Λειτουργικότητα του ενδοθηλίου σε ασθενείς με χρόνια καρδιακή ανεπάρκεια προ και μετά άσκηση στα πλαίσια προγράμματος αποκατάστασης

Abstract

INTRODUCTION: Heart failure can be defined as a syndrome which is constituted by central and peripheral hemodynamic disorders, muscle malfunction, central nervous system disorders, persistent neurohormonal activation, inflammatory and oxidative changes. The vascular endothelium is recognized as one of the most important prognostic factors that are implicated in the pathophysiology of heart failure. In heart failure patients present with endothelial dysfunction due to low production or high rate of decomposition of NO and this dysfunction leads to decreased hyperemia during exercise as well as decreased functional capacity. Dysfunction in endothelium- depended vasodilation may in part explain the pathologic vasoconstriction of peripheric vasculature, which constitutes the hallmark of cardiac failure. Physical exercise improves morphologic and functional characteristics of skeletal muscles and is recognized as a non-pharmacologic option that can reverse endothelial dysfunction by increase in blood flow, shear stress, NO availability, as well as exercise capacity.PURPOSE: The purpose of our study was to evaluate the endothelium by flow mediated dilatation (FMD) in patients with heart failure who underwent a 3-month rehabilitation program. We evaluated the effect of exercise on endothelial function by comparing two different exercise modalities, aerobic interval and combined aerobic interval with strength training. METHODS: Our study was a randomized controlled study consisting of 34 patients (27 males/ 7 females) with NYHA I-III heart failure, who were stable for at least one month, under maximum medical treatment and LVEF<50%.Diagnosis of heart failure was made by thorough clinical and laboratory testing, which included blood tests, ECG evaluation, chest x-ray, cardiac ultrasound, right cardiac catheterization, nuclear venticulography, coronary angiography and myocardial biopsy. Patients include in the study were randomly assigned to interval aerobic training or combined interval aerobic exercise training with strength training and all patients underwent a 3-month rehabilitation program. Patients trained 3 times a week for a total of 36 sessions. Each group exercised for 40 min. Patients of the combined group performed 20 min of aerobic training and 20 min of strength training of quadriceps, hamstrings, biceps brachii, and muscles of the shoulder zone. Aerobic training involved 30 sec of cycling on electromagnetically braked cycle ergometers with 1min of passive rest. Intensity was set at 50% of the baseline steep ramp test before beginning of the program. Before and after completion of the rehabilitation program all patients underwent a symptom limited CPET and FMD of the branchial artery with ultrasound using the same procedure RESULTS: Exercise capacity and FMD improved significantly in the whole group. Specifically peak oxygen uptake (VO2peak) improved from 15.7 ± 5.0 to 17.7 ± 5.1 mL·kg-1·min-1 (P < 0.001), anaerobic threshold (AT) improved from 10.1 ± 2.8 to 11.0 ± 2.5 mL·kg-1·min-1 (P = 0.02), maximum workload (WRp) improved from 101 ± 34 to 118 ± 37 Watt (P < 0.001), workload at anaerobic threshold (WRat) improved from 60 ± 22 to 70 ± 23 (P < 0.001), VO2/t slope improved from 0,46 ± 0,25 to 0,6 ± 0,24 L/min2 (P < 0.001), FMD absolute improved from 4.5 ± 2.0 to 6.1 ± 2.1 mm (P = 0.002), FMD relative improved from 10.2 ± 4.7 to 13.8 ± 5.0% (P = 0.003). Between the two groups statistically significant differences were found in both endothelium parameters, FMD absolute (P = 0.02) and FMD relative (P = 0.03) with a greater improvement of the combined group. CONCLUSION: Exercise training improves endothelial function and exercise capacity in patients with heart failure after a 3-month rehabilitation program. Combined exercise training consisting of high-intensity interval aerobic training and strength training of 4 major muscle groups induced a greater beneficial effect on endothelial function than interval, aerobic exercise alone. These findings imply that strength training should be added to rehabilitation programs together with interval aerobic exercise training, in order to increase beneficial effects of exercise training in patients with heart failure.

