Tepenný systém je síť cév určená k přeměně přerušovaného toku krve ze srdce na kontinuální a stálý tok napříč tepenným stromem, čímž se snižuje dodatečné zatížení působící na srdce. Změny této tlumicí funkce v důsledku zvýšení arteriální tuhosti vedou k systolické hypertenzi, hypertrofii levé komory a zhoršení koronární perfuze,1-3 čímž se zvyšuje kardiovaskulární riziko.4-6

Jako determinanty arteriální tuhosti byly identifikovány některé rizikové faktory, jako je stárnutí, obezita, diabetes, dyslipidemie.7-14 Mezi další takové rizikové faktory patří špatná kardiorespirační zdatnost15-20 a nízká fyzická aktivita.21,22 Povaha souvislostí mezi kardiorespirační zdatností a fyzickou aktivitou na jedné straně a arteriální tuhostí na straně druhé však není dobře známa. Obě tyto složky mohou vzájemné vztahy s arteriální tuhostí zaměňovat a/nebo zprostředkovávat, nebo, jak bylo naznačeno, fyzická aktivita může příznivě ovlivňovat arteriální tuhost nezávisle na kardiorespirační zdatnosti.15,18 Kromě toho může kardiorespirační zdatnost a/nebo fyzická aktivita ovlivňovat arteriální tuhost prostřednictvím příznivého vlivu na tělesné složení (tj. méně tělesného tuku),23-25 které je samo o sobě silnou determinantou arteriální tuhosti u mladých jedinců.7-9

Vzhledem k těmto úvahám jsme v populační kohortě mladých dospělých ze Severního Irska zkoumali souvislosti mezi kardiorespirační zdatností, fyzickou aktivitou a arteriální tuhostí. Byly zkoumány souvislosti s tuhostí (hodnocenou pomocí rychlosti pulzové vlny ) 2 tepenných segmentů (elastického aortoiliackého a svalového segmentu aortodorsalis pedis).

Metody

Studovaná populace

Tato studie byla provedena jako součást probíhající longitudinální studie The Young Hearts (YH) Project, která původně zkoumala prevalenci koronárních rizikových faktorů u náhodného vzorku mladých lidí (n=1015; ve věku 12 nebo 15 let) v Severním Irsku. Postupy výběru vzorku, plán studie a míra odpovědí v prvních dvou fázích screeningu (YH1 a YH2) jsou podrobně popsány jinde.26,27 Všechny subjekty z původní kohorty byly vyzvány k účasti ve třetí fázi screeningu (YH3: říjen 1997-říjen 1999) ve věku 20 až 25 let. Třetí fáze studie se zúčastnilo dvě stě padesát jedna mužů (48,7 % původní mužské kohorty) a 238 žen (51,3 % původní ženské kohorty).28 Do této analýzy bylo zahrnuto 405 subjektů (203 žen), u nichž byly v tomto časovém bodě k dispozici kompletní údaje o arteriální tuhosti, kardiorespirační zdatnosti a fyzické aktivitě. Tabulka 1 uvádí hlavní charakteristiky studované populace. Každý subjekt poskytl písemný informovaný souhlas a studie byla schválena lékařskou etickou komisí Queen’s University of Belfast.

Kardiorespirační zdatnost a fyzická aktivita

Kardiorespirační zdatnost byla měřena pomocí submaximálního testu na bicyklovém ergometru, který je podrobně popsán jinde.27 Stručně řečeno, subjekty musely po dobu testu, který obvykle trval 15 minut, šlapat do pedálů stálým tempem (50 až 70 otáček/min). Zátěž se zvyšovala po každé tříminutové periodě, dokud nebylo dosaženo tepové frekvence přibližně 170 tepů/min. Tepová frekvence byla zprůměrována za posledních 15 s každé pracovní zátěže (snímač tepové frekvence Polar Vantage, Polar, Finsko). Spotřeba kyslíku byla po celou dobu testu monitorována pomocí on-line analyzátoru dýchacích plynů (Quinton QMC) a maximální spotřeba kyslíku (Vo2max) byla předpovězena extrapolací Vo2 při 170 tepů za minutu na odhadovanou maximální tepovou frekvenci upravenou podle věku a vyjádřena v ml/kg za minutu.

Údaje o frekvenci, trvání a typu obvykle vykonávaných pohybových aktivit byly získány pomocí modifikace Baeckeho dotazníku obvyklé pohybové aktivity, který byl navržen tak, aby kvantifikoval pracovní, sportovní a nesportovní volnočasové aktivity.29 Skóre pracovní, sportovní a nesportovní volnočasové aktivity bylo vypočteno na základě pětibodové Likertovy škály; tato tři skóre byla poté sečtena, aby bylo získáno celkové skóre fyzické aktivity.

