Ympärivuotinen terveyttä parantava liikunta ja sepelvaltimotauti

Johdanto

Tutkimuksen kansallinen ja kansainvälinen merkitys

Maailmanlaajuisen arvion mukaan 42 prosenttia sepelvaltimotautia (CAD) sairastavista ihmisistä on fyysisesti passiivisia. Suomessa on noin 200 000 sepelvaltimotautia sairastavaa henkilöä, ja vielä useammalla on muita siihen liittyviä terveysongelmia (korkea kolesteroli tai verenpaine, diabetes), jotka heikentävät edelleen heidän sydämen toimintaa ja fyysistä kapasiteettia ja aiheuttavat kuolleisuutta. Tämä lisääntyvä ikääntyvä väestö on usein työvoiman ulkopuolella, mutta hyötyisi merkittävästi säännöllisestä ympärivuotisesta liikunnasta toimintakykynsä ja itsenäisen elämänsä ylläpitämiseksi.

Tällä hetkellä ei tiedetä, liittyykö sepelvaltimotautipotilaiden liikuntasuosituksiin terveysriski kylmäaltistuksen aikana, sillä he raportoivat säännöllisesti talvella rintakipu- ja rytmihäiriöoireista. Koska sekä liikunta että kylmäaltistus stimuloivat sydämen ja verenkiertoelimistön toimintaa, tarkka fyysinen aktiivisuus edellyttää niiden vuorovaikutuksen määrittelyä CAD-potilaiden keskuudessa, joiden sydänlihaksen hapen saanti ja toiminta ovat heikentyneet.

Kansallisesti ja kansainvälisesti tutkimus koskee suurta ja erityistä pohjoisella pallonpuoliskolla asuvaa väestöryhmää, jonka oireet, terveystapahtumat ja kuolleisuus ovat yleisiä ja provosoituja kylmällä vuodenajalla. Tämän väestön passiivinen elämäntapa johtuu osittain riittämättömistä ohjeista ja ohjauksesta. Ikääntymisen seurauksena sepelvaltimotautia sairastavien osuus kasvaa, mikä korostaa ennaltaehkäisyn roolia terveydenhuollon kustannusten alentamisessa. Ehdotettu tutkimuskokonaisuus on tärkeä osa lämpötilan suoria vaikutuksia ihmisten terveyteen tutkivaa tutkimusohjelmaa vastikään perustetussa WHO:n globaalin muutoksen, ympäristön ja kansanterveyden yhteistyökeskuksessa.

Tavoitteet ja hypoteesit Tavoitteena on: 1) tutkia ylä- tai alavartalon harjoituksen ja lämmittelyn erillisiä ja yhdistettyjä vaikutuksia sydän- ja verisuonivasteeseen (akuutti, palautuminen) ja 2) kääntää tutkimustieto räätälöityiksi ohjeiksi ympärivuotista liikuntaa varten. .

Hypoteesit ovat: 1) kohtalainen kestävyysharjoitus lisää sydän- ja verisuonitautien rasitusta CAD-potilailla kylmässä verrattuna lämpimään ympäristöön, 2) ylävartalon harjoittelu on raskaampaa kuin alavartalon harjoittelu kylmässä, 3) lämmittelyharjoitus vaimentaa kylmyyttä ja harjoituksen aiheuttama verenpaineen nousu

Osallistujat Osallistujat ovat 35-75-vuotiaita miehiä (tupakoimattomia), joilla on CAD (NYHA CCS I-II), he ovat kokeneet sydäninfarktin yli 3 kuukautta sitten, heillä on kohonnut verenpaine, mutta ei muita aineenvaihdunta-, sydän- ja verisuonisairauksia tai hengitystiesairauksia. Osallistujat rekrytoi Oulun yliopistollisesta sairaalasta kokenut kardiologi. Poissulkemiskriteerit ovat: tupakointi, astma, CCS-luokka III-IV, diabetes, aiempi sydäninfarkti alle 3 kuukautta sitten, krooninen eteisvärinä, rappeutuminen, epästabiili angina pectoris, vakavat kompleksiset rytmihäiriöt tai EKG-poikkeamat levossa.