ΣΚΟΠΟΣ: Σκοπός της μελέτης μας ήταν ο έλεγχος της λειτουργικότητας του ενδοθηλίου με τη μέθοδο της αγγειοδιαστολής δια της ροής (FMD) σε ασθενείς με καρδιακή ανεπάρκεια οι οποίοι υποβλήθηκαν σε 3μηνο πρόγραμμα αποκατάστασης με άσκηση. Μελετήθηκε η επίδραση της άσκησης στη λειτουργικότητα του ενδοθηλίου και έγινε σύγκριση μεταξύ δύο διαφορετικών τύπων άσκησης, της αερόβιας διαλειμματικής και του συνδυασμού αερόβιας άσκησης και μυϊκής ενδυνάμωσης. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ : Η μελέτη σχεδιάστηκε ως μία τυχαιοποιημένη, παράλληλη, ελεγχόμενη μελέτη. Ο πληθυσμός της μελέτης αποτελείτο από 34 ασθενείς ( 27 άνδρες / 7 γυναίκες ) με διαγνωσμένη σταθερή καρδιακή ανεπάρκεια σταδίων κατά NYHA I-III, κλινικά σταθεροί για τουλάχιστον ένα μήνα, υπό βέλτιστη φαρμακευτική αγωγή, με κλάσμα εξωθήσεως αριστερής κοιλίας (LVEF) < 50%. Η διάγνωση της καρδιακής ανεπάρκειας τέθηκε ύστερα από λεπτομερή κλινικοεργαστηριακό έλεγχο, ο οποίος περιλάμβανε εξετάσεις αίματος, ηλεκτροκαρδιογράφημα ηρεμίας 12 απαγωγών (ΗΚΓ), ακτινογραφία θώρακος, υπερηχογράφημα καρδίας, δεξιό καρδιακό καθετηριασμό, ραδιοϊσοτοπική κοιλιογραφία, στεφανιογραφία και βιοψία μυοκαρδίου. Οι ασθενείς που συμπεριλήφθησαν στη μελέτη τυχαιοποιήθηκαν σε πρόγραμμα διαλειμματικής αερόβιας άσκησης ή συνδυασμένης διαλειμματικής αερόβιας άσκησης με συνοδό μυϊκή ενδυνάμωση και όλοι οι ασθενείς παρακολούθησαν 3μήνο πρόγραμμα αποκατάστασης. Οι ασθενείς ασκούνταν 3 φορές την εβδομάδα για συνολικά 36 συνεδρίες. Ο χρόνος άσκησης ήταν 40 min και ήταν ίδιος και για τις δύο ομάδες. Οι ασθενείς της συνδυασμένης ομάδας πραγματοποιούσαν 20 min αερόβια άσκηση και 20 min μυϊκή ενδυνάμωση των τετρακεφάλων, οπίσθιων μηριαίων μυών, των δικέφαλων βραχιονίων και των μυών της ωμικής ζώνης. Η αερόβια άσκηση αποτελείτο από 30 sec ποδηλάτισμα σε κυκλοεργόμετρο με ενδιάμεσα παύση για 1 min. Το έργο που πραγματοποίησαν όλοι οι ασθενείς στο κυκλοεργόμετρο ορίστηκε στο 50% του μέγιστου έργου το οποίο επιτεύχθηκε κατά το steep ramp test (SRT) αναφοράς πριν από την έναρξη του προγράμματος. Πριν από την έναρξη του προγράμματος αποκατάστασης και μετά την ολοκλήρωση αυτού, όλοι οι ασθενείς επεβλήθησαν σε μέγιστη ΚΑΔΚ καθώς και σε υπερηχογραφικό έλεγχο λειτουργικότητας του ενδοθηλίου με τη μέθοδο της αγγειοδιαστολής δια της ροής της βραχιονίου αρτηρίας (FMD) μετά από αντιδραστική υπεραιμία του άκρου με τη χρήση υπερήχων. Όλοι οι ασθενείς μετρήθηκαν με την ίδια διαδικασία πριν και μετά την ολοκλήρωση του προγράμματος αποκατάστασης. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ : Στο σύνολο των ασθενών η λειτουργικότητα του ενδοθηλίου και η ικανότητα για άσκηση όπως εκφράζεται από τις παραμέτρους της ΚΑΔΚ εμφάνισαν σημαντικά στατιστική βελτίωση. Συγκεκριμένα η μέγιστη πρόσληψη οξυγόνου (VO2peak) εμφάνισε αύξηση από 15.7 ± 5.0 σε 17.7 ± 5.1 mL·kg-1·min-1 (P < 0.001), ο αναερόβιος ουδός (AT) εμφάνισε αύξηση από 10.1 ± 2.8 σε 11.0 ± 2.5 mL·kg-1·min-1 (P = 0.02), το μέγιστο έργο το οποίο επιτεύχθηκε κατά την διάρκεια του προγράμματος (WRp) αυξήθηκε από 101 ± 34 σε 118 ± 37 Watt (P < 0.001), το έργο στον αναερόβιο οδό (WRat) αυξήθηκε από 60 ± 22 σε 70 ± 23 (P < 0.001), το VO2/t slope αυξήθηκε από 0,46 ± 0,25 σε 0,6 ± 0,24 L/min2 (P < 0.001), η απόλυτη τιμή της παραμέτρου του ενδοθηλίου (FMD absolute) βελτιώθηκε από 4.5 ± 2.0 σε 6.1 ± 2.1 mm (P = 0.002), και η σχετική τιμή της παραμέτρου του ενδοθηλίου (FMD relative) βελτιώθηκε από 10.2 ± 4.7 σε 13.8 ± 5.0% (P = 0.003). Κατά την ανάλυση των αποτελεσμάτων μεταξύ των δύο ομάδων της μελέτης στατιστικά σημαντικές διαφορές βρέθηκαν μεταξύ αμφότερων των παραμέτρων του ενδοθηλίου, FMD relative (P = 0.03) και FMD absolute (P = 0.02) υπέρ της ομάδας που πραγματοποίησε συνδυασμένη άσκηση κατά την διάρκεια του προγράμματος αποκατάστασης. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ : Η άσκηση βελτιώνει την δυσλειτουργία του ενδοθηλίου και την ικανότητα για άσκηση σε ασθενείς με καρδιακή ανεπάρκεια κατά την διάρκεια 3μηνου προγράμματος αποκατάστασης με άσκηση. Η χρήση συνδυασμένης άσκησης αποτελούμενη από υψηλής έντασης αερόβια διαλειμματική άσκηση σε κυκλοεργόμετρο και μυϊκή ενδυνάμωση με βάρη και άσκηση τεσσάρων μεγάλων μυϊκών ομάδων φάνηκε να έχει καλύτερα αποτελέσματα όσον αφορά την βελτίωση της λειτουργικότητας του ενδοθηλίου όπως μετρήθηκε με την μέθοδο της αγγειοδιαστολής δια της ροής (FMD) της βραχιονίου αρτηρίας από ότι η χρήση μόνο αερόβιας διαλειμματικής άσκησης.Τα ευρήματα αυτά υποδηλώνουν πως η μυϊκή ενδυνάμωση πρέπει να προστίθεται στα προγράμματα αποκατάστασης αερόβιας διαλλειματική άσκησης ώστε να μεγιστοποιούνται οι ευεργετικές επιδράσεις τις άσκησης στους ασθενείς με Κ.Α.