Arteriální tuhost

K odhadu PWV jsme použili neinvazivní optickou metodu, a to stanovením tranzitního času (TT), který potřebovala vlna dilatace šířící se v arteriální stěně v důsledku tlakové vlny vzniklé kontrakcí levé komory, aby dorazila do distálního místa na známou vzdálenost.30,31 Měření TT se provádělo pomocí fotopletysmografické sondy a bylo vyvoláno vlnou R EKG (v milisekundách). Vzdálenost mezi sternálním zářezem a femorální tepnou a mezi sternálním zářezem a tepnou dorsalis pedis (v 0,1 cm) byla poté vydělena TT pulzové vlny, která dorazila do každého z těchto tepenných míst, aby bylo možné určit PWV (vyjádřenou v m/s) aortoiliakálního, resp. aortodosalis pedis segmentu. Všechna měření prováděl jeden vyškolený technik na subjektech studie, které předtím 15 minut odpočívaly v poloze na zádech v klidné místnosti s řízenou teplotou. Všechna měření byla prováděna na levé straně těla. Odhady TT založené na <10 cyklech nebo ty, u nichž byl koeficient rozptylu >20 %, byly zamítnuty. Všechny subjekty se v den měření zdržely kouření a požívání nápojů obsahujících kofein.

Potenciální zkreslující/prostředkující proměnné

Vyhodnocení tělesné výšky, hmotnosti a kožních řas, krevního tlaku, hladiny lipidů a glukózy, kuřáckého chování, konzumace alkoholu a příjmu živin bylo podrobně popsáno již dříve.23,26-28,30

Statistická analýza

Pro zkoumání vztahu mezi Vo2max a skóre fyzické aktivity na jedné straně (determinanty) a PWV 2 různých arteriálních segmentů na straně druhé (výsledky) jsme použili vícenásobné lineární regresní modely. Analýzy byly provedeny v několika krocích na základě počátečního modelu, který zahrnoval úpravy pro věk, pohlaví, střední arteriální tlak a tělesnou výšku a hmotnost (model 1); další úpravy pro potenciální matoucí faktory, jako je kuřácký status (nekuřák, lehký a silný kuřák, určený podle mediánu počtu cigaret vykouřených za den mezi kuřáky podle pohlaví), konzumace alkoholu (nekuřák, mírný a silný kuřák, podle pohlaví specifického mediánu počtu gramů alkoholu vypitého za den mezi pijáky) a příjmu tuků (jako % celkového energetického příjmu) a/nebo byly zkoumány mezilehlé (tj. na cestě mezi determinanty a výsledkem) proměnné, jako je tělesný tuk (vyjádřený součtem 4 kožních řas). Byly také provedeny vzájemné úpravy mezi Vo2max a fyzickou aktivitou, aby bylo možné posoudit nejen sílu vztahů s arteriální tuhostí nezávisle na sobě, ale také jejich potenciální matoucí/mezilehlou roli ve zkoumaných asociacích.

Po posouzení hlavních účinků jsme do lineárních regresních modelů přidali interakční členy mezi našimi hlavními determinanty a pohlavím. Pokud byla hodnota pravděpodobnosti interakčního členu významná (tj. <0,05), byly provedeny stratifikované analýzy a výsledky prezentovány zvlášť pro muže a ženy. Všechny analýzy byly provedeny v programu Statistical Package of Social Sciences, 10.1 for Windows (SPSS Inc.).

Výsledky

Kardiorespirační zdatnost a arteriální tuhost

Vo2max byla inverzně a významně spojena s PWV elastického aortoiliakálního segmentu i svalového segmentu aortodorsalis pedis. Tyto asociace byly jen mírně silnější u svalového segmentu a byly nezávislé na proměnných životního stylu, tělesného tuku a fyzické aktivity (tj. nebyly zmatené ani zprostředkované) (tab. 2).

Fyzická aktivita a arteriální tuhost

Sportovní skóre fyzické aktivity bylo inverzně a významně spojeno pouze s PWV segmentu aortodorsalis pedis (tabulka 3). Úprava na ostatní proměnné životního stylu a tělesného tuku neoslabila sílu posledně jmenované asociace, která se však výrazně snížila (≈40 %) po další úpravě na Vo2max.

Proti tomu a pouze u mužů byly zjištěny pozitivní asociace mezi (nesportovní) pohybovou aktivitou ve volném čase a PWV obou tepenných segmentů, i když silněji a významněji pouze s PWV aortoiliakálního segmentu (P=0,001 a P=0,021 pro interakci s pohlavím v asociacích mezi pohybovou aktivitou ve volném čase a PWV aortoiliakálního segmentu a aortodorsalis pedis). Tyto asociace opět nebyly oslabeny po úpravě na ostatní proměnné životního stylu a tělesného tuku. Další úprava na Vo2max však asociace posílila, takže asociace mezi volnočasovou fyzickou aktivitou a PWV segmentu aortodorsalis pedis byla nyní významná. Mezi pracovní aktivitou a PWV obou segmentů nebyly nalezeny žádné významné asociace.

