Hälsoförbättrande träning året runt och kranskärlssjukdom

Introduktion

Forskningens nationell och internationella betydelse

Enligt en världsomspännande uppskattning är 42 % av personer med kranskärlssjukdom (CAD) fysiskt inaktiva. Det finns cirka 200 000 personer i Finland med CAD, och ännu fler har andra relaterade hälsoproblem (högt kolesterol eller blodtryck, diabetes) som ytterligare försvagar deras hjärtfunktion och fysiska kapacitet och orsakar dödlighet. Denna ökande åldrande befolkning är ofta inaktiv, men skulle ha stor nytta av regelbunden fysisk aktivitet året runt för att bibehålla sin funktionsförmåga och självständiga liv.

I dagsläget är det inte känt om träningsrekommendationen för CAD-patienter innebär en hälsorisk vid kylexponering då de regelbundet rapporterar symtom på bröstsmärtor och arytmier på vintern. Eftersom både träning och exponering för kyla stimulerar hjärt- och cirkulationsfunktioner kräver exakt fysisk aktivitet att man definierar deras interaktion mellan CAD-patienter vars myokardiell syretillförsel och funktion är försvagad.

Nationellt och internationellt vänder sig forskningen till en stor och speciell befolkningsgrupp som bor på norra halvklotet, vars symtom, hälsohändelser och dödlighet är vanliga och provocerade under den kalla årstiden. En passiv livsstil för denna befolkning beror delvis på otillräckliga instruktioner och vägledning. Som ett resultat av åldrandet kommer andelen personer med CAD att öka, vilket understryker förebyggande roll för att minska sjukvårdskostnaderna. Den föreslagna forskningsenheten utgör en viktig del av forskningsprogrammet som undersöker temperaturens direkta effekt på människors hälsa i det nyinrättade WHO Collaboration Centre in Global change, Environment and Public Health.

Syfte och hypoteser Målen är: 1) att studera separata och kombinerade effekter av träning och uppvärmning av över- eller underkroppen på kardiovaskulär respons (akut, återhämtning) och att 2) översätta forskningsinformationen till skräddarsydda instruktioner för fysisk aktivitet året runt. .

Hypoteserna är: 1) måttlig uthållighetsträning ökar kardiovaskulär belastning hos CAD-patienter i kyla jämfört med en varm miljö, 2) träning i överkroppen är mer ansträngande än träning i underkroppen i kyla, 3) uppvärmningsträning dämpar kylan och träningsinducerad ökning av BP

Deltagare Deltagarna är 35-75-åriga män (icke-rökare) med CAD (NYHA CCS I-II), har upplevt en hjärtinfarkt för över 3 månader sedan, har högt blodtryck men ingen annan metabolisk, kardiovaskulär eller respiratorisk sjukdom. Deltagarna rekryteras från Uleåborgs universitetssjukhus av en erfaren kardiolog. Uteslutningskriterierna är: rökning, astma, CCS klass III-IV, diabetes, tidigare hjärtinfarkt för mindre än 3 månader sedan, kroniskt förmaksflimmer, claudicatio, instabil angina pectoris, allvarliga komplexa arytmier eller EKG-anomalier under vila.

Randomiserade kontrollerade studier (n=160) De randomiserade kontrollerade studierna möjliggör förståelse av kausalitet och de fysiologiska mekanismerna för de separata och kombinerade effekterna av träning och förkylning på kardiovaskulär funktion hos personer med CAD. Fas I (2015-16): Separata och kombinerade effekter av förkylning och träning på kardiovaskulär funktion. Varje deltagare (n=20) exponeras slumpmässigt för fyra förhållanden och separat för en neutral (+22°C) och kall (-15°C) miljö under vila och träning. Fas II (2016-17): Typ av träning och uppvärmning på kardiovaskulär funktion vid träning i kyla. Varje deltagare (n=20) utsätts slumpmässigt för fyra tillstånd som involverar träning under (snabb gång) eller överkropp (armergometri) i kyla (-15°C) med eller utan uppvärmningsträning vid +22°C. Varje experimentsession varar i 105 min (15 min baslinje + 30 min exponering + 60 min återhämtning).

Omgivningsförhållanden Deltagarna utsätts för både +22°C och -15°C (vind 1,4. m/s) i 30 min per experimentpass i vindtunneln vid Kastelli Research Centre. Den använda kylexponeringen simulerar förhållanden som förekommer ofta under vintern i ett kallt klimat. Deltagarna utrustas med vinterkläder under experimenten. Kylexponeringen är till stor del begränsad till ansiktet som är känt för att öka blodtrycket med ca. 20 mmHg hos friska försökspersoner.

