cardiotomskСибирский журнал клинической и экспериментальной медициныSiberian Journal of Clinical and Experimental Medicine2713-29272713-265XTSU publishing10.29001/2073-8552-2020-35-2-123-130cardiotomsk-985Research ArticleКЛИНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯCLINICAL STUDIESКомплексные тренировки дыхательной и скелетной мускулатуры у пациентов с хронической сердечной недостаточностью III–V функционального класса и низкой и промежуточной фракцией выброса левого желудочка. Дизайн и обоснованиеIntegrative respiratory and skeletal musculature training in patients with functional class II–IV chronic heart failure and low or intermediate left ventricular ejection fraction: Design and rationalehttps://orcid.org/0000-0001-7992-6081БеграмбековаЮ. Л.BegrambekovaJ. L.

канд. мед. наук, доцент кафедры терапии факультета фундаментальной медицины,

ведущий научный сотрудник, отдел возраст-ассоциированных заболеваний, Медицинский научно-образовательный центр,

119991, Москва, Ленинские горы, 1

Cand. Sci. (Med.), Associate Professor, Department of Internal Medicine, Faculty of Fundamental Medicine; Leading Research Scientist, Department of Age-Associated Diseases, 

1, Leninskie Gory, Moscow, 119991

Julia.begrambekova@ossn.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1072-3670КаранадзеН. А.KaranadzeN. A.

научный сотрудник, отдел возраст-ассоциированных заболеваний, Медицинский научно-образовательный центр,

119991, Москва, Ленинские горы, 1

Research Scientist, Department of Age-Associated Diseases, Medical Scientific and Educational Center,

1, Leninskie Gory, Moscow, 119991

dr.karanadze@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-7285-2048МареевВ. Ю.MareevV. Yu.

д-р мед. наук, профессор, главный научный сотрудник, Медицинский научно-образовательный центр,

119991, Москва, Ленинские горы, 1

Dr. Sci. (Med.), Professor, Chief Research Scientist, Medical Scientific and Educational Center,

1, Leninskie Gory, Moscow, 119991

prof_mareev@ossn.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8675-7167КолесниковаЕ. А.KolesnikovaE. A.

доцент кафедры пропедевтики внутренних болезней педиатрического факультета,

117997, Москва, ул. Островитянова, 1

Cand. Sci. (Med.), Associate Professor, Department of Internal Disease Propedeutics, Faculty of Pediatrics,

1, Ostrovityanova str., Moscow, 117997

ekolesnikova2701@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-8160-5612ОрловаЯ. А.OrlovaYa. A.

д-р мед. наук, заведующий кафедрой терапии факультета фундаментальной медицины;

руководитель отдела возраст-ассоциированных заболеваний, Медицинский научно-образовательный центр,

119991, Москва, Ленинские горы, 1

Dr. Sci. (Med.), Head of the Department of Internal Medicine, Faculty of Fundamental Medicine,

Head of the Department of Age-Associated Diseases, Medical Scientifi c and Educational Center,

1, Leninskie Gory, Moscow, 119991

5163002@bk.ruМосковский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationРоссийский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. ПироговаРоссияPirogov Russian National Research Medical UniversityRussian Federation202010072020352123130Copyright © Беграмбекова Ю.Л., Каранадзе Н.А., Мареев В.Ю., Колесникова Е.А., Орлова Я.А., 20202020Беграмбекова Ю.Л., Каранадзе Н.А., Мареев В.Ю., Колесникова Е.А., Орлова Я.А.Begrambekova J.L., Karanadze N.A., Mareev V.Y., Kolesnikova E.A., Orlova Y.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sibjcem.ru/jour/article/view/985Введение

Введение. Ремоделирование дыхательной системы играет важную роль в прогрессировании хронической сердечной недостаточности (ХСН). Снижение оксигенации дыхательных мышц во время интенсивных физических нагрузок (ФН) у пациентов с ХСН может усиливать дыхательную недостаточность и провоцировать гиперактивацию дыхательного метаборефлекса, что усугубляет плохую переносимость нагрузок вследствие снижения перфузии скелетной мускулатуры. Тренировка дыхательных мышц может уменьшать гиперактивацию дыхательного метаборефлекса и улучшать переносимость и эффективность аэробных тренировок (АТ) умеренной интенсивности.

