Linea di Ricerca 7. Malattie e disturbi dell apparato cardiocircolatorio Responsabile Scientifico: Gian Franco Gensini. Linea di Ricerca 7

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1 Linea di Ricerca 7 Linea di Ricerca 7 Malattie e disturbi dell apparato cardiocircolatorio Responsabile Scientifico: Gian Franco Gensini Cinetica degli scambi gassosi e pattern ventilatorio nei soggetti anziani sottoposti a riabilitazione cardiaca Responsabile: Molino Lova Raffaele Background La riabilitazione cardiaca effettuata in soggetti anziani appena sottoposti a intervento cardiochirurgico comporta inevitabilmente una riduzione dei carichi di lavoro. La valutazione di outcome tradizionali, come l incremento dei metri percorsi al 6mWT tra l inizio e la fine del ciclo riabilitativo, non consente di cogliere il reale effetto dell esercizio fisico di bassa intensità sulle variabili fisiologiche dei pazienti. In letteratura non esistono dati definitivi sulla cinetica degli scambi gassosi e sul profilo ventilatorio nei soggetti anziani sottoposti a riabilitazione cardiaca. In particolare, è ipotizzabile che i pazienti che percorrono più metri al 6mWT mostrino una cinetica dell output dell anidride carbonica, che generalmente è più ritardata rispetto a quella dell uptake dell ossigeno, più prossima e talora fino a intersecarsi ripetutamente con la cinetica dell uptake dell ossigeno, espressione di un adattamento metabolico cronico dei tessuti periferici. Inoltre, è ipotizzabile che l aumento della ventilazione durante un esercizio a carico costante, come il 6mWT, sia dovuto prevalentemente all aumento della componente volumetrica (volume corrente), come avviene durante l esercizio incrementale al cicloergometro, e non all aumento della componente temporale (frequenza respiratoria), come avviene durante l esercizio incrementale al treadmill. Entrambe le ipotesi necessitavano di essere testate. Per quanto riguarda i cambiamenti del profilo ventilatorio indotti dalla riabilitazione si rimanda alla relazione presentata nel 2011 (il lavoro è stato accettato sul Journal of Rehabilitation Medicine ed è citato in calce). La presente relazione si riferisce al rapporto tra la cinetica dell uptake dell ossigeno e quella dell output dell anidride carbonica (il lavoro è in corso di valutazione da parte dei revisori). Obiettivi (Specifici di questa parte del progetto) Studiare il rapporto tra la cinetica dell uptake dell ossigeno e quella dell output dell anidride carbonica durante il 6mWT prima e dopo riabilitazione in soggetti anziani recentemente sottoposti a intervento cardiochirurgico. Metodi I partecipanti sono stati arruolati tra i pazienti ricoverati nel nostro Centro di Riabilitazione per un ciclo di riabilitazione di tre settimane. Criteri di inclusione erano l età superiore o uguale a 65 anni ed essere stati sottoposti a un intervento cardiochirurgico nei 7-8 giorni precedenti. I pazienti con deterioramento cognitivo (Mini Mental Stae Examination <21) o con danni funzionali importanti dovuti a precedente ictus, arteriopatia ostruttiva agli arti inferiori, artrosi severa a carico delle articolazioni portanti o altre comorbilità in grado di limitare significativamente l attività fisica, come lo scompenso cardiaco o la pneumopatia cronica ostruttiva, sono stati esclusi dallo studio. Come raccomandato dal costruttore, sono stati esclusi anche i portatori di pace-maker e di defibrillatore impiantabile, per le possibili interferenze del gasanalizzatore portatile con i device cardiaci. Infine, sono stati esclusi anche i pazienti con sequele post-operatorie, come anomalie nella motilità diaframmatica o toracica, atelectasie bronchiali e problemi di deambulazione o di postura che non era possibile risolvere entro la prima settimana di ricovero, in modo da ottenere un gruppo di pazienti in grado di effet- 355

2 Linea di Ricerca 7 tuare almeno 2 settimane di allenamento a bassa intensità in palestra. Il campione finale era rappresentato da 75 pazienti, 51 uomini e 24 donne, età media 71,1 anni ± DS 6,7. Tutti i partecipanti hanno firmato il consenso per essere inseriti nello studio. Il programma riabilitativo cui sono stati sottoposti i pazienti è quello comunemente effettuato presso il nostro Centro. In breve, i pazienti effettuavano due sedute giornaliere di circa 1 ora l una per 6 giorni la settimana consistenti in 20 minuti di esercizio aerobico leggero al cicloergometro, esercizi calistenici di basso livello energetico, esercizi di stretching a carico delle principali articolazioni ed esercizi specifici per l equilibrio e la coordinazione. I pazienti hanno eseguito il 6mWT prima e dopo la riabilitazione, secondo il protocollo raccomandato dall American Thoracic Society. Il test cardiopolmonare durante il 6mWT è stato eseguito utilizzando un gas-analizzatore portatile (Oxycon Mobile, Jaeger, Germany), tarato prima di ogni esame come da istruzioni del costruttore. Il gas-analizzatore veniva applicato al paziente pochi minuti prima del test per consentire l adattamento del paziente alla maschera. Sia prima che dopo la riabilitazione i dati di fine test (uptake dell ossigeno, output dell anidride carbonica e quoziente respiratorio) venivano calcolati come valore medio dell ultimo minuto del test. RELAZIONE ATTIVITÀ Tutti i pazienti hanno completato il previsto ciclo riabilitativo senza alcun particolare problema. Prima della riabilitazione la distanza percorsa era di 324 metri±ds 79, il consumo di ossigeno alla fine del test 10,7 ml O 2 /kg/min.±ds 2,0, la produzione di anidride carbonica 10,1 ml CO 2 /kg/min.±ds 2,2 e il quoziente respiratorio 0,94±DS 0,09. Dopo la riabilitazione la distanza percorsa era di 389 metri±ds 76, il consumo di ossigeno alla fine del test 11,9 ml O2/kg/min.±DS 2,7, la produzione di anidride carbonica 12,0 ml CO 2 /kg/min.±ds 3,0 e il quoziente respiratorio 1,00±DS 0,09. Le Tabb. 1 e 2 mostrano le regressioni multivariate che predicono la distanza percorsa al 6mWT prima e dopo della riabilitazione. Sia prima che dopo la riabilitazione, la distanza percorsa al 6mWT era influenzata negativamente dall età e dal sesso femminile, mentre era positivamente influenzata dal quoziente respiratorio e dal consumo di ossigeno: funzione ventricolare sinistra, uso di beta-bloccanti e riferito livello di attività fisica nell anno precedente l intervento non avevano alcun effetto significativo. La Tab. 3 mostra il modello di autoregressione che predice la distanza percorsa dopo la riabilitazione anche sulla base della distanza percorsa prima della riabilitazione. Il modello dimostra che la distanza percorsa dopo la riabilitazione era direttamente correlata alla funzione ventricolare sinistra e alla distanza percorsa prima della riabilitazione, che era influenzata negativamente dall età e dal sesso femminile, e che, soprattutto, era inversamente correlata al quoziente respiratorio del 6mWT eseguito prima della riabilitazione. In conclusione i nostri dati mostrano che, indipendentemente dall età, dal sesso, dalla funzione ventricolare sinistra, dal livello riferito di attività fisica nell anno precedente l intervento e dall uso di beta-bloccanti: 1) prima e dopo la riabilitazione la distanza percorsa al 6mWT era correlata in maniera diretta sia al consumo di ossigeno che al quoziente respiratorio, suggerendo che oltre alla capacità aerobica, anche la capacità di scegliere una velocità di cammino alla quale i muscoli lavorano vicino o leggermente al di sopra della soglia anaerobica produce una performance migliore; 2) l effetto relativo del quoziente respiratorio sulla distanza percorsa era maggiore prima della riabilitazione (Coefficiente beta normalizzato 0,25 vs 0,13), mentre quello del consumo di ossigeno era maggiore dopo (Coefficiente beta normalizzato 0,53 vs 0,44), suggerendo che il training fisico di lieve entità influisce relativamente di più sul consumo di ossigeno che sulla capacità di lavorare in condizioni anaerobiche; 3) il quoziente respiratorio del 6mWT effettuato prima della riabilitazione era un predittore indipendente negativo della distanza percorsa dopo la riabilitazione (più basso il quoziente prima della riabilitazione maggiore la distanza percorsa dopo). Prodotti scientifici Ventilatory strategies on the six-minute walk test in older patients receiving a three-week rehabilitation program after cardiac surgery through median sternotomy. J Rehabil Med 2013; 45: (in press). CO 2 output kinetics in older patients receiving rehabilitation after cardiac surgery (Under Review). 356

