Resumen
Se está considerando el uso del ejercicio de resistencia de baja intensidad con restricción del flujo sanguíneo (KAATSU) en la rehabilitación cardíaca. Sin embargo, las respuestas fisiológicas a dicho ejercicio aún no se han caracterizado por completo. En un esfuerzo inicial en hombres sanos (n = 11, edad: 26,3 ± 4,6 años), comparamos las respuestas fisiológicas al ejercicio de resistencia de baja intensidad con y sin KAATSU en el muslo. Los participantes realizaron una prueba de ejercicio gradual máxima utilizando un cicloergómetro con o sin KAATSU. Examinamos las respuestas al ejercicio de ciclismo en el umbral ventilatorio (VT) en la frecuencia cardíaca (FC), el consumo de oxígeno (VO2), disnea, índices de esfuerzo percibido (RPE), presión arterial (PA) y activación del recto femoral. Los participantes alcanzaron VT con una carga mecánica, FC y VO más bajos.2disnea y doble producto (FC×PA sistólica) con KAATSU versus sin KAATSU. En VT, RPE y la actividad del recto femoral no difirieron entre las dos condiciones. Estos resultados sugieren que KAATSU redujo la intensidad del ejercicio para alcanzar el VT y las respuestas fisiológicas al ejercicio en el VT sin cambios en la activación del músculo extensor de la rodilla. Los resultados de este estudio piloto en hombres sanos sugieren que el ejercicio aeróbico KAATSU a intensidad VT tiene el potencial de ser un adyuvante eficaz y de baja carga para el ciclismo en la rehabilitación cardíaca.
Introducción
La fuerza muscular, la masa muscular y la función cardiovascular pueden verse gravemente afectadas en pacientes que necesitan rehabilitación cardíaca. Para reducir estos déficits fisiológicos, el ejercicio aeróbico se utiliza a menudo en la rehabilitación cardíaca. La Sociedad Japonesa de Circulación y el Grupo de Trabajo Conjunto de la Asociación Japonesa de Rehabilitación Cardíaca (Grupo de Trabajo Conjunto JCS/JACR) recomiendan establecer la intensidad del ejercicio por debajo del umbral anaeróbico en función del umbral ventilatorio (VT) de los pacientes (1). Estas precauciones se utilizan para minimizar los riesgos de arritmias de novo y exacerbar las insuficiencias cardíacas existentes (1,2). Si bien el ejercicio aeróbico de baja intensidad por debajo del VT puede aumentar la capacidad de ejercicio, tiene pocos efectos sobre la fuerza y la masa muscular.3). Por lo tanto, se necesita una modalidad de ejercicio segura y eficaz que pueda mejorar tanto la capacidad aeróbica como la fuerza y masa muscular y aumentar la eficacia de la rehabilitación cardíaca.
Bruseghini et al. (2015) informaron que 8 semanas de entrenamiento en intervalos de alta intensidad (HIIT) mejoraron tanto la aptitud cardiovascular como la masa muscular (4). Una revisión reciente también sugirió que el HIIT es un adyuvante seguro y más eficaz para mejorar la capacidad aeróbica que el ejercicio aeróbico de intensidad moderada (5). El Grupo de Trabajo Conjunto JCS/JACR recomienda prescribir HIIT a pacientes con síntomas estables y a aquellos que permanecen asintomáticos durante el ejercicio aeróbico convencional (1). Sin embargo, los pacientes cardíacos a menudo informan fatiga del músculo esquelético en las extremidades inferiores durante la rehabilitación cardíaca, lo que reduce la tolerancia al ejercicio.6). Por lo tanto, se necesita un modo de ejercicio que los pacientes cardíacos puedan realizar y aún así mejorar la capacidad aeróbica y la fuerza y masa muscular.
El ejercicio de baja intensidad con restricción del flujo sanguíneo (KAATSU) es una opción. Este tipo de ejercicio puede aumentar la fuerza y la masa muscular en adultos sanos (7). La hipertrofia muscular podría deberse a los aumentos inducidos por el estrés metabólico en el nivel de hormonas sistémicas y la activación de las fibras musculares de contracción rápida.8). Un estudio clínico informó que el ejercicio de resistencia KAATSU de baja intensidad aumentó la capacidad aeróbica y la fuerza y masa muscular sin eventos adversos en pacientes cardíacos (9). Un estudio reciente informó que, en comparación con los adultos sanos, no hay cambios específicos del paciente en las respuestas respiratorias y circulatorias durante dicho ejercicio (10), proporcionando evidencia de que el ejercicio de resistencia KAATSU de baja intensidad es seguro para los pacientes cardíacos. Sin embargo, algunos pacientes cardíacos no aptos podrían realizar ejercicios aeróbicos convencionales, pero no pueden realizar ejercicios de resistencia ni siquiera a intensidades tan bajas.11).
