Брой 5/2020
Д-р Б. Кръстев Д-р Н. Спасова Д-р Н. Георгиева, Д-р Д. Сомлева, Проф. д-р А. Гудев
Клиника по кардиология, Клиника по кардиология, УМБАЛ “Царица Йоанна – ИСУЛ ” Медицински Университет – София
Още от дълбока древност спортът е оказвал важна роля в развитието на човешката цивилизация, развивайки не само физически, но и редица поведенчески качества. Първите данни за появата му идват от пещерни рисунки във Франция, преди повече от 15000 год., изобразяващи спринт и борба. На по-късен етап, 776 г. преди новата ера в древна Елада, с организирането на Олимпийските игри, спортът добива състезателен и професионален характер.
Още от времето на Хипократ се е смятало, че редовните физически упражнения укрепват здравето. Един от първите автори, изследващи това, е Джери Морис, който установява, че заседналият начин на живот е свързан с повишена честота на различни хронични заболявания (1). През последните години все повече проучвания доказват ползата от физическите занимания за човешкото здраве. Едно такова на Lee и колектив установяват, че заседналия начин на живот е причина за 6-10% по-висока честота на коронарна болест, диабет и някой видове рак (2).
Видове физически натоварвания
Най-общо физическите натоварвания могат да се разделят на две големи групи. Първата група са динамични или аеробни упражнения, които в най-голяма степен адаптират кардио-пулмоналната система и тренират организма към издръжливост. Те се изразяват в повтарящи се изотонични контракции на дългите скелетни мускули. Към тази група се отнасят натоварванията при дисциплини като бягане, плуване, катерене, футбол, тенис и други. При тези занимания анаеробният праг се измества към все по-големи натоварвания, като това се постига, както с нарастване на количеството митохондрии и оксидативни ензими, така и с увеличаването на броя на капилярите в мускулите. Вторият тип натоварвания са статични – за сила срещу определено съпротивление. Те в по-голямата си част са анаеробни и изометрични.
Физическите натоварвания се измерват не само с тяхната продължителност и честота, но и с нивото на интензивност. За тази цел се използват следните показатели: метаболитни еквиваленти (МЕТ), максимална кислородна консумация (V̇О2max) и сърдечната честота като % от максималната за възрастта.
Метаболитните еквиваленти отразяват скоростта на разхода на енергия по време на тренировка, като 1 MET е равен на метаболитната скорост в покой от ≈3,5 ml O2/ kg/ min. Друга единица, която измерва интензитета е аеробната мощност, изразяваща се като процент от VO2max. Сърдечната честота (СЧ), достигана при физически натоварвания, е лимитирана от възрастта, като максималната се определя по следната формула: СЧ = 220 – възраст.
Хемодинамика и спорт
Още в началото на физическото натоварване сърдечният мускул реагира с увеличен ударен обем порaди по-голямото венозно връщане, което от своя страна увеличава крайното диастолно налягане на лява камера (ЛК) и оттам контрактилитетът ѝ. Вазодилатацията на съдовете в работещите мускули води до намаляване на резистентността и подобряване на перфузията. Систолното артериално налягане се покачва, за разлика от диастолното, което остава непроменено или спада леко. Пулмоналната циркулация се различава определено от системната по това, че е с ниска резистентност и голям капацитет. По този начин тя получава целия дебит на лявата камера при многократно по-ниско налягане. Това е дало отражение в нейната големина и дебелина, далеч по-малка от тази на лява камера. По време на големи физически натоварвания сърдечният дебит може да достигне 35-40 L/min, нещо, което увеличава многократно налягането, но това се балансира от намаляване на резистентността и увеличаване на къмплаянса (3).
Кръвоносната система играе решаваща роля в поддържането на хомеостазата по време на тренировка. Тя не само регулира транспорта на кислород (O2) и въглероден диоксид (CO2), но и спомага за буфериране на нивото на рН на активните тъкани.
Известно е, че повишената метаболитна активност увеличава концентрациите на CO2 и измества рН кривата наляво. Това улеснява отделянето на CO2 и освобождаване на O2 към работещите тъкани.
При редовно спортуващи индивиди възрастта на червените кръвни телца намалява, тъй като по-младата популация има по-благоприятни реологични свойства и по-добре освобождава. кислород в сравнение с по-старите червени кръвни клетки. Това е свързано с повишаване и на нивата на еритропоетин. Друга важна промяна, която настъпва при физически натоварвания с по-висока интензивност е намаляването на алвеоларно мъртво пространство и увеличаването дихателния обем (4,5).
Сърдечно-съдова система и спорт
Редовните физически натоварвания оказват благоприятно въздействие върху сърдечно-съдовата система. Те повлияват редица процеси, имащи отношение към намаляване честотата от неблагоприятни събития
Липиден профил
Добре известен е фактът, че дислипидемията заема ключова роля в атерогенезата и сърдечно-съдовата заболеваемост и смъртност. Още в началото на 20-ти век руският патолог Аничков след серия от експерименти е доказал, че без холестерол няма атеросклероза.