3 Linea di Ricerca 7 Tab. 1 Multivariate regression predicting the distance walked on the 6mWT before the rehabilitation. The initial fully adjusted model was reduced to a most parsimonious model by using backward selection (<0.05). Final Model: Obs=75; F=32.2; Prob>F <0.001; Adjusted R 2 = Distance walked on the 6mWT before the rehabilitation (m) β±se(β) p Standardized β Age (years) 3.66±0.56 < Female sex (Y/N) 36.94± End test VO 2 before the rehabilitation (ml O 2 /Kg/min) 16.96±2.87 < End test Respiratory Exchange Ratio before the rehabilitation ± End test VCO 2 before the rehabilitation was not entered into the model due to collinearity (Variance Inflation Factor = 142). The initial fully adjusted model also included left ventricular ejection fraction, use of beta blockers and reported physical activity in the previous year, that were removed by backward selection (p 0.920, and 0.388, respectively) Tab. 2 Multivariate regression predicting the distance walked on the 6mWT after the rehabilitation. The initial fully adjusted model was reduced to a most parsimonious model by using backward selection (p<0.05) Final Model: Obs=75; F=59.9; Prob>F<0.001; Adjusted R 2 = Distance walked on the 6mWT after the rehabilitation (m) β±se(β) p Standardized β Age (years) 3.20±0.45 < Female sex (Y/N) 36.87±9.85 < End test VO 2 after the rehabilitation (ml O 2 /Kg/min) 14.89±1.74 < End test Respiratory Exchange Ratio after the rehabilitation ± End test VCO 2 after the rehabilitation was not entered into the model due to collinearity (Variance Inflation Factor = 237). The initial fully adjusted model also included left ventricular ejection fraction, use of beta blockers and reported physical activity in the previous year, that were removed by backward selection (p 0.199, and 0.586, respectively) Tab. 3 Multivariate autoregressive model predicting the distance walked on the 6mWT after the rehabilitation. The initial fully adjusted model was reduced to a most parsimonious model by using backward selection (p<0.05). Final Model: Obs=75; F=74.76; Prob>F<0.001; Adjusted R 2 = Distance walked on the 6mWT after the rehabilitation (m) β±se(β) p Standardized β Age (years) 1.31±0.44 < Female sex (Y/N) 33.85±8.86 < Left ventricular ejection fraction (%) 0.96± End test Respiratory Exchange Ratio before the rehabilitation ± Distance walked on the 6mWT before the rehabilitation (m) 0.73±0.06 < End-test VCO 2 before the rehabilitation was not entered into the model due to collinearity (Variance Inflation Factor = 142). The initial fully adjusted model also included end-test VO 2, use of beta-blockers and reported physical activity in the previous year, that were removed by backward selection (p 0.767, and 0.493, respectively) 357

4 Linea di Ricerca 7 Decadimento Cognitivo e Dieta Mediterranea Responsabile: Gensini Gian Franco Background Negli ultimi decenni le modificazioni demografiche che si sono verificate nel nostro Paese hanno portato a un incremento della popolazione anziana. Gli ultimi dati forniti dall Istat nel 2011 mostrano, infatti, che la percentuale di soggetti ultrasessantacinquenni in Italia è pari al 27,1% e che la speranza di vita alla nascita è in continuo aumento. Infatti l aspettativa di vita dal 2005 al 2011 è passata per gli uomini da 78,1 a 79,4 anni e per le donna da 83,7 a 84,5 anni; da questo deriva il crescente interesse per la prevenzione, la diagnosi precoce e la cura delle patologie età correlate come il decadimento cognitivo e le demenze. Come dimostrato da numerose evidenze scientifiche, la Dieta Mediterranea (DM) è risultata essere un fattore protettivo per quanto concerne lo sviluppo di patologie coronariche, neoplastiche, metaboliche e anche per alcune patologie che compromettono la sfera cognitiva. Obiettivi Valutare l eventuale correlazione esistente tra deterioramento cognitivo, aderenza alla dieta mediterranea, abitudini alimentari e attività fisica. Metodi Arruolamento random di 250 soggetti di età compresa fra i 60 gli 80 anni sottoposti al protocollo di ricerca che ha previsto la raccolta dei seguenti parametri: Dati anagrafici: nome, cognome, data di nascita, scolarità. Dati antropometrici: peso, altezza e calcolo dell indice di massa corporea (IMC). Esami ematochimici: emocromo, glicemia, colesterolo totale, HDL, LDL, trigliceridi, omocisteina, vit B12 e acido folico. Valutazione nutrizionale: tramite somministrazione del questionario INDALI con valutazione degli introiti nutrizionali di macro e micro-nutrienti (Alberti-Fidanza A, Paolacci CA, Chiuchiu MP et al., Dietary studies on two rural Italian population groups of the Seven Countries Study. 2. Concurrent validation of protein, fat and carbohydrate intake. Eur J Clin Nutr 1994; 48 (2): 92-6). Valutazione dell aderenza alla DM: condotta mediante la somministrazione di specifico questionario (Martinez-Gonzalez et al., Development of a short dietery intake questionnaire for the quantitative estimation of adherence to a cardioprotective Mediterranean Diet, Eur J of Clin Nutr (2004) 58, ). Score DM: alta aderenza 7-9, bassa aderenza 0-6. Valutazione dell attività fisica: mediante l utilizzo del Phisical Activity Questionnaire (CHAMPS) che si propone di indagare le modificazioni circa la frequenza settimanale e l intensità dell attività fisica in rapporto alle indicazioni del medico sulla base della condizione di salute del soggetto. Assessment psicologico: A. somministrazione del Milan Overall Dementia Assessment (MODA) per l assessment della componente cognitiva (patologico <85,5, borderline 85,5-89, sano >89). Tale strumento è composto da una serie di 14 prove, raccolte nelle sezioni di Orientamento, Autonomia e Test Neuropsicologici; B. somministrazione della versione italiana del Coping with Health, Injures and Problems (CHIP) per l individuazione delle strategie di coping di malattia. Tale strumento viene utilizzato per misurare i diversi aspetti multidimensionali del coping di fronte all evento malattia. È composto da 32 affermazioni valutabili con una scala a 5 punti (da per niente a moltissimo ) che il soggetto deve indicare in base alle strategie che mette in atto di fronte all evento della propria malattia; C. il questionario è composto dalle seguenti 4 scale: Scala Emotional: descrive le reazioni emotive orientate verso il Sé al fine di ridurre lo stress correlato allo stato di malattia; Scala Distraction: rappresenta il tentativo di evitare la situazione focalizzandosi su altre attività e/o cambiamenti cognitivi; Scala Instrumental: descrive gli sforzi volti a risolvere il problema focalizzando l attenzione sul compito; Scala Palliative: descrive il tentativo di evitare la situazione focalizzandosi maggiormente su diversivi sociali; D. somministrazione della versione italiana del Profile of Mood States (POMS) per la valutazione degli stati emo- 358

5 Linea di Ricerca 7 zionali. Il questionario è composto da 58 aggettivi che definiscono sei diversi fattori (ansia, depressione, rabbia, vigore, stanchezza e confusione). Relazione attività Dati anagrafici Sono stati arruolati 250 soggetti; il drop out è stato di un solo paziente. Il campione clinico è stato composto da 249 soggetti, 76 maschi (31%) e 173 femmine (69%) con un età media di 74,13 anni (DS±7,79 anni). Riguardo la scolarità, il 12% ha dichiarato di non possedere nessun titolo di studio, il 47% di essere in possesso di una licenza elementare, il 23% di un diploma di medie inferiori, il 12 % di un diploma di medie superiori, il 5% di una laurea e l 1% di una specializzazione post-laurea. Dati antropometrici L Indice di Massa Corporea (IMC) è risultato essere in media per i maschi di 28,27 e per le femmine di 29,47. Risultati degli esami eseguiti Esami ematochimici (sono stati considerati normali i valori di riferimento del laboratorio dove sono stati effettuati i dosaggi): colesterolo totale <220 mg/dl: 78,3% del totale (79,2% M, 70,2% F); HDL (High Density Lipoprotein) >45 mg/dl: 55,9% del totale (25% M, 70,2% F); LDL (Low Density Lipoprotein) < 150 mg/dl: 95,4% del campione totale (79,2% M, 93,2% F); trigliceridi tra mg/dl: 23,7% del campione totale (14,6% M, 27,9% F); omocisteina tra 5-12 µmol/l: 50% del campione totale (30,4 M, 69,6% F); media: 12,35 µmol/l; vitamina B12 tra pg/ml: 97,5% del campione totale (29.4% M, 70,6% F); media: 387,26 pg/ml; acido folico tra 3-20 mg/dl: 78,8% del campione totale (30% M, 70% F); media: 5,95 mg/dl. Valutazione degli introiti alimentari Indali L elaborazione con il programma Indali dei questionari sulle abitudini alimentari ha riportate le seguenti medie di introiti nutritivi giornalieri: glucidi disponibili 230,85 g/die, proteine totali 69,9 g/die, lipidi 61,9 g/die, di cui animali 25,6 g/die e vegetali 32,9 g/die, a. grassi saturi 18,4g/die, a. grassi monoinsaturi 30,6 g/die, a. grassi polinsaturi 6,7 g/die, energia totale 1776 kcal/die. Valutazione dell aderenza alla dieta mediterranea La media totale dello score di aderenza è di 4,65. La media del punteggio di aderenza al MODA dei soggetti normali è stata di 4,77, dei soggetti border è stata di 4,98 e dei soggetti patologici è stata di 4,35. Valutazione dell attività fisica È tutt ora in corso l analisi dei dati emersi dallo scoring del questionario, essendo la validazione italiana dello strumento ancora in corso. Assessment psicologico Valutazione cognitiva Al MODA, si collocano nella fascia di normalità 93 soggetti (38%) di cui 35 maschi e 58 femmine, con un età media di 72,16 anni. Nella fascia border si sono collocati 51 soggetti (22%) di cui 20 maschi e 31 femmine, con un età media di 75,23 anni. I soggetti risultati affetti da patologia sono stati, invece, 99 (40%), di cui 23 maschi e 76 femmine, con un età media di 76,56 anni. Valutazione delle strategie di coping I risultati del nostro campione clinico emersi attraverso lo scoring del CHIP sono i seguenti: Scala Emotional: media di 25,9; Scala Distraction: media di 24,2; Scala Instrumental: media di 27,1; Scala Palliative: media di 22,4. Mettendo in relazione questi risultati con le altre valutazioni psicologiche condotte è emerso che i soggetti che hanno riportato un punteggio al MODA minore di 85,5 (40%) e che, quindi, sono inquadrabili come affetti da decadimento cognitivo, affrontano lo stato di malattia prevalentemente sulla componente emozionale. Valutazione degli stati emozionali L analisi dei risultati ottenuti dalla somministrazione del POMS ha mostrato punteggi statististicamente significativi per le scale ansia, depressione e confusione. Le altre scale hanno riportato, invece, punteggi che rientrano nel range di normalità. Nello specifico è emerso che soggetti inquadrabili al MODA come affetti da decadimento cognitivo (40%) ri- 359