Satunnaistetut kontrolloidut tutkimukset (n=160) Satunnaistetut kontrolloidut tutkimukset antavat mahdollisuuden ymmärtää syy-seuraussuhteita ja fysiologisia mekanismeja liikunnan ja kylmyyden erillisille ja yhdistetyille vaikutuksille sydän- ja verisuonitoimintoihin potilailla, joilla on sepelvaltimotauti. Vaihe I (2015-16): Kylmän ja liikunnan erilliset ja yhdistelmävaikutukset sydän- ja verisuonitoimintoihin. Jokainen osallistuja (n=20) altistuu satunnaisesti neljälle olosuhteelle ja erikseen neutraalille (+22°C) ja kylmälle (-15°C) ympäristölle levon ja harjoituksen aikana. Vaihe II (2016-17): Harjoitustyyppi ja lämmittely sydän- ja verisuonitoiminnasta harjoituksen aikana kylmässä. Jokainen osallistuja (n=20) altistuu satunnaisesti neljälle tilanteelle, joissa harjoitetaan alavartaloa (reipas kävely) tai ylävartalo (käsivarsiergometria) kylmässä (-15°C) lämmittelyharjoittelun kanssa tai ilman +22°C. Jokainen kokeellinen istunto kestää 105 minuuttia (15 min lähtötaso + 30 min altistus + 60 min palautuminen).

Ympäristöolosuhteet Osallistujat altistuvat sekä +22°C:lle että -15°C:lle (tuuli 1.4. m/s) 30 min koejaksoa kohti Kastellin tutkimuskeskuksen tuulitunnelissa. Käytetty kylmäaltistus simuloi olosuhteita, joita esiintyy usein talvella kylmässä ilmastossa. Osallistujat pukeutuvat talvivaatteisiin kokeiden aikana. Kylmäaltistus rajoittuu suurelta osin kasvoihin, minkä tiedetään lisäävän verenpainetta noin. 20 mmHg terveillä koehenkilöillä.

Tutkimusprotokolla

Kokeilujaksot suoritetaan jokaiselle osallistujalle samaan aikaan päivästä. Ohjeet raskaan harjoituksen tai alkoholin välttämiseen 48 h ennen kokeita tai kahviin/kofeiiniin liittyviä juomia 3 h ennen kokeita. Osallistujille tiedotetaan tutkimuksesta, he antavat kirjallisen suostumuksensa tutkimukseen osallistumiseen ja heillä on mahdollisuus tutustua koeolosuhteisiin. Täytetään osallistujien terveyttä ja elämäntapoja koskeva kyselylomake. Tämän jälkeen tutkittavien kehon koostumus arvioidaan bioimpedanssilla. Otetaan perusverinäyte. Tämän jälkeen kohteet varustetaan ihon lämpötilatermistoreilla ja käsivarsimansetilla (BP). EKG-elektrodit on kiinnitetty sekä online- (12-kytkentäinen) että pitkäaikaista (24 h) sydämen toiminnan seurantaa varten. Koehenkilöitä seurataan neutraaleissa olosuhteissa 15 minuuttia (perustaso). Jatkuva lyönnistä lyöntiin verenpaine, keskusaortan verenpaine ja virtausvälitteinen laajentuminen tallennetaan ennen altistamista neutraalille/kylmälle lämpötilalle ja lepoa/harjoitusta. Kylmässä harjoittelua varten koehenkilöt pukeutuvat talvivaatteisiin ja menevät koeolosuhteisiin (tuulitunneliin). Harjoituksen aikana sydän- ja verisuonitoimintoja seurataan jatkuvasti reaaliaikaisen EKG:n kautta. Verenpaine mitataan joka kolmas minuutti levossa ja harjoituksen aikana. Fyysinen rasitus arvioidaan 1 minuutin välein ja lämpöaisti 5 minuutin välein. Lopetuskriteereitä ovat yli 2 mm:n ST-depressio, angina pectoris-oireet sekä äkillinen huomattava verenpaineen muutos. Kokeen lopettamisesta päättää kokeellista istuntoa valvova ensihoitaja ja lääkäri. Harjoituksen päätyttyä sydän- ja verisuonitoimintoja seurataan 30 minuuttia 22°C:ssa. Verinäyte otetaan välittömästi harjoituksen jälkeen. Jatkuva ja keskellä oleva verenpaine mitataan 3-8 minuuttia harjoituksen jälkeen (varhainen palautuminen) ja 15-20 minuutin kuluttua (viivästynyt palautuminen). Koehenkilöt palaavat 48 tunnin kuluttua kokeesta antamaan verinäyte, jonka avulla voidaan tutkia sekä välittömiä että viivästyneitä vaikutuksia hematologisiin parametreihin (veren hyytymistekijät, tulehdusmerkkiaineet, endoteliini).

