Sistemul arterial este o rețea de vase concepute pentru a transforma fluxul intermitent de sânge dinspre inimă într-un flux continuu și constant prin arborele arterial, reducând astfel sarcina ulterioară impusă inimii. Alterarea acestei funcții de amortizare, din cauza creșterii rigidității arteriale, duce la hipertensiune sistolică, hipertrofie ventriculară stângă și afectarea perfuziei coronariene,1-3 crescând astfel riscul cardiovascular.4-6

Diferiți factori de risc, cum ar fi îmbătrânirea, obezitatea, diabetul, dislipidemia, au fost identificați ca determinanți ai rigidității arteriale.7-14 Alți astfel de factori de risc includ o aptitudine cardiorespiratorie slabă15-20 și o activitate fizică scăzută.21,22 Cu toate acestea, natura asocierilor dintre aptitudinea cardiorespiratorie și activitatea fizică, pe de o parte, și rigiditatea arterială, pe de altă parte, nu este bine cunoscută. Ambele ar putea confunda și/sau media relațiile dintre ele și rigiditatea arterială sau, așa cum s-a sugerat, activitatea fizică ar putea influența favorabil rigiditatea arterială independent de condiția fizică cardiorespiratorie15,18. În plus, aptitudinea cardiorespiratorie și/sau activitatea fizică ar putea afecta rigiditatea arterială printr-un impact benefic asupra compoziției corporale (adică mai puțină grăsime corporală),23-25 care, la rândul său, este un determinant puternic al rigidității arteriale la indivizii tineri.7-9

Având în vedere aceste considerente, am investigat, într-o cohortă bazată pe populație de adulți tineri din Irlanda de Nord, asocierile dintre aptitudinea cardiorespiratorie, activitatea fizică și rigiditatea arterială. Au fost investigate asociațiile cu rigiditatea (estimată prin viteza undei pulsului ) a 2 segmente arteriale (segmentul aorto-iliac elastic și segmentul muscular aortodorsalis pedis).

Metode

Populația studiată

Acest studiu a fost realizat ca parte a unui studiu longitudinal în curs de desfășurare, The Young Hearts (YH) Project, care a examinat inițial prevalența factorilor de risc coronarian la un eșantion aleatoriu de tineri (n=1015; cu vârsta de 12 ani sau 15 ani) din Irlanda de Nord. Procedurile de eșantionare, designul studiului și ratele de răspuns ale primelor 2 faze de screening (YH1 și YH2) sunt descrise în detaliu în altă parte.26,27 Toți subiecții din cohorta inițială au fost invitați să participe la o a treia fază de screening (YH3: octombrie 1997-octombrie 1999) atunci când aveau între 20 și 25 de ani. Două sute cincizeci și unu de bărbați (48,7 % din cohorta inițială de bărbați și 238 de femei (51,3 % din cohorta inițială de femei) au participat la cea de-a treia fază a studiului.28 Analizele prezente au implicat 405 subiecți (203 femei) pentru care au fost disponibile date complete privind rigiditatea arterială, condiția fizică cardiorespiratorie și activitatea fizică la acest moment. Tabelul 1 prezintă principalele caracteristici ale populației de studiu. Fiecare subiect și-a dat consimțământul în cunoștință de cauză în scris, iar studiul a fost aprobat de Comitetul de Etică Medicală al Universității Queen’s din Belfast.

Aptitudinea cardio-respiratorie și activitatea fizică

Aptitudinea cardio-respiratorie a fost măsurată cu ajutorul unui test submaximal pe ciclul ergometru descris în detaliu în altă parte.27 Pe scurt, subiecților li s-a cerut să pedaleze la un ritm constant (50 până la 70 de rotații ale pedalei/min) pe durata testului, care în mod normal a durat 15 minute. Sarcina de lucru a fost crescută după fiecare perioadă de 3 minute până când a fost atins un ritm cardiac de aproximativ 170 bpm. Frecvența cardiacă a fost calculată ca medie pe ultimele 15 secunde ale fiecărei sarcini de lucru (monitor de ritm cardiac Polar Vantage, Polar, Finlanda). Absorbția de oxigen a fost monitorizată pe tot parcursul testului cu ajutorul unui analizor de gaze respiratorii on-line (Quinton QMC), iar absorbția maximă de oxigen (Vo2max) a fost prezisă prin extrapolarea Vo2 la 170 bpm la frecvența cardiacă maximă estimată, ajustată în funcție de vârstă, și exprimată în ml/kg pe minut.

