Rehabilitation in Multiple Sclerosis: challenging high intense exercise therapy

Abstract

Dit doctoraatsproject omvat twee grote onderzoeksdoelstellingen (A & B). Ten eerste richtte dit project zich op het onderzoeken van de impact van hoog-intense interval training (HIIT) als therapeutische bewegingsinterventie op gezondheidsgerelateerde comorbiditeiten (bvb. cardiovasculaire risico’s) die veelal het gevolg zijn van MS gerelateerde inactiviteit (A). Ten tweede trachtten we in dit project om HIIT als revalidatiestrategie in MS verder te optimaliseren (B). Om dit te verwezenlijken hebben we getracht de algemene HIIT prestatie en functionele uitkomst na HIIT te verbeteren (B1). Verder hebben we strategieën onderzocht om de haalbaarheid en therapietrouw van HIIT in de revalidatie van personen met MS te optimaliseren (B2). Om de impact van HIIT op enkele belangrijke gezondheidsgerelateerde MS comorbiditeiten zoals cardiovasculaire aandoeningen, die vaak veroorzaakt worden door inactiviteitsgerelateerde secundaire symptomen, is het eerst nodig om te weten welke cardiovasculaire risicofactoren verstoord zijn in personen met MS. Eerder onderzoek heeft uitgewezen dat personen met MS inderdaad een verhoogd risico op cardiovasculaire aandoeningen hebben vergeleken met gezonde controles. Echter is het niet duidelijk of dit verhoogde risico te wijten is aan veranderingen in lichaamssamenstelling, bloeddruk, bloed lipidenprofiel of controle van de suikerregulatie. Daarom hebben we in Studie 1 (doelstelling A) onderzocht welke cardiovasculaire risicofactoren voornamelijk bijdragen aan het verhoogde risico op cardiovasculaire aandoeningen in MS, en hebben we de relatie tussen al deze factoren bekeken. In andere populaties is het positieve effect van hoog intense oefentherapie op gezondheidsgerelateerde parameters, inclusief cardiovasculaire risicofactoren, reeds bewezen. Op basis van de resultaten uit Studie 1, en omdat dit nooit eerder onderzocht werd in MS, hebben we in Studie 2 onderzocht of een hoog intens oefenprogramma het potentieel heeft om een aantal belangrijke en verstoorde cardiovasculaire risicofactoren in MS patiënten te verbeteren. Onlangs werd aangetoond dat MS patiënten verhoogde concentraties lactaat in het bloed hebben t.o.v. gezonde controles. Of deze bloedlactaatconcentraties ook verhoogd zijn tijdens inspanning bij MS patiënten is echter niet geweten. Dit is zeer relevante informatie, aangezien verstoorde inspanningsgerelateerde bloedlactaatconcentraties tijdens HIIT kunnen leiden tot grotere subjectieve vermoeidheid en mogelijks snellere opgave van de fysieke activiteit. Indien zo, kan dit leiden tot een ontoereikende hoog intense prikkel en dus een verzwakte en verlaagde klinische uitkomst. Om deze redenen hebben we in Studie 3 onderzocht of opstapeling van lactaat in het bloed, tijdens sub- en maximale inspanning, verschillend is in MS patiënten t.o.v. gezonde controles. De tweede doelstelling (B) van dit doctoraatsproject omvatte het optimaliseren van de algemene HIIT prestatie/revalidatie in MS (doelstelling B1). Hiermee willen we inspanningscapaciteit, spierkracht, functionaliteit en levenskwaliteit in deze populatie verder verbeteren. Bovendien, en dankzij de veelbelovende resultaten van HIIT in MS, is het nodig om de bestaande HIIT protocollen te optimaliseren en zodoende de haalbaarheid en therapietrouw op lange termijn te verbeteren (doelstelling B2). Dit is noodzakelijk om de integratie van HIIT in de bestaande revalidatiestrategieën te vergemakkelijken. In de sportwereld is β-alanine (doelstelling B1) een zeer populair prestatiebevorderend supplement, aangezien dit de spiercarnosine concentratie verhoogt en hierdoor een verbetering geeft van de sportprestatie, voornamelijk tijdens hoog intens intermittente inspanningen. De onderliggende mechanismen die hier aan de grondslag liggen zijn een verbeterde Ca2+ regulatie en buffering van inspanningsgerelateerd bloedlactaat. Het verhogen van spiercarnosine, door β-alanine supplementatie, leidt dus tot een verbetering van de HIIT prestatie. Echter, vooraleer we de impact van β-alanine supplementatie en verhoogde spiercarnosine op de HIIT prestatie bij MS kunnen onderzoeken, is