Walking training as a means to improve the vasodilatory function of endothelium in patients with intermittent claudication

Wstęp i cel pracy

Jednym z objawów miażdżycy zarostowej tętnic kończyn dolnych (peripheral artery disease – PAD) jest chromanie przestankowe. Stan ten charakteryzuje się występowaniem dolegliwości bólowych, kurczów, uczucia drętwienia i dyskomfortu w obrębie mięśni kończyn dolnych. Nasilają się one stopniowo podczas chodzenia, zmuszając pacjenta do zatrzymania się. Dolegliwości wywoływane są przez ciągły, określony wysiłek fizyczny i szybko ustępują po jego zaprzestaniu. Najgroźniejszą konsekwencją miażdżycy nie jest jednak samo ograniczenie możliwości chodu, ale zwiększone ryzyko wystąpienia incydentów sercowo-naczyniowych, tj. zawału serca, udaru mózgu czy też ostrego niedokrwienia kończyn dolnych [1–3].
Miażdżyca jest przewlekłym procesem zapalnym związanym z uszkodzeniem śródbłonka tętnic. Wyściela on pojedynczą warstwą komórek wewnętrzną ścianę naczyń krwionośnych, produkuje i uwalnia substancje wazoaktywne, regulujące układ krzepnięcia i fibrynolizy, czynniki wzrostu oraz szereg mediatorów rozszerzających i kurczących naczynia, utrzymując właściwe napięcie ściany tętnicy [4, 5]. Zaburzenia czynności śródbłonka naczyniowego traktowane są jako wstępny etap rozwoju subklinicznej miażdżycy [6]. Proces miażdżycowy charakteryzuje się obniżoną elastycznością naczyń, w tym upośledzeniem naczynia w zakresie rozkurczu zależnego od endotelium. Zjawisko to spowodowane jest głównie zaburzeniem równowagi pomiędzy substancjami miejscowo wydzielanymi przez śródbłonek, do których należą czynniki wywołujące skurcz i rozkurcz naczynia [1]. Wśród nich istotną rolę odgrywa tlenek azotu (nitric oxide – NO) [1, 4]. Zmniejszenie jego biodostępności łączy się m.in. ze zwiększoną skłonnością do wazokonstrykcji, stanem prozakrzepowym oraz nasileniem stanu prozapalnego w ścianie naczynia [4]. Oprócz czynników rozszerzających naczynie, śródbłonek jest również źródłem substancji wazokonstrykcyjnych, takich jak endoteliny, tromboksan, wolne rodniki i śródbłonkowy czynnik kurczący. Równowaga pomiędzy wazokonstryktorami i wazodylatatorami determinuje odpowiednie napięcie ściany naczynia. Dysfunkcja śródbłonka występuje już we wczesnych etapach miażdżycy, długo przed pojawieniem się zmian miażdżycowych widocznych w badaniach obrazowych (np. angiografii), a jej ocena może dać dodatkowe informacje o stopniu zaawansowania subklinicznej miażdżycy, może być również wykorzystywana do monitorowania wpływu leków lub innych czynników na funkcję śródbłonka [1, 4, 5].
Powszechnie stosowaną i uznaną metodą oceny funkcji śródbłonka, określającą stopień rozszerzenia tętnicy ramiennej po uprzedniej okluzji tętnic przedramienia lub proksymalnej części ramienia, jest badanie FMD (flow-mediated dilatation) [4, 5]. Zwiększony przepływ stymuluje komórki śródbłonka do wydzielania NO działającego naczyniorozkurczowo. Dysfunkcja śródbłonka przebiega ze zmniejszoną biodostępnością NO, co wiąże się z osłabieniem lub brakiem wazodylatacyjnego efektu po zadziałaniu bodźca zwiększającego przepływ [7–9].
Poprawa funkcji śródbłonka naczyniowego jest prawdopodobnie jednym z mechanizmów wydłużenia dystansu marszu u chorych z chromaniem przestankowym. Trening fizyczny przyczynia się do zwiększonej biodostępności NO, wazodylatacji zależnej od endotelium oraz zwiększania wydzielania substancji profibrynolitycznych kosztem prozakrzepowych [10–12]. Dlatego też celem pracy była ocena wazodylatacyjnej funkcji śródbłonka naczyniowego oraz możliwości funkcjonalnych chorych z chromaniem przestankowym poddanych 12-tygodniowemu treningowi marszowemu na bieżni.