6 Linea di Ricerca 7 (%) (%) Fig Fig. 2 Risultati MODA <85,5 85,5-89 >89 Totale Maschi Femmine Aderenza alla dieta mediterranea 0-3 Aderenza 6-9 Totale Maschi Femmine Relazione tra aderenza alla dieta mediterranea e MODA 5,0 4,5 Fig. 3 Patologia Borderline+sani MODA portano livelli più alti di ansia (62%) e confusione (49%) che correlano positivamente con l impiego di strategie di coping orientate alla gestione emotiva dello stress derivato dalla condizione di malattia o all evitamento. Conclusioni preliminari I soggetti che hanno riportato un punteggio al MODA minore di 85,5 e quindi inquadrabili come affetti da decadimento cognitivo, rispetto agli altri due gruppi, mostrano una minore aderenza alla DM (score: 4,35) e più elevati livelli di colesterolo totale plasmatico. Questi primi risultati mostrano che nel nostro campione: maggiore è l aderenza alla DM e meno si è esposti a decadimento cognitivo; la maggiore aderenza alla DM si riscontra nei soggetti con maggiore livello di istruzione; i soggetti normali e border al MODA appaiono più flessibili rispetto alle strategie di coping adottate nei confronti dello stato di malattia, mentre i soggetti patologici sono marcatamente più orientati verso un coping di tipo emozionale. Prodotti scientifici Biffi B, Rafanelli E, Tofani I, Meneghetti M, Intini R, Luisi MLE, Gensini GF. 24 Congresso Nazionale ANDID. Verona, aprile Poster. Dati preliminari sulla relazione tra aderenza alla dieta mediterranea e decadimento cognitivo in soggetti ultrasessantacinquenni ricoverati presso l IRCCS di Firenze della Fondazione Don Carlo Gnocchi. Progetto realizzato grazie a Ente Cassa di Risparmio di Firenze. Graziano E, Biffi B, Meneghetti M, Rafanelli E, Intini R, Luisi MLE. 20 Congresso Nazionale ADI. Firenze, 8-10 novembre Poster. Dieta Mediterranea: quale influenza sul decadimento cognitivo. Progetto realizzato grazie al contributo dell Ente Cassa di Risparmio di Firenze. Da Vico L, Agostini S, Brazzo S, Biffi B, Masini ML. Monaldi Arch Chest Dis 2012; 78: Articolo. Dieta mediterranea: non solo cibo. Tesi di laurea magistrale in Scienze della Nutrizione Umana di Elena Rafanelli Relazione tra aderenza alla dieta mediterranea e decadimento cognitivo in un campione di soggetti afferenti al Centro di riabilitazione della Fondazione Don Gnocchi di Firenze. 360

7 Linea di Ricerca 7 Effetti cardiovascolari e autonomici dell attività sportiva nelle lesioni midollari Responsabile: Veicsteinas Arsenio Background Gli effetti positivi dell allenamento di endurance sulla morfologia e sulla funzionalità cardiaca sono molto ben conosciuti nei soggetti normodotati, in cui l aumento delle dimensioni del ventricolo sinistro, la bradicardia che si sviluppa con l ipervagotonia relativa e il miglioramento della perfusione coronarica costituiscono gli adattamenti cardiovascolari più comuni. Nel paziente sedentario con paraplegia è stata dimostrata una progressiva riduzione nel tempo della massa ventricolare sinistra, nonché il progressivo sviluppo subclinico di disfunzione ventricolare sia diastolica che sistolica. Queste e altre modificazioni cardiovascolari espongono lo stesso paziente a un rischio di patologie cardiocircolatorie molto superiore alla media della popolazione generale. Vi solo alcuni dati della letteratura che segnalano che i benefici apportati al sistema cardiovascolare da parte dell esercizio fisico potrebbero compensare tali modificazioni cardiache in questi soggetti. Tuttavia, i risultati al riguardo sono ancora contrastanti, in quanto alcuni Autori hanno osservato come l allenamento fisico non sia in grado di alterare significativamente la struttura e la funzione ventricolare sinistra nei lesionati midollari. Tale mancanza di adattamento cardiaco morfo-funzionale sarebbe dovuta a in particolare al ridotto ritorno venoso (blood pooling) e, nel caso delle lesioni al di sopra di T6, anche all alterato controllo autonomico cardiaco. La conseguenza più grave risiede nel mancato adeguamento della gittata cardiaca all esercizio fisico, in quanto la cronica riduzione del volume di scarica sistolica può essere compensato solamente da un elevato incremento della frequenza cardiaca, che porta, anche con carichi modesti verso valori di frequenza cardiaca massimale, con conseguente sospensione dell esercizio. Inoltre, non è mai stato definito se l allenamento di lunga durata possa permettere di mantenere nel tempo gli eventuali adattamenti positivi della funzionalità ventricolare, con un intento preventivo cardiovascolare primario. In un precedente lavoro del nostro gruppo di ricerca abbiamo dimostrato come l allenamento aerobico di lunga durata (circa 10 anni) nei soggetti con paraplegia possa modificare favorevolmente l asse elettrico cardiaco, che nel soggetto con lesione midollare tende a volgersi sempre più verso destra con il passare degli anni, come verosimile effetto del decondizionamento muscolare delle pareti cardiache dovuto alla sedentarietà forzata in carrozzina. L allenamento aerobico di lunga durata induce al contrario una normalizzazione dell asse elettrico verso sinistra, che si è osservata perdurare nel tempo. Tuttavia, tale osservazione era solo di carattere elettrico: non è stata infatti documentata nello studio precedente una modificazione morfologica del cuore conseguente all allenamento di lunga durata. Obiettivi L obiettivo di questo studio è stato di confrontare i parametri di struttura e funzione cardiaca ottenuti mediante ecocardiografia in un gruppo di soggetti paraplegici sedentari rispetto a un gruppo di soggetti paraplegici allenati da lungo tempo all attività aerobica di endurance, per un periodo almeno 5 anni. I dati dei soggetti con paraplegia sono stati quindi confrontati con quelli di due gruppi di giovani adulti di pari età, di cui uno allenato aerobicamente da almeno 5 anni e uno di controllo. Un secondo obiettivo dello studio è stato di valutare la relazione tra i parametri ecocardiografici e il massimo consumo di O 2 nei soggetti con paraplegia. Metodi Sono stati arruolati 17 soggetti, tutti di sesso maschile, con paraplegia (livello lesionale T1-L3) traumatica (Scala ASIA A), di cui 7 sedentari e 10 allenati, e 18 soggetti normodotati, di cui 8 sedentari e 10 allenati, di cui è stato verificato il matching per età e BMI. Il volume e la frequenza dell allenamento settimanale sono stati registrati mediante questionari dedicati, anch essi simili come carico di lavoro globale tra paraplegici e normodotati. Tutti i soggetti sono stati sottoposti a ecocardiografia trans-toracica. I parametri ecocardiografici valutati sono stati: diametro e volume telediastolico del ventricolo sinistro; spessore della parete del setto intraventricolare e della parete posteriore; frazione di eiezione, calcolata come: [(EDV-ESV)/EDV)*100], dove EDV rappresenta il volume tele-diastolico e ESV il volume tele-sistolico. Infine, è stata calcolata la massa totale del 361

