Il sistema arterioso è una rete di vasi progettati per convertire il flusso intermittente di sangue dal cuore in un flusso continuo e costante attraverso l’albero arterioso, riducendo così il postcarico imposto al cuore. Alterazioni di questa funzione ammortizzante, a causa di aumenti di rigidità arteriosa, portano a ipertensione sistolica, ipertrofia ventricolare sinistra e compromissione della perfusione coronarica,1-3 aumentando così il rischio cardiovascolare.4-6

Diversi fattori di rischio come invecchiamento, obesità, diabete, dislipidemia, sono stati identificati come determinanti della rigidità arteriosa.7-14 Altri fattori di rischio includono una scarsa forma fisica cardiorespiratoria15-20 e una bassa attività fisica.21,22 Tuttavia, la natura delle associazioni tra la forma fisica cardiorespiratoria e l’attività fisica da un lato e la rigidità arteriosa dall’altro non è ben nota. Potrebbero entrambi confondere e/o mediare le relazioni tra loro e la rigidità arteriosa o, come è stato suggerito, l’attività fisica potrebbe influenzare favorevolmente la rigidità arteriosa indipendentemente dalla forma fisica cardiorespiratoria.15,18 Inoltre, il fitness cardiorespiratorio e/o l’attività fisica possono influenzare la rigidità arteriosa attraverso un impatto benefico sulla composizione corporea (cioè, meno grasso corporeo),23-25 che di per sé è un forte determinante della rigidità arteriosa negli individui giovani.7-9

In considerazione di queste considerazioni, abbiamo studiato, in una coorte basata sulla popolazione di giovani adulti dell’Irlanda del Nord, le associazioni tra fitness cardiorespiratorio, attività fisica e rigidità arteriosa. Sono state studiate le associazioni con la rigidità (stimata dalla velocità dell’onda di polso) di 2 segmenti arteriosi (i segmenti elastico aortoiliaco e muscolare aortodorsalis pedis).

Metodi

Popolazione dello studio

Questo studio è stato condotto come parte di uno studio longitudinale in corso, The Young Hearts (YH) Project, che inizialmente ha esaminato la prevalenza dei fattori di rischio coronarico in un campione casuale di giovani (n=1015; età 12 anni o 15 anni) in Irlanda del Nord. Le procedure di campionamento, il disegno dello studio e i tassi di risposta delle prime 2 fasi di screening (YH1 e YH2) sono descritti in dettaglio altrove.26,27 Tutti i soggetti della coorte originale sono stati invitati a partecipare a una terza fase di screening (YH3: ottobre 1997-ottobre 1999) all’età di 20-25 anni. Duecentocinquantuno uomini (48,7% della coorte originale maschile) e 238 donne (51,3% della coorte originale femminile) hanno partecipato alla terza fase dello studio.28 Le presenti analisi hanno coinvolto 405 soggetti (203 donne) per i quali erano disponibili a questo punto dati completi su rigidità arteriosa, fitness cardiorespiratorio e attività fisica. La tabella 1 mostra le caratteristiche principali della popolazione dello studio. Ogni soggetto ha fornito il consenso informato scritto e lo studio è stato approvato dal Comitato etico medico della Queen’s University di Belfast.

Fitness cardiorespiratoria e attività fisica

La fitness cardiorespiratoria è stata misurata utilizzando un test submassimale al cicloergometro descritto in dettaglio altrove.27 In breve, i soggetti dovevano pedalare a un ritmo costante (da 50 a 70 giri al minuto) per tutta la durata del test, che normalmente durava 15 minuti. Il carico di lavoro veniva aumentato dopo ogni periodo di 3 minuti fino a raggiungere una frequenza cardiaca di circa 170 bpm. La frequenza cardiaca è stata mediata sugli ultimi 15 secondi di ogni carico di lavoro (cardiofrequenzimetro Polar Vantage, Polar, Finlandia). Il consumo di ossigeno è stato monitorato durante tutto il test utilizzando un analizzatore di gas respiratorio on-line (Quinton QMC) e il consumo massimo di ossigeno (Vo2max) previsto per estrapolazione del Vo2 a 170 bpm alla frequenza cardiaca massima stimata in base all’età, ed espresso in mL/kg al minuto.

