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. 2022 Jul 29;119(2):246–254. [Article in Portuguese] doi: 10.36660/abc.20210159
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Implementação Clínica de Diferentes Estratégias para Reabilitação Baseada em Exercícios em Receptores de Transplante de Rim e Fígado: Um Estudo Piloto

Paula A B Ribeiro 1,✉, Mathieu Gradassi 2, Sarah-Maude Martin 1,3, Jonathan Leenknegt 2, Mathilde Baudet 1, VyVan Le 2,4, Marie-Pascale Pomey 1,5, Agnes Räkel 1,6, François Tournoux 1,4
PMCID: PMC9363074  PMID: 35946686

Resumo

Fundamento:

A doença cardiovascular está entre as principais causas de morte entre pacientes transplantados. Embora esses pacientes possam teoricamente se beneficiar de programas de reabilitação baseada em exercícios (RBE), sua implementação ainda é um desafio.

Objetivo:

Apresentamos nossa experiência inicial em diferentes modos de realização de um programa piloto de RBE em receptores de transplante de rim e fígado.

Métodos:

Trinta e dois pacientes transplantados renais ou hepáticos foram convidados para um programa de RBE de 6 meses realizado na academia do hospital, na academia comunitária ou em casa, de acordo com a preferência do paciente. O nível de significância adotado foi de 5%.

Resultados:

Dez pacientes (31%) não completaram o programa. Entre os 22 que completaram, 7 treinaram na academia do hospital, 7 na academia comunitária e 8 em casa. O efeito geral foi um aumento de 11,4% nos METs máximos (tamanho do efeito de Hedges g = 0,39). O grupo de academia hospitalar teve um aumento nos METs de 25,5% (g = 0,58, tamanho de efeito médio) versus 10% (g = 0,25) e 6,5% (g = 0,20) para os grupos de academia comunitária e em casa, respectivamente. Houve efeito benéfico nas pressões arteriais sistólica e diastólica, maior para os grupos academia hospitalar (g= 0,51 e 0,40) e academia comunitária (g= 0,60 e 1,15) do que para os pacientes treinando em casa (g= 0,07 e 0,10). Nenhum evento adverso significativo foi relatado durante o seguimento.

Conclusão:

Programas de RBE em receptores de transplante de rim e fígado devem ser incentivados, mesmo que sejam realizados fora da academia do hospital, pois são seguros com efeitos positivos na capacidade de exercício e nos fatores de risco cardiovascular.

Palavras-chave: Exercício, Técnicas de Exercício e Movimento, Condicionamento Físico humano, Rim/transplante, Fígado/transplante, Terapia por Exercício

Introdução

A sobrevida a curto prazo entre os receptores de transplante de órgãos sólidos (RTOS) melhorou significativamente devido à diminuição da mortalidade por infecções e rejeições agudas de orgãos.1 Embora os receptores de transplantes de fígado e rim tenham um risco cardiovascular (CV) menor do que seus pares em lista de espera de transplante,2,3 seu risco de mortalidade ainda é maior do que a população geral.4,5 De fato, as doenças cardiovasculares são as causas mais comuns de morte em pacientes transplantados e são responsáveis por 30% da perda precoce do orgão após o transplante renal.4,6 Certos fatores de risco pré-transplante, incluindo diabetes, hipertensão, dislipidemia e obesidade, contribuem para esse alto risco CV.6,7 Há também fatores pós-transplante que contribuem para esse risco CV, como novo aparecimento de diabetes,8 desenvolvimento de síndrome metabólica9 e sedentarismo.10 A maioria dos RTOSs não atinge os níveis de atividade física recomendados pelas diretrizes em sua rotina diária11,12 sugerindo que os pacientes poderiam se beneficiar de mais orientações e suporte social e profissional personalizado13,14 para melhorar sua atividade física diária.

Uma vez que os programas de reabilitação baseados em exercícios (RBE) melhoram os fatores de risco cardiovascular na população geral,6,15 espera-se que tenham um impacto benéfico em receptores de transplante de órgãos sólidos. Embora os efeitos desses programas sejam bem conhecidos em receptores de transplante cardíaco e pulmonar (devido aos efeitos diretos do exercício na função cardíaca e pulmonar),16–19 seus benefícios e segurança são mais incertos para outros pacientes com RTOS.17,18,20,21 Custos, logística e cobertura do seguro também são barreiras significativas22 que limitam a implementação rápida e ampla desses programas de RBE para essa população específica. Acreditamos que estratégias de realização personalizadas e programas externos ao ambiente clínico podem ser úteis para superar esses desafios, assim como, capitar pacientes que nao participariam de programas realizados em hospitais, especialmente em situações inesperadas, como a pandemia de COVID-19.23,24

Portanto, apresentamos nossa experiência inicial sobre os efeitos cardiovasculares de diferentes modos de realização de um programa piloto de RBE em receptores de transplante de rim e fígado.