Дизайн исследования

Дизайн исследования: проспективное рандомизированное исследование с маскировкой вмешательства. В исследование будут включены 40 взрослых пациентов обоего пола с ХСН II–III функционального класса (ФК) и фракцией выброса (ФВ) ≤49%. Пациенты будут рандомизированы в соотношении 1 : 1 в активную или контрольную группу. Пациенты из группы активного ведения в течение 4 нед. участвуют в тренировках дыхательной мускулатуры (ДМ) с последующим 12-недельным циклом АТ умеренной интенсивности (ходьба по беговой дорожке). Контрольная группа будет в течение 4 нед. получать имитацию дыхательных тренировок – ДТ (дыхательный тренажер THRESHOLD® IMT с уровнем сопротивления чуть выше 0), также с последующим 12-недельным циклом АТ умеренной интенсивности (ходьба по беговой дорожке).

Основная цель исследования: сравнить влияние различных методов тренировок на функциональные возможности (пик VO2). Вторичные показатели включают изменения силы дыхательных мышц, сывороточные биомаркеры (NT-proBNP и ST2) и ангиотензин II. Также будут оцениваться качество жизни, связанное со здоровьем (MLwHFQ.23), и психоэмоциональное состояние пациентов. В исследовании запланирован дополнительный анализ с подходящей по характеристикам группой пациентов, которые прошли скрининг, но отказались от участия в исследовании.

Заключение

Заключение. Пациенты с сердечной недостаточностью (СН) часто отказываются от тренировок из-за симптомов одышки и мышечной слабости. Мы предполагаем, что методика тренировок, основанная на включении тренировок ДМ в качестве первого этапа кардиореабилитации, будет положительно влиять на эффективность последующих АТ у пациентов с ХСН путем уменьшения активности ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (РААС) и симпатоадреналовой системы (САС) и повышения дыхательной эффективности. 

Respiratory system remodeling plays an important role in the progression of congestive heart failure (CHF). Decreased oxygenation of the respiratory muscles during intense physical exertion in patients with CHF may aggravate respiratory failure and provoke hyperactivation of the inspiratory metaborefl ex, thereby aggravating exercise intolerance due to a decrease in muscular system perfusion. Respiratory muscle training can minimize the eff ects of inspiration metaborefl ex activation and prolong the duration of exercise.

Trial design

Trial design. This is a prospective randomized trial with a sham control. The trial will include 40 adult patients of both genders with NYHA II-III CHF and with ejection fraction (EF) ≤ 49%. Patients will be randomized in a 1:1 ratio to either Active or Control group. Active group will receive four-week guided respiratory muscles training followed by 12-week guided aerobic training (treadmill walking). Control group will receive four-week sham respiratory muscles training (THRESHOLD® IMT breathing trainer with level slightly above 0), followed by 12 weeks guided aerobic training (treadmill walking). The primary aim is to compare the eff ect of diff erent training modalities on functional capacity (peak VO2 ). Secondary outcome measures include changes in respiratory muscle strength, serum biomarkers (NT-proBNP and ST2) and Angiotensin II. Health-related quality of life (MLwHFQ.23) and psycho-emotional state of patients also will be assessed.The study also planned an additional analysis with a suitable group of patients who were screened but refused to participate in the study.

Conclusion

Conclusion. Heart failure patients often give up exercise due to symptoms of shortness of breath and muscle weakness. We suggest that the training technique based on the inclusion of respiratory muscle training as the fi rst stage of cardiac rehabilitation will positively aff ect the eff ectiveness of subsequent aerobic training in patients with heart failure, by reducing the activity of RAAS and SAS and increasing respiratory effi ciency. 