Аеробните физически упражнения повлияват благоприятно липидния профил. Този ефект е насочен предимно към HDL холестерола и в по-малка степен към триглицеридите. По отношение на LDL холестерола данните са противоречиви, като повечето проучвания не съобщават за промени в нивата му след редовни физически упражнения. При триглициридите спортът оказва благоприятно влияние, особено при хора с изходно високи стойности (6).
Едно неотдавна проведено проучване (STRRIDE I), финансирано от National Institute of Health, рандомизира пациенти с наднормено тегло и заседнал начин на живот към различни по интензитет аеробни физични натоварвания спрямо неактивен начин на живот. Само след 6 месеца авторите отчитат благоприятен ефект от физическите натоварвания по отношение на липидния профил, независимо от начина на хранене (7). Подобно е и изследване на Kraus и колектив при 111 мъже и жени със заседнал начин на живот и затлъстяване (8). Авторите рандомизират пациентите в четири групи с високи, средни, ниски физически натоварвания и контролна група. След 8-месечно проследяване те установяват значително подобрение в стойностите на липидния профил, особено при групата с високи физически натоварвания. Всички пациенти е трябвало да подържат телесното си тегло по време на проучването.
Механизмът, по който физическите усилия повлияват липидния профил, не е напълно изяснен. Обсъжда се ролята на PCSK9, макрофаги, повишена активност на липопротеин липаза, повишена експресия на рецептори в черния дроб, имащи отношение към метаболизма на холестерола. Една от вероятните причини е увеличена експресия на определени рецептори (ABCА1) в макрофагите, които имат отношение към обратния транспорт на холестерола (9).
Артериална хипертония
Артериалната хипертония е друг сериозен и широко разпространен здравен проблем в наши дни. Отдавна е установена категоричната връзка между повишените стойности на артериалното налягане (АН) и увеличената сърдечно-съдова смъртност, инвалидизация и органна увреда. Различни проучвания установяват, че дори минимална редукция в стойностите на АН резултира в статистически значимо понижаване на неблагоприятните събития (10).
Европейското дружество по кардиология в своите препоръки съветва лечението на повишеното кръвно налягане да се съпътства и от промяна в начина на живот, а при граничните стойности то е първата стъпка. Освен отказа от вредни навици, повишаването на физическата активност е ключов момент в тази промяна (11).
Различни проучвания установяват, че липсата на такава е свързана с 35 и повече процента повишен риск от артериална хипертония (12). От друга страна съществуват изследвания, които установяват, че само няколко седмици умерени физически натоварвания могат значително да редуцират стойностите на артериалното налягане, дори и в период след прекъсването им (13). Мета-анализ, обхващащ 72 клинични проучвания, 105 групи и 3936 пациенти, освен сигнификантна редукция в АН, установява и такава в периферното съдово съпротивление, индекса на телесна маса, степента на инсулинова резистентност, нивата на норадреналин и ренинова активност (14). Редовните физически упражнения подобряват контрола на кръвното налягане и при болните на фармакологично лечение, като се забелязва и редукция на дозата на приеманите медикаменти (15). Така по този начин, понижавайки стойностите на АН и подобрявайки липидния профил, редовното спортуване практически има пряко отношение към намаляване на 10-годишния риск от сърдечно-съдови заболявания (16).
Механизмите, по които спортът намалява АН не са напълно изяснени. Намалената периферна съдова резистентност и симпатикусова активност, както и подобряването на ендотелната функция (посредством NO-медиираната вазодилатация) и барорефлекторната чувствителност имат отношение за по-добрия контрол на АН (14).
Исхемична болест на сърцето и спорт
Редовните физически упражнения могат пряко да окажат влияние върху структурата на атеросклеротичната плака, като я направят по-малко вулнерабилна. Едно проучване докладва намаляване на размера на некротичното ядро и големината на самата атеросклеротичната плака при пациенти с изразена коронарна болест само след 12 седмичен период на физически натоварвания (17). Резултатите от друго изследване, проведено при 77 пациенти с IVUS, показват освен намаляване на липидното съдържимо в плаката и увеличаване на стабилността на фиброзната шапка, неща, които правят атеросклеротичната плака стабилна и по-малко склонна към руптура (18).
Развитието на коронарна колатерална съдова мрежа и подобряването на миокардната перфузия е още една добре известна структурна адаптация към редовните физически натоварвания.