Un estudio previo informó que la baja intensidad (40% del VO2max) El ejercicio aeróbico KAATSU mejoró la fuerza y masa muscular y también la capacidad aeróbica en adultos sanos (12,13). Por lo tanto, existe la posibilidad de que el ejercicio aeróbico KAATSU de baja intensidad pueda ser eficaz para pacientes cardíacos con baja condición física que se someten a rehabilitación cardíaca. Debido a que KAATSU aumenta la frecuencia cardíaca (FC), la presión arterial (PA) y el gasto cardíaco durante el ejercicio aeróbico de baja intensidad (40% de la producción máxima de potencia), se recomienda precaución al prescribir ejercicio aeróbico KAATSU de baja intensidad a pacientes cardíacos.14). Sin embargo, todavía falta el examen de los cambios inducidos por KAATSU en las respuestas respiratorias y circulatorias durante el ejercicio aeróbico en VT. En conjunto, en un esfuerzo inicial, el objetivo del presente estudio piloto fue examinar la intensidad del ejercicio necesaria para alcanzar el VT con y sin KAATSU y determinar las respuestas fisiológicas que incluyen FC, PA, VO2disnea, índices de esfuerzo percibido (RPE) y activación de los extensores de la rodilla durante el ejercicio en adultos jóvenes sanos. Realizamos el estudio actual con miras a estudios futuros que se realizarán en pacientes sometidos a rehabilitación con ejercicio cardíaco.
Métodos
Participantes
En el estudio participaron hombres jóvenes sanos (n = 11, edad: 26,3 ± 4,6 años, altura: 171,4 ± 5,1 cm, masa: 66,8 ± 6,8 kg), libres de deficiencias motoras y cardiovasculares. Se obtuvo el consentimiento informado por escrito de cada participante antes de comenzar las mediciones. El Comité de Bioética del Hospital Universitario Médico de Dokkyo aprobó el protocolo del estudio que cumplía con la Declaración de Helsinki (número de aprobación: 27074). Los participantes fueron reclutados entre 2019 y 2022.
protocolo experimental
Los participantes visitaron el laboratorio en 2 días, separados por 1 semana. Ejecutaron una prueba de ejercicio gradual máxima en una bicicleta ergómetro sin KAATSU (sin KAATSU) el día 1 y con KAATSU el día 2. Se aplicó KAATSU durante toda la prueba de ejercicio gradual máxima usando una bicicleta ergómetro. En la condición sin KAATSU, los participantes se ejercitaron sin el aparato KAATSU. En la condición KAATSU, el aparato KAATSU ajustó automáticamente la presión a 180 mmHg durante el ejercicio. Cada día, antes de realizar el ejercicio de ciclismo, se registró la actividad EMG en el recto femoral derecho durante una contracción voluntaria máxima (MVC) isométrica que los participantes realizaron con la rodilla y la cadera flexionadas 90° mientras estaban sentados en una camilla de exploración. El extremo distal de la pierna derecha se fijó a la pata de la cama con un cinturón para bloquear la extensión de la rodilla, lo que resultó en una MVC isométrica. Luego, los participantes fueron sentados en el cicloergómetro. Después de un calentamiento de 4 minutos, la prueba de ejercicio gradual máxima comenzó en etapas de 1 minuto de duración con incrementos de 20W. Durante la prueba, la cadencia se mantuvo en 50 revoluciones por minuto acompañada por un metrónomo a 100 pulsaciones por minuto.
KAATSU (restricción del flujo sanguíneo)
Se utilizó el sistema compacto KAATSU (KAATSU Nano, KAATSU Global, CA, EE. UU.) para restringir artificialmente el flujo sanguíneo en ambos muslos. Los participantes se sentaron en el cicloergómetro (Strength Ergo 8, Fukuda Denshi, Tokio, Japón), y se colocó el manguito neumático (60 mm de ancho, KAATSU Air Bands, KAATSU Global, CA, EE. UU.) alrededor del extremo proximal de cada muslo. Porque una presión KAATSU de 150 a 200 mmHg puede inducir cambios cardiorrespiratorios en reposo (15) y nuestro estudio anterior demostró que la presión de KAATSU a 180 mmHg aumentaba la actividad muscular durante el ejercicio de resistencia de baja intensidad en pacientes cardíacos (11), establecimos la presión de KAATSU en 180 mmHg en el experimento actual.
Recopilación de datos
Registramos datos respiración a respiración, incluida la ventilación (VE), la emisión de dióxido de carbono (VCO2) y el consumo de oxígeno (VO2) a través de un analizador de gases (AE-340n, Minato Medical Science, Osaka, Japón). La frecuencia cardíaca (FC) se obtuvo mediante un sistema de prueba de esfuerzo (ML-9000, Fukuda Denshi, Tokio, Japón). Registramos calificaciones de disnea percibida (disnea) utilizando una escala de Borg modificada de 0 a 10 (16) y el esfuerzo percibido del esfuerzo de extensión de la rodilla (RPE) utilizando una escala de Borg de 6 a 20 (17). Los participantes informaron disnea y RPE con el dedo índice derecho en un valor en una escala impresa en papel. La presión arterial (PA) se registró en la parte superior del brazo izquierdo utilizando un esfigmomanómetro automático (FB-300, Fukuda Denshi, Tokio, Japón). Durante el registro de la PA, los participantes siguieron pedaleando mientras agarraban naturalmente el mango del cicloergómetro. La disnea, RPE y BP se registraron como ejercicio en un intervalo de 1 minuto durante el ejercicio.