Materiał i metody

Charakterystyka badanych

W badaniu wzięło udział 25 chorych (7 kobiet, 18 mężczyzn) w wieku 64 lat (±7,9 roku) z rozpoznaną miażdżycą tętnic kończyn dolnych, określaną wg klasyfikacji Fontaine’a jako stopień IIA i IIB. Pacjenci po wstępnej kwalifikacji w Poradni Chorób Serca i Naczyń kierowani byli do programu badawczego. Dystans marszu był stabilny w ciągu 6 miesięcy poprzedzających badania. Leczenie farmakologiczne było stałe, bez zmiany preparatu i jego dawki. Kliniczną charakterystykę pacjentów przedstawiono w tabeli 1.
Z badań wykluczono osoby niezdolne do chodu na bieżni z prędkością 3,2 km/godz. oraz z chorobami współistniejącymi: czynną chorobą nowotworową, zaawansowaną niewydolnością nerek, zaawansowaną niewydolnością wątroby, niewyrównaną cukrzycą, chorych z niedawno przebytymi zabiegami naczyniowymi (mniej niż 6 miesięcy), jak również pacjentów z objawami choroby wieńcowej, dusznością wysiłkową, źle kontrolowanym nadciśnieniem tętniczym, niewydolnością serca i istotnymi hemodynamicznie zaburzeniami rytmu. Uzyskano zgodę Komisji Bioetycznej na przeprowadzenie badań, a wszyscy zakwalifikowani chorzy wyrazili pisemną zgodę na uczestnictwo w programie.

Program badań

Przed rozpoczęciem 12-tygodniowego cyklu treningowego oraz po jego zakończeniu u pacjentów oceniono funkcję śródbłonka naczyniowego przy użyciu metody określającej stopień rozszerzenia tętnicy ramiennej – FMD, a także możliwości chodu, tj. czas pojawienia się chromania (CPC) i maksymalny czas marszu (MCM).

Trening marszowy na bieżni ruchomej

Nadzorowany trening marszowy na bieżni odbywał się w warunkach ambulatoryjnych. Prowadzony był 3 razy w tygodniu przez 12 tygodni. Sesje treningowe początkowo trwały 30 minut, a następnie co 6 treningów wydłużano ich czas o 5 minut. Wysiłki marszowe podczas sesji treningowych miały charakter interwałowy. Marsz przerywany był w momencie pojawienia się bólu o średnim natężeniu w obrębie mięśni kończyn dolnych, tj. ocenianego jako 4. stopień wg subiektywnej skali oceny bólu (1 – ból nie występuje, 2 – początek bólu, 3 – ból o słabym natężeniu, 4 – ból o średnim natężeniu, 5 – bardzo silny ból) [10, 13, 14]. Kolejny wysiłek marszowy podejmowano niezwłocznie po ustąpieniu dolegliwości bólowych, tj. po ok. 5-minutowym odpoczynku. Prędkość marszu była stała (3,2 km/godz.), a kąt nachylenia dobierano indywidualnie, tak aby czas marszu wynosił 3–5 minut. Wzrost czasu marszu w trakcie treningu był wskazaniem do zwiększenia intensywności poprzez zwiększenie kąta nachylenia bieżni [13].