Métodos

Em 2016, realizamos em nossa instituição um estudo piloto randomizado sobre o impacto do treinamento de resistência sobre os fatores envolvidos no desenvolvimento de diabetes de início recente após transplante renal.20 Aprendemos com este estudo que quase 55% de nossos pacientes recusaram o convite para participar porque não puderam vir ao nosso centro com a frequência exigida pelo programa (3 vezes por semana). Nossa equipe decidiu projetar um novo programa de RBE para pacientes com transplante de rim e fígado, que pode ser entregue na academia do hospital, na academia comunitária ou em casa, dependendo da preferência do paciente. Apresentamos aqui nossa experiência inicial com os primeiros 32 pacientes envolvidos neste novo programa de RBE. Esta análise retrospectiva foi aprovada pelo Comitê de Ética em Pesquisa do CRCHUM, que está em conformidade com a Declaração de Helsinki (REC 2017-6733).

O programa RBE

Em nossa instituição, os RTOS (18 anos ou mais) são convidados a ingressar no programa RBE após o transplante como parte de sua trajetória assistencial, geralmente 6 meses após o transplante renal e 9 meses após o transplante hepático. Todos os pacientes receptores de rim e fígado que participaram de nosso programa entre 2016 e 2018 foram incluídos em nossa análise. A avaliação pré-participação (exame físico e teste de esforço) foi realizada no hospital por um cardiologista e um cinesiologista. Na ausência de contraindicação cardiovascular, cada paciente participou de um RBE de 6 meses, adaptado de acordo com sua condição atual e consultado se preferia ou não treinar fora do contexto hospitalar. Na ocasião foi feita uma discussão entre o paciente e o cinesiologista sobre os prós e contras. A prescrição do exercício seguiu as recomendações do ACSM e CAN-Restore,25,26 combinando exercícios aeróbicos, resistidos e de flexibilidade: 1) treinamento aeróbico: 3-5 vezes por semana, visando 50-80% VO2max (5-6 Borg), iniciando com 20 min/seção e aumentando progressivamente até 60 min; 2) treinamento de resistência: 2-3 vezes por semana, 1-3 séries de 10 a 15 repetições de 5-6 exercícios (total de 20 a 30 min), utilizando exercícios multiarticulares incluindo os principais grupos musculares de acordo com as habilidades do paciente (a lista completa dos exercícios prescritos está disponível no material complementar – Tabela 1); e 3) exercícios de flexibilidade 2-3 vezes por semana, 2-3 exercícios/posições de acordo com a limitação pelos sintomas do paciente (ou seja, dor). A tabela de prescrição está disponível no material complementar – Tabela 2.

Tabela 1. Características clínicas de acordo com o grupo de intervenção.

Academia hospitalar (n=7) Academia comunitária (n=7) Em casa (n=8) TOTAL (n=22)
Idade 58,0±6,9 53,7±12 60,4±8,0 57,5±9,2
Gênero (M/F) 5/2 3/4 6/2 14/8
Tempo de transplante (meses) 126±97 103±71 113±93 114±84
Intervalo de tempo de transplante (min-max) 253 (5 - 258) 198 (8 - 206) 242 (12 – 254) 253 (5 - 258)
Transplante (n)
Rim 2 6 7 15
Fígado 3 1 0 4
Rim+Pâncreas 2 0 1 3
Diabetes 2 5 3 10
Hipertensão 4 5 6 15
Uso de medicamentos
Bloqueador beta 2 6 3 11
Imunossupressores 4 4 7 15
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Os valores são apresentados como média ± DP ou número de pacientes (porcentagens); GLM: modelo linear generalizado;

*

diferença de grupo (HOSPITAL vs CASA): p=0,017.

Tabela 2. Características clínicas de acordo com o grupo de intervenção.

Academia hospitalar (n=7) Academia comunitária (n=7) Em casa (n=8) TOTAL (n=22) Interação GLM
Pré Pós Pré Pós Pré Pós Pré Pós
Peso (Kg) 81,3±18,9 81,3±20,4 91,4±14,7 85,3±15,1 82,9±12,0 80,3±13,9 85,1±15,2 82,1±16,2 0,87
IMC (m/kg2) 28,6±5,8 28,6±6,4 32,1±4,8 30,1±2,5 30,1±4,7 29,1±4,6 30,2±5,1 29,2±4,7 0,86
Circunferência da cintura (cm) 100,4±15,5 98,9±16,1 111,8±11,7 105,0±8,6 105,7±8,4 105,0±9,2 105,7±12,7 102,6±12,2 0,78
Teste de esforço
METs máx 5,5±2,3 6,9±2,2 6,0±2,0 6,6±2,4 6,1±1,7 6,5±2,0 5,8±1,9 6,6±2,1 0,76
METs previstos (%) 75±28 96±31 81±34 87±37 91±35 96±40 82±32 93±35 0,76
VO2máx calculado (ml.kg.min−1) 19,2±7,9 24,1±7,8 21,1±7,0 23±8,3 21,2±6,0 22,8±7,1 20,5±6,7 23,3±7,4 0,76
Tempo de exercício (min) 7:47±3:51 8:11±3:21 6:00±1:31 7:00±1:37 7:37±2:36 7:30±2:55 7:09±2:47 7:33±2:39 0,86
FC máx (bpm) 133±18 131±35 131±33 130±35 131±26 130±25 132±25 130±30 0,99
FC previsto (%) 82±12 80±23 78±20 77±19 80±14 81±17 80±15 79±18 0,98
PAS pré-teste 131±15 122±18 138±20 127±14 125±16 124±9 131±17 124±10 0,55
PAD pré-teste 74±8 71±6 81±6 73±7 76±8 75±10 77±8 73±7 0,36
PAS máx (Hgmm) 172±23 157±26 178±17 171±24 163±25 168±29 170±22 165±26 0,47
PAD máx (Hgmm) 76±11 75±6 77±5 71±14 78±12 75±8 77±10 74±10 0,78
Bioquímica sanguínea
Hb (g/L) 123±11 125±4 133±12 125±18 136±21 135±19 131±16 129±16 0,69
Sódio (mmol/L)* 139±3 138±4 141±3 141±2 141±2 142±2 140±3 140±3 0,86
Potássio (mmol/L) 4,2±0,7 4,3±0,8 4,1±0,3 4,3±0,4 4,4±0,3 4,2±2,2 4,2±0,4 4,2±0,5 0,48
Creatinina (µmol/L) 131±35 123±38 96±24 218±308 132±104 132±112 121±71 158±187 0,40
Colesterol total (mmol/L) 4,6±1,6 4,6±1,2 4,0±1,0 4,0±1,0 4,5±0,8 4,3±0,7 4,3±0,5 4,2±0,9 0,95
Triglicerídeos (mmol/L) 1,5±0,8 1,5±1,1 1,9±0,6 2,6±1,8 2,1±1,4 1,6±0,9 1,9±1,0 1,9±1,3 0,41
Glicose (mmol/L) 7,5±4,0 6,2±1,3 6,4±1,0 7,7±3,3 6,1±1,2 5,3±1,4 6,6±2,2 6,4±2,4 0,27
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Os valores são apresentados como média ± DP ou número de pacientes (porcentagens); GLM: modelo linear generalizado;