хроническая сердечная недостаточностьаэробные упражнениядыхательные упражнениякардиореабилитациямозговой натрийуретический пептидангиотензин IICHFaerobic exercisebreathing exercisescardio rehabilitationBNPangiotensin IIReferencesBarreiro E. Role of protein carbonylation in skeletal muscle mass loss associated with chronic conditions. Proteomes. 2016;4(2):18. DOI: 10.3390/proteomes4020018.Barreiro E. Role of protein carbonylation in skeletal muscle mass loss associated with chronic conditions. Proteomes. 2016;4(2):18. DOI: 10.3390/proteomes4020018.Lenk K., Schuler G., Adams V. Skeletal muscle wasting in cachexia and sarcopenia: molecular pathophysiology and impact of exercise training. J. Cachexia Sarcopenia Muscle. 2010;1(1):9–21. DOI: 10.1007/s13539-010-0007-1.Lenk K., Schuler G., Adams V. Skeletal muscle wasting in cachexia and sarcopenia: molecular pathophysiology and impact of exercise training. J. Cachexia Sarcopenia Muscle. 2010;1(1):9–21. DOI: 10.1007/s13539-010-0007-1.Stasko S.A., Hardin B.J., Smith J.D., Moylan J.S., Reid M.B. TNF signals via neuronal-type nitric oxide synthase and reactive oxygen species to depress specific force of skeletal muscle. J. Appl. Physiol. 2013;114(11):1629–1636. DOI: 10.1152/japplphysiol.00871.2012.Stasko S.A., Hardin B.J., Smith J.D., Moylan J.S., Reid M.B. TNF signals via neuronal-type nitric oxide synthase and reactive oxygen species to depress specific force of skeletal muscle. J. Appl. Physiol. 2013;114(11):1629–1636. DOI: 10.1152/japplphysiol.00871.2012.Rosca M.G., Hoppel C.L. New aspects of impaired mitochondrial function in heart failure. J. Bioenerg. Biomembr. 2009;41(2):107–112. DOI: 10.1007/s10863-009-9215-9.Rosca M.G., Hoppel C.L. New aspects of impaired mitochondrial function in heart failure. J. Bioenerg. Biomembr. 2009;41(2):107–112. DOI: 10.1007/s10863-009-9215-9.Беграмбекова Ю.Л., Каранадзе Н.А., Орлова Я.А. Нарушения системы дыхания при хронической сердечной недостаточности. Кардиология. 2019;59(2S):15–24. DOI: 10.18087/cardio.2626.Begrambekova Y.L., Karanadze N.A., Orlova Y.A. Alterations of the respiratory system in heart failure. Kardiologiia. 2019;59(2S):15–24 (In Russ.). DOI: 10.18087/cardio.2626.Meyer F.J., Borst M.M., Zugck C., Kirschke A., Schellberg D., Kübler W. et al. Respiratory muscle dysfunction in congestive heart failure: Clinical correlation and prognostic significance. Circulation. 2001;103(17):2153– 2158. DOI: 10.1161/01.CIR.103.17.2153.Meyer F.J., Borst M.M., Zugck C., Kirschke A., Schellberg D., Kübler W. et al. Respiratory muscle dysfunction in congestive heart failure: Clinical correlation and prognostic significance. Circulation. 2001;103(17):2153– 2158. DOI: 10.1161/01.CIR.103.17.2153.Harms C.A., Babcock M.A., McClaran S.R., Pegelow D.F., Nickele G.A., Nelson W.B. et al. Respiratory muscle work compromises leg blood fl ow during maximal exercise. J. Appl. Physiol. 1997;82(5):1573–1583. DOI: 10.1152/jappl.1997.82.5.1573.Harms C.A., Babcock M.A., McClaran S.R., Pegelow D.F., Nickele G.A., Nelson W.B. et al. Respiratory muscle work compromises leg blood flow during maximal exercise. J. Appl. Physiol.1997;82(5):1573–1583. DOI: 10.1152/jappl.1997.82.5.1573.Harms C.A., Wetter T.J., McClaran S.R., Pegelow D.F., Nickele G.A., Nelson W.B. et al. Effects of respiratory muscle work on cardiac output and its distribution during maximal exercise. J. Appl. Physiol. 