Diskuse

Hlavními zjištěními naší studie bylo, že kardiorespirační zdatnost byla inverzně spojena s arteriální tuhostí (měřenou pomocí PWV). Pokud jde o úroveň fyzické aktivity, pouze fyzické aktivity spojené se sportem byly příznivě (tj. nepříznivě) spojeny s arteriální tuhostí (tento jev byl zprostředkován kardiorespirační zdatností), zatímco fyzické aktivity ve volném čase byly pouze u mužů nepříznivě (tj. příznivě) spojeny s arteriální tuhostí. Všechny tyto asociace byly nezávislé na ostatních proměnných životního stylu a tělesného tuku. Jedná se o první populační studii, která uvádí asociace kardiorespirační zdatnosti a fyzické aktivity (zkoumá vzájemné ovlivňování a/nebo zprostředkující roli v těchto vztazích) s arteriální tuhostí u stejné populace. Tím byla vyloučena možnost, že by rozdíly v takto získaných výsledcích ve srovnání s předchozími zprávami mohly být způsobeny odlišným designem studie a/nebo metodikami měření arteriálních vlastností.

Silné asociace mezi kardiorespirační zdatností a arteriální tuhostí do značné míry odrážejí ty, které byly zaznamenány v jiných populačních studiích týkajících se úrovně Vo2max a arteriální tuhosti u mladších32 a starších dospělých osob17 i ve studiích menšího rozsahu.15,18,19 Kromě toho několik studií zaměřených na cvičení ukázalo, že zlepšení kardiorespirační zdatnosti je doprovázeno příznivými změnami arteriální tuhosti, a to jak u zdravých jedinců15,18,33 , tak u pacientů se srdečními chorobami34. Takové cvičení však musí být kardiovaskulární povahy (tj. aerobní, zahrnující velké svalové skupiny), protože existují přesvědčivé důkazy, které ukazují, že silový (nebo odporový) trénink je spojen s větší arteriální tuhostí.35-37 Není však jasné, zda aerobní fyzická aktivita musí vést ke zvýšení Vo2max, aby byla příznivě spojena s arteriálními adaptacemi.15,18,21,33 Dvě nedávné intervenční studie naznačily, že tříměsíční program aerobního tréninku významně snížil arteriální tuhost, a argumentovaly tím, že toto snížení arteriální tuhosti bylo nezávislé na současném zvýšení Vo2max (a příznivých změnách dalších rizikových faktorů).15,18 Tato zvýšení byla skutečně přítomna v obou studiích a v jedné z nich byla dokonce významná,15 ale údaje, které by takové tvrzení podpořily (tj. roli zvýšení fyzické aktivity nezávisle na Vo2max), bohužel nebyly prokázány. V této studii se naše modely statistických analýz zabývaly právě touto otázkou. Zjistili jsme, že pouze sportovní aktivity (např. běh, plavání, tenis), které mají z definice vyšší intenzitu než aktivity prováděné ve volném čase (např. chůze, jízda na kole), byly příznivě spojeny s arteriální tuhostí, přičemž tato asociace byla do značné míry zprostředkována souběžnou úrovní Vo2max. To naznačuje, že přínosy cvičení související s arteriální tuhostí se s největší pravděpodobností projeví, pokud se předepisování cvičení u mladých dospělých zaměří na zlepšení Vo2max.

Naproti tomu byl zjištěn nepříznivý vztah mezi pohybovými aktivitami ve volném čase a arteriální tuhostí, který byl do jisté míry pohlavně specifický v tom smyslu, že muži, ale nikoli ženy z našeho vzorku vykazovali trvale nepříznivý vztah mezi těmito typy aktivit a PWV. Ačkoli vysvětlením mechanismů, které stojí za rozdílem mezi pohlavími ve vztahu mezi jakoukoli zkoumanou determinantou a arteriální tuhostí, by mohl být jev závislý na estrogenech, je takové vysvětlení v tomto souboru nepravděpodobné (protože nebyly zjištěny žádné jiné interakce mezi pohlavími). Předpokládali jsme proto, že rozdíl v druhu pohybových aktivit, kterým se muži ve srovnání se ženami věnují ve svém volném čase, by mohl vysvětlit tuto pohlavní diferenciaci. S ohledem na to jsme dále zkoumali 4 položky, které se podílejí na skóre fyzické aktivity ve volném čase: sledování televize, chůze, jízda na kole a jízda do práce nebo na nákup a zpět. Zjistili jsme, že sledování televize přispívá ke skóre volnočasové aktivity významně více (P=0,006) u mužů než u žen, zatímco chůze přispívá významně více (P<0,001) ke skóre volnočasové aktivity žen než mužů, čímž se potvrdila naše hypotéza.