Datele privind frecvența, durata și tipul de activități fizice întreprinse în mod obișnuit au fost obținute cu ajutorul unei modificări a chestionarului Baecke privind activitatea fizică obișnuită, care a fost conceput pentru a cuantifica activitatea profesională, sportivă și de agrement nesportivă.29 Scorurile privind activitatea de muncă, sportul și activitățile de agrement nesportive au fost calculate pe baza unor scale Likert în 5 puncte; aceste 3 scoruri au fost apoi adăugate pentru a obține un scor total al activității fizice.

Rigiditatea arterială

Am folosit o metodă optică neinvazivă pentru a estima PWV, prin determinarea timpului de tranzit (TT) pe care unda de dilatare, care se propagă în peretele arterial ca urmare a undei de presiune generată de contracția ventriculului stâng, l-a avut nevoie pentru a ajunge la un sit distal pe o distanță cunoscută.30,31 Măsurătorile TT au fost efectuate cu o sondă fotopletismografică și au fost declanșate de unda R a ECG-ului (în milisecunde). Distanța dintre crestătura sternală și artera femurală și dintre crestătura sternală și artera dorsal-pedis (în 0,1 centimetri) a fost apoi împărțită la TT al undei pulsului pentru a ajunge la fiecare dintre aceste situri arteriale pentru a determina PWV (exprimată în m/s) a segmentelor aortoiliac și, respectiv, aortodosalis pedis. Un singur tehnician calificat a efectuat toate măsurătorile pe subiecții studiului care s-au odihnit în prealabil în poziție culcată pe spate timp de 15 minute într-o cameră liniștită cu temperatură controlată. Toate măsurătorile au fost efectuate pe partea stângă a corpului. Estimările TT bazate pe <10 cicluri sau cele în care coeficientul de variație a fost >20% au fost respinse. Toți subiecții se abținuseră de la fumat și de la consumul de băuturi care conțin cofeină în ziua în care au fost efectuate măsurătorile.

Variabile potențiale perturbatoare/intermediere

Evaluarea înălțimii corporale, a greutății și a pliurilor cutanate, a tensiunii arteriale, a nivelurilor de lipide și de glucoză, a comportamentului de fumat, a consumului de alcool și a aportului de nutrienți au fost descrise în detaliu anterior.23,26-28,30

Analiză statistică

Am folosit modele de regresie liniară multiplă pentru a investiga relația dintre Vo2max și scorurile de activitate fizică, pe de o parte (factori determinanți) și PWV a 2 segmente arteriale diferite, pe de altă parte (rezultate). Analizele au fost efectuate în mai multe etape, pe baza unui model inițial care a inclus ajustări pentru vârstă, sex, presiune arterială medie și înălțime și greutate corporală (modelul 1); ajustări suplimentare pentru potențiali factori de confuzie, cum ar fi statutul de fumător (nefumător, fumător ușor și fumător înrăit, determinat de numărul median de țigări fumate pe zi în rândul fumătorilor, specific sexului), consumul de alcool (nefumător, consumator moderat și consumator înrăit, determinată de numărul median de grame de alcool consumate pe zi în rândul băutorilor, specific sexului) și aportul de grăsimi (ca procent din aportul total de energie) și/sau variabile intermediare (adică în calea dintre determinanți și rezultat), cum ar fi grăsimea corporală (exprimată prin suma a 4 pliuri ale pielii) au fost investigate. Au fost efectuate, de asemenea, ajustări reciproce între Vo2max și activitatea fizică pentru a evalua nu numai forța relațiilor cu rigiditatea arterială, independent una de cealaltă, ci și potențialul lor rol de confuzie/intermediar în asociațiile investigate.

