Całoroczne ćwiczenia poprawiające zdrowie i choroba wieńcowa

Wstęp

Krajowe i międzynarodowe znaczenie badań

Według ogólnoświatowych szacunków 42% osób z chorobą niedokrwienną serca (CAD) jest nieaktywnych fizycznie. W Finlandii jest około 200 000 osób z chorobą wieńcową, a jeszcze więcej ma inne powiązane problemy zdrowotne (wysoki poziom cholesterolu lub ciśnienie krwi, cukrzyca), które dodatkowo osłabiają czynność serca i wydolność fizyczną oraz powodują śmiertelność. Ta rosnąca starzejąca się populacja jest często nieaktywna, ale regularna całoroczna aktywność fizyczna w znacznym stopniu odniosłaby korzyści w celu utrzymania ich zdolności funkcjonalnych i niezależnego życia.

Obecnie nie wiadomo, czy zalecenie ćwiczeń dla pacjentów z CAD wiąże się z ryzykiem zdrowotnym podczas ekspozycji na zimno, ponieważ zimą regularnie zgłaszają oni objawy bólu w klatce piersiowej i arytmie. Ponieważ zarówno wysiłek fizyczny, jak i ekspozycja na zimno stymulują funkcje serca i układu krążenia, precyzyjna aktywność fizyczna wymaga określenia ich interakcji u pacjentów z chorobą wieńcową, u których dopływ tlenu i funkcja mięśnia sercowego są osłabione.

Na szczeblu krajowym i międzynarodowym badania dotyczą dużej i szczególnej populacji zamieszkującej półkulę północną, której objawy, zdarzenia zdrowotne i śmiertelność są powszechne i prowokowane w zimnych porach roku. Bierny styl życia tej populacji jest częściowo spowodowany nieodpowiednimi instrukcjami i wskazówkami. W wyniku starzenia się odsetek osób z CAD będzie wzrastał, co podkreśla rolę profilaktyki w zmniejszaniu kosztów opieki zdrowotnej. Proponowana jednostka badawcza stanowi ważną część programu badawczego badającego bezpośredni wpływ temperatury na zdrowie człowieka w nowo utworzonym Centrum Współpracy WHO ds. Globalnych zmian, Środowiska i Zdrowia Publicznego.

Cele i hipotezy Cele są następujące: 1) zbadanie oddzielnego i połączonego wpływu ćwiczeń górnych lub dolnych partii ciała oraz rozgrzewki na odpowiedź sercowo-naczyniową (ostra, regeneracyjna) oraz 2) przełożenie informacji badawczych na dostosowane instrukcje dotyczące całorocznej aktywności fizycznej .

Hipotezy są następujące: 1) ćwiczenia wytrzymałościowe o umiarkowanym poziomie zwiększają obciążenie układu sercowo-naczyniowego u pacjentów z CAD w zimnie w porównaniu z ciepłym środowiskiem, 2) ćwiczenia górnych partii ciała są bardziej uciążliwe niż ćwiczenia dolnych partii ciała w zimnie, 3) rozgrzewka łagodzi zimno oraz wzrost BP wywołany wysiłkiem fizycznym

Uczestnicy Uczestnicy to mężczyźni w wieku 35-75 lat (niepalący) z chorobą wieńcową (NYHA CCS I-II), przebytym zawałem mięśnia sercowego ponad 3 miesiące temu, z nadciśnieniem tętniczym, ale bez innych chorób metabolicznych, sercowo-naczyniowych lub oddechowych. Uczestnicy są rekrutowani ze Szpitala Uniwersyteckiego w Oulu przez doświadczonego kardiologa. Kryteriami wykluczającymi są: palenie tytoniu, astma, CCS klasy III-IV, cukrzyca, przebyty zawał mięśnia sercowego mniej niż 3 miesiące temu, przewlekłe migotanie przedsionków, chromanie, niestabilna dusznica bolesna, ciężkie złożone zaburzenia rytmu lub nieprawidłowości EKG w spoczynku.

