Det arterielle system er et netværk af kar, der er designet til at konvertere den intermitterende strøm af blod fra hjertet til en kontinuerlig og stabil strøm på tværs af arterietræet og derved reducere den efterlast, som hjertet pålægges. Ændringer i denne dæmpningsfunktion på grund af stigninger i arteriel stivhed fører til systolisk hypertension, venstre ventrikelhypertrofi og nedsat koronar perfusion,1-3 og øger derved den kardiovaskulære risiko.4-6

Flere risikofaktorer såsom aldring, fedme, diabetes, dyslipidæmi er blevet identificeret som determinanter for arteriel stivhed.7-14 Andre sådanne risikofaktorer omfatter dårlig kardiorespiratorisk kondition15-20 og lav fysisk aktivitet.21,22 Arten af sammenhængen mellem kardiorespiratorisk kondition og fysisk aktivitet på den ene side og arteriel stivhed på den anden side er imidlertid ikke velkendt. De kan begge forvirre og/eller formidle sammenhængen mellem hinanden og arteriel stivhed, eller, som det er blevet foreslået, kan fysisk aktivitet have en positiv indflydelse på arteriel stivhed uafhængigt af kardiorespiratorisk fitness15,18 . Desuden kan kardiorespiratorisk kondition og/eller fysisk aktivitet påvirke arteriel stivhed gennem en gavnlig indvirkning på kropssammensætningen (dvs. mindre kropsfedt),23-25 som i sig selv er en stærk determinant for arteriel stivhed hos unge individer.7-9

I lyset af disse overvejelser undersøgte vi i en befolkningsbaseret kohorte af unge voksne fra Nordirland forbindelserne mellem kardiorespiratorisk kondition, fysisk aktivitet og arteriel stivhed. Sammenhængen med stivhed (som vurderet ved pulsbølgehastighed ) af 2 arterielle segmenter (de elastiske aortoiliacale og de muskulære aortodorsalis pedis-segmenter) blev undersøgt.

Metoder

Studiepopulation

Denne undersøgelse blev gennemført som en del af en igangværende longitudinal undersøgelse, The Young Hearts (YH) Project, som oprindeligt undersøgte forekomsten af koronar risikofaktorer i en tilfældig stikprøve af unge mennesker (n=1015; i alderen enten 12 år eller 15 år) i Nordirland. Prøveudtagningsprocedurer, undersøgelsesdesign og svarprocenter i de to første screeningsfaser (YH1 og YH2) er beskrevet i detaljer andetsteds.26,27 Alle personer i den oprindelige kohorte blev opfordret til at deltage i en tredje screeningsfase (YH3: oktober 1997-oktober 1999), når de var mellem 20 og 25 år gamle. To hundrede og 51 mænd (48,7 % af den oprindelige mandlige kohorte) og 238 kvinder (51,3 % af den oprindelige kvindelige kohorte) deltog i den tredje fase af undersøgelsen.28 De nuværende analyser omfattede 405 forsøgspersoner (203 kvinder), for hvem komplette data om arteriel stivhed, kardiorespiratorisk fitness og fysisk aktivitet var til rådighed på dette tidspunkt. Tabel 1 viser de vigtigste karakteristika for undersøgelsespopulationen. Alle forsøgspersoner gav skriftligt informeret samtykke, og undersøgelsen blev godkendt af den medicinsk etiske komité ved Queen’s University of Belfast.

Cardiorespiratorisk fitness og fysisk aktivitet

Den kardiorespiratoriske fitness blev målt ved hjælp af en submaksimal cykelergometer-test, der er beskrevet i detaljer andetsteds.27 Kort fortalt skulle forsøgspersonerne træde i et stabilt tempo (50 til 70 pedalomdrejninger/min) i hele testens varighed, som normalt varede 15 minutter. Arbejdsbelastningen blev øget efter hver 3-minutters periode, indtil en puls på ca. 170 bpm blev opnået. Pulsen blev gennemsnitligt beregnet over de sidste 15 sek. af hver arbejdsbelastning (Polar Vantage-pulsmåler, Polar, Finland). Iltoptagelsen blev overvåget under hele testen ved hjælp af en online respiratorisk gasanalysator (Quinton QMC), og den maksimale iltoptagelse (Vo2max) blev forudsagt ved ekstrapolation af Vo2 ved 170 bpm til den aldersjusterede estimerede maksimale puls og udtrykt i mL/kg pr. minut.