1998;85(2):609– 618. DOI: 10.1152/jappl.1998.85.2.609.Harms C.A., Wetter T.J., McClaran S.R., Pegelow D.F., Nickele G.A., Nelson W.B. et al. Effects of respiratory muscle work on cardiac output and its distribution during maximal exercise. J. Appl. Physiol. 1998;85(2):609– 618. DOI: 10.1152/jappl.1998.85.2.609.Beniaminovitz A., Lang C.C., LaManca J., Mancini D.M. Selective low-level leg muscle training alleviates dyspnea in patients with heart failure. J. Am. Coll. Cardiol. 2002;40(9):1602–1608. DOI: 10.1016/s0735-1097(02)02342-2.Beniaminovitz A., Lang C.C., LaManca J., Mancini D.M. Selective low-level leg muscle training alleviates dyspnea in patients with heart failure. J. Am. Coll. Cardiol. 2002;40(9):1602–1608. DOI: 10.1016/s0735-1097(02)02342-2.Mancini D.M., Henson D., La Manca J., Donchez L., Levine S. Benefi t of selective respiratory muscle training on exercise capacity in patients with chronic congestive heart failure. Circulation. 1995;91(2):320–329. DOI: 10.1161/01.cir.91.2.320.Mancini D.M., Henson D., La Manca J., Donchez L., Levine S. Benefit of selective respiratory muscle training on exercise capacity in patients with chronic congestive heart failure. Circulation. 1995;91(2):320–329. DOI: 10.1161/01.cir.91.2.320.Joseph C.N., Porta C., Casucci G., Casiraghi N., Maff eis M., Rossi M. et al. Slow breathing improves arterial baroreflex sensitivity and decreases blood pressure in essential hypertension. Hypertension. 2005;46(4):714– 718. DOI: 10.1161/01.HYP.0000179581.68566.7d.Joseph C.N., Porta C., Casucci G., Casiraghi N., Maffeis M., Rossi M. et al. Slow breathing improves arterial baroreflex sensitivity and decreases blood pressure in essential hypertension. Hypertension. 2005;46(4):714– 718. DOI: 10.1161/01.HYP.0000179581.68566.7d.Bernardi L., Gabutti A., Porta C., Spicuzza L. Slow breathing reduces chemoreflex response to hypoxia and hypercapnia, and increases barorefl ex sensitivity. J. Hypertens. 2001;19(12):2221–2229. DOI: 10.1097/00004872-200112000-00016.Bernardi L., Gabutti A., Porta C., Spicuzza L. Slow breathing reduces chemoreflex response to hypoxia and hypercapnia, and increases baroreflex sensitivity. J. Hypertens. 2001;19(12):2221–2229. DOI: 10.1097/00004872-200112000-00016.Мареев В.Ю., Фомин И.В., Агеев Ф.Т., Беграмбекова Ю.Л., Васюк Ю.А., Гарганеева А.А. идр. Клинические рекомендации ОССН – РКО – РНМОТ. Сердечная недостаточность: хроническая (ХСН) и острая декомпенсированная (ОДСН). Диагностика, профилактика и лечение. Кардиология. 2018;58(6S):8–164. DOI: 10.18087/cardio.2475.Mareev V.Y., Fomin I.V., Ageev F.T., Begrambekova Y.L., Vasyuk Y.A., Garganeeva A.A. et al. Russian Heart Failure Society, Russian Society of Cardiology. Russian Scientific Medical Society of Internal Medicine Guidelines for Heart failure: Chronic (CHF) and acute decompensated (ADHF). Diagnosis, prevention and treatment. Kardiologiia. 