I dati su frequenza, durata e tipo di attività fisica intrapresa abitualmente sono stati ottenuti utilizzando una modifica del questionario Baecke sull’attività fisica abituale, progettato per quantificare l’attività lavorativa, sportiva e non sportiva.29 I punteggi relativi al lavoro, allo sport e al tempo libero non sportivo sono stati calcolati sulla base di scale Likert a 5 punti; questi 3 punteggi sono stati poi sommati per fornire un punteggio totale di attività fisica.

rigidità arteriosa

Abbiamo usato un metodo ottico non invasivo per stimare la PWV, determinando il tempo di transito (TT) che l’onda di dilatazione, che si propaga nella parete arteriosa come risultato dell’onda di pressione generata dalla contrazione del ventricolo sinistro, ha impiegato per arrivare a un sito distale su una distanza nota.30,31 Le misurazioni TT sono state eseguite con una sonda fotopletismografica e sono state attivate dall’onda R dell’ECG (in millisecondi). La distanza tra la tacca sternale per l’arteria femorale e tra la tacca sternale per l’arteria dorsale-pedis (in 0,1 centimetri) è stato poi diviso per il TT dell’onda di impulso per arrivare a ciascuno di questi siti arteriosi per determinare PWV (espresso in m / s) del aortoiliaco e il segmento aortodosalis pedis, rispettivamente. Un singolo tecnico addestrato ha eseguito tutte le misure sui soggetti dello studio che avevano precedentemente riposato in posizione supina per 15 minuti in una stanza tranquilla a temperatura controllata. Tutte le misure sono state effettuate sul lato sinistro del corpo. Le stime di TT basate su <10 cicli, o quelle in cui il coefficiente di varianza era >20%, sono state respinte. Tutti i soggetti si erano astenuti dal fumare e dalle bevande contenenti caffeina il giorno in cui sono state eseguite le misurazioni.

Potenziali confonditori/variabili intermedie

La valutazione dell’altezza del corpo, del peso e delle pieghe della pelle, della pressione sanguigna, dei lipidi e dei livelli di glucosio, del comportamento dei fumatori, del consumo di alcol e dell’assunzione di nutrienti sono stati descritti in dettaglio in precedenza.23,26-28,30

Analisi statistica

Abbiamo usato modelli di regressione lineare multipla per studiare la relazione tra Vo2max e punteggi di attività fisica da un lato (determinanti) e PWV di 2 diversi segmenti arteriosi dall’altro (risultati). Le analisi sono state eseguite in diverse fasi sulla base di un modello iniziale che comprendeva aggiustamenti per età, sesso, pressione arteriosa media, altezza e peso corporeo (modello 1); ulteriori aggiustamenti per potenziali confondenti come lo stato di fumatore (non fumatore, fumatore leggero e pesante, come determinato dal numero mediano di sigarette fumate al giorno specifico del sesso tra i fumatori), il consumo di alcol (non bevitore, moderato e pesante, come determinato dal numero mediano specifico del sesso di grammi di alcol consumati al giorno tra i bevitori), e l’assunzione di grassi (come % dell’assunzione totale di energia), e/o variabili intermedie (cioè, nel percorso tra i determinanti e il risultato), come il grasso corporeo (come espresso dalla somma di 4 skinfolds) sono stati studiati. Sono stati eseguiti anche aggiustamenti reciproci tra Vo2max e attività fisica per valutare non solo la forza delle relazioni con la rigidità arteriosa indipendentemente l’una dall’altra, ma anche il loro potenziale ruolo confondente/intermedio nelle associazioni studiate.