Badanie FMD

Ocena funkcjonowania śródbłonka naczyniowego została przeprowadzona w Pracowni Ultrasonografii. Pomiar wykonano przed rozpoczęciem programu treningu oraz ponownie po 12 tygodniach treningu. Pacjentowi zalecano, aby na dzień przed przystąpieniem do badania nie zażywał niesteroidowych leków przeciwzapalnych i innych leków mogących mieć wpływ na czynność śródbłonka, np. azotanów. Badanie wykonywano w godzinach porannych na czczo, w cichym pomieszczeniu o stałej temperaturze, po odpoczynku dłuższym niż 10 minut. Pacjent był informowany, aby w dniu badania nie wykonywał wysiłków fizycznych prowadzących do zmęczenia mięśni kończyn dolnych, nie stosował używek (kofeiny, teiny) oraz aby nie palił tytoniu. Pomiar odbywał się w pozycji leżącej z kończyną górną prawą ułożoną tak, aby zapobiec jej ruchom na leżance. Wymiar strzałkowy prawej tętnicy ramiennej uwidaczniano na wysokości 2–3 cm powyżej dołu łokciowego, przy użyciu głowicy linearnej o częstotliwości 6 MHz. Pomiar był wykonywany przed i w czasie 60–90 s od opróżnienia mankietu sfigmomanometru założonego na przedramię badanej kończyny, napompowanego do wartości 30 mm Hg powyżej skurczowego ciśnienia tętniczego. Dylatacja tętnicy ramiennej po okluzji definiowana jest jako procentowa zmiana średnicy tętnicy ramiennej spowodowana niedokrwieniem w stosunku do średnicy tętnicy przed niedokrwieniem. Odpowiedzi zależnej od śródbłonka odpowiadało procentowe poszerzenie tętnicy ramiennej wywołane zwiększonym przepływem [4, 15].


średnica po niedokrwieniu – średnica w spoczynku
FMD% = –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– × 100%
średnica w spoczynku

Test na bieżni ruchomej

Po badaniu FMD przeprowadzano stopniowaną próbę marszową na bieżni ruchomej (Gait Trainer, Biodex, USA) wg protokołu Gardnera [13]. Chorzy maszerowali na bieżni ze stałą prędkością 3,2 km/godz. Początkowy kąt nachylenia wynosił 0% i co 2 minuty był podnoszony o 2%. Gdy pacjent zgłaszał pojawienie się bólu (tj. stopień 2. w subiektywnej skali oceny bólu), notowano czas wystąpienia chromania. Test przerywano w chwili pojawienia się bardzo silnych dolegliwości bólowych uniemożliwiających dalszy marsz (stopień 5. odpowiadający maksymalnemu czasowi marszu), zapisywano wówczas maksymalny czas marszu. Przed wykonaniem testu pacjenci zostali poddani wstępnej, minimum 6-minutowej, „familiaryzacji” mającej na celu zapoznanie ich ze sposobem poruszania się na bieżni [16]. Dodatkowo zostali oni pouczeni, by nie wspierać się na poręczach bieżni podczas marszu.

Analiza statystyczna

Do opracowania statystycznego wyników użyto programu STATISTICA 10.0. PL. Do zbadania rozkładu analizowanych zmiennych użyto testu Shapiro-Wilka. Ze względu na odbiegający od normalnego rozkład zmiennych do zbadania istotności statystycznej potreningowych zmian badanych zmiennych zastosowano nieparametryczny test Wilcoxona. Dane zostały przedstawione w postaci średniej i odchylenia standardowego. Różnice uznano za istotne dla p < 0,05.

Wyniki

Po 12 tygodniach treningu marszowego na bieżni ruchomej zaobserwowano istotną poprawę w zakresie wartości FMD – o 59% (ryc. 1.) (p < 0,05).
Czas pojawiania się chromania wydłużył się o 96%. Przed programem wynosił 152,88 ±64,43 s, a po jego zakończeniu wzrósł do 299,20 ±184,30 s (p < 0,05).
Maksymalny czas marszu wydłużył się o 109%. Przed programem wynosił 436,16 ±146,68 s, a po programie wzrósł do 911,44 ±367,43 s (p < 0,05).
Nie stwierdzono korelacji pomiędzy poprawą dystansu marszu a zmianą wartości FMD.

