russjcardiolРоссийский кардиологический журналRussian Journal of Cardiology1560-40712618-7620«SILICEA-POLIGRAF» LLC10.15829/1560-4071-2020-3670russjcardiol-3670Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESВлияние аэробных физических тренировок на состояние мышечной ткани у пациентов с тяжелой сердечной недостаточностью и нормальной массой телаThe effect of aerobic exercise on muscle tissue in patients with severe heart failure and normal body weighthttps://orcid.org/0000-0002-0503-167XГаленкоВ. Л.GalenkoV. L.

Галенко Виктория Леонидовна — младший научный сотрудник Научно-исследовательского отдела сердечной недостаточности

Санкт-Петербург

vicka.galenco@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6796-4064ЛелявинаТ. А.LelyavinaT. A.

Лелявина Татьяна Александровна — ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского отдела сердечной недостаточности

Санкт-Петербург

tatianalelyavina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0139-5177СитниковаМ. Ю.SitnikovaM. Yu.

Ситникова Мария Юрьевна — доктор медицинских наук, профессор, главный научный сотрудник, руководитель Научно-исследовательского отдела сердечной недостаточности

Санкт-Петербург

drsitnikova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8888-4135ЮкинаГ. Ю.YukinaG. Yu.

Юкина Галина Юрьевна — кандидат биологических наук, доцент, заведующая лабораторией патоморфологии

Санкт-Петербург

pipson@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9694-7850БорцоваМ. А.BortsovaM. A.

Борцова Мария Александровна — заведующая кардиологическим отделением

Санкт-Петербург

marja_@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3073-7914ДмитриеваР. И.DmitrievaR. I.

Дмитриева Рената Игоревна — научный сотрудник Института молекулярной биологии и генетики

Санкт-Петербург

renata.i.dmitrieva@gmail.comФГБУ НМИЦ им.В.А.АлмазоваРоссияAlmazov National Medical Research CenterRussian FederationФГБУ НМИЦ им.В.А.Алмазова", НИЦ ФГБОУ ВО "Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. ПавловаРоссияAlmazov National Medical Research CenterRussian FederationНИЦ ФГБОУ ВО Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. ПавловаРоссияFirst Pavlov State Medical University of St. PetersburgRussian Federation20201903202025636703670Copyright © Галенко В.Л., Лелявина Т.А., Ситникова М.Ю., Юкина Г.Ю., Борцова М.А., Дмитриева Р.И., 20202020Галенко В.Л., Лелявина Т.А., Ситникова М.Ю., Юкина Г.Ю., Борцова М.А., Дмитриева Р.И.Galenko V.L., Lelyavina T.A., Sitnikova M.Y., Yukina G.Y., Bortsova M.A., Dmitrieva R.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://russjcardiol.elpub.ru/jour/article/view/3670Цель

Цель. Оценить ответ скелетной мускулатуры и миокарда на аэробную физическую нагрузку (ФН), проводимую по оригинальной методике, при сердечной недостаточности (СН) со сниженной фракцией выброса (СНнФВ) левого желудочка (ЛЖ); провести морфометрическую оценку скеленого мышечного волокна (МВ) на фоне проводимой физической реабилитации (ФР).

Материал и методы

Материал и методы. Сто пациентов с СНнФВ III функционального класса (ФК), возраст — 52±5,2 лет, индекс массы тела (ИМТ) — 23,5±2,8 кг/м2. Исходно и через 6 мес. ФР оценивали эхокардиограмму, пиковое поглощение кислорода (VO2реак), толерантность к физической нагрузке (ТФН) и качество жизни (КЖ). В биоптатах мышц голени оценивали активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ) и щелочной фосфатазы (ЩФ).

Результаты

Результаты. Через 6 мес. тренировок фракция выброса ЛЖ (ФВЛЖ) увеличилась на 10,5±2,3%, КЖ улучшилось на 24,8±3,5 балла, ТФН увеличилась на 9,7±0,5 балла, VO2реак возросло на 5,2±0,5 мл/мин/кг (р1,2,3,4<0,05). Диаметр МВ (d МВ) в ходе ФР у 6 пациентов незначительно уменьшился. Активность ЩФ исходно составляла 0,33±0,09 D, на фоне ФР возросла на 24,2% (р< 0,05); ЛДГ в гликолитических МВ исходно составляла 0,213±0,08 D, в окислительных МВ — 0,083±0,04, и через 6 мес. тренировок показатели снизились на 24,4% и 6,0%, соответственно (р1 <0,05, p2 >0,05).    Была выявлена положительная связь между динамикой ФК СН и d МВ (r=0,4, p=0,05), увеличение показателей кардиореспираторного тестирования (максимально должная величина) ассоциировалось с активностью ЩФ (r=0,5, p=0,05).

