Trening og mosjon i et helseperspektiv Øivind Rognmo, dr.philos Cardiac Exercise Research Group, NTNU

Trening og mosjon i et helseperspektiv Øivind Rognmo, dr.philos Cardiac Exercise Research Group, NTNU 1

CERG Cardiac Exercise Research Group 2

3

Epidemiologiske & Kliniske studier Eksperimentelle modeller Organ og celler Molekylære data Rotte Isolert hjerte Verdens største helseundersøkelse Isolerte hjerteceller fra dyremodeller og humant vev Microarray Mus Oksygenopptak Hjerte og karfunksjon Western Blot Isolerte kar Kanin Biopsier fra humant hjerte under hjertekirurgi Gris Mitokondrierespirasjon MicroRNA

K.G. Jebsen Senter for Hjertetrening Det overordnete målet for senteret er å bidra til bedret hjertehelse i befolkningen. Vi forsøker også å finne ut hvordan ulik kondisjon og ulik trening påvirker hjertehelse Å identifisere disse mekanismene kan bidra til nye molekylære angrepspunkt for fremtidens hjertemedisin. 5

Er treningsforskning viktig? - Inaktivitet førte til 9% av all prematur dødelighet som skjedde i verden i 2008 (5,3 mill) - Like mange dødsfall som tobakk årsaker globalt 6

Verdien av fysisk aktivitet: 3 millioner kr Per person som går fra å være fysisk inaktiv til å bli moderat fysisk aktiv 7 Helsedirektoratet, IS-1562;2008

30 minutter hver dag (eller i gjennomsnitt 3,5 timer i løpet av en uke) 8

Hvor mange oppfyller kravene? 18 % 22 % Folkehelseinstituttet 2009 9

Hypotese: Høyintensitetstrening virker mer effektivt på hjerte, kar og helse Friske individer Individer med risiko for hjertesykdom Individer med hjertesykdom Epidemiologiske studier Kliniske studier Eksperimentelle studier

1. Epidemiologiske studier Epidemiologiske studier 11

Forekomst av hjerteinfarkt Aktive yrker beskytter.. Dødelighet av hjerteinfarkt Aktive konduktører Inaktive sjåfører J N Morris 1949-12

Én høyintensitetsøkt i uka var assosiert med henholdsvis 39% og 51% redusert mortalitet hos 27143 friske menn og 28929 friske kvinner. Det var ingen ytterligere risikoreduksjon ved å trene oftere for de som allerede trente med høy intensitet. Wisløff et al. Eur J Cardiovasc Prev Rehabil. 2006

Daglig fysisk aktivitet og reduksjon av dødsrisiko 416 175 individuals (199 265 men and 216 910 women) Wen et al, Lancet 2011

Èn treningsøkt i uka var assosiert med redusert mortalitet hos 2137 menn og 1367 kvinner med koronar hjertesykdom. De som rapporterte moderat eller høy intensitet på trening hadde større reduksjon i risiko enn de som rapporterte lav intensitet på treningen. Moholdt et al. Eur J Cardiovasc Prev Rehabil. 2008

RR for Cardiovascular disease Høy intensitet gir redusert risiko for å bli hjertesyk P for trend <.001 Quintiel total MET score lowest highest 1.0 0.5 1.00 0.68 0.63 0.54 0.45 1.00 0.79 0.63 0.56 0.50 1.00 0.93 0.86 0.75 0.64 0.0 50-59 yrs (n=24.803) 60-69 yrs (n=32.127) 70-79 yrs (n=15.856) Manson et al. N Engl J Med 2002

Kardiovaskulær død i forhold til fysisk form hos 2315 menn med diabetes 17 O Keefe and Lavie, Heart 2013

Fysisk kapasitet en modifiserbar risikofaktor Test 1 Utrent Trent 4.9 ± 4.1 år Test 2 Utrent Trent Utrent Trent 5.1 ± 4.2 år Risiko for død 1.00 0.56 0.52 0.33 Blair et al. JAMA 1995 18