Omówienie wyników

Przeprowadzone badania wskazują, że 12-tygodniowy trening marszowy prowadzony na bieżni ruchomej poprawia funkcję śródbłonka naczyniowego oraz prowadzi do wzrostu możliwości marszu u chorych z chromaniem przestankowym.
Objaw chromania przestankowego charakterystyczny dla II stopnia miażdżycy tętnic kończyn dolnych wg skali Fontaine’a powoduje istotne ograniczenie sprawności fizycznej i ogólne pogorszenie funkcjonowania w życiu codziennym, co jest związane ze znacznym ograniczeniem możliwego do przejścia dystansu. Do celów terapeutycznych u tych pacjentów zalicza się: poprawę jakości życia m.in. przez zwiększenie sprawności fizycznej, wydłużenie dystansu marszu, umożliwienie wykonywania czynności dnia codziennego oraz zmniejszenie ryzyka powikłań sercowo-naczyniowych [1, 3, 14].
U chorych z miażdżycą kończyn dolnych ćwiczenia fizyczne prowadzą do wielu korzystnych zmian. Wśród mechanizmów poprawy wymienia się m.in. ograniczenie wpływu czynników ryzyka miażdżycy, poprawę metabolizmu tlenowego mięśni kończyn dolnych, biomechaniki marszu oraz właściwości reologicznych krwi [10]. Stwierdzono, że większość czynników ryzyka miażdżycy, takich jak nadciśnienie tętnicze, cukrzyca, zaburzenia lipidowe, palenie tytoniu, otyłość oraz proces starzenia się, wpływa na pogorszenie funkcji śródbłonka [6]. Jest ona niekiedy określana jako „barometr” chorób serca i naczyń, natomiast stopień uszkodzenia śródbłonka wskazuje na stopień ryzyka zdarzeń sercowo-naczyniowych. I tak np. poprawa funkcji śródbłonka o 1% zmniejsza ryzyko wystąpienia incydentów sercowo-naczyniowych o 13% [15].
Andreozzi i wsp. [17] oceniali funkcję śródbłonka naczyniowego poprzez zastosowanie pomiaru FMD u 22 mężczyzn z chromaniem przestankowym przed treningiem i po treningu marszowym na bieżni (prowadzonym 3 razy w tygodniu przez 6 tygodni) oraz po jednorazowym wysiłku do maksymalnego bólu mięśni kończyn dolnych. U 2/3 pacjentów po jednorazowym wysiłku na bieżni do wystąpienia maksymalnego bólu wartość FMD znajdowała się poniżej prawidłowych wartości. Na tej podstawie autorzy doszli do wniosku, że w tej grupie pacjentów ćwiczenia fizyczne nie powinny być prowadzone do maksymalnego nasilenia dolegliwości bólowych, gdyż może to spowodować progresję choroby. Ponadto ciekawą obserwacją w badaniu była istotna poprawa FMD już po 6 tygodniach regularnego, interwałowego treningu na bieżni.
Brendle i wsp. [18] analizowali funkcję śródbłonka po 6-miesięcznym nadzorowanym treningu na bieżni u 19 pacjentów z chromaniem przestankowym. Poprawa w zakresie FMD wyniosła 61%. Zmianie tej towarzyszyła poprawa czasu marszu. Po ćwiczeniach czas pojawienia się chromania u tych pacjentów wzrósł o 94%, a maksymalny czas chromania zwiększył się o 43%. Zdaniem autorów, ćwiczenia fizyczne usprawniają działanie śródbłonka naczyniowego oraz prowadzą do poprawy funkcjonowania pacjentów w życiu codziennym. Własne obserwacje potwierdzają spostrzeżenia autorów. Pacjenci po programie treningowym mogli iść dłużej bez bólu, a wartość FMD się podwyższyła, co świadczy o lepszym funkcjonowaniu śródbłonka naczyniowego. Uważa