*

diferença de grupo (HOSPITAL vs CASA): p=0,017. IMC: índice de massa corporal; FC: frequência cardíaca; PAS: pressão arterial sistólica; PAD: pressão arterial diastólica; Hb: hemoglobina; MET: equivalente metabólico.

Para os pacientes que decidiram treinar na academia do hospital, as sessões de exercícios foram realizadas sob a supervisão de um cinesiologista 3 dias/semana. Para os pacientes que treinaram em uma academia comunitária ou em casa, houve uma visita inicial no hospital durante a qual os pacientes receberam uma tabela de prescrição descrevendo o programa de treinamento e foram ensinados a realizar cada exercício, dependendo de quais dispositivos eles tinham acesso (ou seja, elásticos, pesos livres e/ou peso corporal), e de como controlar a intensidade durante as sessões de exercício (ou seja, familiarização com uma escala de esforço percebido). Se os pacientes estivessem se exercitando na academia comunitária, este documento era compartilhado com um treinador local. Se os pacientes estivessem treinando em casa, eles guardavam esse documento para si. Nos dias em que não havia treinamento, todos os pacientes foram solicitados a se manterem ativos caminhando pelo menos 30 minutos por dia em uma intensidade de 2-3/10 na escala de Borg.

As consultas de acompanhamento por telefone foram realizadas a cada quatro semanas para os pacientes que decidiram se exercitar fora do contexto hospitalar, a fim de manter a motivação e capturar a adesão ao programa. Para os pacientes que completaram o programa, uma segunda avaliação cardiovascular foi realizada aos seis meses.

Dados extraídos de prontuários médicos

Os seguintes parâmetros foram extraídos dos prontuários dos pacientes que completaram o programa:

  • –

    Características clínicas: demografia, órgão transplantado, data do transplante e motivo do transplante;

  • –

    Avaliação cardiovascular na linha de base e seis meses depois: dados clínicos (peso (Health O Meter, modelo 500 KL) altura, circunferência da cintura, pressão arterial, frequência cardíaca (GE Caso T2100)); e dados biológicos (isto é, eletrólitos, Hb, perfil lipídico e glicemia);

  • –

    Avaliação da capacidade de exercício: os resultados foram extraídos dos laudos do teste de esforço realizado em esteira (esteira e ECG: GE Case T2100). O equivalente metabólico máximo (MET) foi determinado como o último estágio concluído no protocolo de Cornell. A FC máx foi determinada como a frequência cardíaca máxima atingida no pico do teste;

  • –

    Adesão ao programa de treinamento autorrelatada ou relatada pelo educador físico e responsável pelo programa.

Análise de dados

Os resultados foram expressos em média e desvio padrão (DP), ou em número de casos e proporções (%), total e de acordo com os grupos (academia hospitalar, academia comunitária ou em casa). Todo o conjunto de dados foi selecionado para outliers para garantir a representatividade do grupo. O tamanho do efeito g de Hedge foi calculado para os principais desfechos:27 tamanhos de efeito entre 0,2 e 0,49 foram considerados efeito pequeno; entre 0,50 e 0,79 moderado; e superior a 0,8 efeito alto. A normalidade da distribuição foi analisada por meio de estatística descritiva (média, desvio padrão, mediana e amplitude), além de inspeções visuais. Modelos Lineares Generalizados (GLM) foram usados para comparar grupos e tempo (visita 1 vs. visita 2) devido ao pequeno tamanho da amostra. Um teste t pareado foi usado para comparar os valores pré e pós para todo o grupo (n=22). Os cálculos do tamanho da amostra não foram realizados, pois analisamos toda a coorte de pacientes e estamos apresentando os resultados de um estudo piloto. A significância estatística foi estabelecida em um nível alfa de 0,05 e todas as análises foram realizadas usando SPSS versão 24 (Chicago, IL, EUA).