Заключение

Заключение. 1. Дозированные аэробные тренировки у пациентов со стабильной СНнФВ III ФК, нормальным ИМТ, подобранные на основании достижения лактатного порога, положительно влияли на величину ФВЛЖ, КЖ, ТФН и VO2реак. 2. На фоне физических тренировок выявлено уменьшение d МВ, повышение активности ЩФ и снижение активности ЛДГ как в окислительных, так и в гликолитических МВ. 3. Выявлена функциональная взаимосвязь между возрастанием ТФН и содержанием ЩФ в мышечной ткани.

Aim

Aim. To assess the response of skeletal muscle and myocardium to original aerobic exercise (AE) program in patients with heart failure (HF) with reduced ejection fraction (HFrEF); to assess morphometric changes in skeletal muscle fiber after AE.

Material and methods

Material and methods. The study included 100 patients with class III HFrEF (age — 52±5,2 years; body mass index (BMI) — 23,5±2,8 kg/m2). At baseline and after 6 months of AE, an echocardiogram, peak oxygen uptake (VO2peak), exercise tolerance and quality of life (QOL) were evaluated. Lactate dehydrogenase (LDH) and alkaline phosphatase (ALP) activity were evaluated in biopsy material of lower leg muscles.

Results

Results. After 6 months of AE, the left ventricular ejection fraction (LVEF) increased by 10,5±2,3%, QOL — by 24,8±3,5 points, exercise tolerance — by 9,7±0,5 points, VO2peak — by 5,2±0,5 ml/min/kg (p1,2,3,4< 0,05). In 6 patients, the diameter of muscle fiber decreased slightly. The activity of ALP (initially — 0,33±0,09 D) increased by 24,2% (p< 0,05); LDH in glycolytic fibers was initially 0,213±0,08 D, in oxidative fibers — 0,083±0,04, and after 6 months of AE, decreased by 24,4% and 6,0%, respectively (p1 <0,05, p2 >0,05). A positive relationship was found between the dynamics of HF class and fiber diameter (r=0,4, p=0,05); an increase in сardiopulmonary exercise test was associated with ALP activity (r=0,5, p=0,05).

Conclusion

Conclusion. 1. Dosed aerobic exercise in patients with stable class III HFrEF, normal BMI, based on reaching the lactate threshold, had a positive effect on LVEF, QOL, exercise tolerance and VO2peak. 2. With exercise training, a decrease in fiber diameter and LDH activity in both oxidative and glycolytic fibers, an increase in ALP activity were revealed. 3. The functional relationship between the increase in exercise tolerance and ALP content in muscle tissue was revealed.

