Καρδιαγγειακή παρέκκλιση: μυϊκή δράση και κόπωση

Abstract

Κατά τη διάρκεια παρατεταμένης σταθερής έντασης άσκηση, παρατηρείται μια προοδευτική αύξηση στην καρδιακή συχνότητα (HR) και μείωση στον όγκο παλμού (SV), που συνοδεύονται συχνά από μείωση στην καρδιακή παροχή ( ) και στη μέση αρτηριακή πίεση (MAP). Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται καρδιαγγειακή παρέκκλιση (CVdrift) και φαίνεται να επηρεάζεται από την αφυδάτωση, την υπερθερμία, αλλά και από τον τύπο της άσκησης. Παρόλα αυτά, η επίδραση του μεγέθους της μυϊκής μάζας και επιστράτευσης στην εκδήλωση CVdrift δεν έχει ακόμα διερευνηθεί. Επιπλέον, παραμένει άγνωστο αν και κατά πόσο οι παραπάνω καρδιαγγειακές αλλαγές μπορεί να επηρεάζουν την αιμάτωση στους μυς και τον εγκέφαλο και δυνητικά να προκαλούν κόπωση. Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να διερευνηθεί η επίδραση του μεγέθους και του τρόπου ενεργοποίησης της μυϊκής μάζας και της μυϊκής αντλίας σαν πιθανούς παράγοντες πρόκλησης CVdrift. Ακόμα, να αναδειχθούν οι πιθανές σχέσεις μεταξύ CVdrift και κόπωσης. Υποτέθηκε ότι: α) το μεγαλύτερο μέγεθος μυϊκής μάζας και οι υψηλότερες περιστροφές θα επιτείνουν την CVdrift β) η εκδήλωση της CVdrift θα συνοδευτεί από κόπωση κατά κύριο λόγο κεντρικής προέλευσης και γ) η κόπωση αυτή θα εκδηλωθεί περισσότερο στις συνθήκες όπου η CVdrift θα εμφανιστεί εντονότερα. Για την διερεύνηση των παραπάνω υποθέσεων 12 υγιείς άρρενες (23.4±0.6 ετών) συμμετείχαν σε 4 πειραματικές συνθήκες: α) κυκλοεργομέτρηση για 50min στις 80 περιστροφές•min-1 με το ένα πόδι (1L) και συνεχόμενα για άλλα 50min με τα δύο πόδια (2L). Η ένταση της άσκησης αντιστοιχούσε στο 60% της μέγιστης πρόσληψης οξυγόνου ( O2max) της συνθήκης (2L) και το μισό αυτής της τιμής στη συνθήκη 1L (επίδραση της μυϊκής μάζας), β) ποδηλάτηση με δύο πόδια για 90 min στα 126±15Watts (58-60% της O2max), με 40 περιστροφές•min-1 (40rpm) γ) ποδηλάτηση με δύο πόδια για 90 min στο ίδιο φορτίο με την προηγούμενη συνθήκη με 80 περιστροφές•min-1 (80rpm) (β και γ: επίδραση της μυϊκής επιστράτευσης) και δ) ποδηλάτηση για 90 min με 80 περιστροφές•min-1 με παρόμοια O2 με τη συνθήκη 40rpm (80abs) (επίδραση της μυϊκής αντλίας). O2, (μέθοδος επαναεισπνοής CO2), HR, θερμοκρασία απευθυσμένου (Tre), και μέση θερμοκρασία δέρματος ( sk), μετρήθηκαν σε διαφορετικά χρονικά σημεία κατά τη διάρκεια της άσκησης. Μετρήθηκαν επίσης η ηλεκτρομυογραφική δραστηριότητα του έξω (iEMGVL) και έσω πλατύ (iEMGVM) και η αιμάτωση του δέρματος (SBF). Οι αλλαγές στον όγκο πλάσματος και αίματος (PV%, BV%) υπολογίστηκαν από τις τιμές της αιμοσφαιρίνης και του αιματοκρίτη πριν την άσκηση και στο 30ο και 90ο λεπτό. Για την αξιολόγηση της οξυγόνωσης (SatO2) και της ροής αίματος (HbT) στον εργαζόμενο μυ και τον εγκέφαλο χρησιμοποιήθηκε υπέρυθρη φασματοσκοπία δεύτερης παραγώγου (NIRS). Η ποικιλότητα της καρδιακής συχνότητας (HRV) και επικουρικά ο χρόνος μεταφοράς παλμού (PTT) χρησιμοποιήθηκαν σαν δείκτες της συμπαθητικής ενεργοποίησης. Ακόμα, μετρήθηκε η ηλεκτροεγκεφαλική δραστηριότητα πριν και κατά τη διάρκεια της άσκησης. Πριν και μετά τις συνθήκες 40rpm και 80rpm, αξιολογήθηκαν η EMG δραστηριότητα, η αίσθηση της θέσης του μέλους (JPS), η μέγιστη ισομετρική δύναμη και ο ρυθμός ανάπτυξης της δύναμης (RFD) των εκτεινόντων στην άρθρωση του γόνατος και των καμπτήρων του καρπού και των