Resultados

Dos primeiros 32 receptores de transplante que concordaram em participar deste programa de RBE, 10 (academia hospitalar n=1; academia comunitária n=4; e em casa n=5) não completaram seu programa (para detalhes, ver fluxograma – Figura 1): oito por desinteresse ou desmotivação, um por distância para ir ao centro para avaliação final e um por alteração do quadro clínico com necessidade de segundo transplante. A taxa de retenção foi de 69%. Entre os 22 pacientes que completaram o programa RBE, 7 treinaram na academia do hospital, 7 na academia comunitária e 8 em casa. A Tabela 1 descreve as características clínicas desses 22 pacientes. O GLM não mostrou diferenças para fator de grupo, visita (pré e pós) ou fatores de interação.

Figura 1. Fluxograma do estudo.

Figura 1

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Quando os resultados pré-pós foram analisados como um único grupo (n=22), encontramos significância para a pressão arterial diastólica (teste T - p= 0,037) e significância limítrofe para METs máx (teste T - p =0.072). As Figuras 2 e 3 descrevem os dados de pacientes individuais de valor delta para METs (Figura 2), pressão arterial sistólica (Figura 3A) e diastólica (Figura 3B).

Figura 2. Mudanças individuais dos pacientes (deltas) em METs máximos de acordo com o grupo de treinamento físico. MET: equivalente metabólico.

Figura 2

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Figura 3. Mudanças (deltas) dos pacientes individuais na PAS (A) e PAD (B) de acordo com o grupo de treinamento físico. PAS: pressão arterial sistólica; PAD: pressão arterial diastólica.

Figura 3

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Os parâmetros do teste de esforço são mostrados na Tabela 2. Os METs máx. gerais foram aumentados em 11,4% (g de Hedges = 0,39). Para aqueles que treinam na academia do hospital, os METs máx aumentaram 25,5% (Hedges’ g= 0,58), enquanto os METs máx aumentaram 10% (Hedges’ g= 0,25) para os pacientes treinando em uma academia comunitária, e 6,5% (Hedges’ g= 0,20) para aqueles em treinamento em casa. A Figura 1 apresenta análises delta individuais para METs.

Considerando todos os grupos juntos, a pressão arterial sistólica diminuiu 5,4% (g de Hedges = 0,49) e a pressão arterial diastólica diminuiu 5,2% (g de Hedges = 0,52). Os tamanhos de efeito de Hedges para as pressões arteriais sistólica e diastólica foram g= 0,51 e 0,40 para aqueles que treinavam na academia do nosso hospital; g= 0,60 e 1,15 para os que treinam em academia comunitária; eg= 0,07 e 0,10 para os que treinam em casa.

Nenhum evento adverso relacionado foi relatado durante o acompanhamento desses pacientes. Os educadores físicos responsáveis por esses pacientes não observaram diferenças entre os grupos quanto à conformidade e à adesão à prescrição de exercícios.

Discussão

Um programa de RBE em receptores de transplante de rim e fígado parece ser seguro e tem benefícios na capacidade de exercício e fatores de risco cardiovascular, independentemente de como o programa é realizado. No entanto, a magnitude desses benefícios parece ser maior nos pacientes que treinam na academia do hospital em comparação com os demais (embora isso também possa refletir o viés de autosseleção do paciente).

A Canadian Association for Cardiovascular Prevention and Rehabilitation recomenda, como indicador de qualidade de programas de reabilitação, que a capacidade funcional deve aumentar por meio MET até o final da intervenção.28,29 Isso foi alcançado por 61% de nossos pacientes (n=6 em academia hospitalar, n=4 em academia comunitária e n=3 em casa). Além disso, 77% de nossos pacientes conseguiram manter sua capacidade de exercício ao longo dos 6 meses. Observamos benefícios semelhantes nas pressões arteriais sistólica e diastólica, embora nossos receptores de transplante renal estivessem teoricamente em maior risco de desenvolver hipertensão pós-transplante.30

A literatura sobre o treinamento físico em RTOS é escassa, revisões anteriores da literatura31 e uma meta-análise de ensaios clínicos randomizados17 não mostraram efeito sobre a capacidade de exercício para receptores de rim32 (apenas um estudo) ou fígado33,34 (apenas dois estudos). No entanto, estudos anteriores foram concebidos como programas totalmente supervisionados.21

A adesão a qualquer tipo de tratamento tem efeito direto na sua eficácia.35–37 Não haverá alta adesão a um programa de RBE se o paciente não expressar uma forte motivação para começar. No contexto específico dos RTOS, as preferências do paciente devem ser levadas em consideração, especialmente em relação à forma como o programa será entregue. Apesar disso, 31% dos nossos RTOS não concluíram o programa, especialmente aqueles que treinaram em uma academia comunitária ou em casa. Isso sugere que o acompanhamento por telefonemas regulares não é suficiente para manter nossos pacientes motivados e engajados. Considerando o desenvolvimento exponencial de plataformas e aplicativos web amigáveis para pacientes com RTOS,38 o próximo passo é construir recursos que ajudem a monitorar programas de exercícios - acreditamos que essas tecnologias podem ser a peça que faltava para programas realizados fora do contexto hospitalar.

