研究血管生成9,32。
临床意义
目前的研究证实,iPAH不仅与心肺功能受损有关,也与骨骼肌功能受损。我们发现,骨骼肌功能障碍可以通过运动训练在iPAH部分被逆转。此外,我们的培训计划提高股四头肌耐力、多股四头肌的力量,尽管这两个方面实施的培训协议。这意味着未来的培训协议应该重点加强耐力能力而不是最大的能力。
尽管我们发现运动训练的整体有利的影响,我们还不能普遍推荐所有PAH患者的运动训练。例如,我们不能排除影响心脏功能和血液动力学,尽管在训练中位数水平以上病人水平仍然没有改变。此外,不是所有的病人似乎受益于运动训练疗法(图1 b⇑)。然而,相对较少的患者不允许我们歧视救援人员从nonresponders基线。未来的研究和临床试验应该驴训练对右心室重塑的影响和作用,并确定因素可以预测哪些病人可以从运动中获益。
结论
运动训练提高耐力和股四头肌肌肉功能,由结构的变化也反映出股四头肌肌肉。我们目前的研究支持运动训练作为一种辅助治疗的潜在作用稳定iPAH病人。
感兴趣的语句
没有宣布。
确认
目前作者要感谢所有患者参与了当前的研究和物理治疗师谁监督培训课程。
脚注
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- 收到了2009年2月17日。
- 接受2009年3月13日。
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