La actividad electromiográfica de superficie (EMG) se registró mediante un electrodo de superficie activo (2 mm de ancho, 10 mm de largo, 10 mm entre electrodos, SS-2096, Nihon Kohden, Tokio, Japón) pegado con cinta adhesiva sobre el vientre del recto femoral derecho (18). El manguito KAATSU no cubría los electrodos de EMG. La piel se limpió con un algodón empapado en alcohol para reducir la impedancia de la piel. El electrodo de tierra se colocó sobre la piel de la espina ilíaca anterosuperior derecha. La señal EMG se transmitió (ZB-581G, Nihon Kohden, Tokio, Japón) a un receptor (ZR-550H, Nihon Kohden, Tokio, Japón) que estaba conectado a un sistema multitelemétrico (WEB-5500, Nihon Kohden, Tokio, Japón). Se fijó un goniómetro (SG 150, Biometrics, Newport, Reino Unido) en el lado lateral de la rodilla con cinta de doble cara para monitorear la posición angular de la articulación de la rodilla derecha durante el ejercicio de ciclismo. La señal del EMG y del goniómetro se muestreó a 2 kHz utilizando un sistema multitelémetro. Suavizamos la señal EMG usando un filtro de paso de banda (15–500 Hz) y la señal del goniómetro usando un filtro de paso bajo (6 Hz) mediante un software de procesamiento de señal (Spike 2, Cambridge Electronics Devices, Cambridge, Reino Unido).
Análisis de datos
El umbral anaeróbico se determinó en función de un umbral ventilatorio (VT) (19). Tres médicos (1 médico, 2 fisioterapeutas) controlaron el equivalente ventilatorio respiración a respiración del dióxido de carbono (VE/VCO2) y para oxígeno (VE/VO2) curvas durante la prueba de ejercicio gradual máxima. VT se determinó como el punto donde VE/VO2 aumentó mientras que VE/VCO2 no cambió. Cuando un participante no mostró un VT distinto, calculamos fuera de línea una pendiente de VCO2-VO2 diagrama y VT determinado utilizando el método de pendiente en V (20). Para evaluar el trabajo cardíaco, también calculamos un producto doble (DP) como FC × PA sistólica (PAs). Según el Grupo de Trabajo Conjunto JCS/JACR (1), los datos dentro de 1 minuto antes del VT se utilizaron para calcular el VT.
La señal del goniómetro se utilizó para determinar la fase de extensión de la articulación de la rodilla durante el ejercicio de ciclismo. La señal EMG se rectificó en onda completa y se normalizó como %MVC (21) para comparar la amplitud de EMG entre el día 1 y el día 2. Se calcularon la amplitud máxima y promediada para la fase de extensión de la articulación de la rodilla de una serie de 5 ciclos dentro de 1 minuto antes de que se calculara la VT.
Todos los datos se almacenaron como datos digitales en una PC con anonimización vinculable después del experimento.
Resultados
Carga mecánica y VO2 en potencia máxima de salida
La carga mecánica y la duración del ejercicio en la producción de potencia máxima en KAATSU (151,1 ± 18,1 W, 10,6 ± 0,9 min) fueron menores que sin KAATSU (185,4 ± 34,9 W, 12,3 ± 1,7 min, P = 0,002, d = 1,23, P<0,001, d = 1,23, respectivamente). VO2 en la producción de potencia máxima en KAATSU (31,0 ± 6,4 ml/min/kg) fue menor que sin KAATSU (36,9 ± 8,9 ml/min/kg, P = 0,004, d = 0,74).
Carga mecánica, FC y VO2 en VT
Los participantes alcanzaron VT con una carga mecánica y una duración de ejercicio más bajas en KAATSU (70,0 ± 26,1 W, 6,5 ± 1,3 min) frente a sin KAATSU (104,2 ± 30,3 W, 8,2 ± 1,5 min, P <0,001). d = 1,21, P<0,001, d = 1,21, respectivamente). Higo 1 muestra FC y VO2 en VT en KAATSU y no-KAATSU. La FC en VT en KAATSU (110,8 ± 17,9 bpm) fue menor que sin KAATSU (127,5 ± 17,1 bpm, P <0,001, d = 0,95). VO2 en VT en KAATSU (17,2 ± 4,9 ml/min/kg) fue menor que sin KAATSU (22,2 ± 7,0 ml/min/kg, P <0,001, d = 0,83).