După ce am evaluat efectele principale, am adăugat termeni de interacțiune între principalii noștri determinanți și sex în modelele de regresie liniară. Atunci când valoarea de probabilitate a termenului de interacțiune a fost semnificativă (adică, <0,05), s-au efectuat analize stratificate și rezultatele au fost prezentate separat pentru bărbați și femei. Toate analizele au fost efectuate cu pachetul statistic Statistical Package of Social Sciences, 10.1 pentru Windows (SPSS Inc).

Rezultate

Aptitudini cardio-respiratorii și rigiditate arterială

Vo2max a fost invers și semnificativ asociat cu PWV atât a segmentului aortoiliac elastic, cât și a segmentului aortodorsal pedis muscular. Aceste asocieri au fost doar puțin mai puternice cu segmentul muscular și au fost independente de (adică nu au fost confundate și nici mediate de) variabilele legate de stilul de viață, grăsimea corporală și activitatea fizică (tabelul 2).

Activitatea fizică și rigiditatea arterială

Scorul de activitate fizică legată de sport a fost invers și semnificativ asociat cu PWV doar a segmentului aortodorsalis pedis (Tabelul 3). Ajustarea pentru alte variabile ale stilului de viață și a grăsimii corporale nu a atenuat forța acestei din urmă asocieri, care, totuși, a scăzut considerabil (≈40%) după ajustarea suplimentară pentru Vo2max.

În mod invers, și numai la bărbați, s-au găsit asocieri pozitive între activitatea fizică legată de petrecerea timpului liber (nesportivă) și PWV a ambelor segmente arteriale, deși mai puternic și mai semnificativ cu PWV numai a segmentului aorto-iliac (P=0,001 și P=0,021 pentru interacțiunea cu sexul în asocierile dintre activitatea fizică legată de petrecerea timpului liber și PWV a segmentelor aorto-iliac și, respectiv, aortodorsalis pedis). Din nou, aceste asocieri nu au fost atenuate după ajustarea pentru alte variabile ale stilului de viață și a grăsimii corporale. Cu toate acestea, ajustarea ulterioară pentru Vo2max a întărit asocierile, astfel încât asocierea dintre activitatea fizică în timpul liber și PWV a segmentului aortodorsalis pedis a fost acum semnificativă. Nu s-au găsit asocieri semnificative între activitatea profesională și PWV a ambelor segmente.

Discuție

Principalele constatări ale studiului nostru au fost că aptitudinea cardiorespiratorie a fost invers asociată cu rigiditatea arterială (măsurată prin PWV). În ceea ce privește nivelurile de activitate fizică, numai activitățile fizice legate de sport au fost asociate în mod favorabil (adică invers) cu rigiditatea arterială (un fenomen care a fost mediat de fitnessul cardiorespirator), în timp ce activitățile fizice de agrement, numai la bărbați, au fost asociate în mod negativ (adică pozitiv) cu rigiditatea arterială. Toate aceste asocieri au fost independente de alte variabile ale stilului de viață și de grăsimea corporală. Acesta este primul studiu bazat pe populație care raportează asocierile dintre condiția fizică cardiorespiratorie și activitatea fizică (investigând rolul de confuzie și/sau de mediere a fiecăreia dintre ele în aceste relații) cu rigiditatea arterială în aceeași populație. Acest lucru a eliminat posibilitatea ca diferențele dintre rezultatele astfel obținute, în comparație cu rapoartele anterioare, să fie atribuite unui design diferit al studiului și/sau metodologiilor de măsurare a proprietăților arteriale.