Data om hyppighed, varighed og type af fysiske aktiviteter, der sædvanligvis udføres, blev indhentet ved hjælp af en modifikation af Baecke-spørgeskemaet om sædvanlig fysisk aktivitet, som var designet til at kvantificere arbejde, sport og ikke-sportslig fritidsaktivitet.29 Scorerne for arbejds-, sports- og ikke-sportsmæssig fritidsaktivitet blev beregnet på grundlag af 5-punkts Likert-skalaer; disse 3 scoringer blev derefter lagt sammen for at give en samlet score for fysisk aktivitet.

Arteriel stivhed

Vi anvendte en ikke-invasiv optisk metode til at estimere PWV ved at bestemme den transittid (TT), som dilatationsbølgen, der forplanter sig i arterievæggen som følge af den trykbølge, der genereres af kontraktion af venstre ventrikel, tog for at nå frem til et distalt sted over en kendt afstand.30,31 TT-målinger blev udført med en fotoplethysmografisk sonde og blev udløst af R-bølgen i EKG’et (i millisekunder). Afstanden mellem sternalskelettet og femoralarterien og mellem sternalskelettet og dorsalis-pedis-arterien (i 0,1 centimeter) blev derefter divideret med TT for den tid, det tog pulsbølgen at nå frem til hvert af disse arterielle steder for at bestemme PWV (udtrykt i m/s) for henholdsvis det aortoiliakale og det aortodosalis pedis-segment. En enkelt uddannet tekniker foretog alle målinger på forsøgspersonerne, som forinden havde hvilet i rygliggende stilling i 15 minutter i et roligt temperaturreguleret rum. Alle målinger blev foretaget på venstre side af kroppen. Estimater af TT baseret på <10 cyklusser eller estimater, hvor varianskoefficienten var >20%, blev forkastet. Alle forsøgspersoner havde afstået fra rygning og koffeinholdige drikkevarer den dag, hvor målingerne blev udført.

Potentielle forvekslingsfaktorer/mellemvariable

Vurdering af kropshøjde, vægt og hudfolder, blodtryk, lipid- og glukoseniveauer, rygeadfærd, alkoholforbrug og næringsstofindtag er tidligere beskrevet i detaljer.23,26-28,30

Statistisk analyse

Vi anvendte multiple lineære regressionsmodeller til at undersøge forholdet mellem Vo2max og scorer for fysisk aktivitet på den ene side (determinanter) og PWV af 2 forskellige arterielle segmenter på den anden side (resultater). Analyserne blev udført i flere trin baseret på en indledende model, som omfattede justeringer for alder, køn, gennemsnitligt arterielt tryk samt kropshøjde og vægt (model 1); yderligere justeringer for potentielle forstyrrende faktorer som f.eks. rygestatus (ikke-, let- og storryger, bestemt ved det kønsspecifikke medianantal cigaretter, der ryges om dagen blandt rygere), alkoholforbrug (ikke-, moderat- og storforbruger, bestemt ved det kønsspecifikke medianantal af gram alkohol indtaget pr. dag blandt drikkere) og indtagelse af fedt (som % af det samlede energiindtag) og/eller mellemliggende (dvs. i vejen mellem determinanterne og resultatet) variabler, såsom kropsfedt (udtrykt ved summen af 4 hudfolder), blev undersøgt. Gensidige justeringer mellem Vo2max og fysisk aktivitet blev også udført for at vurdere ikke kun styrken af sammenhængene med arteriel stivhed uafhængigt af hinanden, men også deres potentielle forvirrende/mellemliggende rolle i de undersøgte associationer.