8 Linea di Ricerca 7 ventricolo sinistro, mediante l equazione di Devereux e Reicheck, come 1.04.[LVID+PWT+IVST)3 (LIVD)3] 13,6 g, dove LIVD rappresenta il diametro diastolico interno del ventricolo sinistro, PWT lo spessore della parete posteriore e IVST lo spessore del setto intra-ventricolare. Il valore ottenuto è stato infine normalizzato per la superficie corporea di ogni soggetto. La funzione diastolica ventricolare è stata valutata calcolando il rapporto E/A del velocitogramma del flusso mitralico, cioè il rapporto tra l onda E (onda di riempimento rapido in protodiastole) e l onda A (onda di contrazione atriale). Il gruppo di soggetti paraplegici è stato inoltre sottoposto a un test da sforzo massimale di tipo incrementale, effettuato su ergometro adattato per carrozzina a una velocità iniziale di 2 km/h con incrementi 2 km/h ciascuno in step di 3 minuti. Oltre all ECG, durante il test da sforzo sono stati misurati i gas espiratori, al fine di valutare il massimo consumo di O 2. Sono stati infine effettuati confronti tra i gruppi di paraplegici e di normodotati e, all interno di ogni gruppo, sono stati confrontati mediante analisi di sottogruppo i soggetti allenati contro quelli sedentari tramite analisi della varianza. RELAZIONE ATTIVITÀ Il particolare disegno sperimentale dello studio ha permesso di verificare anzitutto gli effetti della lesione midollare sull adattamento cardiaco di lungo termine dei volumi, degli spessori parietali del ventricolo sinistro e degli indici di funzionalità ventricolare, come la frazione di eiezione. Rispetto ai soggetti normodotati, i pazienti paraplegici hanno mostrato un volume tele-diastolico del ventricolo sinistro (paraplegici: 76±21 vs normodotati: 113±23 ml) e una frazione di eiezione (61±7 vs 65±5%, rispettivamente) significativamente inferiori (p minore 0,05 per entrambi confronti). La stima della massa ventricolare sinistra non differiva significativamente nel gruppo di paraplegici (71,6±21,0 g/ m 2 ) rispetto al gruppo dei normodotati (76,2±14,8 g/m 2 ). Le analisi di sottogruppo che hanno confrontato i parametri ecocardiografici, stratificandoli a seconda dello stato di allenamento, hanno mostrato che nel sottogruppo dei paraplegici allenati rispetto a quelli sedentari si osservava un valore più elevato di spessore del setto interventricolare e della parete posteriore, nonché della massa ventricolare sinistra normalizzata per la superficie corporea (+48%). Le stesse tendenze si sono verificate analizzando sottogruppi dei soggetti normodotati allenati e sedentari. Il test da sforzo per la valutazione del massimo consumo di O 2 ha fornito valori significativamente differenti nel sottogruppo di pazienti paraplegici allenati rispetto a quelli sedentari, nei parametri della velocità massima raggiunta (allenati: 7,2±1,3 km/h; sedentari 4,7±0,9 km/h; p=0,001), del consumo di O 2 di picco (allenati: 21,8±4,8 ml/min/kg; sedentari 13,3±3,3 ml/ min/kg; p=0,001) e nella frequenza cardiaca di riposo (allenati: 67±7 bpm; sedentari 77±10 bpm; p=0,001). I risultati ottenuti depongono per un positivo adattamento morfologico e funzionale del cuore all esercizio fisico aerobico di tipo cronico nel soggetto con paraplegia, del tutto simile agli adattamenti che si verificano nel tempo nei soggetti normodotati. Questi adattamenti potrebbero essere responsabili del più elevato consumo di ossigeno osservato nei paraplegici allenati: a riprova di ciò, si è verificata una correlazione lineare tra la massa ventricolare sinistra e il consumo di ossigeno di picco (r=0,43; p=0,07), nonché tra la velocità di flusso aortico (che può essere considerata un marker surrogato di stroke volume) e il consumo di ossigeno di picco (r=0,36; p=0,05). Infine, per quanto riguarda la funzione diastolica, il rapporto E/A non è risultato significativamente variato nei soggetti con paraplegia, indipendentemente dallo stato di allenamento. Le positive modificazioni cardiache all allenamento aerobico che sono state osservate in questo lavoro nei soggetti con paraplegia allenati per molti anni conducono a suggerire che l allenamento fisico possa costituire un ottimo mezzo di prevenzione primaria per limitare l elevato rischio cardiovascolare. Inoltre, tali modificazioni sembrano perdurare nel tempo, e anche questa osservazione ha un carattere positivo nel tentativo di contrastare cronicamente l atrofia del ventricolo sinistro che si sviluppa nei soggetti con lesione midollare. Prodotti scientifici Maggioni MA, Ferratini M, Pezzano A, Heyman J, Agnello L, Veicsteinas A, Merati G. Heart adaptations to long-term aerobic training in paraplegic subjects: an echocardio- 362

9 Linea di Ricerca 7 graphic study. Spinal Cord. 2012; 50(7): Merati G. Benefici fisici dello sport in adolescenti disabili e normodotati. Convegno: Lo sport come strumento di educazione. Milano, nov Invited Speaker Veicsteinas A, Merati G. Il ruolo dell esercizio fisico e dello sport come strumento di prevenzione per il disabile. Convegno: L università dalla parte dei disabili. L università dalla parte di tutti. Milano, mar Invited Speaker. Emoviscosità, trombofilia e fattori di rischio cardiovascolari in pazienti con malattia aterotrombotica: studio di intervento nutrizionale Responsabile: Sofi Francesco Background Le malattie cardiovascolari sono la principale causa di mortalità e morbilità per la popolazione mondiale: secondo i dati forniti dalla WHO (World Health Organization), nel solo 2004, ben 17,1 milioni di persone sono morte a causa di tali patologie. Negli ultimi anni, per cercare di arginare l ampia diffusione delle malattie cardiovascolari, la ricerca si è concentrata sulla prevenzione, investendo molte delle sue risorse nel tentativo di individuare i fattori responsabili dello sviluppo di tali patologie: accanto a importanti elementi tra cui fumo e sedentarietà, si è rivelata di primaria importanza l alimentazione. Allo stato attuale delle conoscenze è dimostrato, infatti, come l adozione di un idoneo stile di vita, e in particolare di un corretto regime alimentare, possa diminuire sensibilmente il rischio globale sia della popolazione generale che del paziente affetto da tali malattie. L evidenza dell utilità e dell efficacia terapeutica degli interventi di tipo nutrizionale nell insorgenza della malattie cardiovascolari ci viene da una recentissima revisione sistematica con metanalisi effettuata dalla Cochrane Collaboration che ha dimostrato, su più di 29 studi di intervento nutrizionale, come una modificazione dietetica sia in senso quantitativo che qualitativo sia in grado di ridurre del 12% il rischio di infarto del miocardio e dell 11% il rischio di un evento cerebrale ischemico, in maniera quindi molto più efficace di qualunque intervento di tipo farmacologico. Allo stesso modo una recente meta-analisi effettuata dal nostro gruppo ha dimostrato che l aderenza alla dieta mediterranea è in grado di ridurre di circa il 10% l incidenza e la mortalità per cause cardiovascolari. Nonostante ciò, non sono presenti in letteratura studi di intervento che dimostrano l efficacia di un intervento nutrizionale effettuato allo scopo di ridurre il peso corporeo nel miglioramento di alcuni parametri di rischio per malattie cardiovascolari, quali la viscosità ematica, e i fattori di rischio correlati alla trombosi. Obiettivi Obiettivo dello studio è di valutare in un periodo di mediolungo follow-up (1 anno) l efficacia di un intervento nutrizio- 363