Tutkimusympäristö ja tutkijat

Tutkimusta koordinoi Oulun yliopiston Ympäristö- ja hengitysterveyden tutkimuskeskus (CERH) ja yhteistyössä Sisätautien tutkimusyksikkö, Konenäkö- ja signaalianalyysikeskus sekä Työterveyslaitos ja Suomen Puolustusvoimat. Kansainväliseen yhteistyöhön kuuluvat University of Texas Southwestern Medical Center ja University of Maastricht. Kokeet tehdään Kastellin tutkimuskeskuksen ainutlaatuisissa lämpölaboratorioissa Oulussa kattavilla ja uusilla laitteilla verenkierron, hengitysteiden, autonomisen hermoston toiminnan ja lämpötasapainon arvioimiseksi. Tutkimusryhmä on monitieteinen ja koostuu urheilutieteiden, fysiologian, lääketieteen, kuntoutuksen ja hyvinvointiteknologian asiantuntijoista.

Dosentti Tiina Ikäheimo (ent. Mäkinen), FT, lehtori CERH, Oulun yliopisto; Tutkimuksen johtaja ja erityisasiantuntemus fysiologiasta ja lämpötilan vaikutuksista ihmisen terveyteen ja suorituskykyyn. PI on tuottanut useita alkuperäisiä julkaisuja ja katsauksia sekä tuottanut tekstejä kansallisiin ja kansainvälisiin ammattikirjoihin (esim. WHO:lle) vilustumiseen liittyvistä terveysriskeistä ja suosituksista niiden ehkäisyyn.

Tutkimusryhmä:

Professori Heikki Huikuri, FT, FT, Oulun yliopisto ja Oulun yliopistollinen sairaala, Sisätautien tutkimusyksikkö, Lääketieteen tutkimuskeskuksen johtaja ja kardiologian asiantuntija; dosentti Antti Kiviniemi, FT, liikunta- ja lääketieteellisen fysiologian erikoistutkija; Kardiologian erikoislääkäri Juha Perkiömäki, FT, Ph.D.; dosentti Mikko Tulppo, Ph.D.; Dosentti Arto Hautala, Ph.D. Konenäkö- ja signaalianalyysikeskus, Oulun yliopisto; Professori Markku Alén, MD, Ph.D., Oulun yliopisto, Life-Course Epidemiology Center (CLCE); Professori Hannu Rintamäki, FT. Työterveyslaitos; Professori Matti Mäntysaari*, FT, Ph.D., johtaja, Ilmailulääketieteen keskus, Puolustusvoimat; Professori Jouni J.K. Jaakkola, FT, Ph.D., johtaja, CERH, Oulun yliopisto; Jatko-opiskelija Heidi Hintsala, terveystieteiden maisteri (MKM). CERH, Oulun yliopisto; Emeritusprofessori Juhani Hassi, Ph.D. CERH, Oulun yliopisto; Tohtori-opiskelija Rasmus Valtonen, CERH Oulun yliopisto; Ensihoitaja Miia Länsititie, CERH, Oulun yliopisto, projektisihteeri Riitta Aittamaa, CERH, Oulun yliopisto. KANSAINVÄLINEN: Professori Craig Crandall, Ph.D., kardiologian osasto, sisätautien osasto, Texasin yliopiston Southwestern Medical Center, USA. Professori Wouter van Marken Lichtenbelt, Ph.D. Terveys, lääketiede ja biotieteet, ihmisbiologia, Maastrichtin yliopisto, Alankomaat.

Eettisiä kysymyksiä

Tutkimuksessa noudatetaan Helsingin julistusta sekä suomalaista ihmislääketieteellistä tutkimusta koskevia lakeja, asetuksia ja eettisiä periaatteita. Tutkimuksen on hyväksynyt Pohjois-Pohjanmaan sairaanhoitopiirien eettinen toimikunta. Kokeet suoritetaan ensihoitajan valvonnassa ja lääkärin valvonnassa.