Studieprotokoll

De experimentella sessionerna utförs vid samma tid på dagen för varje deltagare. Instruktioner för att undvika tung träning eller alkohol 48 timmar före eller kaffe/koffeinrelaterade drycker 3 timmar före experimenten ges. Deltagarna informeras om forskningen, ger skriftligt samtycke till att delta i studien och har möjlighet att bekanta sig med de experimentella förhållandena. Ett frågeformulär med information om deltagarnas hälsa och livsstil fylls i. Därefter bedöms försökspersonernas kroppssammansättning genom bioimpedans. Ett baslinjeblodprov tas. Efter detta är försökspersonerna utrustade med hudtemperaturtermistorer och armmanschett (BP). EKG-elektroder är fästa både för online (12-avledningar) och långtidsövervakning (24 timmar) av hjärtfunktionen. Försökspersonerna följs under neutrala förhållanden under 15 minuter (baslinje). Kontinuerlig slag-till-slag BP, centrala aorta blodtryck och flödesmedierad dilatation registreras före exponering för neutral/kall temperatur och vila/motion. För träning i kylan är försökspersonerna utrustade med vinterkläder och går in i de experimentella förhållandena (vindtunneln). Under träningen följs kardiovaskulära funktioner kontinuerligt genom realtids-EKG. BP mäts var tredje minut i vila och under träning. Fysisk belastning bedöms med 1 minut och termiska förnimmelser med 5 minuters intervall. Avslutningskriterierna inkluderar en ST-depression på mer än 2 mm, symtom på angina, samt en plötslig avsevärd förändring i blodtrycket. Avslutande av ett experiment beslutas av paramedicinsk sjuksköterska och läkare som övervakar experimentsessionen. Efter avslutad träning följs kardiovaskulära funktioner i 30 minuter vid 22°C. Ett blodprov tas direkt efter träningen. Kontinuerligt och centralt blodtryck mäts 3-8 minuter efter träningen (tidig återhämtning) och efter 15-20 minuter (fördröjd återhämtning). Försökspersonerna återvänder 48 timmar efter experimentet för att ge ett blodprov som gör det möjligt att undersöka både omedelbara och fördröjda effekter på hematologiska parametrar (blodkoagulationsfaktorer, inflammationsmarkörer, endotelin).

Forskningsmiljö och forskare

Forskningen koordineras av Centrum för miljö- och andningshälsoforskning (CERH) vid Uleåborgs universitet och i samarbete med Forskningsenheten för internmedicin, Centrum för maskinseende och signalanalys och Finska, Arbetshälsoinstitutet och finska Försvarsmakten. Internationellt samarbete inkluderar University of Texas Southwestern Medical Center och University of Maastricht. Experimenten utförs i de unika termiska laboratorierna vid Kastelli forskningscentrum i Uleåborg med omfattande och ny utrustning för bedömning av cirkulations-, andnings-, autonoma nervsystemets funktion och termisk balans. Forskargruppen är multidisciplinär och består av experter inom idrottsvetenskap, fysiologi, medicin, rehabilitering och friskvårdsteknik.

Adjungerad professor Tiina Ikäheimo (fd Mäkinen), Ph.D., lektor CERH, Uleåborgs universitet; PI av forskningen och med särskild expertis inom fysiologi och effekterna av temperatur på människors hälsa och prestation. PI har producerat flera originalpublikationer och recensioner och producerat texter till nationella och internationella fackböcker (t.ex. för WHO) om förkylningsrelaterade hälsorisker och rekommendationer för att förebygga dessa.

Forskningsgrupp:

Professor Heikki Huikuri, MD, Ph.D., Uleåborgs universitet och Uleåborgs universitetssjukhus, forskningsenheten för internmedicin, ledare för Medical Research Centre och expert i kardiologi; Adjungerad professor Antti Kiviniemi, Ph.D., senior forskare i träning och medicinsk fysiologi; Medicinsk specialist i kardiologi, Juha Perkiömäki, MD, Ph.D.; Adjungerad professor Mikko Tulppo, Ph.D.; Adjungerad professor Arto Hautala, Ph.D. Centrum för maskinseende och signalanalys, Uleåborgs universitet; Professor Markku Alén, MD, Ph.D., Uleåborgs universitet, Centrum för livsloppsepidemiologi (CLCE); Professor Hannu Rintamäki, Ph.D. Finlands Arbetshälsoinstitut; Professor Matti Mäntysaari*, MD, Ph.D., direktör, Flygmedicinskt centrum, Finska försvarsmakten; Professor Jouni J.K. Jaakkola, MD, Ph.D., direktör, CERH, Uleåborgs universitet; Doktorand Heidi Hintsala, Master i hälsovetenskap (MHSc). CERH, Uleåborgs universitet; Professor emeritus Juhani Hassi, Ph.D. CERH, Uleåborgs universitet; Doktorand Rasmus Valtonen, CERH University of Uleåborg; Sjuksköterska Miia Länsititie, CERH, Uleåborgs universitet, projektsekreterare Riitta Aittamaa, CERH, Uleåborgs universitet. INTERNATIONELLT: Professor Craig Crandall, Ph.D., avdelningen för kardiologi, Institutionen för internmedicin, University of Texas Southwestern Medical Center, USA. Professor Wouter van Marken Lichtenbelt, Ph.D. Hälsa, medicin och livsvetenskap, Humanbiologi, Maastricht University, Nederländerna.

Etiska frågor

Studien följer Helsingforsdeklarationen och lagstiftning, förordningar och etiska principer om medicinsk forskning på människor i Finland. Studien har godkänts av Norra Österbottens sjukvårdsdistrikts etiska nämnd. De experimentella testerna utförs under övervakning av en paramedicinsk sjuksköterska och överinseende av en läkare.