10 Linea di Ricerca 7 nale basato sui principi cardine della dieta mediterranea su: parametri di emoviscosità (viscosità ematica totale, deformabilità eritrocitaria, viscosità plasmatica); parametri di rischio correlati alla trombosi (lipoproteina (a), omocisteina, PAI-1); parametri lipidici; peso corporeo, composizione corporea e fattori di rischio antropometrici di malattia cardiometabolica. Metodi I pazienti sono stati arruolati all interno delle visite ambulatoriali del protocollo Prevenzione Vascolare dell Agenzia Nutrizione dell AOU Careggi e all interno dei pazienti afferenti all UO di Cardiologia della Fondazione Don Carlo Gnocchi di Firenze. Sono stati arruolati circa 300 pazienti con precedente evento cardiovascolare. Interventi applicativi: lo studio ha un disegno di studio di intervento prima-dopo, con valutazione dei parametri sottoelencati a diversi tempi di analisi (0-1 mesi, 3 mesi, 6 mesi, 1 anno): valutazione nutrizionale attraverso indagine alimentare; misurazione del dispendio energetico basale, della composizione di massa grassa e massa magra effettuata attraverso metodo bioimpedenziometrico; valutazione dei parametri di rischio trombofilici ed emoreologici; definizione e valutazione del rischio globale attraverso determinazione dei principali fattori di rischio, quali la dislipidemia, il fumo di sigaretta, l ipertensione. Relazione attività Nel corso del primo anno dello studio sono stati raccolti i dati antropometrici ed ematici di 150 pazienti afferenti alla SOD Agenzia Nutrizione per una valutazione nutrizionale e dei fattori di rischio cardiovascolare. Interpretando i dati in nostro possesso è risultato che, nella popolazione generale, la terapia nutrizionale si è dimostrata efficace tanto nel breve, portando mediamente a una perdita di peso pari a 5,1 kg, quanto nel lungo periodo, in cui, seppure con alcune oscillazioni, il peso tendeva a stabilizzarsi negativamente, grazie a una riduzione media di 4,2 kg. Per quanto riguarda il pattern lipidico si è osservata una modificazione sia dei livelli di colesterolo totale che del colesterolo LDL, i quali, in accordo con la riduzione del peso, diminuivano rispettivamente di 12,3 mg/dl e di 8,2 mg/dl. Anche il colesterolo HDL ha mostrato una correlazione positivamente significativa (r=0,681; p=0,030), ma questa volta solo con la massa grassa, indicando che non è tanto la perdita di peso quanto la perdita di grasso a favorire un suo aumento. In un sottogruppo di 46 pazienti, 30 maschi e 16 femmine, costituenti il 15,7% del campione iniziale, è stato misurato e confrontato il profilo emoreologico. Dai dati osservati è risultato che tutti i parametri, a eccezione dell indice di aggregazione eritrocitaria, si riducono, e che nessuna delle modificazioni risulta essere statisticamente significativa. A seguito di tali risultati, siamo andati a valutare se esistesse una correlazione tra i parametri emoreologici e la perdita di peso avvenuta. L unica correlazione significativa è stata riscontrata tra la perdita di peso e la variazione della viscosità plasmatica (r=0,993; p=0,007). Inoltre, andando ad analizzare coloro i quali avevano ottenuto una variazione negativa di peso, è stato possibile determinare una modificazione statisticamente maggiore della viscosità ematica a 94,5 sec-1 corretto pari a 0,01 mpa/s, passando dai 4,49±0,53 mpa/s della prima vista ai 4,48±0,59 mpa/s della seconda (p=0,040). 364

11 Linea di Ricerca 7 La riabilitazione cardiologica nel paziente sottoposto a impianto di VAD (Ventricular Assist Device) Responsabile: Ferratini Maurizio Background I sistemi di assistenza al circolo (VAD) vengono impiegati come trattamento ponte al trapianto cardiaco in pazienti in lista d attesa (bridge al trapianto), sia come terapia definitiva in soggetti non candidabili al trapianto stesso (destination therapy). Negli ultimi anni l introduzione di pompe centrifughe e assiali (efficienti e di più facile impianto rispetto alle pompe pulsatili) ha determinato un aumento dei soggetti sottoposti a tale intervento e di conseguenza un aumento dei pazienti afferenti in riabilitazione. L impianto di VAD è una terapia ancora recente e manca ancora la definizione di un percorso clinicoassistenziale e riabilitativo post-operatorio e di una strategia di formazione del personale di assistenza e dei caregiver: inoltre sono molteplici le problematiche che tali pazienti, spesso reduci da lunghi periodi di ospedalizzazione e di insufficienza cardiaca, presentano tra cui quelle nutrizionali, quelle legate alle variazioni indotte da un flusso sanguigno non più pulsatile ma continuo, quelle psicologiche. Obiettivi Contribuire all identificazione di un percorso di assistenza e alla costruzione eventuale di linee guida per la riabilitazione cardiologica del paziente con VAD. Valutare lo stato nutrizionale dei pazienti portatori di VAD. Traslazionalità: tenuto conto che la popolazione di portatori di VAD è destinata in futuro ad aumentare, la tematica ha un ovvio interesse per un servizio sanitario attento all appropriatezza e alla qualità delle cure. Metodi Arruolamento consecutivo di tutti i pazienti con VAD afferenti presso la ns UO di Riabilitazione Cardiologica. Interventi applicativi impostazione di programma di esercizio personalizzato, incrementale; impostazione di un programma nutrizionale-assistenza psicologica programma tata; identificazione di una strategia di formazione del personale di assistenza, del paziente e dei familiari/caregiver, per la gestione dei pazienti sottoposti a impianto di VAD; valutazione dello stato nutrizionale; definizione di un percorso clinico-assistenziale in rabilitazione; variazioni nel tempo dell accettazione da parte del paziente del device e valutazione, con questionari idonei, della qualità della vita. Relazione attività Abbiamo sottoposto 12 pazienti, ricoverati nella UO di Cardiologia Riabilitativa della Fondazione Don Gnocchi di Milano dopo impianto di dispositivo LVAD a flusso continuo, a un programma di esercizio mirato al recupero della capacità funzionale e della qualità della vita, associato a interventi volti a istruire il paziente su: assunzione di Terapia Anticoagulante Orale (TAO), medicazione del tramite cutaneo del cavo di alimentazione del VAD e gestione del dispositivo. I pazienti sono stati sottoposti a valutazione iniziale rilevando parametri cardiocircolatori, funzionali e di autonomia e suddivisi in 3 diversi programmi di lavoro, differenziati per modalità e intensità, in base al risultato del six-minutes walking test (6mWT); ogni programma è basato sull esecuzione quotidiana di fisioterapia respiratoria, esercizi di rinforzo muscolare codificati, attività in cyclette/pedaliera, walking training. L intensità di ogni attività proposta è stata incrementata in base alla sensazione di fatica e/o dispnea misurate con scala di Borg; durante le attività sono stati monitorati parametri del LVAD e frequenza cardiaca. Al momento della dimissione, il paziente è stato istruito sulla modalità di prosecuzione del programma di attività fisica al proprio domicilio. Tale programma viene verificato e modificato dai terapisti tramite follow-up telematico. Durante il periodo di ricovero, solo un paziente ha sviluppato infezione del tramite cutaneo del cavo di alimentazione del dispositivo; in nessun paziente sono stati rilevati altri eventi avversi nel corso del programma riabilitativo. Il lavoro personalizzato e graduale ha permesso di valutare l adeguatezza della portata del LVAD e di adattare il settaggio del device alle nuove necessità del paziente. Al termine del percorso riabilitativo il punteggio ottenuto alla scala di Barthel è migliorato in media di 20,4±16 punti, la distanza percorsa al 6mWT è incrementato di 175±143,5 metri. Si è inoltre raggiunta l autonomia nella medicazione del tramite 365

12 Linea di Ricerca 7 cutaneo del cavo di alimentazione del LVAD nel 100% dei pazienti. Inoltre 16 pazienti, ricoverati dopo impianto di LVAD a flusso continuo, sono stati sottoposti a un programma di esercizio mirato al recupero della capacità funzionale. I pazienti sono stati suddivisi in 3 programmi di lavoro, differenziati in base al risultato del six-minutes walking test (6mWT). Ogni programma ha previsto: esecuzione quotidiana di fisioterapia respiratoria, esercizi di rinforzo muscolare codificati, attività in cyclette, walking training. L intensità di ogni attività proposta è stata incrementata in base alla sensazione di fatica e/o dispnea. Durante il periodo di ricovero un paziente ha sviluppato infezione del cavo, mentre un altro soggetto ha manifestato segni di aumento del Pump Power ; non sono stati rilevati altri eventi avversi. Il lavoro personalizzato e graduale ha permesso di valutare l adeguatezza della portata del LVAD e adattare il settaggio del device alle nuove necessità del paziente. Al termine del percorso riabilitativo il punteggio ottenuto alla scala di Barthel è migliorato in media di 21±14 punti, la distanza percorsa al 6mWT è incrementato di 176,5±136 metri. I risultati ottenuti dimostrano che il percorso riabilitativo proposto migliora la capacità funzionale, l autonomia nelle attività quotidiane, consente il rientro a domicilio e un significativo miglioramento della qualità della vita del paziente portatore di LVAD. Prodotti scientifici Poster presentati dall UO di Cardiologia Riabilitativa al Congresso Nazionale ANMCO 2012 ( Firenze) e al Congresso Nazionale GICR (Gruppo Italiano di Cardiologia Riabilitativa) tenutosi a Genova nel 2012: Il paziente portatore di assistenza ventricolare meccanica: programma di training fisico ed educazione sanitaria della Fondazione Don Gnocchi, Toccafondi A, Verde A, Bordoni B, Corbetta V, Mazzin P, Raggi A, Tavanelli M, Ferratini M. Promozione del training fisico domiciliare, in prevenzione secondaria, nel cardiopatico, valutazione di un intervento di comunicazione biunivoca e controllo via web, Toccafondi A, Bordoni B, Modica M, Panzarino C, Previtali, Ripamonti V, Verde A, Ferratini M. Programma di training fisico nei pazienti portatori di assistenza ventricolare meccanica al circolo (lvad): l esperienza della Fondazione Don Gnocchi di Milano, Toccafondi A, Verde A, Bordoni B, Corbetta V, Mazzin P, Raggi A, Tavanelli M, Ferratini M. La riabilitazione nel paziente portatore di assistenza ventricolare meccanica al circolo (LVAD): importanza di un approccio multidisciplinare, Toccafondi A, Verde A, Corbetta V, Maletti S, Modica M, Tavanelli M, Ferratini M. 366