сердечная недостаточностьскелетные мышцыфизическая реабилитацияheart failureskeletal musclephysical rehabilitationЧастичное финансирование проекта осуществлено из средств гранта RSF 16-15-10178The study was partially supported by the Russian Science Foundation grant № 16-15-1017ReferencesАрутюнов Г. П., Колесникова Е.А., Беграмбекова Ю. Л. и др. Рекомендации по назначению физических тренировок пациентам с хронической сердечной недостаточностью. Журнал Сердечная Недостаточность. 2017;18(1):41-66.2017;18(1):41-66. doi:10.18087/rhfj.2017.1.2339.Аrutyunov GP, Kolesnikova EA, Begrambekova YuL, et al. Recommendations for the appointment of physical training for patients with chronic heart failure. Russian Heart Failure Journal. 2017;18(1):41-66. (In Russ.) doi:10.18087/rhfj.2017.1.2339.von Haehling S, Ebner N, Dos Santos MR, et al. Muscle wasting and cachexia in heart failure: mechanisms and therapies. Nat Rev Cardiol. 2017 Jun;14(6):323-41. doi:10.1038/nrcardio.2017.51.von Haehling S, Ebner N, Dos Santos MR, et al. Muscle wasting and cachexia in heart failure: mechanisms and therapies. Nat Rev Cardiol. 2017 Jun;14(6):323-41. doi:10.1038/nrcardio.2017.51.Saitoh M, Ishida J, Doehner W, et al. Sarcopenia, cachexia, and muscle performance in heart failure: Review update 2016. Int J Cardiol. 2017 Jul 1;238:5-11. doi:10.1016/j.ijcard.2017.03.155.Saitoh M, Ishida J, Doehner W, et al. Sarcopenia, cachexia, and muscle performance in heart failure: Review update 2016. Int J Cardiol. 2017 Jul 1;238:5-11. doi:10.1016/j.ijcard.2017.03.155.Belloum Y, Rannou-Bekono F, Favier FB. Cancer-induced cardiac cachexia: Pathogenesis and impact of physical activity (Review). Oncol Rep. 2017 May;37(5):2543-52. doi:10.3892/or.2017.5542.Belloum Y, Rannou-Bekono F, Favier FB. Cancer-induced cardiac cachexia: Pathogenesis and impact of physical activity (Review). Oncol Rep. 2017 May;37(5):2543-52. doi:10.3892/or.2017.5542.Carbone S, Lavie CJ, Arena R. Obesity and Heart Failure: Focus on the Obesity Paradox. Mayo Clin Proc. 2017 Feb;92(2):266-79. doi:10.1016/j.mayocp.2016.11.001.Carbone S, Lavie CJ, Arena R. Obesity and Heart Failure: Focus on the Obesity Paradox. Mayo Clin Proc. 2017 Feb;92(2):266-79. doi:10.1016/j.mayocp.2016.11.001.Лелявина Т.А., Ситникова М.Ю., Галенко В.Л. и др. Роль мышечной ткани в патогенезе хронической сердечной недостаточности — возможности воздействия (исследование “ФОРМА”). Российский кардиологический журнал. 2019;(10):58-65. doi:10.15829/1560-4071-2019-10-58-65.Lelyavina TA, Sitnikova MY, Galenko VL, et al. The role of muscle tissue in the pathogenesis of chronic heart failure — the potential of exposure (FORMA study). Russian Journal of Cardiology. 2019;(10):58-65. (In Russ.) doi:10.15829/1560-4071-2019-10-58-65.Coats AJ, Adamopoulos S, Meyer TE, Conway J, Sleight P. Effects of physical training in chronic heart failure. Lancet. 1990;335(8681):63-6. doi:10.1016/0140-6736(90)90536-e.Coats AJ, Adamopoulos S, Meyer TE, Conway J, Sleight P. Effects of physical training in chronic heart failure. Lancet. 1990;335(8681):63-6. doi:10.1016/0140-6736(90)90536-e.Belardinelli R, Georgiou D, Cianci G, et al. Randomized, controlled trial of long-term moderate exercise training in chronic heart failure: effects on functional capacity, quality of life, and clinical outcome. Circulation. 1999;99(9):1173-82. doi:10.1161/01.cir.99.9.1173.Belardinelli R, Georgiou D, Cianci G, et al. Randomized, controlled trial of long-term moderate exercise training in chronic heart failure: effects on functional capacity, quality of life, and clinical outcome. Circulation. 1999;99(9):1173-82. doi:10.1161/01.cir.99.9.1173.Lelyavina TA, Sitnikova MYu, Galenko V. The Effects of Individualized Physical Rehabilitation Program. International Journal of Engineering Research & Science (IJOER). 2016:2,9:1-7.Lelyavina TA, Sitnikova MYu, Galenko V. The Effects of Individualized Physical Rehabilitation Program. International Journal of Engineering Research & Science (IJOER). 2016:2,9:1-7.Lavine KJ, Sierra OL. Skeletal muscle inflammation and atrophy in heart failure. Heart Fail Rev. 2017 March;22(2):179-89. doi:10.1007/s10741-016-9593-0.Lavine KJ, Sierra OL. Skeletal muscle inflammation and atrophy in heart failure. Heart Fail Rev. 2017 March;22(2):179-89. doi:10.1007/s10741-016-9593-0.Dmitrieva RI, Lelyavina TA, Komarova MY, et al. Skeletal muscle resident progenitor cells coexpress mesenchymal and myogenic markers and are not affected by chronic heart failure-induced disregulations. Stem cells international. 2019; article ID 5690345, doi:10.1155/2019/5690345.Dmitrieva RI, Lelyavina TA, Komarova MY, et al. Skeletal muscle resident progenitor cells coexpress mesenchymal and myogenic markers and are not affected by chronic heart failure-induced disregulations. Stem cells international. 2019; article ID 5690345, doi:10.1155/2019/5690345.Souza RWA, Piedade WP, Soares LC, et al. Aerobic exercise training prevents heart failureinduced skeletal muscle atrophy by anti-catabolic, but not anabolic actions. PLos ONE. 2014;9(10):e110020. doi:10.137/journal.pone.0110020.Souza RWA, Piedade WP, Soares LC, et al. Aerobic exercise training prevents heart failureinduced skeletal muscle atrophy by anti-catabolic, but not anabolic actions. PLos ONE. 2014;9(10):e110020. doi:10.137/journal.pone.0110020.Larsen AI, Lindal S, Aukrust P, et al. Effect of exercise training on skeletal muscle fibre characteristics in men with chronic heart failure. Correlation between skeletal muscle alterations, cytokines and exercise capacity. Int J Cardiol. 2002 Apr;83(1):25-32. doi:10.1016/s0167-5273(02)00014-1.Larsen AI, Lindal S, Aukrust P, et al. Effect of exercise training on skeletal muscle fibre characteristics in men with chronic heart failure. Correlation between skeletal muscle alterations, cytokines and exercise capacity. Int J Cardiol. 2002 Apr;83(1):25-32. doi:10.1016/s0167-5273(02)00014-1.Ventura-Clapier R, Bertrand M, Bigard X. Beneficial effects of endurance training on cardiac and skeletal muscle energy metabolism in heart failure. Cardiovascular research. 2007;73:10-8. doi:10.1016/j.cardiores.2006.09003.Ventura-Clapier R, Bertrand M, Bigard X. Beneficial effects of endurance training on cardiac and skeletal muscle energy metabolism in heart failure. Cardiovascular research. 2007;73:10-8. doi:10.1016/j.cardiores.2006.09003.

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