się, że u podłoża potreningowej poprawy funkcji endotelium leży zwiększenie wydzielania NO. Warto wspomnieć o badaniach Arosio i wsp. [19], w których u chorych z chromaniem przestankowym po 14-dniowych intensywnych ćwiczeniach fizycznych zanotowano zwiększenie wydzielania NO. Niestety, już po 10 dniach od zakończenia ćwiczeń stężenie NO powracało do początkowych wartości. Obserwacja ta podkreśla znaczenie regularnego i systematycznego treningu w tej grupie chorych.
Na podstawie doniesień innych autorów oraz własnych obserwacji można stwierdzić z pewnością, że oprócz wdrożenia leczenia farmakologicznego i eliminacji czynników ryzyka należy zachęcać pacjentów do regularnych ćwiczeń fizycznych. Jednakże w związku z ryzykiem błędnej interpretacji przez pacjentów zalecenia „proszę dużo chodzić” lub też jego całkowitego niezrozumienia konieczne jest szczegółowe wyjaśnienie zasad codziennej aktywności, tak aby przynosiła ona jak najwięcej korzyści [20]. Wysiłek ten może mieć różną intensywność, począwszy od zwykłego chodzenia, na nadzorowanym, dozowanym wysiłku na bieżni ruchomej skończywszy. Dzięki zastosowaniu takiego treningu chorzy są w stanie chodzić szybciej i dalej bez bólu, a także poprawia się ich wydolność fizyczna. Z badań wynika, że najskuteczniejsze są nadzorowane programy rehabilitacji ruchowej trwające 3–6 miesięcy, natomiast po ich zakończeniu chorzy powinni samodzielnie lub pod nadzorem kontynuować ćwiczenia, aby nie stracić osiągniętych korzyści [3]. Dowiedziono, że oceniany na bieżni ruchomej dystans pokonywany do chwili pojawienia się bólu na skutek rehabilitacji ruchowej zwiększa się o ok. 179%, natomiast dystans do momentu, gdy chory musi się zatrzymać z powodu bólu, wzrasta o ok. 122% [3, 12]. W badaniach własnych również odnotowano istotne statystycznie wydłużenie czasu pojawienia się chromania o 96%, a także maksymalnego czasu marszu 109%.
Istnieje wiele dowodów [21] świadczących o korzyściach klinicznych z wdrożenia 3-miesięcznego nadzorowanego programu ćwiczeń. Trening wydłuża dystans chromania u pacjentów, co przyczynia się do lepszego ich funkcjonowania w życiu codziennym. Pozwala to chorym na wykonywanie czynności o większej in- tensywności , takich jak chodzenie po schodach lub prace ogrodowe, których wcześniej nie byli w stanie wykonywać. Skuteczność programu treningowego zależy od takich czynników rokowniczych, jak osiągnięcie odpowiedniego nasilenia bólu podczas ćwiczeń, oraz od dalszego kontynuowania treningu. Chorych należy uświadomić, że chodzenie do wywołania bólu nie jest szkodliwe, a po pewnym czasie prowadzi do wydłużenia dystansu chromania. Ze względu na złożoność postępowania terapeutycznego leczeniem osób z chromaniem przestankowym powinien się zajmować specjalistyczny zespół, w skład którego wchodzą: lekarz angiolog, pielęgniarka angiologiczna, fizjoterapeuta oraz psycholog. Podsumowując, można stwierdzić, że trening marszowy stosowany u pacjentów z chromaniem przestankowym prowadzi do poprawy możliwości funkcjonalnych, a poprawa funkcji śródbłonka naczyniowego jest jednym z prawdopodobnych mechanizmów obserwowanych zmian.