One of the largest health surveys performed 75 000 people in 1984, 1995, 2007 Questionnaires, Interviews, Clinical data, Blood, Urine HUNT Fitness procject: 4625 VO 2max -measurements

Maksimalt oksygenopptak (VO 2max ) - Det beste mål på aerob fysisk kapasitet - Måles ved gange/løp til utmattelse i motbakke - Bruk av store muskelgrupper - En meget sterk prediktor for død 20

Maksimalt oksygenopptak i HUNT 80 Men y = 63.205-0.379 VO 2max ml kg -1 min -1 60 40 20 R 2 = 0.308 0 20 2530 35 4045 50 5560 65 7075 80 8590 Age Aspenes et al. 2010 MSSE 21

Maksimalt oksygenopptak i HUNT 80 Women y = 51.103-0.309 VO 2max ml kg -1 min -1 60 40 20 R 2 = 0.288 0 20 2530 35 4045 50 5560 65 7075 80 8590 Age Aspenes et al. 2010 MSSE 22

23

OR for CVD-RF clustering Measured VO 2max and cardiovascular risk factor clustering 6 4 2 0 Best Fitness High Fitness Low Fitness Poorest Fitness VO 2max 2277 Females (+2197 Males) Fitness quartiles (ml kg -1 min -1 ): Female: Best: >40.9 High: 35.2-40.8 Low: 30.5-35.1 Poorest: <30.4 Cardiovascular risk factor clustering: Waist (m) : > 0.80 HDL (mmol/l): < 1.3 BP systolic (mmhg): > 130 BP diastolic (mmhg): > 85 HR rest (b/min): > 70 Aspenes et al. MSSE 2011

Maksimalt oksygenopptak i forhold til mengde og intensitet på fysisk aktivitet High int (14-20) Moderate int (12-13) Low int (6-11) Bjarne Nes, Medicine and Science in Sports and Exercise, 2012

Fitness calculator 26

2. Kliniske studier 27

Intervalltrening 5-10 minutter oppvarming 4 minutter ved 90-95% av HFmax 2-3 minutters aktiv pause 4 repetisjoner Kraftig andpusten, men ikke stiv (pulsklokke?) Gjennomføres 1-3 x per uke

VO 2max Høyintensitetstrening er mest effektivt for å øke kondisjonen uansett utgangsnivå Healthy subjects ~55 ml/kg/min - Helgerud et al. Med Sci Sports Exerc 2007 Metabolic syndrome patients ~35 ml/kg/min CAD patients ~30 ml/kg/min - Tjønna et al. Circulation 2008 - Rognmo et al. Eur J Cardiovasc Prev Rehabil 2004 HF patients ~13 ml/kg/min - Wisløff et al. Circulation 2007 29

Hva er viktig for å bedre formen ifra utrent tilstand? Arnt Erik Tjønna, Ingeborg Megaard Leinan, Anette Thoresen Bartnes, Bjørn M. Jenssen, Martin J. Gibala, Richard A. Winett, Ulrik Wisløff 29 May 2013 PLOS ONE 30

VO 2max (ml/kg/min) To grupper med utrente menn 40-50 år Tre treninger per uke i 10 uker Gruppe 1: 1x4 minutt + 5 min rolig Gruppe 2: 4x4 minutt + 5 min rolig 50 + 5 ml/kg/min + 10% + 6.5 ml/kg/min + 13% 45 35 Begge grupper før trening 1x4 etter trening 4x4 etter trening

Akutt treningseffekt på blodårefunksjonen + 16-18 h + 30 min + 2 h + 4 h High intensity Moderate intensity Sedentary Tyldum et al. JACC 2009

Hvilken intensitet reverserer metabolsk syndrom i størst grad? Høyintensitet, n=12 Moderatintensitet, n=10 Kontroll, n=10 16 ukers trening