Limitações

Os resultados aqui apresentados são de uma análise retrospectiva da vida real, não de um estudo controlado randomizado, portanto, observa-se alguma flexibilização do rigor científico. Não avaliamos rigorosamente os fatores específicos que influenciam a escolha do paciente pelo tipo de RBE ou descontinuação do programa. O efeito da RBE na qualidade de vida desses pacientes não foi medido prospectivamente e nossa avaliação de adesão é limitada aos autorrelatos de pacientes e educadores físicos. O pequeno tamanho de nossa amostra prejudicou nossa análise e não nos permitiu provar que nossas descobertas, usando a analise de tamanho de efeito de Hedges, provavelmente não eram devidas ao acaso. Independentemente disso, a maioria de nossos pacientes conseguiu pelo menos manter a capacidade de exercício ao longo dos 6 meses. Além disso, este é o primeiro estudo que investigou o efeito de um programa de RBE focado na reabilitação de fase 3 (ou seja, não após a cirurgia), onde os pacientes já estão estáveis e é esperado algum declínio (não melhora) na função física. Ainda assim, o fato de sermos os primeiros a demonstrar os efeitos positivos do treinamento fora do hospital em RTOS também é encorajador.

Conclusão

Programas de RBE em receptores de transplante de rim e fígado são viáveis e parecem fornecer resultados positivos na capacidade de exercício e nos fatores de risco cardiovasculares de risco clássicos. Devem ser incentivados, mesmo que sejam realizados fora do contexto hospitalar, pois a segurança parece assemelhar-se à do ambiente hospitalar. No entanto, os programas realizados em uma academia comunitária ou em casa devem ser associados a um telemonitoramento reforçado de cada paciente para garantir a adesão adequada e reduzir o risco de desmotivação e desengajamento.

*Material suplementar

Para informação adicional, por favor, clique aqui

Footnotes

Fontes de financiamento

O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.

Vinculação acadêmica

Não há vinculação deste estudo a programas de pós-graduação.

Referências

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Clinical Implementation of Different Strategies for Exercise-Based Rehabilitation in Kidney and Liver Transplant Recipients: A Pilot Study

Paula A B Ribeiro 1,✉, Mathieu Gradassi 2, Sarah-Maude Martin 1,3, Jonathan Leenknegt 2, Mathilde Baudet 1, VyVan Le 2,4, Marie-Pascale Pomey 1,5, Agnes Räkel 1,6, François Tournoux 1,4

Abstract

Background:

Cardiovascular disease is among the leading causes of death in solid organ transplant recipients with a functional graft. Although these patients could theoretically benefit from exercise-based rehabilitation (EBR) programs, their implementation is a challenge.

Objective:

We present our initial experience on different delivery modes of a pilot EBR program in kidney and liver transplant recipients.

Methods:

Thirty-two kidney or liver transplant recipients were invited for a 6-month EBR program delivered at the hospital gym, community gym or at home, according to the patient’s preference. The significance level adopted was 5%.

Results:

Ten patients (31%) did not complete their program. Among the 22 who did, 7 trained at the hospital gym, 7 at the community gym, and 8 at home. The overall effect was an 11.4% increase in maximum METs (Hedges’ effect size g = 0.39). The hospital gym group had an increase in METs of 25.5% (g= 0.58, medium effect size) versus 10% (g= 0.25), and 6.5% (g= 0.20) for the community gym and home groups, respectively. There was a beneficial effect on systolic and diastolic blood pressures, greater for the hospital gym (g= 0.51 and 0.40) and community gym (g= 0.60 and 1.15) groups than for the patients training at home (g= 0.07 and 0.10). No significant adverse event was reported during the follow-up.

Conclusion:

EBR programs in kidney and liver transplant recipients should be encouraged, even if they are delivered outside a hospital gym, since they are safe with positive effects on exercise capacity and cardiovascular risk factors.

Keywords: Exercise, Exercise Movement Techniques, Physical Conditioning Human, Kidney/transplantation, Liver/transplantation, Exercise Therapy

Introduction

Short-term survival among solid-organ transplant recipients (SOTRs) has significantly improved due to decreased mortality from infections and acute graft rejections.1 Although liver and kidney transplant recipients have a lower cardiovascular (CV) risk than their counterparts on transplant waiting lists,2,3 their mortality risk is still higher than the general population.4,5 In fact, cardiovascular diseases are the most common causes of death in patients with a functional graft and are responsible for 30% of early graft loss after kidney transplantation.4,6 Certain pre-transplantation risk factors, including diabetes, hypertension, dyslipidemia, and obesity, contribute to this high CV risk.6,7 There are also post-transplantation factors which contribute to this CV risk, such as a new onset of diabetes,8 development of a metabolic syndrome9 and sedentary lifestyle.10 Most of the SOTRs do not achieve the guideline-recommended levels of physical activity in their daily routine11,12 suggesting that patients could benefit from more guidance and tailored social and professional support13,14 to improve their daily physical activity.