Dopo aver valutato gli effetti principali, abbiamo aggiunto termini di interazione tra i nostri determinanti principali e il sesso ai modelli di regressione lineare. Quando il valore di probabilità del termine di interazione era significativo (cioè, <0,05), sono state eseguite analisi stratificate e i risultati sono stati presentati separatamente per uomini e donne. Tutte le analisi sono state eseguite con lo Statistical Package of Social Sciences, 10.1 per Windows (SPSS Inc).

Risultati

Fitness cardiorespiratoria e rigidità arteriosa

Vo2max era inversamente e significativamente associato con PWV sia del segmento elastico aortoiliaco che del segmento muscolare aortodorsalis pedis. Queste associazioni erano solo leggermente più forti con il segmento muscolare ed erano indipendenti da (cioè, non confuse né mediate da) variabili dello stile di vita, grasso corporeo e attività fisica (Tabella 2).

Attività fisica e rigidità arteriosa

Il punteggio dell’attività fisica legata allo sport era inversamente e significativamente associato alla PWV del solo segmento aortodorsale pedis (Tabella 3). L’aggiustamento per altre variabili dello stile di vita e per il grasso corporeo non ha attenuato la forza di quest’ultima associazione, che, tuttavia, è diminuita considerevolmente (≈40%) dopo un ulteriore aggiustamento per il Vo2max.

Inversamente, e solo negli uomini, sono state trovate associazioni positive tra attività fisica (non sportiva) legata al tempo libero e PWV di entrambi i segmenti arteriosi, anche se più fortemente e significativamente con la PWV del segmento aortoiliaco solo (P=0,001 e P=0,021 per interazione con il sesso nelle associazioni tra attività fisica legata al tempo libero e PWV del segmento aortoiliaco e aortodorsalis pedis, rispettivamente). Anche in questo caso, queste associazioni non sono state attenuate dopo l’aggiustamento per altre variabili dello stile di vita e per il grasso corporeo. Un ulteriore aggiustamento per il Vo2max, tuttavia, ha rafforzato le associazioni in modo che l’associazione tra attività fisica nel tempo libero e PWV del segmento aortodorsale pedis fosse ora significativa. Non sono state trovate associazioni significative tra l’attività legata al lavoro e la PWV di entrambi i segmenti.

Discussione

I risultati principali del nostro studio sono stati che la forma fisica cardiorespiratoria era inversamente associata alla rigidità arteriosa (misurata dalla PWV). Per quanto riguarda i livelli di attività fisica, solo le attività fisiche legate allo sport erano associate favorevolmente (cioè, inversamente) alla rigidità arteriosa (un fenomeno che era mediato dalla forma fisica cardiorespiratoria), mentre le attività fisiche del tempo libero, solo negli uomini, erano associate negativamente (cioè, positivamente) alla rigidità arteriosa. Tutte queste associazioni erano indipendenti da altre variabili dello stile di vita e dal grasso corporeo. Questo è il primo studio basato sulla popolazione a riportare le associazioni di fitness cardiorespiratorio e attività fisica (indagando il ruolo di confondimento e/o di mediazione di ciascuno nei rapporti) con la rigidità arteriosa nella stessa popolazione. Questo ha eliminato la possibilità che le differenze nei risultati così ottenuti, rispetto ai rapporti precedenti, possano essere attribuite a diversi disegni di studio e/o metodologie di misurazione delle proprietà arteriose.