Randomizowane badania kontrolowane (n=160) Randomizowane badania kontrolowane pozwalają zrozumieć związek przyczynowy i fizjologiczne mechanizmy oddzielnego i połączonego wpływu ćwiczeń i zimna na czynność układu krążenia u osób z CAD. Faza I (2015-16): Oddzielny i połączony wpływ zimna i ćwiczeń na funkcje sercowo-naczyniowe. Każdy uczestnik (n=20) jest losowo narażony na cztery warunki i osobno na neutralne (+22°C) i zimne (-15°C) środowisko podczas odpoczynku i ćwiczeń. Faza II (2016-17): Rodzaj ćwiczeń i rozgrzewka na czynność układu krążenia podczas ćwiczeń w zimnie. Każdy uczestnik (n=20) jest losowo narażony na cztery warunki obejmujące ćwiczenia dolnych (szybki marsz) lub górnych partii ciała (ergometria ramion) w zimnie (-15°C) z rozgrzewką lub bez niej w temperaturze +22°C. Każda sesja eksperymentalna trwa 105 minut (15 minut linii bazowej + 30 minut ekspozycji + 60 minut odpoczynku).

Warunki otoczenia Uczestnicy narażeni są zarówno na +22°C jak i -15°C (wiatr 1,4. m/s) przez 30 minut na sesję eksperymentalną w tunelu aerodynamicznym Centrum Badawczego Kastelli. Zastosowana ekspozycja na zimno symuluje warunki często występujące zimą w zimnym klimacie. Podczas eksperymentów uczestnicy są wyposażeni w odzież zimową. Ekspozycja na zimno jest w dużej mierze ograniczona do twarzy, o której wiadomo, że zwiększa BP o ok. 20 mmHg u osób zdrowych.

Protokół badania

Sesje eksperymentalne są przeprowadzane o tej samej porze dnia dla każdego uczestnika. Podano instrukcje, aby unikać ciężkich ćwiczeń lub alkoholu 48 godzin przed lub napojów zawierających kawę/kofeinę 3 godziny przed eksperymentami. Uczestnicy są informowani o badaniach, wyrażają pisemną zgodę na udział w badaniach i mają możliwość zapoznania się z warunkami eksperymentu. Wypełniany jest kwestionariusz dotyczący stanu zdrowia i stylu życia uczestników. Następnie skład ciała badanych ocenia się za pomocą bioimpedancji. Pobierana jest wyjściowa próbka krwi. Następnie badani są wyposażeni w termistory do pomiaru temperatury skóry i mankiet na ramię (BP). Elektrody EKG są dołączone zarówno do monitorowania funkcji serca w trybie online (12 odprowadzeń), jak i długoterminowego (24-godzinnego). Osobników obserwuje się w warunkach neutralnych przez 15 minut (linia podstawowa). Ciągłe BP z uderzenia na uderzenie, centralne ciśnienie krwi w aorcie i rozszerzenie zależne od przepływu są rejestrowane przed ekspozycją na neutralną/zimną temperaturę i odpoczynkiem/ćwiczeniami. Do ćwiczeń w zimnie badani wyposażeni są w odzież zimową i wchodzą do warunków doświadczalnych (tunel aerodynamiczny). Podczas ćwiczeń funkcje sercowo-naczyniowe są stale monitorowane za pomocą EKG w czasie rzeczywistym. BP mierzy się co 3 minuty w spoczynku i podczas wysiłku. Wysiłek fizyczny ocenia się co 1 minutę, a odczucia termiczne co 5 minut. Kryteria zakończenia leczenia obejmują obniżenie odcinka ST powyżej 2 mm, objawy dusznicy bolesnej oraz nagłą znaczną zmianę BP. O zakończeniu eksperymentu decyduje pielęgniarka ratownika medycznego monitorująca oraz lekarz nadzorujący sesję eksperymentalną. Po zakończeniu wysiłku obserwuje się funkcje sercowo-naczyniowe przez 30 minut w temperaturze 22°C. Próbka krwi jest pobierana bezpośrednio po wysiłku. Ciągłe i centralne BP jest mierzone 3-8 minut po wysiłku (wczesna regeneracja) i po 15-20 minutach (opóźniona regeneracja). Osoby badane wracają 48 godzin po eksperymencie w celu pobrania próbki krwi, która umożliwia zbadanie zarówno natychmiastowego, jak i opóźnionego wpływu na parametry hematologiczne (czynniki krzepnięcia krwi, markery stanu zapalnego, endotelina).