Wnioski

Nadzorowany, 12-tygodniowy trening marszowy na bieżni może prowadzić do poprawy możliwości marszu i usprawnienia funkcji śródbłonka naczyniowego u chorych z chromaniem przestankowym.
Poprawa wazodylatacyjnej funkcji śródbłonka naczyniowego jest prawdopodobnie jednym z istotnych mechanizmów wydłużenia dystansu chromania w tej grupie chorych.
Brak korelacji pomiędzy zmianą dystansu marszu a poprawą funkcji śródbłonka może świadczyć o istotnym udziale innych mechanizmów prowadzących do wzrostu możliwości funkcjonalnych u pacjentów z chromaniem przestankowym.

Piśmiennictwo

1. Micker M, Chęciński P, Synowiec T. Postępowanie w przewlekłym niedokrwieniu kończyn dolnych. Przew Lek 2006; 5: 12-21.
2. Brevetti G, Schiano V, Chiariello M. Endothelial dysfunction: a key to the pathophysiology and natural history of peripheral arterial disease? Atherosclerosis 2008; 197: 1-11.
3. Norgren L, Hiatt WR, Dormandy JA, et al. Inter-Society Consensus for the Management of Peripheral Arterial Disease (TASC II). J Vasc Surg 2007; 45 Suppl: 5-61.
4. Neubauer-Geryk J, Bieniaszewski L. Metody oceny funkcji śródbłonka. Wazodylatacja tętnicy ramiennej po niedokrwieniu. Chor Serca Naczyń 2007; 4: 190-196.
5. Westfal B, Kasprzak JD. Zastosowanie kliniczne oceny funkcji śródbłonka i grubości kompleksu błona środkowa–błona wewnętrzna (IMT) tętnic szyjnych. Kardiol Pol 2005; 6: 685-692.
6. Obońska K, Grąbczewska Z, Fisz J. Ocena czynności śródbłonka naczyniowego – gdzie jesteśmy, dokąd zmierzamy? Folia Cardiologica Excerpta 2010; 5: 292-297.
7. Abrams J. Role of endothelial dysfunction in coronary artery disease. Am J Cardiol 1997; 79: 2-9.
8. Moens AL, Goovaerts I, Claeys MJ, Vrints CJ. Flow-mediated vasodilatation: a diagnostic instrument, or an experimental tool? Chest 2005; 127: 2254-2263.
9. Mitchell GF, Parise H, Vita JA, et al. Local shear stress and brachial artery flow-mediated dilatation: the Framingham Heart Study. Hypertension 2004; 44: 134-139.
10. Brzostek T, Mika P, Bromboszcz J. Miażdżyca tętnic kończyn dolnych – patofizjologia, klinika, leczenie i rehabilitacja. Rehabil Med 2004; 1: 38-50.
11. Tan KH, De Cossart L, Edwards PR. Exercise training and peripheral vascular disease. Br J Surg 2000; 5: 553-562.
12. Management of peripheral arterial disease (PAD). TransAtlantic Inter-Society Consensus (TASC). Section B: intermittent claudication. Eur J Vasc Endovasc Surg 2000; 19: 47-114.
13. Gardner AW, Skinner JS, Cantwell BW, Smith LK. Progressive vs single-stage treadmill tests for evaluation of claudication. Med Sci Sports Exerc 1991; 23: 402-408.
14. Mika P, Spodaryk K, Cencora A. Zmiany dystansu marszu i przepływu tętniczego w kończynach dolnych podczas treningu marszowego u pacjentów z chromaniem przestankowym. Rehabil Med 2005; 9: 9-15.
15. Vita JA, Keaney JF Jr. Endothelial function: a barometer for cardiovascular risk? Circulation 2002; 106: 640-642.
16. Mika P, Spannbauer A, Cencora A. Zmiana wzorca chodu i dystansu marszu w trakcie zapoznawania się pacjenta z chromaniem przestankowym ze specyfiką marszu na bieżni. Pielęg Chir Angiol 2009; 2: 65-69.
17. Andreozzi GM, Leone A, Laudani R, et al. Acute impairment of the endothelial function by maximal treadmill exercise in patients with intermittent claudication and its improvement after supervised physical training. Int Angiol 2007; 26: 12-17.
18. Brendle DC, Joseph LJ, Corretti MC, et al. Effects of exercise rehabilitation on endothelial reactivity in older patients with peripheral arterial disease. Am J Cardiol 2001; 87: 324-329.
19. Arosio E, Cuzzolin L, De Marchi S, et al. Increased endogenous nitric oxide production induced by physical exercise in peripheral arterial occlusive disease patients. Life Sci 1999; 65: 2815-2822.
20. Spannbauer A, Jaworek J, Mika P i wsp. Czy chorzy z chromaniem przestankowym znają zasady leczenia treningiem marszowym? Pielęg Chir Angiol 2011; 3: 159-164.
21. Leng GC, Fowler B, Ernst E. Exercise for intermittent claudication. Cochrane Database Syst Rev 2000; 2: CD000990.