В последните години все повече изследвания обсъждат ролята на чревната микробиота върху общото здравословно състояние и в частност сърдечно-съдовата заболеваемост. Установиха се определени типове микробиом, които имат пряко негативен ефект върху сърдечно-съдовата система. Така например, синтезираният от някой микроорганизми Trimethylamine N-oxide (ТМАО), междинен продукт при разграждането на L-carnitin, има пряко неблагоприятен ефект, увеличавайки прогресията на атеросклеротичната плака и тромбообразуването (19). Проведен през 2017 г., мета-анализ доказва, че високите циркулации на ТМАО са свързани с 23 % по-голяма честотта на сърдечно-съдови събития и значително повишена обща смъртност (20). Известно е, че редовните физически упражнения и активният начин на живот могат да модулират чревната микрофлора към по-здравословен фенотип, увеличавайки пропорцията на микроорганизми с благоприятни здравословни ефекти като Roseburia hominis, Faecalibacterium prausnitzii и намалявайки нивата на тези бактерии, свързани с метаболитни заболявания и обезитет (21).
В заключение бихме могли да обобщим, че редовните физически натоварвания промотират физологични и адаптационни процеси, които пряко подобряват сърдечно-съдовото здраве. Те са важен инструмент в първичната и вторична профилактика на тези заболявания.
Използвана литература
1. Morris JN, Heady JA, Raffle PA, Roberts CG, Parks JW. „Coronary heart-disease and physical activity of work“. Lancet. 1953; 265 (6795): 1053–7.
2. Lee IM, Shiroma ЕJ. Impact of Physical Inactivity on the World’s Major NonCommunicable Diseases. Lancet. 2012 July 21; 380(9838): 219–229.
3. Goedecke JH, St Clair Gibson A, Grobler L, еt al. Determinants of thevariability in respiratory exchange ratio at rest and during exercise in trained athletes. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2000;279:1325–34.
4. Egan B, Zierath JR. Exercise metabolism and the molecular regulation of skeletal muscle adaptation.Cell Metab. 2013;17:162–84.
5. Green D, Hopman M. Vascular Adaptation to Exercise in Humans: Role of Hemodynamic Stimuli Physiol Rev. 2017;97(2):495-528.
6. Leon AS, Sanchez O. Meta-analysis of the effects of aerobic exercise training on blood lipids. Circulation. 2001;104(suppl II): II-414–II-415.
7. Huffman K, Hawk V et al. Exercise effects on lipids in persons with varying dietary patterns – Does diet matter if they exercise? Responses in STRRIDE I. Am Heart J. 2012 Jul; 164(1): 117–124.
8. Kraus WE, Houmard JA et al. Effects of the amount and intensity of exercise on plasma lipoproteins. N Engl J Med. 2002 Nov 7;347(19):1483-92.
9. Kamani CH, Gencer B, Montecucco F, et al. Stairs instead of elevators at the workplace decreases PCSK9 levels in a healthy population. Eur J Clin Investig. 2015 Oct;45(10):1017–24.
10. Boman K, Gerdts E et al. Exercise and cardiovascular outcomes in hypertensive patients in relation to structure and function of left ventricular hypertrophy: the LIFE study.Eur J Cardiovasc Prev Rehabil.2009 Apr;16(2):242-8.
11. Williams B, Mancia G et al. 2018 ESC/ESH Guidelines for the management of arterial hypertension. European Heart Journal. 2018 Sep; 39 (33): 3021–3104.
12. Paffenbarger RS, Wing AL et al. Physical activity and incidence of hypertension in college alumni. American Journal of Epidemiology. 1983 March; 117(3): 245–257.
13. Pescatello LS, Fargo AE, Leach CN Jr, et al. Short-term effect of dynamic exercise on arterial blood pressure. Circulation. 1991;83:1557-61.
14. Cornelissen V, Fagard R. Effects of endurance training on blood pressure, blood pressure-regulating mechanisms, and cardiovascular risk factors. Hypertension 2005 Oct;46(4):667-75.
15. Shephard RJ, Balady GJ. Exercise as cardiovascular therapy. Circulation. 1999;99:963-72.
16. Elley CR, Arrol B. Redefining the exercise prescription for hypertension. Lancet. 2005;366:1248-9.
17. Madssen, E. et al. Coronary atheroma regression and plaque characteristics assessed by grayscale and radiofrequency intravascular ultrasound after aerobic exercise. Am. J. Cardiol.2014; 114: 1504–1511.
18. Yoshikawa, D. et al. Association of cardiorespiratory fitness with characteristics of coronary plaque: assessment using integrated backscatter intravascular ultrasound and optical coherence tomography. Int. J. Cardiol. 2013; 162: 123–128.
19. Koeth, R. A. et al. Intestinal microbiota metabolism of L-carnitine, a nutrient in red meat, promotes atherosclerosis. Nat. Med. 2013;19: 576–585.
20. Qi Jiaqian, You Tao, Li Jing, et al. „Circulating trimethylamine N-oxide and the risk of cardiovascular diseases: a systematic review and meta-analysis of 11 prospective cohort studies“. Journal of Cellular and Molecular Medicine. 2018; 22 (1): 185–194.
21. Allen, J. M. et al. Exercise alters gut microbiota composition and function in lean and obese humans. Med. Sci. Sports Exerc. 2018;50:747–757.