het nodig om de impact van MS op deze concentraties van spiercarnosine te begrijpen. In Studie 4 (doelstelling B1) hebben we daarom onderzocht of carnosine concentraties in de spieren van een proefdiermodel voor MS (EAE, Experimentele Auto-immune Encephalomyelitis) en MS patiënten, verschilt van gezonde controles. Omdat zowel EAE als MS de spiercarnosine concentraties lijken te beïnvloeden, hebben we eerst het effect van carnosine/ β-alanine supplementatie in dieren onderzocht (Studie 5, doelstelling B1). In de topsportwereld worden trainingsprogramma’s vaak geperiodiseerd in opeenvolgende fases en cycli. Dit om specifieke trainingsdoelen en optimale prestaties op lange termijn te bereiken en ook overbelasting en het ontstaan van blessures te minimaliseren. In de huidige MS revalidatie wordt echter nog steeds gebruik gemaakt van monotone, uniforme belasting en progressief lineaire revalidatie/trainingsprogramma’s die vaak leiden tot verminderde motivatie, mentale vermoeidheid, slechte therapietrouw, overbelastingsletsels en suboptimale trainingsstimuli. Bovendien en ondanks substantiële klinische verbeteringen na HIIT in MS, lijkt de effectieve implementatie van dergelijke hoog intense trainingsinterventies in de huidige revalidatie moeilijk. Revalidatieprogramma’s die enkel bestaan uit HIIT zijn fysiek zeer veeleisend en dit lijkt de therapietrouw op lange termijn negatief te beïnvloeden. Inderdaad, verminderde klinische uitkomsten, resulterend uit verminderde therapietrouw na hoog intense inspanningen werden reeds gerapporteerd bij sedentaire volwassenen. Daarom hebben we in Studie 6 (doelstelling B2) onderzocht of een geperiodiseerd trainingsprogramma, inclusief veeleisende HIIT sessies, de therapietrouw en haalbaarheid van HIIT in MS kan verbeteren. Doelstelling A Tijdens dit doctoraatsproject hebben we kunnen aantonen dat verschillende cardiovasculaire risicofactoren aan de basis liggen van het verhoogde risico op de ontwikkeling van cardiovasculaire aandoeningen in MS patiënten, met een toegenomen vetmassa als primaire risicofactor. Echter, in vergelijking met andere populaties konden we deze verstoorde risicofactoren niet remediëren m.b.v. een hoog intens oefenprogramma. We veronderstelden dat een toegenomen bloedlactaatproductie tijdens inspanning in MS deze patiënten belemmerde om te kunnen trainen aan een voldoende hoge intensiteit, hetgeen zou leiden tot onvoldoende responsen op cardiovasculaire risicofactoren na deze inspanning. Echter, aangezien de opstapeling van bloedlactaat tijdens inspanning niet verschillend bleek te zijn tussen MS patiënten en gezonde controles, konden we deze hypothese niet bevestigen. Hieruit kunnen we dus concluderen dat, naast HIIT, andere strategieën onderzocht moeten worden om de verstoorde cardiovasculaire risicofactoren in MS te kunnen verbeteren. Doelstelling B Naast de impact op gezondheidsgerelateerde parameters hebben we ook getracht om HIIT als revalidatiestrategie te optimaliseren in MS. Dit probeerden we te bereiken door het verbeteren van de algemene HIIT prestatie, alsook de haalbaarheid en therapietrouw op lange termijn te optimaliseren. Om dit te bekomen onderzochten we twee strategieën, dewelke veelvuldig in de sportwereld worden toegepast om HIIT prestaties te verbeteren, namelijk ergogene supplementatie en training periodisatie. Ten eerste hebben we aangetoond dat zowel dieren als personen met MS substantieel verlaagde carnosinegehaltes in de spier hebben. Dit kan ervoor zorgen dat de HIIT prestatie verslechtert in deze populatie. Echter, d.m.v. β-alanine supplementatie konden we de carnosine concentratie in de spier terug verhogen/herstellen. Verder toonde deze supplementatie veelbelovende resultaten op het klinisch ziekteverloop bij de dieren. Om deze redenen lijkt het erop dat verhoging van de carnosine concentraties in MS een interessante strategie is om verder te onderzoeken. Tenslotte bleek training periodisatie een efficiënte strategie om klinische parameters zoals inspanningscapaciteit te verbeteren, alsook de haalbaarheid en therapietrouw van een HIIT interventie te verbeteren. Deze strategieën dienen nu verder onderzocht te worden in grotere, gecontroleerde studies.