Since exercise-based rehabilitation programs (EBR) improve cardiovascular risk factors in the general population,6,15 they are expected to have a beneficial impact on solid organ transplant recipients. While the effects of these programs are well known in cardiac and lung transplant recipients (due to direct effects of exercise on cardiac and pulmonary function),16–19 their benefits and safety are more uncertain for other SOTRs patients.17,18,20,21 Costs, logistics, and insurance coverage are also significant barriers22 which limit the rapid and widespread implementation of these EBR programs for this specific population. We believe that tailored delivery strategies and out-center programs could be helpful to overcome these challenges and enroll patients that would not participate in centre-based programs, especially in unexpected situations such as the COVID-19 pandemic.23,24

Therefore, we present our initial experience on the cardiovascular effects of different delivery modes of a pilot EBR program in kidney and liver transplant recipients.

Methods

In 2016, we conducted at our institution a randomized pilot study on the impact of resistance training on factors involved in the development of new-onset diabetes after renal transplantation.20 We learned from this study that almost 55% of our patients declined the invitation to join because they were unable to come to our center as often as required by this program (3 times a week). Our team decided to design a new EBR program for kidney and liver transplant patients which can be delivered at the hospital gym as well as in a community gym or at home, depending on the patient’s preference. We present here our initial experience with the first 32 patients engaged within this new Combined EBR program. This retrospective analysis was approved by the CRCHUM Ethical Committee on Human Research, which complies with the Declaration of Helsinki (REC 2017-6733).

The EBR Program

In our institution, SOTRs (18 years and older) are invited to join the EBR program after transplantation as part of their care trajectory, usually 6 months after renal transplantation and 9 months after liver transplantation. All kidney and liver-recipient patients that participated in our program between 2016 to 2018 were included in our analysis. Pre-participation assessment (physical exam and stress test) was performed at the hospital by a cardiologist and a kinesiologist. In the absence of cardiovascular contraindication, each patient participated in a 6-month EBR, tailored according to its current condition and whether or not they preferred to train outside the hospital context. A discussion between the patient and the kinesiologist on the pros and cons was made at that time. The exercise prescription followed the ACSM and CAN-Restore recommendations,25,26 combining aerobic, resistance and flexibility exercises: 1) aerobic training: 3-5 times a week, targeting 50-80% VO2max (5-6 Borg), starting with 20 min/section and increasing progressively up to 60 min; 2) resistance training: 2-3 times a week, 1-3 series of 10 to 15 repetitions of 5-6 exercises (total of 20 to 30 min), using multi-joints exercises including the major muscle groups according to patient’s abilities (the full list of the prescribed exercises is available in supplemental material – Table 1); and 3) flexibility exercises 2-3 times a week, 2-3 exercises/positions according to patient symptom limitation (i.e., pain). The prescription table is available in the supplemental material – Table 2.

Table 1. Clinical characteristics according to the intervention group.

Hospital gym (n=7) Community gym (n=7) Home-based (n=8) Total (n=22)
Age 58.0±6.9 53.7±12 60.4±8.0 57.5±9.2
Gender (M/F) 5/2 3/4 6/2 14/8
Transplant time (months) 126±97 103±71 113±93 114±84
Range transplant time (min-max) 253 (5 - 258) 198 (8 - 206) 242 (12 – 254) 253 (5 - 258)
Transplant (n)
Kidney 2 6 7 15
Liver 3 1 0 4
Kidney+Pancreas 2 0 1 3
Diabetes 2 5 3 10
Hypertension 4 5 6 15
Medication use
Beta-blocker 2 6 3 11
Immunossupressors 4 4 7 15
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Values are presented as mean ± SD or numbers of patients (percentages); GLM: generalized linear model;

*

group difference (CHUM vs HOME): p=0.017.

Table 2. Clinical characteristics according to the intervention group.