Ved post-test var 46% av pasientene i intervallgruppa og 37% i moderatgruppa ikke lenger klassifisert som metabolsk syndrom-pasienter

St. Olav s prosjektet: Trening og hjertesvikt hvilken treningsintensitet har størst effekt på hjerte og kar? Hjertesvikt etter hjerteinfarkt ~75 år, NYHA-class 1-3, EF<40 Optimal medisinering Wisløff et al, Circulation 2007

Maksimalt oksygenopptak (ml kg -1 min -1 ) Maksimalt oksygenopptak 20 + 46 % 15 + 14 % 10 Pre Post Pre Post Pre Post Kontroll Moderat Intervall Wisløff et al, Circulation 2007

Bedre hjertefunksjon etter intervalltrening Kontroll Moderat Intervall LVEDD EF Pre (mm) Post (mm) Pre (%) Post (%) 69.4 71.8 67.8 73.3 68.3 56.6 * 31.0 33.0 31.5 32.0 31.6 41.9 * AVPD SV Pre (mm) Post (mm) Pre (ml) Post (ml) 8.4 7.5 8.2 7.8 8.6 11.3 * 53.4 63.5 57.1 55.0 63.1 67.0 * AVPD: Aterio-ventricular plane displacement (towards apex) EF: Ejection fraction LVEDD: Left ventricle end diastolic dimension SV: Stroke volume Wisløff et al, Circulation 2007

Generasjon 100

Oppsummering så langt: Økt grad av fysisk aktivitet er assosiert med lavere død. Økt grad av fysisk kapasitet er assosiert med lavere død. Trening der du blir anpusten, bedrer kondisjonen og helsa i større grad enn ved rolig trening.

Er mest best? (Hvor mye er for mye?)

Død i forhold til ukentlig løpslengde O Keefe and Lavie, Heart 2013 41

Hjerteskader ved maratonløping MRI scans of runners who have been participating in marathons for decades show a threefold increased incidence of scattered fibrosis and scarring in the walls of the atria, interventricular septum and RV O Keefe and Lavie, Heart 2013 42

Risiko å anstrenge seg? Hjerteinfarkt i forbindelse med anstrengelse Beskyttelse ved regelmessig anstrengelse 43 Mittleman et al. N Engl J Med 1993

Høyintensitets-trening og risiko hos hjertesyke

Røros N=1442 Feiring N=2629 Ålesund N=775 Training with high and moderate intensity 175 820 patient-training-hours Cardiovascular events related to exercise intensity

Rognmo et al. Circulation. 2012;126:1436-1440

Moderate-intensity High-intensity Measurements Patients exercise exercise Maximal oxygen uptake CHD 8% 18% Heart failure 14% 46% diastolic diameter CHD No change -12% Heart failure No change No change systolic diameter Heart failure No change -15% end-diastolic volume CHD No change -18% Heart Failure No change No change end-systolic volume Heart Failure No change -25% Pro-brain natriuretic peptide Heart Failure No change -40% ejection fraction Heart Failure No change 35% stroke volume CHD No change 17% Heart failure No change No change global contractility Heart Failure No change 22% ejection velocity Heart Failure No change 19% relaxation early diastole Heart Failure No change 49% filling pressure Heart Failure -15% -26% isovolumic relaxation rate Heart Failure No change 22% Strain rate early diastolic function CHD No change 40% Strain rate mitral annular velocities CHD No change No change Strain rate mitral filling velocities CHD 18% 6% Systolic blood pressure CHD No change No change Heart failure No change No change Diastolic blood pressure CHD No change No change Heart failure No change No change No change indicates P > 0.05.

