Maximal strength training, fatigue and balance in multiple sclerosis

Abstract

La esclerosis múltiple (EM) es una enfermedad autoinmune y evolutiva, principal causa de discapacidad en adultos jóvenes detrás de los accidentes de tráfico, siendo considerada hasta el momento como una enfermedad crónica. Durante los últimos años, la literatura científica ha constatado que un mejor estado físico implica un mejor estado general de la persona con EM, incluyendo una mejor salud cardiovascular, disminución de la fatiga, mejora del equilibrio y prevención de caídas, entre otros, conllevando a una mejora global de la calidad de vida. Han sido numerosas las investigaciones que, a través del ejercicio físico, han intentado la mejora de algunos síntomas que la patología acarrea. Si bien se ha constatado que a mejor estado de fitness habría una mayor calidad de vida, existe un interés por constatar qué tipo de ejercicio sería el mejor para mejorar cada síntoma. Sin embargo, la heterogeneidad presente entre las personas con EM que participan en estudios de ejercicio físico y calidad de vida hacen que la investigación sea compleja. Uno de los síntomas que los pacientes perciben como más incapacitantes es la pérdida de estabilidad. Es frecuente que muchas personas con EM, con el transcurso de la enfermedad, tengan problemas con el control postural, implicando en muchos casos caídas que pueden provocar fracturas y otras complicaciones clínicas. El control postural es una tarea compleja que depende de la contribución del sistema sensorial (es decir, visual, vestibular y somato-sensorial), el sistema motor (por ejemplo: producción de fuerza, especialmente del tronco y del tren inferior, y asimetrías bilaterales) y la fatiga percibida. Mejorar el control postural es uno de los principales objetivos de los programas de rehabilitación de personas con EM y, por tanto, son muchas las investigaciones que han intentado encontrar qué ejercicios serían los más idóneos para ello. Así, uno de los objetivos principales del Estudio 1 de esta Tesis Doctoral es explorar los principales factores que inciden en la pérdida de estabilidad en personas con EM. Muchos de los test que miden la estabilidad en personas con EM provienen del ámbito clínico, careciendo además en ocasiones de un análisis adecuado de su fiabilidad. En este sentido, otro de los objetivos principales del Estudio 1 de esta Tesis Doctoral ha sido diseñar un protocolo que permita evaluar la estabilidad de manera precisa y fiable. Se han analizado la fiabilidad relativa y absoluta de una batería de test de estabilidad, tanto en posición erguida como sedente, mediante el uso de una plataforma de fuerzas y el análisis del desplazamiento del centro de presiones, por parte de un grupo de pacientes con EM. Los resultados de los test de control postural aplicados en laboratorio se han relacionado con otros test clínicos y de campo, tanto de movilidad funcional como de rendimiento de la marcha (Timed Up and Go Test y Timed 25-foot Walk Test), a fin de dilucidar si un mejor control postural implica una mejor calidad a la hora de andar en personas con EM. Los resultados mostraron como los test de control postural propuestos, tanto en posición tándem como en posición sedente, obtuvieron valores de fiabilidad relativa entre altos y excelentes, así como una buena fiabilidad absoluta. Estos datos indican que estos test permiten discriminar el grado de estabilidad en personas con sintomatología mínima, como por ejemplo aquellos con una afección moderada, así como comprobar el efecto de diferentes intervenciones para la mejora de la estabilidad. Los datos de las correlaciones realizadas sugieren que la estabilidad del tronco puede influir en la estabilidad general y, por tanto, convertirse en una variable a ser entrenada con el fin de mejorar el control postural, lo cual tiene un efecto en la calidad de vida de este colectivo. El Estudio 2 aborda dos de los tres factores que inciden en la falta de estabilidad en personas con EM: la debilidad muscular (o falta de producción de fuerza) y la fatiga percibida, siendo el principal objetivo del Estudio 2 reducir la fatiga percibida en personas con EM mediante la participación en un entrenamiento de fuerza máxima. Estudios previos apuntan a que los entrenamientos de fuerza a altas intensidades mejoran la transmisión neural y reducen el nivel de citoquinas pro-inflamatorias, pudiendo así contribuir a una reducción de la fatiga. En este estudio participó un grupo de personas con EM en una intervención de 12 semanas de duración, consistente en un entrenamiento de fuerza de alta intensidad, llegando a intensidades consideradas como de fuerza máxima (90% de una repetición máxima). Los resultados mostraron como la fatiga percibida evaluada con la Fatigue Severity Scale y el Modified Fatigue Impact Scale se redujo de manera significativa tras el programa de entrenamiento. Además, el entrenamiento programado redujo significativamente el tiempo empleado en realizar el Timed Up and Go Test, uno de los test funcionales más usados con el fin de comprobar la movilidad funcional en personas con EM. Asimismo, un análisis de correlación mostró como un aumento de la capacidad de producción de fuerza del tren inferior se relacionó significativamente con una disminución de la fatiga percibida y con la mejora del rendimiento en el test de marcha. Los hallazgos de la presente Tesis Doctoral pueden ayudar a equipos rehabilitadores especializados en personas con EM a evaluar el control postural de manera fiable y precisa. En este sentido, la batería de test de estabilidad analizada en el estudio 1 podría ayudar a categorizar a personas con EM según el rendimiento en los test presentados, evaluando posteriormente el resultado de posibles intervenciones orientadas a la mejora de la estabilidad. Por su parte, el entrenamiento de fuerza realizado puede servir como base de futuras investigaciones para diseñar intervenciones con más participantes, a fin de constatar que un entrenamiento de fuerza máxima puede reducir la fatiga percibida en personas con EM.

