Exercise & cardiopulmonary physiology in rheumatoid arthritis

Abstract

Background: Rheumatoid arthritis (RA) individuals are at greater morbidity and mortality risk from developing cardiac and pulmonary disorders than the general population, primarily due to a sedentary lifestyle. Aims: This project aimed to (1) obtain information on the rheumatic and musculoskeletal disease (RMD) patients’ achieved/preferred exercise principles and awareness, (2) investigate the need to implement and safety, as depicted when a verification phase is added at the cardiopulmonary exercise tolerance test (CPET) in RA, to confirm the attainment of maximal effort, (3) evaluate potential differences between RA individuals and non-RA controls regarding the cardiopulmonary physiology and its association with the cardiorespiratory fitness (CRF) level and (4) assess possible cardiopulmonary changes following a supervised three-month aerobic high-intensity interval training (HIIT) regimen and examine its adherence in RA. Methods: A total of 298 individuals were recruited. A newly developed questionnaire in RMDs explored qualitative data about exercise. CRF was evaluated through a combined CPET with verification phase protocol. CPET was analysed for its sensitivity, specificity, positive and negative likelihood ratios (LH+/LH-), and diagnostic odds ratio (DOR). The verifications’ phase safety was examined through CPET's absolute and relative contraindications during monitoring and patient’s acceptability. Cardiopulmonary physiology was investigated via both echocardiography and complete pulmonary function tests (PFTs). To estimate the disease activity score (DAS28) ‐ C‐reactive protein (CRP) was used in people living with RA. Results: Study 1: The most preferred exercise routine characterised by a frequency of “2-3 times per week”, moderate intensity, lasting “about an hour’’, with swimming being the best-suggested modality. In Study 2, a combined CPET with a verification phase protocol presented superior diagnostic accuracy and was free from safety issues for both people with RA and non-RA controls. In Study 3, in the absence of any overt cardiac and/or pulmonary disease, RA individuals presented with an eccentric cardiac remodelling and lung hyperinflation pattern compared to non-RA controls; CRF was associated (p<0.05) with left ventricular (LV) compliance and pulmonary function indices in both groups. Study 4: The HIIT programme revealed significant (p<0.05) improvements in pulmonary function, CRF, and reduced DAS28, while individuals adhered overall moderately to this regime.Conclusions: This Thesis concluded that: (1) exercise recommendations are not individualised according to the individuals’ needs and preferences in RMDs, (2) the combined CPET with a verification phase is a safe and necessary methodology to ensure a diagnostically accurate assessment of maximal effort for both people living with RA and non-RA controls, (3) people living with RA may present a parallel eccentric cardiac remodelling with a hyperinflation pattern in the subclinical phase, while CRF levels associate with cardiopulmonary function indices in both groups, and (4) a moderately adhered three-month aerobic HIIT exercise regimen can significantly improve pulmonary function, CRF, and RA's disease state.