3. Eksperimentelle studier For å studere cellulære og molekylære mekanismer som hjertecellefunksjon og kalciumregulering 48

Intervalltrening hos rotter og mus Wisløff et al Cardiovasc Res 2002 Kemi et al, Circulation 2004

Utholdenhetstrening på 85-95% VO 2max Intervalltrening 1.5 t per dag/5 dager per uke/ 10 uker Sedat Trent 20 % høyere VO 2max

Maksimalt oksygenopptak (VO 2max ) VO2max (ml kg -1 min -1 ) 120 100 80 60 40 SH-TR SH-SED INF-TR INF-SED Trente friske Trente hjertesvikt Utrente friske Utrente hjertesvikt 0 2 4 6 8 Weeks

Ulik treningsintensitet gir ulik maksimal aerob kapasitet p < 0.001 VO 2max (ml min -1 kg -0.75 ) 60 50 40 30 20 5 0 p < 0.05 +21% +42% Sham kontroll Moderat Høg Signifikant større forbedring ved høyintensitets-trening

Treningstilpasninger i friskt hjerte ( MGSStudio2010) 53

Fysiologisk hypertrofi i normale celler og reversering av Patologisk hypertrofi i celler fra dyr med hjertesvikt Frisk MI Ligering av LAD Utrent Frisk Hjertesvikt Patologisk Patologisk Patologisk hypertrofi hypertrofi Trent Fysiologisk Fysiologisk hypertrofi hypertrofi Wisløff et al. Cardiovasc Res 2002 Zhang XQ et al J Appl Physiol. 1998

Ca 2+- transients (Fura 2 ratio) Fractional shortening (%) Time to 50% relengthening (ms) Ca 2+ ampitude (Fura2 ratio) Time to 50% Ca 2+ decay (ms) Fractional shortening (%) Ca 2+- transients (Fura 2 ratio) Fractional shortening (%) Time to 50% relengthening (ms) VO 2max (ml min -1 kg -0.75 ) Cell volume (pl) Fractional shortening (%) 50 40 Hjertecellefunksjon og Ca 2+ 90 30 -transienter hos hjertepasienter 20 * * 10 80 Sterkt 0 redusert kontraksjon ved hjertesvikt 0 Sham HF-SED HF-MOD HF-AIT Sham HF-SED HF-MOD HF-AIT Reversert etter høgintensitets intervalltrening C 100 95 90 85 200 ms 80 Sham HF-SED HF-M OD HF-AIT 20 10 100 95 D 12 10 0.60 8 0.55 6 0.50 4 0.45 2 0.40 0 0.35 * 85 200 ms A Sham ** HF-SED HF-M OD # ** 100 50 0 Sham HF-SED HF-M OD HF-AIT E 200 150 Sh 0.30 200 ms Sterkt redusert Ca 2+ utslepp (amplitude) ved hjertesvikt D Reversert etter høgintensitets intervalltrening 12 ** 200 A10 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40 8 6 4 2 0 ** ** # 150 0.15 Sham HF-SED HF-M OD HF-AIT 100 0.35 0.30 200 ms 50 0 Sham HF-SED HF-M OD HF-AIT E 0.10 ** B 0.05 Sham HF-SED HF-M OD HF-AIT ** 0.00 Sham HF-SED HF-MOD HF-AIT ** # 200 150 100 50 0 Stølen,Høydal et al, Submitted Circ Res

Hvordan øke aktivitetsnivået? Pianotrappa i Stockholm

Konklusion: Dagens råd fungerer hvis de blir fulgt Høyintensitetstrening gir imidlertid større kardiovaskulære forbedringer og bør derfor vurderes Friske individer Individer med risiko for hjertesykdom Hjertepasienter

Trening er like effektivt som medisinering

«Bare det å gå er så sunt at hvis to millioner nordmenn går ett kvarter mer hver dag i litt raskt tempo, vil det gi samfunnet en gevinst på 50 milliarder kroner i året». Helsedirektoratet

Nobody can go back and start a new beginning, but anyone can start today and make a new ending Maria Robinson 62

Vi trener ikke pasienter med: Hypertrofisk kardiomyopati Ustabil angina/svikt Klaffefeil Rytmeforstyrrelser 63