Środowisko badawcze i badacze

Badania są koordynowane przez Centrum Badań nad Środowiskiem i Układem Oddechowym (CERH) na Uniwersytecie w Oulu oraz we współpracy z Jednostką Badawczą Chorób Wewnętrznych, Centrum Wizji Maszynowej i Analizy Sygnałów oraz Fińskim Instytutem Zdrowia Zawodowego i Fińskim Siły Obronne. Międzynarodowa współpraca obejmuje University of Texas Southwestern Medical Center i University of Maastricht. Eksperymenty prowadzone są w unikalnych laboratoriach termicznych Ośrodka Badawczego Kastelli w Oulu wyposażonych w kompleksowy i nowatorski sprzęt do oceny funkcji układu krążenia, oddechowego, autonomicznego układu nerwowego i równowagi cieplnej. Zespół badawczy jest multidyscyplinarny i składa się z ekspertów w dziedzinie nauk o sporcie, fizjologii, medycyny, rehabilitacji i technologii wellness.

Adiunkt dr Tiina Ikäheimo (wcześniej Mäkinen), wykładowca CERH, University of Oulu; PI badań i ze specjalną wiedzą z zakresu fizjologii i wpływu temperatury na zdrowie i wydajność człowieka. PI jest autorem kilku oryginalnych publikacji i przeglądów oraz tekstów do krajowych i międzynarodowych profesjonalnych książek (np. dla WHO) dotyczących zagrożeń zdrowotnych związanych z przeziębieniem i zaleceń dotyczących ich zapobiegania.

Grupa poszukiwawcza:

prof. dr hab. n. med. Heikki Huikuri, Uniwersytet w Oulu i Szpital Uniwersytecki w Oulu, Jednostka Badawcza Chorób Wewnętrznych, Kierownik Medycznego Centrum Badawczego i ekspert w dziedzinie Kardiologii; Adiunkt dr Antti Kiviniemi, starszy naukowiec w dziedzinie fizjologii ćwiczeń i medycyny; Specjalista medyczny w dziedzinie kardiologii, dr n. med. Juha Perkiömäki; Adiunkt dr Mikko Tulppo; Adiunkt dr Arto Hautala Centrum Wizji Maszynowej i Analizy Sygnałów, Uniwersytet w Oulu; Profesor Markku Alén, doktor nauk medycznych, Uniwersytet w Oulu, Centrum Epidemiologii Cyklu Życiowego (CLCE); Profesor Hannu Rintamäki, Ph.D. Fiński Instytut Zdrowia Zawodowego; profesor Matti Mäntysaari*, doktor medycyny, dyrektor Centrum medycyny lotniczej Fińskich Sił Zbrojnych; Profesor Jouni J.K. dr Jaakkola, dyrektor CERH, University of Oulu; Studentka studiów podyplomowych Heidi Hintsala, magister nauk o zdrowiu (MHSc). CERH, Uniwersytet w Oulu; Emerytowany profesor Juhani Hassi, Ph.D. CERH, Uniwersytet w Oulu; Doktorant Rasmus Valtonen, Uniwersytet CERH w Oulu; Pielęgniarka ratunkowa Miia Länsititie, CERH, Uniwersytet w Oulu, sekretarz projektu Riitta Aittamaa, CERH, Uniwersytet w Oulu. MIĘDZYNARODOWY: profesor Craig Crandall, Ph.D., Division of Cardiology, Department of Internal Medicine, University of Texas Southwestern Medical Center, USA. Profesor Wouter van Marken Lichtenbelt, Ph.D. Zdrowie, medycyna i nauki przyrodnicze, biologia człowieka, Uniwersytet w Maastricht, Holandia.

Kwestie etyczne

Badanie jest zgodne z deklaracją helsińską oraz ustawodawstwem, dekretami i zasadami etycznymi dotyczącymi badań medycznych na ludziach w Finlandii. Badanie zostało zatwierdzone przez Komisję Etyczną Okręgów Szpitalnych Północnej Ostrobotni. Badania doświadczalne wykonywane są pod nadzorem pielęgniarki ratownika medycznego i pod nadzorem lekarza.