13 Linea di Ricerca 7 Metabolismo energetico e cammino nei soggetti anziani sottoposti a riabilitazione cardiaca Responsabile: Molino Lova Raffaele Background Nostri studi precedenti (Molino Lova et al., Gait & Posture 35 (2012) ) hanno dimostrato che nei pazienti anziani dopo un ciclo riabilitativo la migliorata performance in termini di metri percorsi al 6mWT si associa a una riduzione del costo energetico del cammino normalizzato per la massa corporea del paziente e per la distanza percorsa durante il test. Lo studio del costo energetico delle attività della vita quotidiana, come ad esempio il cammino, è estremamente importante nel contesto della riabilitazione cardiaca perché è compito dell apparato cardiovascolare fornire ai muscoli che lavorano il comburente necessario alla combustione dei macronutrienti precedentemente accumulati. Già nella relazione dello scorso anno avevamo concentrato la nostra attenzione sull effetto di variabili antropometriche sul dispendio energetico durante il cammino. In particolare, pur nella necessità di ulteriori conferme, avevamo notato una correlazione inversa tra il dispendio energetico nel corso del 6mWT e la lunghezza dell arto inferiore, mentre rimaneva ancora incerto il ruolo delle proporzioni corporee, rappresentate dal rapporto tra la lunghezza dell arto inferiore e l altezza. L interesse per le proporzioni corporee era scaturito da una serie di osservazioni antropologiche. Nel 2009 Pontzer et al., applicando complesse e innovative tecniche antropologiche, hanno, infatti, dimostrato che il costo energetico del cammino stimato per Lucy (A.L. 288 Australopitecus afarensis) nell ambito di una serie di varie posture era inferiore a quello delle scimmie quadrupedi, ma rimaneva decisamente superiore a quello degli umani moderni. Inoltre, è stato ipotizzato che le diverse proporzioni corporee di Lucy (arti posteriori relativamente molti corti rispetto al tronco) e dell uomo moderno (gambe tra il 45 e il 55% dell altezza totale, e quindi relativamente più lunghe rispetto al tronco) potessero essere alla base della spiegazione del diverso costo energetico del cammino. Obiettivi Studiare i fattori che influenzano il dispendio energetico durante il cammino nei pazienti anziani sottoposti a riabilitazione cardiologica, con particolare riferimento alle variabili antropometriche e alle proporzioni corporee. Metodi Sono stati considerati eleggibili tutti i pazienti che avevano completato il ciclo riabilitativo dopo un intervento elettivo di cardiochirurgia. Il criterio di inclusione era l età superiore a 65 anni mentre sono stati esclusi i pazienti con grave deficit cognitivo e con comorbilità tali da limitare significativamente il livello di attività fisica durante la riabilitazione. Inoltre, al fine di ottenere un gruppo di pazienti in grado di assicurare almeno 2 settimane di training fisico in palestra, sono stati anche esclusi i pazienti che presentavano sequele postoperatorie, come alterata mobilità della parete toracica o del diaframma, atelectasie bronchiali o alterazioni della postura e del cammino che non venivano risolte mediante fisioterapia individuale durante la prima settimana di riabilitazione. Il campione finale era rappresentato da 75 pazienti, 54 uomini e 21 donne, età media 72,7 anni±sd 5,5. Il costo metabolico del cammino era valutato utilizzando un sistema portatile per calorimetria diretta (SenseWear Armband, BodyMedia Inc, Pittsburg, PA, USA) che, utilizzando dei sensori incorporati, monitorizza continuamente il movimento, il flusso di calore, la temperatura near body, la temperatura cutanea e la risposta galvanica della pelle. Un algoritmo sviluppato dal produttore consente la misura del dispendio calorico, del numero dei passi e della durata dell attività fisica, del riposo e del sonno. Dopo il ciclo di riabilitazione, i pazienti hanno effettuato il 6mWT come raccomandato dall ATS (American Thoracic Society). L apparecchio veniva indossato sul braccio destro, sul muscolo tricipite, a metà tra l olecrano e l acromion. Sono stati misurati la distanza percorsa, la spesa energetica totale e il numero di passi. Sono stati poi calcolati la velocità del cammino, la cadenza e la lunghezza del passo. Le caratteristiche antropometriche prese in esame sono state la lunghezza dell arto inferiore (dalla spina iliaca anterosuperiore al malleolo mediale) e il rapporto tra la lunghezza dell arto inferiore e l altezza. L analisi statistica è stata condotta utilizzando il software STATA 7.0. I predittori indipendenti del costo energetico del cammino sono stati identificati utilizzando una regressione multivariata con backward 367

14 Linea di Ricerca 7 selection. L errore di tipo alfa è stato fissato al livello 0,05, a due code. Relazione attività Tutti i 75 pazienti hanno completato il previsto ciclo riabilitativo senza alcuna complicazione. La Tab. 1 mostra le caratteristiche del campione in studio e i risultati del 6mWT effettuato dopo la riabilitazione. La Tab. 2 mostra il modello di regressione che esprime i maggiori determinanti del consumo energetico durante il cammino. Come c era da attendersi, anche sulla base di ben note leggi di fisica (energia cinetica=½ m v2), i maggiori determinanti del consumo energetico erano la massa corporea e la velocità di cammino autodeterminata dai pazienti, come previsto dal protocollo dell ATS. La Tab. 3 mostra il modello di regressione che esprime i determinanti del costo energetico del cammino normalizzato per la massa corporea e per la velocità. Come appare dalla tabella, nel nostro campione il costo energetico del cammino normalizzato durante il 6mWT effettuato al termine del ciclo riabilitativo era inversamente proporzionale alla lunghezza dell arto inferiore e al rapporto tra lunghezza dell arto inferiore e altezza. Il primo aspetto è intuitivamente spiegabile con il fatto che un arto inferiore più lungo consente una maggiore lunghezza del passo e quindi un numero relativamente minore di passi, che comporta un numero minore di trasferimenti fasici dell energia dall arto in appoggio all arto in slancio. Per quanto riguarda l effetto del rapporto tra lunghezza dell arto inferiore e altezza, è verosimile che in questi casi giochino un ruolo importante fenomeni inerziali coinvolgenti il tronco, legati al diverso posizionamento del centro di massa. A prescindere dai meccanismi fisiopatologici che li determinano, i nostri risultati, che pur necessitano di conferma su larga scala, dato anche il relativamente ristretto range del rapporto tra lunghezza dell arto inferiore e altezza, sembrano confermare in vivo l ipotesi di Pontzer. Tab. 1 General characteristics of the study sample and results from the 6mWT performed after the rehabilitation (n. 75) Demographics Age, yrs, (mean±sd) 72.7±5.5 Female sex, n (%) 21 (28) Anthropometrics Weight, kg (mean±sd) 72±13 Height, cm (mean±sd) 169±8 Lower Limb Length, cm (mean±sd) 88±6 Ratio of Lower Limb Length to Height, (mean±sd) 0.52± 0.02 Operation Coronary artery by pass graft, n (%) 27 (36) Valve repair/replacement, n (%) 33 (44) Combined procedures, n (%) 15 (20) Cardiovascular Risk Factors Family history of cardiovascular diseases, n (%) 28 (37) Current Smokers, n (%) 6 (8) Hypertension, n (%) 45 (60) Diabetes, n (%) 19 (25) Dyslipidemia, n (%) 34 (45) Body mass Index, kg/m2, (mean ± SD) 25.0±3.8 Reported physical activity in the year before surgery Sedentary lifestyle or low intensity physical activity, n (%) 51 (68) Moderate intensity physical activity, n (%) 24 (32) Left ventricular ejection fraction, % (mean ± SD) 53.2±10.3 Use of β Blockers, n (%) 38 (51) Use of Diuretics, n (%) 36 (48) 6mWT after the rehabilitation Energy Expenditure, Kcal (mean±sd) 30.7±7.8 Distance walked, m (mean±sd) 416±86 Speed, m/s (mean±sd) 1.16± 0.24 Number of steps (mea ±SD) 610±89 Step cadence, steps/s (mean±sd) 0.85±0.12 Step length, cm (mea ±SD) 69±11 368