Når vi vurderede hovedeffekterne, tilføjede vi interaktionstermer mellem vores hoveddeterminanter og køn til de lineære regressionsmodeller. Når sandsynlighedsværdien af interaktionstermen var signifikant (dvs. <0,05), blev der udført stratificerede analyser, og resultaterne blev præsenteret separat for mænd og kvinder. Alle analyser blev udført med Statistical Package of Social Sciences, 10.1 for Windows (SPSS Inc).

Resultater

Cardiorespiratorisk fitness og arteriel stivhed

Vo2max var omvendt og signifikant forbundet med PWV af både det elastiske aortoiliakale segment og det muskulære aortodorsalis pedis-segment. Disse forbindelser var kun lidt stærkere med det muskulære segment og var uafhængige af (dvs. ikke forvekslet eller medieret af) livsstilsvariabler, kropsfedt og fysisk aktivitet (tabel 2).

Fysisk aktivitet og arteriel stivhed

Sportrelateret fysisk aktivitetsscore var kun omvendt og signifikant forbundet med PWV i aortodorsalis pedis-segmentet (tabel 3). Justering for andre livsstilsvariabler og kropsfedt svækkede ikke styrken af sidstnævnte association, som imidlertid faldt betydeligt (≈40%) efter yderligere justering for Vo2max.

Omvendt, og kun hos mændene, blev der fundet positive sammenhænge mellem (ikke-sportsrelateret) fysisk aktivitet i fritiden og PWV i begge arterielle segmenter, dog kun stærkere og mere signifikant med PWV i det aortoiliakale segment (P=0,001 og P=0,021 for interaktion med køn i sammenhængene mellem fritidsrelateret fysisk aktivitet og PWV i henholdsvis det aortoiliakale og det aortodorsalis pedis-segment). Igen blev disse forbindelser ikke svækket efter justering for andre livsstilsvariabler og kropsfedtindhold. Yderligere justering for Vo2max styrkede imidlertid associationerne, således at associationen mellem fysisk aktivitet i fritiden og PWV i aortodorsalis pedis-segmentet nu var signifikant. Der blev ikke fundet nogen signifikante sammenhænge mellem arbejdsrelateret aktivitet og PWV i begge segmenter.

Diskussion

De vigtigste resultater af vores undersøgelse var, at kardiorespiratorisk fitness var omvendt forbundet med arteriel stivhed (som målt ved PWV). Med hensyn til fysiske aktivitetsniveauer var kun sportsrelaterede fysiske aktiviteter positivt (dvs. omvendt) forbundet med arteriel stivhed (et fænomen, der blev medieret af kardiorespiratorisk fitness), mens fysiske fritidsaktiviteter, kun hos mænd, var negativt (dvs. positivt) forbundet med arteriel stivhed. Alle disse sammenhænge var uafhængige af andre livsstilsvariabler og kropsfedtindhold. Dette er den første befolkningsbaserede undersøgelse, der rapporterer om sammenhængen mellem kardiorespiratorisk kondition og fysisk aktivitet (og som undersøger, om de to faktorer spiller en forstyrrende og/eller medierende rolle i sammenhængen) og arteriel stivhed i den samme befolkning. Dette har elimineret muligheden for, at forskelle i de således opnåede resultater sammenlignet med tidligere rapporter kan tilskrives forskellige undersøgelsesdesign og/eller metoder til måling af arterielle egenskaber.

