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Erschienen in: European Journal of Applied Physiology 2/2021

24.10.2020 | Original Article

Serotonin 1A agonist and cardiopulmonary improvements with whole-body exercise in acute, high-level spinal cord injury: a retrospective analysis

verfasst von: Isabelle Vivodtzev, Glen Picard, Kevin O’Connor, J. Andrew Taylor

Erschienen in: European Journal of Applied Physiology | Ausgabe 2/2021

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Abstract

Purpose

High-level spinal cord injury (SCI) can result in spinal and supraspinal respiratory control deficits leading to insufficient ventilatory responses to exercise and training-related adaptations. We hypothesized a serotonin agonist, known to improve respiratory function in animal models, would improve adaptations to whole-body functional electrical stimulation (FES) exercise training in patients with acute high-level SCI.

Methods

We identified 10 patients (< 2 years of injury with SCI from C4 to T3) in our program who had performed 6 months of FES-row training while on Buspirone (29 ± 17 mg/day) between 2012 and 2018. We also identified well-matched individuals who trained for six months but not on Buspirone (n = 11). A peak incremental FES-rowing exercise test and resting pulmonary function test had been performed before and after training.

Results

Those on Buspirone demonstrated greater increases in peak oxygen consumption (VO2peak: + 0.24 ± 0.23 vs. + 0.10 ± 0.13 L/min, p = 0.08) and peak ventilation (VEpeak: + 6.5 ± 8.1 vs. − 0.7 ± 6.9 L/min, p < 0.05) compared to control. In addition, changes in VO2peak and VEpeak were correlated across all patients (r = 0.63, p < 0.01), but most strongly in those on Buspirone (r = 0.85, p < 0.01). Furthermore, changes in respiratory function correlated with increased peak tidal volume in the Buspirone group (r > 0.66, p < 0.05).

Conclusion

These results suggest Buspirone improves cardiorespiratory adaptations to FES-exercise training in individuals with acute, high-level SCI. The strong association between increases in ventilatory and aerobic capacities suggests improved respiratory function is a mechanism; however, controlled studies are needed to determine if this preliminary finding is reproducible.
Literatur
Zurück zum Zitat Bauman WA, Adkins RH, Spungen AM, Waters RL (1999) The effect of residual neurological deficit on oral glucose tolerance in persons with chronic spinal cord injury. Spinal Cord 37:765–771CrossRef Bauman WA, Adkins RH, Spungen AM, Waters RL (1999) The effect of residual neurological deficit on oral glucose tolerance in persons with chronic spinal cord injury. Spinal Cord 37:765–771CrossRef
Zurück zum Zitat Canessa ML (1989) The Na-K-Cl cotransport in essential hypertension: cellular functions and genetic environment interactions. Int J Cardiol 25(Suppl 1):S37-45CrossRef Canessa ML (1989) The Na-K-Cl cotransport in essential hypertension: cellular functions and genetic environment interactions. Int J Cardiol 25(Suppl 1):S37-45CrossRef
Zurück zum Zitat El-Khatib MF, Kiwan RA, Jamaleddine GW (2003) Buspirone treatment for apneustic breathing in brain stem infarct. Respir Care 48:956–958PubMed El-Khatib MF, Kiwan RA, Jamaleddine GW (2003) Buspirone treatment for apneustic breathing in brain stem infarct. Respir Care 48:956–958PubMed
Zurück zum Zitat Gautier H (1973) Respiratory responses of the anesthetized rabbit to vagotomy and thoracic dorsal rhizotomy. Respir Physiol 17:238–247CrossRef Gautier H (1973) Respiratory responses of the anesthetized rabbit to vagotomy and thoracic dorsal rhizotomy. Respir Physiol 17:238–247CrossRef
Zurück zum Zitat Soden RJ, Walsh J, Middleton JW, Craven ML, Rutkowski SB, Yeo JD (2000) Causes of death after spinal cord injury. Spinal Cord 38:604–610CrossRef Soden RJ, Walsh J, Middleton JW, Craven ML, Rutkowski SB, Yeo JD (2000) Causes of death after spinal cord injury. Spinal Cord 38:604–610CrossRef
Zurück zum Zitat Teng YD, Bingaman M, Taveira-DaSilva AM, Pace PP, Gillis RA, Wrathall JR (2003) Serotonin 1A receptor agonists reverse respiratory abnormalities in spinal cord-injured rats. J Neurosci 23:4182–4189CrossRef Teng YD, Bingaman M, Taveira-DaSilva AM, Pace PP, Gillis RA, Wrathall JR (2003) Serotonin 1A receptor agonists reverse respiratory abnormalities in spinal cord-injured rats. J Neurosci 23:4182–4189CrossRef
Zurück zum Zitat Wien MF, Garshick E, Tun CG, Lieberman SL, Kelley A, Brown R (1999) Breathlessness and exercise in spinal cord injury. J Spinal Cord Med 22:297–302CrossRef Wien MF, Garshick E, Tun CG, Lieberman SL, Kelley A, Brown R (1999) Breathlessness and exercise in spinal cord injury. J Spinal Cord Med 22:297–302CrossRef
Zurück zum Zitat Zimmer MB, Goshgarian HG (2006) Spinal activation of serotonin 1A receptors enhances latent respiratory activity after spinal cord injury. J Spinal Cord Med 29:147–155CrossRef Zimmer MB, Goshgarian HG (2006) Spinal activation of serotonin 1A receptors enhances latent respiratory activity after spinal cord injury. J Spinal Cord Med 29:147–155CrossRef
Metadaten
Titel
Serotonin 1A agonist and cardiopulmonary improvements with whole-body exercise in acute, high-level spinal cord injury: a retrospective analysis
verfasst von
Isabelle Vivodtzev
Glen Picard
Kevin O’Connor
J. Andrew Taylor
Publikationsdatum
24.10.2020
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
European Journal of Applied Physiology / Ausgabe 2/2021
Print ISSN: 1439-6319
Elektronische ISSN: 1439-6327
DOI
https://doi.org/10.1007/s00421-020-04536-w

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