2018;58(6S):8–164 (In Russ.). DOI: 10.18087/cardio.2475.Feola M., Garnero S., Vallauri P., Salvatico L., Vado A., Leto L. et al. Relationship between cognitive function, depression/anxiety and functional parameters in patients admitted for congestive heart failure. Open Cardiovasc. Med. J. 2013;7:54–60. DOI: 10.2174/18741924013070 10054.Feola M., Garnero S., Vallauri P., Salvatico L., Vado A., Leto L. et al. Relationship between cognitive function, depression/anxiety and functional parameters in patients admitted for congestive heart failure. Open Cardiovasc. Med. J. 2013;7:54–60. DOI: 10.2174/1874192401307010054.Арутюнов Г.П., Колесникова Е.А., Беграмбекова Ю.Л., Орлова Я.А., Рылова А.К., Аронов Д.М. и др. Рекомендации по назначению физических тренировок пациентам с хронической сердечной недостаточностью. Журнал Сердечная Недостаточность. 2017; 18(1):41–66. DOI: 10.18087/rhfj.2017.1.2339.Arutyunov G.P., Kolesnikova E.A., Begrambekova Yu.L., Orlova Ya.A., Rylova A.K., Aronov D.M. et al. Exercise training in chronic heart failure: practical guidance of the Russian Heart Failure Society. Russian Heart Failure Journal. 2017;18(1):41–66 (In Russ.). DOI: 10.18087/rhfj.2017.1.2339.Whellan D.J., O’Connor C.M., Lee K.L., Keteyian S.J., Cooper L.S., Ellis S.J. et al. Heart failure and a controlled trial investigating outcomes of exercise training (HF-ACTION): Design and rationale. Am. Heart J. 2007;153(2):201–211. DOI: 10.1016/j.ahj.2006.11.007.Whellan D.J., O’Connor C.M., Lee K.L., Keteyian S.J., Cooper L.S., Ellis S.J. et al. Heart failure and a controlled trial investigating outcomes of exercise training (HF-ACTION): Design and rationale. Am. Heart J. 2007;153(2):201–211. DOI: 10.1016/j.ahj.2006.11.007.Мареев В.Ю., Беграмбекова Ю.Л., Даниелян М.О., Агеев Ф.Т., Гиляревский С.Р., Беленков Ю.Н. и др. Какие вопросы задаются, и на какие вопросы способны ответить исследования по немедикаментозному лечению пациентов с сердечной недостаточностью. Уроки исследования ШАНС. Журнал Сердечная Недостаточность. 2014;15(6):383–396.Mareev V.Yu., Begrambekova Yu.L., Danielyan M.O., Ageev F.T., Gilyarevskiy S.R., Belenkov Yu.N. et al. What questions are asked and answered by studies of non-drug treatment in patients with heart failure. Lessons from the CHANCE study. Russian Heart Failure Journal. 2014;15(6):383–396 (In Russ.).Evangelista L.S., Kagawa-Singer M., Dracup K. Gender differences in health perceptions and meaning in persons living with heart failure. Heart & Lung. 2001;30(3):167–176. DOI: 10.1067/mhl.2001.114893.Evangelista L.S., Kagawa-Singer M., Dracup K. Gender differences in health perceptions and meaning in persons living with heart failure. Heart & Lung. 2001;30(3):167–176. DOI: 10.1067/mhl.2001.114893.Costello J.-A., Boblin S. What is the experience of men and women with congestive heart failure? Can. J. Cardiovasc. Nurs. 2004;14(3): 9–20.Costello J.-A., Boblin S. What is the experience of men and women with congestive heart failure? Can. J. Cardiovasc. Nurs. 2004;14(3):9–20.Zambroski C.H. Qualitative analysis of living with heart failure. Heart & Lung. 2003;32(1):32–40. DOI: 10.1067/mhl.2003.10.Zambroski C.H. Qualitative analysis of living with heart failure. Heart & Lung. 2003;32(1):32–40. DOI: 10.1067/mhl.2003.10.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.