De stærke sammenhænge mellem kardiorespiratorisk fitness og arteriel stivhed afspejler i vid udstrækning dem, der er rapporteret i andre befolkningsbaserede undersøgelser, der relaterer Vo2max-niveauer og arteriel stivhed hos yngre32 og ældre voksne17 samt i mindre undersøgelser.15,18,19 Desuden har flere undersøgelser af motionstræning vist, at forbedringer af den kardiorespiratoriske kondition ledsages af gavnlige ændringer i arteriel stivhed, både hos raske personer15,18,33 og hos hjertepatienter34 . En sådan træning skal dog være af kardiovaskulær art (dvs. aerob, der involverer store muskelgrupper), fordi der findes overbevisende beviser for, at styrketræning (eller modstandstræning) er forbundet med større arteriel stivhed.35-37 Det er imidlertid ikke klart, om aerob fysisk aktivitet skal føre til stigninger i Vo2max for at være gunstigt forbundet med arterielle tilpasninger.15,18,21,33 To nyere interventionsundersøgelser har vist, at et 3-måneders aerob træningsprogram med aerob træning reducerede arteriel stivhed signifikant, idet man argumenterede for, at dette fald i arteriel stivhed var uafhængigt af samtidige stigninger i Vo2max (og gavnlige ændringer i andre risikofaktorer).15,18 Disse stigninger var faktisk til stede i begge undersøgelser og var endda signifikante i en af undersøgelserne,15 men data til støtte for et sådant argument (dvs. den rolle, som stigninger i fysisk aktivitet spiller uafhængigt af Vo2max) blev desværre ikke vist. I den foreliggende undersøgelse tog vores statistiske analysemodeller specifikt fat på dette spørgsmål. Vi fandt, at kun sportsrelaterede aktiviteter (f.eks. jogging, svømning, tennis), som pr. definition er af højere intensitet end dem, der udføres i fritiden (f.eks. gåture, cykling), var positivt forbundet med arteriel stivhed, en forbindelse, der i høj grad var medieret af de samtidige niveauer af Vo2max. Dette indikerer, at det er mest sandsynligt, at arteriel stivhedsrelaterede fordele ved motion er mest sandsynlige, hvis træningsordinationen hos unge voksne er rettet mod forbedringer af Vo2max.

I modsætning hertil blev der fundet et negativt forhold mellem fritidsrelaterede fysiske aktiviteter og arteriel stivhed, og dette var til en vis grad kønsspecifikt, idet mændene, men ikke kvinderne, i vores stikprøve udviste konsekvent negative forhold mellem disse typer aktiviteter og PWV. Selv om en forklaring på mekanismerne bag en kønsforskel i sammenhængen mellem nogen af de undersøgte determinanter og arteriel stivhed kunne være et østrogenafhængigt fænomen, er en sådan forklaring i den nuværende kohorte usandsynlig (da der ikke blev fundet andre kønsinteraktioner). Vi antog derfor, at en forskel i den type fysiske aktiviteter, som mænd sammenlignet med kvinder udøver i deres fritid, kunne forklare denne kønsforskel. Med dette i tankerne undersøgte vi yderligere de 4 punkter, der bidrager til scoren for fysisk aktivitet i fritiden: tv-kiggeri, gåture, cykling og cykling til og fra arbejde eller indkøb. Vi fandt, at tv-kiggeri bidrog signifikant (P=0,006) mere hos mænd end hos kvinder til fritidsaktivitetsscoren, mens gåture bidrog signifikant (P<0,001) mere til fritidsaktivitetsscoren hos kvinder end hos mænd, hvilket bekræfter vores hypotese.

Differentieringen af aktivitetsscorerne i arbejds-, fritids- og sportsrelaterede aktiviteter var et vigtigt træk ved vores undersøgelse, som gav os større indsigt i sammenhængen mellem fysisk aktivitet og arteriel stivhed, som ellers ville være blevet maskeret af brugen af en generel, samlet vanemæssig aktivitetsscore (data ikke vist). Opførsel af fysisk aktivitet er vanskelig at måle, og selvrapporteret fysisk aktivitet er underlagt bias ved tilbagekaldelse og fejlklassificering (i modsætning til kardiorespiratorisk fitness, som kan måles objektivt ved hjælp af laboratorieteknikker, som i den foreliggende undersøgelse). Dette kan forklare de relativt svagere sammenhænge, der er fundet mellem arteriel stivhed og (sportsrelateret) fysisk aktivitet end med kardiorespiratorisk fitness. På trods af denne begrænsning viser vores undersøgelse klart, at en detaljeret karakterisering af fysiske aktiviteter udført af enkeltpersoner (dvs. ikke kun deres hyppighed, varighed og intensitet, men også typen af aktivitet) er afgørende og skal udtrækkes fra spørgeskemaer for bedre at forstå sammenhængen mellem fysisk aktivitet og arteriel stivhed.

