Oppdatering treningsfysiologi Øivind Rognmo, Forsker 1
Trening ntnu.edu/cerg Helse
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
Er treningsforskning viktig? - Inaktivitet er anslått å forårsake 9% av all prematur dødelighet som skjedde i verden i 2008 (5,3 mill) - Like mange dødsfall som tobakk årsaker globalt 5
6
Trening for å hindre hjertesykdom 7
Litt historie Hva er beste behandlingen for hjertesykdom? 8
Bernard Lown appear to be the first to document challenging the idea of complete immobilisation Levine et al., JAMA (1953) Klain et al., JAMA (1953)
An association between physical activity and health emerges Coronary heart disease in 31 000 men aged 35-65 in the London Transport Executive during 1949 and 1950
11 Passitivity should be terminated as soon as possible.
12
Verdien av fysisk aktivitet: 3 millioner kr Per person som går fra å være fysisk inaktiv til å bli moderat fysisk aktiv 13 Helsedirektoratet, IS-1562;2008
30 minutter hver dag (eller i gjennomsnitt 150 min i løpet av en uke) 14
- Bare 1/3 oppfyller kravene om fysisk aktivitet - Gjennomsnittsnordmannen tilbringer 60% av dagen i ro 15
16
CERG 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
Befolkningsstudier Epidemiologiske studier 18
Friske individer 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
21
RR for Cardiovascular disease Høy intensitet er assosiert med 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
Fysisk kapasitet en modifiserbar risikofaktor Test 1 Utrent Trent Test 2 Utrent Trent Utrent Trent Risiko for død 1.00 0.56 0.52 0.33 4.9 ± 4.1 år 5.1 ± 4.2 år Blair et al. JAMA 1995 23
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 25
Oksygenopptak som prediktor på mortalitet VO 2peak >22.7 VO 2peak 18.6-22.7 VO 2peak 14.9-18.5 VO 2peak <14.9 84 months follow-up Keteyian et al. Am J Cariol. 2008;156:292-300 26
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 Age 65 7075 80 8590 Aspenes et al. 2010 MSSE 27
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 Age 65 7075 80 8590 Aspenes et al. 2010 MSSE 28
Measured VO 2max and cardiovascular risk factor clustering 6 OR for CVD-RF clustering 4 2 0 Best Fitness High Fitness Low Fitness Poorest Fitness 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 31
Kliniske studier ulik trening: ulik effekt 33
Trening virker altså.. Men hvilken treningsintensitet som gir optimal forbedring er fortsatt veldig debattert rundt omkring Huff. Kor hardt og kor lenge må eg halde på slik?
Hvordan bør man trene? 35
Utholdenhetsprestasjon Blodvolum Hf max SV max Hb; % SaO 2 Oksidative enzymer Kapillærtetthet Fibertype Max styrketrening CO max (Ca - Cv) O 2max % VO 2max ved AT Teknikk VO 2max Anaerob terskel Arb.økonomi Hastighet ved AT Max prestasjonshastighet
37
VO 2max (ml/kg/min) Trening for økt aerob kapasitet Hva er det som begrenser VO 2max? Skjelettmusklene eller hjertet? Et meget viktig spørsmål for treningsvalg 80 Bloddoping virker! 70 60 Før Etter Skjelettmusklene har kapasitet til å ta i mot 3-4 ganger mer blod enn det hjertet klarer å pumpe per minutt!
Hjertets pumpekapasitet begrenser maksimalt oksygenopptak! Hjertets pumpekapasitet = Hvor mye hjertet pumper per slag (slagvolum) X Maksimal hjertefrekvens (100-230) Det eneste vi kan trene for å øke hjertets pumpekapasitet er slagvolum!
Slagvolum (ml/slag) Ved hvilken intensitet når vi maksimalt slagvolum? Et avgjørende spørsmål for valg av treningsintensitet! 200 100 50 50 100 (50%) 150 (75%) 200 (95%) Hjertefrekvens (slag/min) Maksimalt slagvolum nås ved 90-95% av maksimal hjertefrekvens
Intervalltrening for å påvirke hjertets slagvolum 5-10 minutter oppvarming 4 minutter ved 85-95% av HFmax 2-3 minutters aktiv pause 4 repetisjoner Kraftig andpusten, men ikke stiv (pulsklokke?) Gjennomføres 1-3 x per uke
The St. Olav s project: Training in heart failure What exercise intensity have highest cardiovascular impact? Heart failure after MI ~75 år, NYHA-class 1-3, EF<40 Optimal medication Wisløff et al, Circulation 2007
Maximal oxygen uptake (ml kg -1 min -1 ) Maximal oxygen uptake 20 + 46 % 15 + 14 % 10 Pre Post Pre Post Pre Post Control Moderate Interval Wisløff et al, Circulation 2007
Control Intensity-depended improvement in brachial endothelial function Moderate Interval Wisløff et al. Circulation 2007
Improved cardiac function after interval traning Control Moderate Interval 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
VO 2max Healthy subjects ~55 ml/kg/min Høyintensitetstrening er mest effektivt for å øke kondisjonen uansett utgangsnivå - slagvolumet viktig - - 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 46
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 49
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
54
55
56
«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
3. Eksperimentelle studier For å studere cellulære og molekylære mekanismer som hjertecellefunksjon og kalciumregulering 58
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
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
VO 2max (ml min -1 kg -0.75 ) 50 40 30 20 * * Hjertecellefunksjon og Ca 2+ 90 -transienter hos rotter 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 Fractional shortening (%) C 100 95 90 85 80 Sham 200 ms Cell volume (pl) 20 10 HF-SED HF-M OD HF-AIT Fractional shortening (%) Ca 2+- transients (Fura 2 ratio) Fractional shortening (%) 100 95 85 D 12 10 0.60 8 0.55 6 0.50 4 0.45 2 0.40 0 0.35 * A 0.30 200 ms Sham ** HF-SED HF-M OD ** Sham HF-SED HF-M OD HF-AIT 200 ms # Time to 50% relengthening (ms) E 200 150 100 50 0 Sh Sterkt redusert Ca 2+ utslepp (amplitude) ved hjertesvikt Reversert etter høgintensitets intervalltrening 12 ** 200 Ca 2+- transients (Fura 2 ratio) Fractional shortening (%) D A10 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 8 6 4 2 0 ** ** Sham HF-SED HF-M OD HF-AIT # Time to 50% relengthening (ms) 150 Sham HF-SED HF-M OD HF-AIT 100 200 ms E 50 0 Ca 2+ ampitude (Fura2 ratio) 0.15 0.10 ** 0.05 Sham HF-SED HF-M OD HF-AIT 0.00 B ** ** Sham HF-SED HF-MOD HF-AIT # Time to 50% Ca 2+ decay (ms) 200 150 100 50 0 Stølen,Høydal et al, unpublished
Treningstilpasninger i friskt hjerte ( MGSStudio2010) 63
Risiko å anstrenge seg? Mittleman et al. N Engl J Med 1993 Hjerteinfarkt i forbindelse med anstrengelse Beskyttelse ved regelmessig anstrengelse 64
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.
69
1/36.5 million hours of exertion 70
Trening er like effektivt som medisinering Coronary heart disease Treatment of heart failure Rehabilitation after stroke Prevention of diabetes
Nobody can go back and start a new beginning, but anyone can start today and make a new ending Maria Robinson 72
= Norge Barn og unge: 60 min per dag
Vi trener ikke pasienter med: Hypertrofisk kardiomyopati Ustabil angina/svikt Klaffefeil Rytmeforstyrrelser 75