Hospital gym (n=7) Community gym (n=7) Home-based (n=8) TOTAL (n=22) Interaction GLM
Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post
Weight (Kg) 81.3±18.9 81.3±20.4 91.4±14.7 85.3±15.1 82.9±12.0 80.3±13.9 85.1±15.2 82.1±16.2 0.87
BMI (m/kg2) 28.6±5.8 28.6±6.4 32.1±4.8 30.1±2.5 30.1±4.7 29.1±4.6 30.2±5.1 29.2±4.7 0.86
Waist circumference (cm) 100.4±15.5 98.9±16.1 111.8±11.7 105.0±8.6 105.7±8.4 105.0±9.2 105.7±12.7 102.6±12.2 0.78
Exercise test
METs max 5.5±2.3 6.9±2.2 6.0±2.0 6.6±2.4 6.1±1.7 6.5±2.0 5.8±1.9 6.6±2.1 0.76
METs predicted (%) 75±28 96±31 81±34 87±37 91±35 96±40 82±32 93±35 0.76
VO2max calculated (ml.kg.min−1) 19.2±7.9 24.1±7.8 21.1±7.0 23±8.3 21.2±6.0 22.8±7.1 20.5±6.7 23.3±7.4 0.76
Exercise time (min) 7:47±3:51 8:11±3:21 6:00±1:31 7:00±1:37 7:37±2:36 7:30±2:55 7:09±2:47 7:33±2:39 0.86
HR max (bpm) 133±18 131±35 131±33 130±35 131±26 130±25 132±25 130±30 0.99
HR predicted (%) 82±12 80±23 78±20 77±19 80±14 81±17 80±15 79±18 0.98
SBP pre-test 131±15 122±18 138±20 127±14 125±16 124±9 131±17 124±10 0.55
DBP pre-test* 74±8 71±6 81±6 73±7 76±8 75±10 77±8 73±7 0.36
SBP max (Hgmm) 172±23 157±26 178±17 171±24 163±25 168±29 170±22 165±26 0.47
DBP max (Hgmm) 76±11 75±6 77±5 71±14 78±12 75±8 77±10 74±10 0.78
Blood analysis
Hb (g/L) 123±11 125±4 133±12 125±18 136±21 135±19 131±16 129±16 0.69
Sodium (mmol/L)* 139±3 138±4 141±3 141±2 141±2 142±2 140±3 140±3 0.86
Potassium (mmol/L) 4.2±0.7 4.3±0.8 4.1±0.3 4.3±0.4 4.4±0.3 4.2±2.2 4.2±0.4 4.2±0.5 0.48
Creatinine (µmol/L) 131±35 123±38 96±24 218±308 132±104 132±112 121±71 158±187 0.40
Total cholesterol (mmol/L) 4.6±1.6 4.6±1.2 4.0±1.0 4.0±1.0 4.5±0.8 4.3±0.7 4.3±0.5 4.2±0.9 0.95
Triglycerides (mmol/L) 1.5±0.8 1.5±1.1 1.9±0.6 2.6±1.8 2.1±1.4 1.6±0.9 1.9±1.0 1.9±1.3 0.41
Glucose (mmol/L) 7.5±4.0 6.2±1.3 6.4±1.0 7.7±3.3 6.1±1.2 5.3±1.4 6.6±2.2 6.4±2.4 0.27
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Values are presented as mean ± SD or numbers of patients (percentages); GLM: generalized linear model;

*

group difference (CHUM vs HOME): p=0.017 BMI: body mass index; HR: heart rate; SBP: systolic blood pressure; DBP: diastolic blood pressure; Hb: hemoglobin; MET: metabolic equivalent.

For patients who decided to train at our hospital gym, exercise sessions were performed under the supervision of a kinesiologist 3 days/week. For patients training at a community gym or at home, there was an initial visit at the hospital during which the patients received a table of prescription describing the training program and is taught how to perform each exercise, depending on which devices they have access to (i.e. elastics, free weights and/or bodyweight), and how to control the intensity during exercise sessions (i.e. familiarization with a perceived exertion scale). If patients were exercising at the community gym this document was shared with a local trainer. If the patients were training at home, they kept this document for themselves. During the days when no training was scheduled, all the patients were asked to keep themselves active by walking at least 30 minutes per day at an intensity of 2-3/10 on the Borg scale.

Follow-up consultations by phone were performed every four weeks for patients who decided to exercise outside the hospital context in order to maintain motivation and to capture program compliance. For patients who completed the program, a second cardiovascular assessment was performed at six months.

Abstracted data from medical records

The following parameters were extracted from the medical records of the patients who completed the program:

  • –

    Clinical characteristics: demographics, transplanted organ, date of transplantation and reason for transplantation;

  • –

    Cardiovascular assessment at baseline and six months: clinical data (weight (Health O Meter, model 500 KL) height, waist circumference, blood pressure, heart rate (GE Case T2100)); and biological data (i.e. electrolytes, Hb, lipid profile and glycemia);

  • –

    Exercise capacity assessment: results were extracted from the reports of the stress test performed on a treadmill (treadmill and ECG: GE Case T2100). The maximum metabolic equivalent (MET) was determined as the last completed stage on the Cornell protocol. HR max was determined as the maximum heart rate achieved at the peak of the test;

  • –

    Patient self-reported or kinesiologist-reported adherence to the training program.

Data analysis

Results were expressed as means and standard deviation (SD), or as the number of cases and proportions (%), total and according to groups (hospital gym, community gym or home-based). The entire dataset was screened for outliers to ensure group representativeness. Hedges’ g effect size was calculated for main outcomes:27 effect sizes between 0.2 and 0.49 are considered small effect; between 0.50 and 0.79 moderate; and higher than 0.8 high effect. Distribution normality was analyzed using descriptive statistics (mean, standard deviation, median and range), as well as visual inspections. Generalized Linear Models (GLM) were used to compare groups and time (visit 1 vs. visit 2) due to small sample sizes. A paired t-test was used to compare pre- and post-values for the whole group (n=22). Sample size calculations were not performed since we analyzed the entire cohort of patients, and we are presenting the results in a pilot analysis fashion. Statistical significance was set at an alpha level of .05, and all analyses were performed using SPSS version 24 (Chicago, IL, USA).