Εισαγωγή: Τα άτομα με ρευματοειδή αρθρίτιδα (ΡΑ) διατρέχουν υψηλότερο κίνδυνο νοσηρότητας και θνησιμότητας λόγω της ανάπτυξης καρδιακών και πνευμονικών διαταραχών σε σχέση με τον γενικό πληθυσμό, κυρίως λόγω της καθιστικής ζωής. Στόχοι: Αυτή η διατριβή είχε ως στόχο (1) τη λήψη πληροφοριών σχετικά με τις επιτευχθείσες/προτιμώμενες αρχές της άσκησης και επίγνωσής της σε νοσούντες με ρευματικά και μυοσκελετικά νοσήματα (RMDs), (2) τη διερεύνηση της ανάγκης εφαρμογής και ασφάλειας όπως αυτή παρουσιάζεται όταν προστίθεται ένα πρωτόκολλο επαλήθευσης στο τεστ καρδιοπνευμονικής ανοχής της άσκησης (CPET) στη ΡΑ, για να επιβεβαιώσει την επίτευξη της μέγιστης προσπάθειας, (3) την αξιολόγηση πιθανών διαφορών μεταξύ των ατόμων με ΡΑ και μαρτύρων χωρίς τη νόσο σχετικά με την καρδιοπνευμονική φυσιολογία και τη συσχέτισή της με το επίπεδο καρδιοαναπνευστικής ικανότητας (CRF) και (4) την εκτίμηση πιθανών καρδιοπνευμονικών αλλαγών μετά από την εφαρμογή τρίμηνου εποπτευόμενου προγράμματος αερόβιας διαλειμματικής άσκησης υψηλής έντασης (HIIT) και την εξέταση της συμμόρφωσης των νοσούντων με ΡΑ σε αυτό. Μέθοδοι: Συνολικά συμπεριλήφθηκαν 298 άτομα. Μέσω ενός νέου ερωτηματολογίου που αναπτύχθηκε για RMDs συλλέχθηκαν ποιοτικά δεδομένα σχετικά με την άσκηση. Το CRF αξιολογήθηκε μέσω ενός συνδυασμένου πρωτοκόλου που αφορούσε την ταυτόχροονη εφαρμογή του CPET και μίας φάσης επαλήθευσής του. Το CPET αναλύθηκε για την ευαισθησία, την προσδιοριστικότητά του, τους θετικούς και αρνητικούς λόγους πιθανοφάνειας (LH+/LH-) και τον λόγο συμπληρωματικών πιθανοτήτων (DOR). Η ασφάλεια του πρωτοκόλου επαλήθευσης εξετάστηκε μέσω των απόλυτων και σχετικών αντενδείξεων του CPET και του βαθμού αποδοχής του από τους νοσούντες. Η καρδιοπνευμονική φυσιολογία διερευνήθηκε τόσο μέσω ηχοκαρδιογραφίας όσο και μέσω πλήρους λειτουργικού ελέγχου της πνευμονικής λειτουργίας (PFTs). Για την εκτίμηση ενεργότητας της νόσου (DAS28) - η C-αντιδρώσα πρωτεΐνη (CRP) χρησιμοποιήθηκε σε άτομα με ΡΑ. Αποτελέσματα: Μελέτη 1: Το επικρατέστερο πρόγραμμα άσκησης χαρακτηρίζεται από συχνότητα «2-3 φορές την εβδομάδα», είναι μέτριας έντασης, διάρκειας «περίπου μίας ώρας», με το κολύμπι να είναι η πιο δημοφιλής μέθοδος άσκησης. Στη Μελέτη 2, ο συνδυασμός του CPET ακολουθούμενο από ένα πρωτόκολλο επαλήθευσης, παρουσίασε ανώτερη διαγνωστική ακρίβεια και ήταν ασφαλές, τόσο για άτομα με ΡΑ όσο και για την ομάδα μαρτύρων χωρίς τη νόσο. Στη Μελέτη 3, με απουσία οποιασδήποτε έκδηλης καρδιακής και/ή πνευμονικής νόσου, τα άτομα με ΡΑ παρουσίασαν στοιχεία έκκεντρης ανάπτυξης της καρδιάς και πνευμονικής υπερδιάτασης σε σύγκριση με τους μάρτυρες χωρίς ΡΑ. Η CRF συσχετίστηκε (p<0,05) με ενδοτικότητα της αριστερής κοιλίας (LV) και δείκτες πνευμονικής λειτουργίας και στις δύο ομάδες. Μελέτη 4: Το πρόγραμμα HIIT αποκάλυψε σημαντικές (p<0,05) βελτιώσεις στην πνευμονική λειτουργία, CRF και μειωμένο DAS28, ενώ τα άτομα παρουσιάστηκαν με μέτρια συνολική συμμόρφωση σε αυτό το πρόγραμμα. Συμπεράσματα: Από την παρούσα διατριβή προέκυψαν τα εξής: (1) οι συστάσεις για άσκηση δεν εξατομικεύονται με βάση τις ανάγκες και τις προτιμήσεις των ατόμων με RMDs, (2) το CPET σε συνδυασμό με μία φάση επαλήθευσης είναι μια ασφαλής και απαραίτητη μεθοδολογία για τη διασφάλιση μιας διαγνωστικά ακριβούς αξιολόγησης της μέγιστης προσπάθειας τόσο για τα άτομα με ΡΑ όσο και για τους μάρτυρες χωρίς τη νόσο, (3) οι νοσούντες με ΡΑ μπορεί να παρουσιάσουν ταυτόχρονη έκκεντρη ανάπτυξη της καρδιάς και πνευμονική υπερδιάταση στην υποκλινική τους φάση, ενώ τα επίπεδα CRF συσχετίζονται με δείκτες καρδιοπνευμονικής λειτουργίας και στις δύο ομάδες, και 4) ένα τρίμηνο πρόγραμμα αερόβιας άσκησης HIIT μέτριας συμμόρφωσης, μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την πνευμονική λειτουργία, την CRF και την κατάσταση της νόσου στη ΡΑ.