15 Linea di Ricerca 7 Tab. 2 General linear model testing factors affecting energy expenditure during the 6mWT performed after the rehabilitation. The initial fully adjusted model was reduced to a most parsimonious model by using backward selection (p<0.05) Final Model: Obs=75; F=146.7; Prob>F< 0.001; Adjusted R 2 =0.807 Energy expenditure during the 6mWT (Kcal) β±se(β) p Standardized β Body mass (kg) 0.44±0.03 < Speed (m/s) 11.69±1.78 < The initial fully adjusted model also included age, sex, left ventricular ejection fraction, use of beta-blockers and of diuretics Tab. 3 General linear model testing factors affecting the mass-speed-specific cost of walking during the 6mWT performed after the rehabilitation. The initial fully adjusted model was reduced to a most parsimonious model by using backward selection (p<0.05) Final Model: Obs=75; F=12.4; Prob>F<0.001; Adjusted R 2 =0.255 Mass speed specific cost of walking (cal/kg*m/s) β±se(β) p Standardized β Lower Limb Length (cm) 0.005± Ratio of Lower Limb Length to Height 0.806± The initial fully adjusted model also included age, sex, left ventricular ejection fraction, use of beta-blockers and of diuretics 369

16 Linea di Ricerca 7 Modificazioni della secrezione di GH in risposta all esercizio fisico Responsabile: Giaccari Andrea Background Gli studi degli ultimi anni hanno dimostrato come le alterazioni neuroendocrine che caratterizzano l obesità siano straordinariamente più complesse di quanto si pensasse. Recentemente sono stati identificati ormoni secreti dal tessuto adiposo o dallo stomaco, quali leptina o ghrelina, che partecipano modulando l introduzione di cibo o il dispendio energetico e sono correlati ad altri ormoni coinvolti nell obesità. Tra questi il più studiato è stato l ormone della crescita o GH ed è ben noto come nell obesità vi sia una carenza di questo peptide, la cui secrezione è maggiormente down regolata dall iperinsulinismo, dalla ridotta secrezione di ghrelina e leptina. L esercizio fisico e il calo ponderale sono accompagnati da una normalizzazione della secrezione spontanea dell ormone, così come dalla normalizzazione del GH in risposta a stimoli farmacologici, sebbene i meccanismi mediante i quali questo avvenga siano pochi noti. In particolare, è già noto che l esercizio fisico in acuto rappresenta uno stimolo alla secrezione di GH sebbene non siano noti i meccanismi coinvolti, ma poco è noto sugli effetti cronici dell esercizio fisico sulla secrezione spontanea di GH e in risposta a stimoli farmacologici. Gli effetti fisiologici dell ormone della crescita si esplicano a diversi livelli; esso infatti non è coinvolto solo nei meccanismi di crescita, ma ha anche implicazioni metaboliche. In particolare regola negativamente la lipoproteinlipasi attraverso un inibizione della sua attività e in questo modo riduce l accumulo di tessuto adiposo, in particolare a livello del comportamento addominale. Inoltre, il GH è in grado di indurre un aumento della massa muscolare, avendo delle ricadute positive sulla performance fisica. Obiettivi Lo scopo del lavoro è quello di valutare la secrezione spontanea e la risposta a stimoli farmacologici del GH prima e dopo l esercizio fisico legato al trattamento riabilitativo. L esercizio fisico, infatti, contribuisce a ripristinare una adeguata massa magra a discapito di una riduzione della percentuale di grasso. I cambiamenti della composizione corporea potrebbero associarsi a modifiche della secrezione di leptina e ghrelina, in grado di migliorare la secrezione, la pulsatilità e la risposta a stimoli farmacologici del GH. D altro canto è noto come l esercizio fisico svolga un ruolo importante nel miglioramento dell insulino-resistenza e quindi nella normalizzazione dell iperinsulinemia compensatoria. L insulina rappresenta a sua volta uno stimolo inibitorio alla secrezione di GH. Per cui un eventuale insulino-resistenza legata all immobilizzazione potrebbe migliorare dopo il trattamento riabilitativo e quindi ridurre l effetto inibitorio dell iperinsulinemia compensatoria sulla secrezione di GH. Metodi I pazienti verranno sottoposti prima e dopo riabilitazione a una valutazione in condizioni basali dell IGF-1, del profilo di secrezione del GH eseguito mediante prelievi venosi effettuati a intervalli di 4 ore, dosaggio del GH dopo stimolo farmacologico (GHRH + arginina) e valutazione della composizione corporea mediante DEXA. Relazione attività L arruolamento è ancora in corso e, pertanto, in fase di rielaborazione sono anche i dati preliminari. Prodotti scientifici Nello studio della patogenesi dell insulino-resistenza e i meccanismi coinvolti, abbiamo ottenuto risultati promettenti circa il ruolo della proteina RANKL e la ridotta sensibilità epatica all azione dell insulina. Inoltre, abbiamo riscontrato e confermato il ruolo della terapia steroidea e di interventi di trapianto epatico/renale nella patogenesi della sindrome metabolica. Sorice GP, Di Pizio L, Sun VA, Schirò T, Muscogiuri G, Mezza T, Cefalo CM, Prioletta A, Pontecorvi A, Giaccari A. Metabolic syndrome in transplant patients: an updating point of view. Minerva Endocrinol Sep; 37: Review. 370

17 Linea di Ricerca 7 Modulazione del profilo di rischio cardiovascolare attraverso l alimentazione: quale ruolo per le citochine infiammatorie? Responsabile: Gensini Gian Franco Background Numerosi studi hanno confermato che la dieta mediterranea è preventiva nei confronti della malattia cardiovascolare (CVD) coinvolgendo i diversi aspetti legati allo sviluppo dell aterosclerosi come l aterogenesi, la circolazione del sangue e la componente infiammatoria. Tra gli alimenti tipici della dieta mediterranea, l olio extravergine di oliva (OEVO) riveste notevole importanza non solo per la sua composizione in grassi protettivi per la salute (a. grassi monoinsaturi) ma anche per la presenza di polifenoli, antiossidanti, utili nella prevenzione delle CVD. Obiettivi Monitorare ed eventualmente identificare specifici microrganismi che ci permettano di capire la relazione tra diversità del territorio e proprietà qualitative del prodotto finale (tramite caratterizzazione del profilo polifenolico dei due diversi OEVO prodotti) e l effetto che le proprietà degli oli possano eventualmente dimostrare nel modificare alcuni parametri di rischio CVD (in particolare di citochine infiammatorie e polifenoli nel plasma) dopo il loro esclusivo utilizzo come grasso di condimento e cottura, dai soggetti arruolati. Metodi È stata caratterizzata la microflora del suolo di due siti del territorio toscano, uno presso la Fattoria di Cusona di Guicciardini & Strozzi, San Gimignano, e l altro presso l azienda agricola Castello di Ama Gaiole in Chianti, e delle piante di olivo che vi crescono, mediante moderne tecniche di biologia molecolare che prevedono l estrazione e l amplificazione degli acidi nucleici da suolo e da tessuti vegetali, scelti in blocchi randomizzati. Sono state condotte le analisi molecolari della microflora del suolo per lo studio della composizione delle comunità batteriche e fungine del suolo e di quelle presenti come endofiti nelle foglie di olivo estratto come indice di biomassa microbica. È stato analizzato il profilo polifenolico e aromatico degli oli extravergine d oliva prodotti dalle due aziende agricole (vedi Tab. 1). È in corso l arruolamento di 20 soggetti (M e F) di età compresa tra 30 e 65 anni aderenti alla dieta mediterranea (alto score di aderenza). A questo scopo si utilizzano i seguenti strumenti di valutazione nutrizionale: somministrazione di un questionario sulle abitudini alimentari e valutazione degli introiti nutrizionali di macro e micro-nutrienti tramite il software Winfood e valutazione dell aderenza alla dieta mediterranea mediante somministrazione di specifico questionario (Agnoli JN, 2011). I soggetti all arruolamento saranno sottoposti a esami ematochimici volti a valutare il profilo di rischio cardiovascolare globale attraverso determinazione di parametri ematochimici quali: emocromo con formula, glicemia, colesterolo totale, colesterolo LDL, colesterolo HDL, trigliceridi, creatinina, transaminasi, indici di viscosità ematica e viscosità plasmatica, aggregazione eritrocitaria, citochine pro- e anti-infiammatorie. Il campione sarà diviso in due gruppi (gruppo 1 e gruppo 2) il più possibile omogenei per età e sesso e verrà loro consegnata rispettivamente la fornitura di OEVO A e B. I soggetti consumeranno nei tre mesi successivi solo l olio consegnato come grasso di condimento e cottura, rimanendo invariate le abitudini alimentari. Al termine dei tre mesi verranno ripetute le valutazioni nutrizionali e cliniche descritte in precedenza. Successivamente verranno invitati i pazienti a condurre per i successivi quattro mesi le abitudini alimentari consuete, utilizzando come grassi da condimento e cottura quelli precedenti l arruolamento e alla fine di questo periodo verranno ripetute le stesse valutazioni nutrizionali e cliniche. Dopo questa prima fase dello studio, verrà consegnata rispettivamente ai pazienti del gruppo 1 la fornitura di OEVO B e a quelli del gruppo 2 quella di OEVO A. I soggetti consumeranno nei tre mesi successivi solo l olio consegnato come grasso di condimento e cottura rimanendo invariate le abitudini alimentari. Al termine di questi tre mesi verranno ripetute le stesse valutazioni nutrizionali e cliniche condotte con le modalità già descritte. Relazione attività Le analisi molecolari mediante 18S e 16S rdna-dgge (Brodie et al., FEMS Microbiol. Ecol. 45, ; Garbers et al., WIBI 20, ) sulla microflora fungina (Fig. 1) e batterica (Fig. 3) dei due tipi di suolo e delle due varie- 371