Sammenhængene mellem kardiorespiratorisk fitness og arteriel stivhed var uafhængige af livsstilsvariabler og kropsfedtindhold. Andre mekanismer kan således forklare de observerede sammenhænge. Yderligere justeringer for andre traditionelle kardiovaskulære risikofaktorer (såsom fastende LDL-, HDL- og totalkolesterol, tryglicerider og plasmaglukoseniveauer) mindskede ikke styrken af de rapporterede associationer (data ikke vist). Den eneste anden variabel, der gjorde det i betydeligt omfang, var hvilepuls (ændringer fra β=-0,18, til β=-0,15, , i det aortoiliakale segment og β=-0,20, til β=-0,13, , i det aortodorsalis pedis-segment). Hjertefrekvens har vist sig at være en vigtig faktor i den intraindividuelle variation af PWV og kunne derfor have været en vigtig confounder i de undersøgte associationer.38,39 Alternativt er en reduceret hvilehjertefrekvens en kendt tilpasning til udholdenhedstræning og kunne derfor, i det mindste delvist, udgøre en mekanisme, der forbinder høj kardiorespiratorisk fitness med lav arteriel stivhed. Da de ovenfor rapporterede associationer imidlertid fortsat var signifikante, kan andre faktorer også være involveret. Tilpasning til shear stress-kræfter kan forklare både de akutte og kroniske tilpasninger til træningsinducerede forbedringer af den kardiorespiratoriske kondition hos mennesker.40 Under træning øges blodgennemstrømningen, hvilket fører til højere intraluminale kræfter, hvilket stimulerer frigivelsen af vasodilaterende faktorer som nitrogenoxid (NO) og prostacyclin fra endothelet.41 For en given træningsintensitet er en sådan stigning i den arterielle blodgennemstrømningshastighed imidlertid betydeligt større på det distale end det proximale sted i den abdominale aorta42 , hvilket således kan forklare de stærkere sammenhænge mellem det muskulære segment sammenlignet med det mere elastiske segment og den kardiorespiratoriske kondition.20,32,43 Desuden kunne ændringer i de relative proportioner af kollagen og elastin i arterievæggen som følge af aerob træning44,45 (især i de arterier, der irrigerer de lemmer, der er mere involveret i træningen)46 , udgøre en anden mekanisme, der forklarer de observerede gavnlige sammenhænge.

Perspektiver

Vores undersøgelse har relevante kliniske og folkesundhedsmæssige implikationer. Den kliniske relevans af vores resultater ligger i den vigtige rolle, som kardiorespiratorisk fitness kan spille i forbindelse med ætiologien af arteriel stivhedsrelaterede sygdomme som venstreventrikulær hypertrofi, hjertesvigt og slagtilfælde. Faktisk er kardiorespiratorisk fitness en stærk, uafhængig risikofaktor for kardiovaskulær dødelighed og dødelighed af alle årsager. Resultaterne af den foreliggende undersøgelse, der er opnået i en ung og tilsyneladende sund voksenpopulation, tyder på, at disse gavnlige forbindelser har deres rødder i det tidlige liv, og støtter den opfattelse, at arteriel stivhed kan ligge i årsagssammenhængen mellem fysisk form og stivhedsrelateret sygelighed. Derfor og ud fra et folkesundhedsperspektiv er forbedring af den kardiorespiratoriske kondition et vigtigt redskab til primær forebyggelse af hjerte-kar-sygdomme. Dette kan opnås ved at deltage i sportsaktiviteter på regelmæssig basis.

Fodnoter