Asociațiile puternice dintre condiția fizică cardiorespiratorie și rigiditatea arterială le reflectă în mare măsură pe cele raportate în alte studii bazate pe populație care relaționează nivelurile Vo2max și rigiditatea arterială la adulți mai tineri32 și mai în vârstă17 , precum și în studii la scară mai mică.15,18,19 În plus, mai multe studii de antrenament pentru exerciții fizice au arătat că îmbunătățirile în ceea ce privește condiția fizică cardiorespiratorie sunt însoțite de modificări benefice ale rigidității arteriale, atât la persoanele sănătoase15,18,33 , cât și la pacienții cardiaci34. Cu toate acestea, astfel de exerciții trebuie să fie de natură cardiovasculară (adică aerobică, implicând grupuri musculare mari), deoarece există dovezi convingătoare care arată că antrenamentul de forță (sau de rezistență) este asociat cu o mai mare rigiditate arterială.35-37 Nu este însă clar dacă activitatea fizică aerobică trebuie să conducă la creșteri ale Vo2max pentru a fi asociată în mod favorabil cu adaptări arteriale.15,18,21,33 Două studii de intervenție recente au indicat faptul că un program de antrenament aerobic de 3 luni de exerciții fizice a scăzut semnificativ rigiditatea arterială, argumentând că această scădere a rigidității arteriale a fost independentă de creșterile concomitente ale Vo2max (și de modificările benefice ale altor factori de risc).15,18 Aceste creșteri au fost într-adevăr prezente în ambele studii și au fost chiar semnificative într-unul dintre studii,15 dar datele care să susțină un astfel de argument (adică rolul creșterilor activității fizice independent de Vo2max) nu au fost, din păcate, prezentate. În studiul de față, modelele noastre de analiză statistică au abordat în mod specific această întrebare. Am constatat că numai activitățile legate de sport (de exemplu, jogging, înot, tenis), care prin definiție sunt de o intensitate mai mare decât cele efectuate în timpul liber (de exemplu, mersul pe jos, mersul pe bicicletă), au fost asociate favorabil cu rigiditatea arterială, o asociere care a fost puternic mediată de nivelurile concomitente de Vo2max. Acest lucru indică faptul că beneficiile exercițiilor fizice legate de rigiditatea arterială au cele mai mari șanse de a se acumula dacă prescripția de exerciții fizice la adulții tineri vizează îmbunătățiri ale Vo2max.

În schimb, a fost găsită o relație adversă între activitățile fizice legate de timpul liber și rigiditatea arterială, iar aceasta a fost, într-o anumită măsură, specifică sexului, în sensul că bărbații, dar nu și femeile din eșantionul nostru au prezentat relații adverse constante între aceste tipuri de activități și PWV. Deși o explicație a mecanismelor care stau la baza unei diferențe de sex în asocierea dintre orice determinant investigat, și rigiditatea arterială, ar putea fi un fenomen estrogen-dependent, o astfel de explicație în cohorta actuală este puțin probabilă (deoarece nu au fost găsite alte interacțiuni de sex). Prin urmare, am emis ipoteza că o diferență în ceea ce privește tipul de activități fizice întreprinse de bărbați în comparație cu femeile în timpul lor liber ar putea explica această diferențiere pe sexe. Având în vedere acest lucru, am examinat în continuare cele 4 elemente care contribuie la scorul de activitate fizică în timpul liber: privitul la televizor, mersul pe jos, mersul pe bicicletă și mersul pe bicicletă spre și de la serviciu sau cumpărături. Am constatat că privitul la televizor a contribuit semnificativ (P=0,006) mai mult la bărbați decât la femei la scorul de activitate în timpul liber, în timp ce mersul pe jos a contribuit semnificativ (P<0,001) mai mult la scorul de activitate în timpul liber al femeilor decât al bărbaților, confirmând astfel ipoteza noastră.

Diferențierea scorurilor de activitate în activități legate de muncă, de petrecerea timpului liber și de sport a fost o caracteristică importantă a studiului nostru, care ne-a permis o mai bună înțelegere a relațiilor dintre activitatea fizică și rigiditatea arterială, care altfel ar fi fost mascate de utilizarea unui scor general, total, de activitate obișnuită (datele nu sunt prezentate). Comportamentul activității fizice este dificil de măsurat, iar activitatea fizică auto-raportată este supusă prejudecăților de reamintire și clasificării eronate (spre deosebire de condiția fizică cardiorespiratorie, care poate fi măsurată în mod obiectiv, folosind tehnici de laborator, ca în studiul de față). Acest lucru poate explica asocierile relativ mai slabe constatate între rigiditatea arterială și activitatea fizică (legată de sport) decât cu condiția fizică cardiorespiratorie. În ciuda acestei limitări, studiul nostru demonstrează în mod clar că o caracterizare detaliată a activităților fizice desfășurate de indivizi (adică nu numai frecvența, durata și intensitatea acestora, ci și tipul de activitate) este esențială și trebuie extrasă din chestionare pentru a înțelege mai bine relația dintre activitatea fizică și rigiditatea arterială.