Multiple sclerosis (MS) is a chronic and progressive autoimmune disease, being the main cause of disability in young adults after traffic accidents. During the last years, the scientific literature has established that a better physical condition implies a better general state of the person who suffers MS, including a better cardiovascular health, reduced fatigue, improved balance and lower risk of falls, among others, leading to an improvement of the quality of life. Several researches have attempted to improve some of the symptoms that this pathology entails through physical exercise. Although it has been found that a better fitness condition would imply a higher quality of life, there is interest in establishing what type of exercise could be the best to improve each symptom. The heterogeneity of people with MS who participate in studies of physical exercise and quality of life makes the research in this population a complex issue. One of the symptoms that patients perceive as one of the most disabling is the loss of stability. It is common that people with MS, in the course of the disease, suffer problems with postural control, increasing the risk of falls that can lead to bone fractures and other clinical complications. Postural control is a complex action that depends on the contribution of the sensory system (i.e. visual, vestibular and somatosensory), the motor system (e.g. force production, especially in the trunk and the lower body, and bilateral asymmetries) and perceived fatigue. Improving postural control is one of the main objectives of rehabilitation programs for people with MS and, therefore, many studies have tried to establish which exercises would be most suitable for this purpose. Thus, one of the main objectives of Study 1 of this Doctoral Thesis was to explore the main factors that influence the loss of stability in people with MS.Many of the tests that measure the degree of stability in people with MS come from the clinical scope, sometimes lacking an adequate analysis of their reliability. In this sense, another of the main objectives of Study 1 of this Doctoral Thesis was to design a protocol that allows assessing the stability in a reliable and precise way. In this study we have assessed the relative and absolute reliability of a stability test battery, both in the upright and the sitting position, by using a force platform and the analysis of the centre of pressure pathway. In addition, the results of the postural control tests applied in the laboratory were related to other clinical and field tests widely used to measure functional mobility and gait performance in this population (Timed Up and Go Test and Timed 25-foot Walk Test), to determine if a better postural control implies a better walking performance in people with MS. The results show that the proposed postural control tests, both in tandem and in sitting position, show relative reliability values between high and excellent, as well as good absolute reliability. These data indicate that these tests allow to discriminate the degree of stability in people with minimal symptoms, such as those with a moderate condition, and, moreover, to verify the effect of different interventions for the improvement of stability. The data of the correlations suggest that trunk stability can influence general stability and, therefore, become a variable to be trained to improve postural control, which has an influence on the quality of life of these individuals. Study 2 of this Doctoral Thesis addressed two of the three factors that influence the lack of stability in persons with MS: muscle weakness (i.e. lack of force production) and perceived fatigue, being its main objective to reduce perceived fatigue in people with MS through participation in a maximum strength training. Previous studies suggest that strength training at high intensities improves neural transmission and reduces the level of pro-inflammatory cytokines, thus contributing to a reduction in fatigue. In this study, a group of people with MS participated in a 12-week intervention program, consisting of a high-intensity strength training, reaching intensities considered as maximum strength (90% of 1 maximum repetition). The results show that perceived fatigue evaluated with the Fatigue Severity Scale and the Modified Fatigue Impact Scale reduced significantly after the training program. In addition, this program reduced the time taken to perform the Timed Up and Go Test significantly, one of the most commonly used functional tests used to verify functional mobility in people with MS. A correlation analysis also shows how a lower body strength increase was related to both a perceived fatigue decrease and a gait test performance improvement. Findings of this Doctoral Thesis may help rehabilitation teams that work with people with MS to assess postural control in a reliable and precise way. In this sense, the stability test battery may help to categorize persons with MS according to performance in the proposed tests and, subsequently, to evaluate the results of possible interventions aimed to improve stability. On the other hand, the strength training program analysed in this study may be used as a basis for future research to design larger interventions to verify that maximum strength training can reduce perceived fatigue in people with MS.