Důležitým rysem naší studie bylo rozlišení skóre aktivity na aktivity spojené s prací, volným časem a sportem, což nám umožnilo lépe nahlédnout do vztahu fyzické aktivity a arteriální ztuhlosti, který by jinak byl maskován použitím obecného, celkového skóre obvyklé aktivity (údaje nejsou uvedeny). Chování fyzické aktivity je obtížné měřit a tělesná aktivita uváděná samotnými uživateli podléhá zkreslení při vzpomínání a chybné klasifikaci (na rozdíl od kardiorespirační zdatnosti, kterou lze měřit objektivně, pomocí laboratorních technik, jako v této studii). To může vysvětlovat relativně slabší souvislosti zjištěné mezi arteriální tuhostí a (sportovní) fyzickou aktivitou než s kardiorespirační zdatností. I přes toto omezení naše studie jasně ukazuje, že pro lepší pochopení vztahu mezi fyzickou aktivitou a arteriální tuhostí je nezbytná podrobná charakteristika fyzických aktivit prováděných jednotlivci (tj. nejen jejich frekvence, trvání a intenzita, ale také druh aktivity), kterou je třeba získat z dotazníků.

Asociace mezi kardiorespirační zdatností a arteriální tuhostí byly nezávislé na proměnných životního stylu a tělesného tuku. Pozorované asociace tak mohou vysvětlovat jiné mechanismy. Další úpravy o další tradiční kardiovaskulární rizikové faktory (jako je LDL, HDL a celkový cholesterol nalačno, trygliceridy a plazmatická hladina glukózy) nesnížily sílu zaznamenaných asociací (údaje nejsou uvedeny). Jedinou další proměnnou, která tak učinila ve značné míře, byla klidová srdeční frekvence (změny z β=-0,18, na β=-0,15, , v aortoiliakálním segmentu a β=-0,20, na β=-0,13, , v segmentu aortodorsalis pedis). Bylo prokázáno, že srdeční frekvence je důležitým faktorem intraindividuální variability PWV, a proto mohla být důležitým matoucím faktorem ve zkoumaných asociacích.38,39 Alternativně je snížená klidová srdeční frekvence známou adaptací na vytrvalostní trénink, a proto by mohla představovat alespoň částečně jeden z mechanismů, který spojuje vysokou kardiorespirační zdatnost s nízkou tuhostí tepen. Protože však výše uvedené asociace zůstaly významné, mohou se na nich podílet i jiné faktory. Adaptace na smykové síly může vysvětlit akutní i chronické adaptace na tréninkem navozené zlepšení kardiorespirační zdatnosti u lidí.40 Během cvičení se zvyšuje průtok krve, což vede k vyšším intraluminálním silám, které stimulují uvolňování vazodilatačních faktorů, jako je oxid dusnatý (NO) a prostacyklin endotelem.41 Při dané intenzitě cvičení je však takové zvýšení rychlosti arteriálního průtoku krve podstatně vyšší v distálním než proximálním místě břišní aorty,42 čímž lze vysvětlit silnější souvislosti mezi svalovým ve srovnání s pružnějším segmentem a kardiorespirační zdatností.20,32,43 Kromě toho by změny v relativním zastoupení kolagenu a elastinu v arteriální stěně jako důsledek aerobního tréninku44,45 (zejména u tepen omývajících končetiny více zapojené do cvičení)46 mohly představovat další mechanismus vysvětlující pozorované příznivé souvislosti.

Perspektivy

Naše studie má relevantní klinické a zdravotnické důsledky. Klinický význam našich zjištění spočívá v tom, že kardiorespirační zdatnost může hrát důležitou roli v etiologii onemocnění souvisejících s arteriální tuhostí, jako je hypertrofie levé komory, srdeční selhání a cévní mozková příhoda. Kardiorespirační zdatnost je totiž silným, nezávislým rizikovým faktorem kardiovaskulární a celkové úmrtnosti. Výsledky této studie, získané u mladé a zjevně zdravé dospělé populace, naznačují, že tyto příznivé asociace mají své kořeny v raném věku, a podporují koncept, že arteriální tuhost může ležet v kauzální cestě mezi fyzickou zdatností a nemocností související s tuhostí. Z tohoto důvodu a z hlediska veřejného zdraví je zlepšení kardiorespirační zdatnosti důležitým nástrojem primární prevence kardiovaskulárních onemocnění. Toho lze dosáhnout pravidelným provozováním sportovních aktivit.

Poznámky

.