Asociațiile dintre aptitudinea cardiorespiratorie și rigiditatea arterială au fost independente de variabilele stilului de viață și de grăsimea corporală. Astfel, alte mecanisme pot explica asocierile observate. Ajustările suplimentare pentru alți factori tradiționali de risc cardiovascular (cum ar fi LDL la post, HDL și colesterolul total, tripliceridele și nivelurile de glucoză plasmatică) nu au diminuat intensitatea asociațiilor raportate (datele nu sunt prezentate). Singura altă variabilă care a făcut acest lucru într-o măsură considerabilă a fost frecvența cardiacă în repaus (modificări de la β=-0,18, la β=-0,15, , în segmentul aorto-iliac și de la β=-0,20, la β=-0,13, , în segmentul aortodorsalis pedis). S-a demonstrat că frecvența cardiacă este un factor important în variația intraindividuală a PWV și, prin urmare, ar fi putut fi un factor de confuzie important în asociațiile investigate.38,39 Alternativ, o frecvență cardiacă redusă în repaus este o adaptare cunoscută la antrenamentul de anduranță și, prin urmare, ar putea constitui, cel puțin parțial, un mecanism care leagă o aptitudine cardiorespiratorie ridicată de o rigiditate arterială scăzută. Cu toate acestea, deoarece asocierile raportate mai sus au rămas semnificative, este posibil să fie implicați și alți factori. Adaptarea la forțele de stres de forfecare poate explica atât adaptările acute, cât și cele cronice la îmbunătățirile induse de antrenament ale aptitudinii cardiorespiratorii la om.40 În timpul exercițiilor fizice, fluxul sanguin crește, ceea ce duce la forțe intraluminale mai mari, care stimulează eliberarea de factori vasodilatatori, cum ar fi oxidul nitric (NO) și prostaciclina de către endoteliu.41 Cu toate acestea, pentru o anumită intensitate a exercițiului fizic, o astfel de creștere a vitezei fluxului sanguin arterial este considerabil mai mare la nivelul distal decât la nivelul proximal al aortei abdominale42 , ceea ce poate explica astfel asocierile mai puternice dintre segmentul muscular, comparativ cu cel mai elastic, și condiția fizică cardiorespiratorie.20,32,43 În plus, modificările în proporțiile relative ale colagenului și elastinei în cadrul peretelui arterial ca urmare a antrenamentului aerobic44,45 (în special al arterelor care irigă membrele mai implicate în exercițiu)46 ar putea constitui un alt mecanism care să explice asocierile benefice observate.

Perspective

Studiul nostru are implicații clinice și de sănătate publică relevante. Relevanța clinică a constatărilor noastre constă în rolul important pe care condiția fizică cardiorespiratorie îl poate juca asupra etiologiei bolilor legate de rigiditatea arterială, cum ar fi hipertrofia ventriculară stângă, insuficiența cardiacă și accidentul vascular cerebral. Într-adevăr, condiția fizică cardiorespiratorie este un factor de risc puternic și independent pentru mortalitatea cardiovasculară și pentru toate cauzele. Rezultatele studiului de față, obținute la o populație adultă tânără și aparent sănătoasă, sugerează că aceste asocieri benefice își au rădăcinile în primii ani de viață și susțin conceptul că rigiditatea arterială se poate afla în calea cauzală dintre condiția fizică și morbiditatea legată de rigiditate. Prin urmare, și din perspectiva sănătății publice, îmbunătățirea aptitudinii cardiorespiratorii este un instrument important pentru prevenirea primară a bolilor cardiovasculare. Acest lucru poate fi realizat prin implicarea în activități sportive în mod regulat.

Notele de subsol

.