Le forti associazioni tra fitness cardiorespiratorio e rigidità arteriosa rispecchiano ampiamente quelle riportate in altri studi basati sulla popolazione che mettono in relazione i livelli di Vo2max e la rigidità arteriosa in adulti più giovani32 e più anziani17 , nonché in studi su scala ridotta.15,18,19 Inoltre, diversi studi sull’esercizio fisico hanno dimostrato che i miglioramenti della forma fisica cardiorespiratoria sono accompagnati da cambiamenti benefici nella rigidità arteriosa, sia in individui sani15,18,33 che in pazienti cardiopatici.34 Tuttavia, tale esercizio deve essere di natura cardiovascolare (cioè aerobico, che coinvolge grandi gruppi muscolari) perché esistono prove convincenti che dimostrano che l’allenamento della forza (o della resistenza) è associato a una maggiore rigidità arteriosa.35-37 Non è chiaro, tuttavia, se l’attività fisica aerobica debba portare a un aumento del Vo2max per essere favorevolmente associata agli adattamenti arteriosi.15,18,21,33 Due recenti studi di intervento hanno indicato che un programma di allenamento con esercizi aerobici di 3 mesi ha diminuito significativamente la rigidità arteriosa, sostenendo che questa diminuzione della rigidità arteriosa era indipendente dai concomitanti aumenti del Vo2max (e dai cambiamenti benefici in altri fattori di rischio).15,18 Questi aumenti erano effettivamente presenti in entrambi ed erano anche significativi in uno degli studi,15 ma i dati per sostenere un tale argomento (cioè, il ruolo degli aumenti dell’attività fisica indipendentemente dal Vo2max) non sono stati, purtroppo, mostrati. Nel presente studio, i nostri modelli di analisi statistica hanno affrontato specificamente questa domanda. Abbiamo trovato che solo le attività legate allo sport (ad esempio, jogging, nuoto, tennis), che per definizione sono di intensità superiore a quelli eseguiti nel tempo libero (ad esempio, a piedi, in bicicletta), erano favorevolmente associati con rigidità arteriosa, un’associazione che era altamente mediata da livelli concomitanti di Vo2max. Questo indica che i benefici dell’esercizio legati alla rigidità arteriosa sono più probabili se la prescrizione dell’esercizio nei giovani adulti mira a miglioramenti in Vo2max.

Al contrario, è stata trovata una relazione negativa tra attività fisiche legate al tempo libero e rigidità arteriosa, e questo era, in una certa misura, sesso-specifico, in quanto gli uomini, ma non le donne, del nostro campione visualizzato costantemente relazioni negative tra questi tipi di attività e PWV. Anche se una spiegazione dei meccanismi dietro una differenza di sesso nell’associazione tra qualsiasi determinante indagato, e la rigidità arteriosa, potrebbe essere un fenomeno estrogeno-dipendente, tale spiegazione nella coorte presente è improbabile (come non sono state trovate altre interazioni di sesso). Abbiamo quindi ipotizzato che una differenza nel tipo di attività fisiche intraprese dagli uomini rispetto alle donne nel loro tempo libero potrebbe spiegare questa differenziazione di sesso. Con questo in mente, abbiamo esaminato ulteriormente i 4 elementi che contribuiscono al punteggio dell’attività fisica nel tempo libero: guardare la televisione, camminare, andare in bicicletta e andare e tornare dal lavoro o dallo shopping in bicicletta. Abbiamo trovato che guardare la televisione ha contribuito significativamente (P=0,006) più negli uomini che nelle donne al punteggio di attività del tempo libero, mentre camminare ha contribuito significativamente (P<0,001) più al punteggio di attività del tempo libero delle donne che degli uomini, confermando così la nostra ipotesi.

La differenziazione dei punteggi di attività nelle attività legate al lavoro, al tempo libero e allo sport è stata una caratteristica importante del nostro studio, che ci ha permesso una maggiore comprensione delle relazioni attività fisica-rigidità arteriosa, che altrimenti sarebbero state mascherate dall’uso di un punteggio generale e totale di attività abituale (dati non mostrati). Il comportamento dell’attività fisica è difficile da misurare, e l’attività fisica auto-riferita è soggetta a bias di richiamo e a errori di classificazione (a differenza del fitness cardiorespiratorio, che può essere misurato oggettivamente, utilizzando tecniche di laboratorio, come nel presente studio). Questo può spiegare le associazioni relativamente più deboli trovate tra la rigidità arteriosa e l’attività fisica (legata allo sport) rispetto alla forma fisica cardiorespiratoria. Nonostante questa limitazione, il nostro studio dimostra chiaramente che una caratterizzazione dettagliata delle attività fisiche svolte dagli individui (cioè, non solo la loro frequenza, durata e intensità, ma anche il tipo di attività) è essenziale e deve essere estratta dai questionari per capire meglio la relazione tra attività fisica e rigidità arteriosa.