δακτύλων. Q , HR, και iEMGVL, ήταν υψηλότερα από το 20ο λεπτό και μετά στην συνθήκη 2L συγκριτικά με τη συνθήκη 1L (p<0.01). Κατά την 50λεπτη προσπάθεια η μείωση σε SV, SatO2 και η αύξηση στην HR ήταν μεγαλύτερα στη συνθήκη 2L συγκριτικά με τη συνθήκη 1L χωρίς να υπάρξουν αλλαγές στην . Στο 50ο λεπτό άσκησης ο ΔSV ήταν -20.8±0.6 ml•beat-1 στην συνθήκη 2L και -13.7±1.2 ml•beat-1 στη συνθήκη 1L p<0.05). Παρόμοια, η ΔHR ήταν +16.1±0.4 παλμοί•min-1 και +10.8±1.0 παλμοί•min-1, στις συνθήκες 2L και 1L, αντίστοιχα (p<0.01). Οι αλλαγές στην SatO2 στις συνθήκες 2L και 1L ήταν -9.1±1.0 και +6.5±1.2% αντίστοιχα (p<0.01). Οι τελικές τιμές σε Tre και Tsk ήταν υψηλότερες στη συνθήκη 2L από ότι στη συνθήκη 1L (p<0.01). Οι αλλαγές στις θερμορυθμιστικές μεταβλητές δεν εξηγούσαν ικανοποιητικά την αύξηση στην HR και την πτώση στον SV. Αντίθετα, η πτώση του BV η VLiEMG και η συμπαθητική ενεργοποίηση (HRV, PTT) επηρέασαν σε σημαντικό βαθμό (p<0.05) την CVdrift. Η πτώση στον SV και η αντίστοιχη αύξηση της HR ήταν σημαντικά υψηλότερα στις 80rpm συγκριτικά με τις 40rpm (ΔSV=-16.21±0.85 ml•beat-1 εν. -25±0.79 ml•beat-1 στις συνθήκες 40rpm και 80rpm, αντίστοιχα και ΔHR=+18.33±0.88 beats•min-1 εν. +24.5±0.74 beats•min-1, στις 40rpm and 80rpm, αντίστοιχα, p<0.01). Η παρουσίασε πτώση στη διάρκεια του χρόνου (-1±0.26 L•min-1) στις 80rpm (p<0.01) χωρίς να παρατηρηθούν αλλαγές στις 40rpm (Δ = -0.23±0.1 L•min-1, p=ns). Η συμπαθητική δράση ήταν υψηλότερη στις 80rpm (HRV, PTT) και οφειλόταν κυρίως στην μυϊκή επιστράτευση και την κεντρική εντολή (αύξηση σε iEMG και EEG δραστηριότητα, p<0.05). SatO2 και HbT στον εγκέφαλο και HbT στο μυ, ήταν υψηλότερα στις 40rpm συγκριτικά με τις 80rpm και τις 80abs. Ακόμα, δεν παρατηρήθηκαν διαφορές στο καρδιαγγειακό και θερμορυθμιστικό σύστημα ανάμεσα στις συνθήκες 40rpm και 80abs. Οι μεταβλητές του θερμορυθμιστικού συστήματος (Tre, sk, SBF) δεν διέφεραν σημαντικά μεταξύ των συνθηκών. Η ισομετρική δύναμη σε χέρι και πόδι και η EMG δραστηριότητα μειώθηκαν, ο RFD αυξήθηκε μετά την άσκηση στις 40 και 80rpm (p<0.05), ενώ η JPS επηρεάστηκε μόνο στο πόδι. Ακόμα, ο RFD στο πόδι και η JPS διέφεραν μεταξύ των συνθηκών (p<0.05). Συμπερασματικά, κατά την 50λεπτη άσκηση με τα δύο πόδια η CVdrift εντείνεται συγκριτικά με την συνθήκη όπου στην άσκηση συμμετέχει ένα πόδι, παρά το γεγονός ότι στη δεύτερη περίπτωση η πρόσληψη οξυγόνου είναι η μισή. Οι παράγοντες που αφορούν την θερμορύθμιση δεν μπορούν να εξηγήσουν τις παρατηρούμενες διαφορές μεταξύ των συνθηκών. Ακόμα, κατά την άσκηση με 80rpm, η CVdrift εκδηλώνεται σε εντονότερο βαθμό συγκρινόμενη με τις 40rpm, παρά το παρόμοιο εξωτερικό φορτίο στις δύο συνθήκες. Η θερμική επιβάρυνση και η αφυδάτωση καθώς και η δράση της μυϊκής αντλίας δεν φαίνεται να είναι οι κύριοι παράγοντες που ερμηνεύουν τις παρατηρούμενες διαφορές. Φαίνεται ότι, λόγω μεγαλύτερης μυϊκής μάζας και αυξημένων περιστροφών ποδηλάτησης η μυϊκή ενεργοποίηση ή/και η κεντρική εντολή προκαλούν αυξημένη συμπαθητική δράση, η οποία επιδρά στον αγγειακό τόνο και αυξάνει την καρδιακή συχνότητα, γεγονότα που επιτείνουν την CVdrift. Καταγράφεται κόπωση μετά την 90λεπτη άσκηση σε 40 και 80rpm και υπάρχουν ισχυρές ενδείξεις ότι τούτη εκπορεύεται κυρίως από τον εγκέφαλο και εκδηλώνεται σε μεγαλύτερο βαθμό στην δεύτερη συνθήκη κατά την οποία τοπικοί παράγοντες υπεισέρχονται επίσης.