18 Linea di Ricerca 7 Tab 1 Profilo polifenolico e aromatico degli oli extravergine d oliva prodotti dalle due aziende agricole Tipologia prodotto Riferimento olio extravergine di oliva Guicciardini Strozzi Data ricevimento/accettazione 15/05/2012 Prelievo a cura di Cliente Elenco controlli: Metodo Valore Um LD/LQ Min. Max. Ac. Oieico Reg. CEE 2568/91 All. Xa + succ. int. 2,84 % Betacarotene Ml/C/002 rev. 1-20/10/ mg/kg Tocoferoli Ml/C/002 rev. 3-05/10/ mg/kg Polifenoli Ml/C/001 rev. 4-05/10/ mg/kg Tirosolo HPLC 2,65 mg/kg 3-idrossi-tirosolo HPLC 2,37 mg/kg Decarbossimetiloleuropeina aglicone Metodo interno 107,56 mg/kg Decarbossimetiloleuropeina aglicone Metodo interno 33,80 mg/kg Oleuropeina aglicone (forma aldeidica) Metodo interno 10,5 mg/kg Ddecarbossimetilligstroside aglicone Metodo interno 94,17 mg/kg Pinoresinolo Metodo interno 27,29 mg/kg 1-acetossipinoresinoio Ml/C/003 rev. 4-05/10/ mg/kg Ligstroside aglicone (forma aldeidica) Metodo interno 12,97 mg/kg Oleuropeina aglicone (forma aldeidica) Metodo interno 5,01 mg/kg Ligstroside aglicone (forma aideidica) Metodo interno 8,83 mg/kg tà di olivo considerate hanno fornito risultati interessanti. In particolare, l analisi filogenetica (Fig. 2) della microflora fungina del suolo SA Castello di Ama è significativamente diversa da quella del suolo SC Cusona (l indice di similarità è del 32%); inoltre, il suolo SC mostra una ricchezza in specie fungine, cioè un numero di bande, maggiore rispetto al suolo SA, e caratteristiche, presenti solo in esso. Ciò può essere dovuto sia alle diverse proprietà chimico-fisiche dei due suoli (il suolo SC risulta più scarso in sostanza organica) sia alla presenza di due diverse varietà di olivo che vi sono coltivate e che potrebbero influire, con i loro essudati radicali, sulla composizione fungina del suolo. Alcune bande caratteristiche del suolo SC sono state excise dal gel e conservate per un eventuale sequenziamento genico così da poter rivelare a quali specie fungine appartengano (Fig. 1 riquadro bianco). Per quanto riguarda la fillosfera, la composizione della varietà Leccino coltivata a Cusona è diversa da quella della varietà Correggiolo coltivata a Castello di Ama (l indice di similarità è del 44%), anche se la composizione in Leccino è più omogenea (Fig. 2). Infatti, all interno del gruppo FC la similarità fra le repliche è dell 86%. La ricchezza di specie in numero di bande appare invece molto simile. Anche la composizione della comunità batterica del suolo SC risulta diversa da quella del suolo SA (l indice di similarità è del 44%), 372

19 Linea di Ricerca 7 Tipologia prodotto Riferimento olio extravergine di oliva Castello di Ama Data ricevimento/accettazione 15/05/2012 Prelievo a cura di Cliente Elenco controlli: Metodo Valore Um LD/LQ Min. Max. Ac. Oieico Reg. CEE 2568/91 All. Xa + succ. int. 73,74 % Betacarotene Ml/C/002 rev. 1-20/10/ mg/kg Tocoferoli Ml/C/002 rev. 3-05/10/ mg/kg Polifenoli Ml/C/001 rev. 4-05/10/ mg/kg Tirosolo HPLC 2,20 mg/kg 3-idrossi-tirosolo HPLC 3,59 mg/kg Decarbossimetiloleuropeina aglicone Metodo interno 118,05 mg/kg Decarbossimetiloleuropeina aglicone Metodo interno 15,2 mg/kg Oleuropeina aglicone (forma aldeidica) Metodo interno 3,20 mg/kg Ddecarbossimetilligstroside aglicone Metodo interno 141,40 mg/kg Pinoresinolo Metodo interno 25,10 mg/kg 1-acetossipinoresinoio Ml/C/003 rev. 4-05/10/ ,34 mg/kg Ligstroside aglicone (forma aldeidica) Metodo interno 33,91 mg/kg Oleuropeina aglicone (forma aldeidica) Metodo interno 3,10 mg/kg Ligstroside aglicone (forma aideidica) Metodo interno 5,59 mg/kg sebbene l omogeneità della composizione delle repliche sia minore per entrambi i suoli (Fig. 4). L indice di similarità varia, infatti, dall 83% al 65% nei suoli Cusona e dal 69% al 55% nei suoli Castello di Ama. Il numero di bande, quindi la ricchezza in specie, risulta comunque maggiore nel suolo SC (Fig. 3). La composizione batterica della fillosfera delle due varietà d olivo, invece, è abbastanza simile (68% di similarità) sebbene la composizione della varietà Leccino sembri più omogenea, infatti la similarità va dal 92% al 78%. Anche la ricchezza in numero di specie batteriche sembra molto simile fra le due varietà di olivo. Le indagini molecolari hanno messo in evidenza una diversità nella composizione fungina e batterica nei suoli e nelle foglie degli olivi, cosa che potrebbe essere in relazione con alcune caratteristiche, anche organolettiche, dei due tipi di olio. Occorre, tuttavia, approfondire le analisi per caratterizzare meglio la composizione eubatterica della fillosfera. Nel caso in cui si evidenziassero delle differenze maggiori di quelle trovate, sarebbe auspicabile il sequenziamento genico sia per gli eubatteri che per i funghi, cosa che permetterebbe di identificare con precisione le specie microbiche presenti e metterle in correlazione con la qualità degli oli. 373

20 Linea di Ricerca 7 suolo Ama suolo Cusona foglie Ama foglie Cusona cp M Fig. 1 DGGE della comunità fungina di suoli e fillosfera. Le bande indicate dalle frecce nel riquadro sono state excise per un eventuale sequenziamento genico 19 SA Ama Suolo 20 SA Ama Suolo 21 SA Ama Suolo 22 SA Ama Suolo 23 SC Cus Suolo 24 SC Cus Suolo 25 SC Cus Suolo 26 SC Cus Suolo 27 FA Ama Foglia/Correggiolo 28 FA Ama Foglia/Correggiolo 29 FA Ama Foglia/Correggiolo 30 FA Ama Foglia/Correggiolo 31 FC Cus Foglia/Leccino 32 FC Cus Foglia/Leccino 33 FC Cus Foglia/Leccino 34 FC Cus Foglia/Leccino c.p. C.acremon. M Mass Ladder mix FA FC SA SC FA SC Fillosfera Suolo 1 SA Ama Suolo 2 SA Fig. 2Ama Dendrogramma Suolo della comunità fungina 3 SA Ama di suolo e fillosfera Suolo 4 SA Ama Suolo Il 5 SC dendrogramma Cus è basato su Suolo un coefficiente di similarità (Dice 6 SC coefficient) Cus calcolato da una Suolo matrice binaria su presenzaassenza 7 SC di Cus bande. Il raggruppamento Suolo è basato sul metodo UPGAMA. 8 SC Cus I numeri sul dendrogramma Suolo indicano la similarità che, 9 FA moltiplicata Ama per cento, si esprime come percentuale. Foglia/Correggiolo 110 SA FA Ama Ama Suolo 2 Foglia/Correggiolo SA Ama Suolo 3 11 SA FA Ama Ama Suolo 4 SA Ama Suolo Foglia/Correggiolo 5 SC Cus Suolo 12 FA Ama 6 SC Cus Suolo Foglia/Correggiolo 7 SC Cus Suolo 813 SC FC Cus Cus Suolo Foglia/Leccino 914 FA FC Cus Ama Foglia/Correggiolo Foglia/Leccino FC FA Cus Ama Foglia/Correggiolo Foglia/Leccino FC FA Cus Ama Foglia/Correggiolo Foglia/Leccino 12 FA Ama Foglia/Correggiolo 13 FC Cus Foglia/Leccino 14 FC Cus Foglia/Leccino 15 FC Cus Foglia/Leccino 16 FC Cus Foglia/Leccino 374

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