Endothelial dysfunction in stroke: relationships with stroke laterality and cardiorespiratory performance during walking

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Most individuals who have suffered a stroke have endothelial dysfunction, regardless of age, sex, stage of stroke (acute, subacute or chronic) and cardiovascular risk factors. Since the endothelium participates in the cardiovascular oxygen transport system by helping in the speed of energy production during the performance (mean response time of oxygen uptake on-kinetics, MRTON) and recovery of a physical activity (mean response time of oxygen uptake off-kinetics, MRTOFF), this endothelial dysfunction may be related to a worse cardiorespiratory performance in everyday tasks, such as walking, in post-stroke individuals, especially those with right hemisphere brain damage. There is evidence of a reciprocal influence between sympathetic activation and endothelial function, which helps to explain the direct relationship between sympathetic hyperactivity and endothelial dysfunction in some populations. Thus, the severity of endothelial dysfunction among post-stroke individuals may be related to the side of brain damage, since studies indicate greater sympathetic hyperactivity among those who have right hemisphere brain damage when compared with those who have left hemisphere brain damage. Therefore, this thesis includes new scientific evidence relevant for the field of Neurofunctional Physical Therapy, in which we sought to understand the relationships between endothelial dysfunction and laterality of brain damage and cardiorespiratory performance during walking among post-stroke individuals. Both studies were observational cross-sectional. Endothelial function was measured by flow-mediated dilation technique derived from the brachial artery (FMDBA) using ultrasound. Oxygen uptake during the xix-minute walk test (6MWT) was collected using a portable ergospirometer and a monoexponential adjustment was performed to obtain the MRTON and MRTOFF, being later corrected by the work rate during the 6MWT (wMRTON and wMRTOFF, respectively). For statistical analysis, Student’s t test (t) or Spearman’s correlation coefficient were used. The first study (Manuscript 1) aimed to examine whether endothelial dysfunction differs among post-stroke individuals according to the side of brain damage (right-sided stroke versus left-sided stroke). Thirty chronic post-stroke individuals were analyzed [right-sided stroke (n = 16; mean age = 58±8 years old; male = 81%); left-sided stroke (n =14; mean age = 62±9 years old; male = 50%)]. On average, individuals with right-sided stroke had lower FMDBA compared to those with left-sided stroke. This difference (FMDBA = 2.51%) was statistically significant (t[28] = 2.185, p = 0.037), and it represented a medium effect size (r = 0.38). In conclusion, the findings of the first study indicate that individuals with right-sided stroke have greater endothelial dysfunction, making them more susceptible to cardiovascular events. The second study (Manuscript 2) aimed to examine whether endothelial dysfunction is related to cardiorespiratory performance (wMRTON and/or wMRTOFF) during walking. Twenty-two chronic post-stroke individuals were analyzed (mean age = 61±9 years old; male = 64%). No relationship was observed between FMDBA and cardiorespiratory performance during [wMRTON (rs = -0.23, p = 0.31)] and after the 6MWT [wMRTOFF (rs = -0.18, p = 0.43)]. Thus, we conclude that cardiorespiratory performance during walking is not related to endothelial dysfunction in chronic post-stroke individuals. A maioria dos indivíduos que sofreram acidente vascular cerebral (AVC) apresentam disfunção endotelial, independentemente da idade, sexo, fase do AVC (agudo, subagudo ou crônico) e fatores de risco cardiovasculares. Dado que o endotélio participa do sistema de transporte cardiovascular de oxigênio auxiliando na velocidade de produção de energia durante a execução (tempo médio de resposta da cinética on do consumo de oxigênio, TMRON) e recuperação de uma atividade física (tempo médio de resposta da cinética off do consumo de oxigênio, TMROFF), essa disfunção endotelial pode estar relacionada à um pior desempenho cardiorrespiratório frente a tarefas cotidianas, como a caminhada, em indivíduos pós-AVC, especialmente aqueles com lesão hemisférica direita. Há evidências de uma influência recíproca entre a ativação simpática e a função endotelial, as quais ajudam a explicar a relação direta entre hiperatividade simpática e disfunção endotelial em algumas populações. Assim, a severidade da disfunção endotelial entre os indivíduos pós-AVC pode estar relacionada ao lado da lesão cerebral, uma vez que os estudos apontam uma maior hiperatividade simpática entre aqueles que apresentam lesão cerebral no hemisfério direito quando comparados com aqueles que apresentam lesão cerebral no hemisfério esquerdo. Diante disso, essa tese inclui novas evidências científicas relevantes para a área da Fisioterapia Neurofuncional em que se buscou entender as relações da disfunção endotelial com a lateralidade da lesão cerebral e o desempenho cardiorrespiratório durante o caminhar entre indivíduos pós-AVC. Ambos os estudos foram observacionais transversais. A função endotelial foi medida pela técnica de dilatação fluxo-mediada da artéria braquial (DFMAB) por ultrassonografia. O consumo de oxigênio durante o teste de caminhada de 6 minutos (TC6min) foi coletado por meio de um ergoespirômetro portátil e um ajuste monoexponencial foi realizado para obtenção do TMRON e do TMROFF, sendo posteriormente corrigidos pela taxa de trabalho durante o TC6min (TMRTT-ON e TMRTT-OFF, respectivamente). Para as análises estatísticas foram utilizados o teste t de Student (t) ou o coeficiente de correlação de Spearman (rs). O primeiro estudo (Manuscrito 1) teve como objetivo examinar se a disfunção endotelial difere entre os indivíduos pós-AVC de acordo com o lado da lesão cerebral [hemisfério direito (pós-AVCHD) versus hemisfério esquerdo (pós-AVCHE)]. Trinta indivíduos pós-AVC crônico foram analisados [pós-AVCHD (n =16; idade média = 58±8 anos; homens = 81%); pós-AVCHE (n =14; idade média = 62±9 anos; homens = 50%)]. Em média, os indivíduos pós-AVCHD apresentaram menor DFMAB em relação aos indivíduos pós-AVCHE. Está diferença (DFMAB = 2,51%) foi estatisticamente significante (t[28] = 2,185, p = 0,037), e representou um tamanho de efeito médio (r = 0,38). Em conclusão, os achados do primeiro estudo apontam que os indivíduos pós-AVCHD apresentam maior disfunção endotelial, tornando-os mais suscetíveis a eventos cardiovasculares. O segundo estudo (Manuscrito 2) teve como objetivo examinar se a disfunção endotelial está relacionada ao desempenho cardiorrespiratório (TMRTT-ON e/ou TMRTT-OFF) durante o caminhar. Vinte e dois indivíduos pós-AVC crônico foram analisados (idade média = 61±9 anos; homens = 64%). Não foi observada nenhuma relação entre a DFMAB e o desempenho cardiorrespiratório durante [TMRTT-ON (rs = -0,23, p = 0,31)] e após o TC6min [TMRTT-OFF (rs = -0,18, p = 0,43)]. Assim, concluímos que o desempenho cardiorrespiratório durante o caminhar não está relacionado à disfunção endotelial em indivíduos pós-AVC crônicos. Código de Financiamento 001, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)