Results

From the first 32 transplant recipients who agreed to participate in this EBR program, 10 (hospital gym n=1; community gym n= 4; and home-based n=5) did not complete their program (for details, see flowchart – Figure 1): eight due to lack of interest or motivation, one due to distance to go to the centre for final assessment, and one due to a change in his medical condition with the need of a second transplantation. The retention rate was 69%. Among the 22 patients who completed the EBR program, 7 trained at the hospital gym, 7 at a community gym and 8 at home. Table 1 describes the clinical characteristics of those 22 patients. GLM did not show any differences for group factor, visit (pre and post) or interaction factors.

Figure 1. Flowchart of the study.

Figure 1

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When the pre-post results were analyzed as one single group (n=22), we found significance for the diastolic blood pressure (T-test - p= 0.037) and borderline significance for METs max (T-test - p = 0.072). Figures 2 and 3 describe delta-value individual patient data for METs (Figure 2), systolic (Figure 3A) and diastolic blood pressure (Figure 3B).

Figure 2. Individual patients’ changes (deltas) in maximal METs according to exercise training group. MET: metabolic equivalent.

Figure 2

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Figure 3. Individual patients’ changes (deltas) in SBP (A) and DBP (B) according to exercise training group. SBP: systolic blood pressure; DBP: diastolic blood pressure.

Figure 3

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Exercise test parameters are shown in Table 2. Overall METs max was increased by 11.4% (Hedges’ g= 0.39). For those training at the hospital gym, METs max increased by 25.5% (Hedges’ g= 0.58), whereas METs max increased by 10% (Hedges’ g= 0.25) for patients training at a community gym, and 6.5% (Hedges’ g= 0.20) for those in home-based training. Figure 1 presents individual delta analyses for METs.

Considering all groups together, systolic blood pressure decreased by 5.4% (Hedges’ g= 0.49), and diastolic blood pressure decreased by 5.2% (Hedges’ g= 0.52). Hedges’ effect-sizes for systolic and diastolic blood pressures were g= 0.51 and 0.40 for those training at our hospital gym; g= 0.60 and 1.15 for those training at a community gym; and g= 0.07 and 0.10 for those training at home.

No related adverse event was reported during the follow-up of these patients. The kinesiologists in charge of these patients did not observe any differences between groups in terms of compliance and adherence to exercise prescription.

Discussion

An EBR program in kidney and liver transplant recipients appears to be safe and has benefits on exercise capacity and cardiovascular risk factors, regardless of how the program is delivered. However, the magnitude of these benefits seems to be greater in patients training at the hospital gym compared to the other ones (though this may reflect patient self-selection bias as well).

The Canadian Association for Cardiovascular Prevention and Rehabilitation recommends, as a Quality Indicator of rehabilitation programs, that functional capacity should increase by a half MET through the end of intervention.28,29 This was attained by 61% of our patients (hospital-based n=6, community-based n=4, and home-based n=3). Moreover, 77% of our patients were able to maintain their exercise capacity over the course of the 6-months. We observed similar benefits on systolic and diastolic blood pressures, although our kidney transplant recipients were theoretically at a higher risk of developing post-transplant hypertension.30

The literature about exercise training in SOTRs is scarce, and previous reviews of the literature31 and a meta-analysis of randomized controlled trials17 showed no effect on exercise capacity for kidney32 (only one study) or liver recipients33,34 (only two studies). However, previous trials have been designed as fully supervised programs.21

Compliance with any kind of treatment has a direct effect on its efficacy.35–37 There will not be high compliance to an EBR program if the patient does not express a strong motivation to begin with. In the specific context of SOTRs, patient preferences have to be taken into consideration, especially regarding how the program is going to be delivered. Despite that, 31% of our SOTRs did not complete their program, especially among those training in a community gym or at home. This suggests that follow-up by regular phone calls is not sufficient to keep our patients motivated and engaged. Considering the exponential development of user-friendly web platforms and apps for SOTR patients,38 the next step is to build up features that help monitor exercise programs - we believe these technologies could be the missing piece for these programs delivered outside the hospital context.

Limitations

The results presented here are from a real-life setting retrospective analysis, not a randomized controlled trial, therefore some flexibilization of the scientific rigor is observed. We did not rigorously assess the specific factors influencing the patient’s choice of the type of EBR or discontinuation of the program. The effect of EBR on quality of life of these patients was not prospectively measured, and our compliance assessment is limited to patient and kinesiologist self-reports. Our small sample size underpowered our analysis and did not allow us to prove that our findings using Hedges’ effect size method were not likely to be due to chance. Regardless, most of our patients were able to at least maintain exercise capacity over the course of the 6-months. Moreover, this is the first study that investigated the effect of an EBR program that is focused on phase 3 rehabilitation (i.e. not after surgery), where patients are already stable and some decline (not improvement) in physical function is expected. Still, the fact that we are the first to demonstrate the positive effects of out-of-center training in SOTR is also encouraging.

Conclusion

EBR programs in kidney and liver transplant recipients are feasible and seem to provide positive results on exercise capacity and classic cardiovascular risk factors. They should be encouraged, even if they are delivered outside a hospital context, as safety seems to be similar to a hospital setting. However, programs delivered in a community gym or at home should be associated with a reinforced telemonitoring of each patient to ensure proper compliance and reduce the risk of demotivation and disengagement.

*Supplemental Materials

For additional information, please, click here

Footnotes

Sources of Funding

There were no external funding sources for this study.

Study Association

This study is not associated with any thesis or dissertation work.

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