Le associazioni tra fitness cardiorespiratorio e rigidità arteriosa erano indipendenti dalle variabili dello stile di vita e dal grasso corporeo. Altri meccanismi possono quindi spiegare le associazioni osservate. Ulteriori aggiustamenti per altri fattori di rischio cardiovascolare tradizionali (come il colesterolo LDL, HDL e totale a digiuno, trygliceridi e livelli di glucosio plasmatico) non hanno diminuito la forza delle associazioni riportate (dati non mostrati). L’unica altra variabile che lo ha fatto in misura considerevole è stata la frequenza cardiaca a riposo (cambiamenti da β=-0,18, a β=-0,15, , nel segmento aortoiliaco e β=-0,20, a β=-0,13, , nel segmento aortodorsalis pedis). È stato dimostrato che la frequenza cardiaca è un fattore importante nella variazione intraindividuale della PWV, e quindi avrebbe potuto essere un importante confonditore nelle associazioni studiate.38,39 In alternativa, una ridotta frequenza cardiaca a riposo è un noto adattamento all’allenamento di resistenza, e quindi potrebbe costituire, almeno parzialmente, un meccanismo che collega un’elevata forma fisica cardiorespiratoria a una bassa rigidità arteriosa. Tuttavia, poiché le associazioni riportate sopra sono rimaste significative, potrebbero essere coinvolti anche altri fattori. L’adattamento alle forze di stress da taglio può spiegare sia gli adattamenti acuti che cronici ai miglioramenti della forma fisica cardiorespiratoria indotti dall’allenamento negli esseri umani.40 Durante l’esercizio, il flusso sanguigno aumenta portando a forze intraluminali più elevate, che stimolano il rilascio di fattori vasodilatatori come l’ossido nitrico (NO) e la prostaciclina da parte dell’endotelio.41 Per una data intensità di esercizio, tuttavia, tale aumento della velocità del flusso sanguigno arterioso è notevolmente più elevato nel sito distale che in quello prossimale dell’aorta addominale,42 il che può spiegare le associazioni più forti tra il segmento muscolare rispetto a quello più elastico e la forma fisica cardiorespiratoria.20,32,43 Inoltre, i cambiamenti nelle proporzioni relative di collagene ed elastina all’interno della parete arteriosa come conseguenza dell’allenamento aerobico44,45 (in particolare delle arterie che irrigano gli arti più coinvolti nell’esercizio)46 potrebbero costituire un altro meccanismo che spiega le associazioni benefiche osservate.

Prospettive

Il nostro studio ha rilevanti implicazioni cliniche e di salute pubblica. La rilevanza clinica dei nostri risultati risiede nel ruolo importante che il fitness cardiorespiratorio può giocare sull’eziologia delle malattie legate alla rigidità arteriosa come l’ipertrofia del ventricolo sinistro, l’insufficienza cardiaca e l’ictus. Infatti, il fitness cardiorespiratorio è un forte fattore di rischio indipendente per la mortalità cardiovascolare e per tutte le cause. I risultati del presente studio, ottenuti in una popolazione adulta giovane e apparentemente sana, suggeriscono che queste associazioni benefiche hanno le loro radici nei primi anni di vita, e sostengono il concetto che la rigidità arteriosa può trovarsi nel percorso causale tra fitness fisico e morbilità legata alla rigidità. Pertanto, e da una prospettiva di salute pubblica, il miglioramento della forma fisica cardiorespiratoria è uno strumento importante per la prevenzione primaria delle malattie cardiovascolari. Questo può essere raggiunto impegnandosi in attività sportive su base regolare.

Punti di vista