Συγκριτική μελέτη της επίδρασης διαφορετικών μορφών οξείας άσκησης στην ενδοθηλιακή λειτουργία, στην ελαστικότητα των μεγάλων αρτηριών και σε φλεγμονώδεις και οξειδωτικούς παράγοντες

Abstract

Background: Endothelial function and arterial stiffness have an independent prognostic value for cardiovascular episodes. The inflammatory process has a central role in the development of endothelial dysfunction and arterial stiffness. Physical activity has been associated with cardiovascular health. Thus, many aerobic and exercise resistance exercise training programs have been developed. However, it has recently been recognized that different types of exercise exert various effects on the cardiovascular system.Purpose:This study investigated the effect of 3 different types of exercise on the elastic properties of large arteries, on the endothelial function and on the levels of the pro-inflammatory factor of interleukin 17 (IL-17).Method:Twenty young healthy men participated randomly in 3 exercise sessions with a one-week session between sessions. Measurements were performed before and after each session. Endothelial function was assessed by ultrasound endothelium-dependent vasodilatation (FMD), central arterial stiffness by measuring aortic pulse wave velocity (cfPWV). Peripheral arterial stiffness was assessed by measuring the pulse wave velocity of the femoral artery (fdPWV) and calculating the augmentation index of the arterial reflected waves (AIx). Serum levels of IL-17 were measured by ELISA before and after each exercise session.Exercise sessions:• Moderate-intensity continuous aerobic exercise on an occupational bicycle (CAE).• High-intensity interval aerobic exercise on an occupational bicycle (hIAE).• Moderate-intensity interval resistance exercise on leg press (IRE).Results:All three exercise protocols resulted in a significant improvement in FMD compared to baseline values: CAE (8.67±2.53% vs 6.37±1.48%, p<0.001), hIAE (8.48±2.60 vs 5.95±1.78%, p<0.001), IRE (8.20±1.82% vs 6.44±1.97%, p=0.003). The two aerobic exercise protocols did not affect cfPWV: CAE (5.87±0.82m/sec vs 5.76±0.63m/sec, p=0.27), hIAE (5.87±0.67m/sec vs 5.80±0.57m/sec, p=0.40).The resistance exercise protocol (IRE) caused an increase in cfPWV (6.05±0.77m/sec vs 5.65±0.67m/sec, p=0.001). All three exercise protocols caused a significant reduction in fdPWV: CAE (8.17±1.48m/sec vs 9.27±1.11m/sec, p=0.003), hIAE (8.26±0.8m/sec vs 9.14±1.07m/sec, p<0.001), IRE (7.68± 0.90m/sec vs 9.15±1.09m/sec, p=0.001).Compared to baseline, AIx significantly improved following the CAE protocol (-12.63±8.89% vs -8.98±12.15% , p=0.04) while there was no significant change following the hIAE protocol (-7.93±9.00% vs -7.16±8.68% , p=0.65), and after the IRE protocol (-7.35±8.24% vs -8.6±8.37%, p=0.43).IL-17 levels increased compared to baseline values after the CAE protocol [17.47 (13.11,54.89)pg/ml vs 15.72 (12.03,21.68)pg/ml, p=0.042]while there was no significant change following the hIAE protocol [14.38 (8.82, 16.76)pg/ml vs 13.97 (9.24, 14.88)pg/ml, p=0.47]. In contrast, IL-17 levels decreased compared to baseline values following the IRE protocol [12.68 (9.24, 18.36) pg/ml vs 18.96 (12.99, 59.10) pg/ml, p=0,004]Finally, there was a correlation between the increase in IL-17 levels and the improvement in AIx regarding the CAE protocol.Conclusions:All three exercise protocols (CAE, hIAE, IRE) had beneficial effects on endothelial function.The two types of aerobic exercise (CAE, hIAE) did not affect central arterial stiffness (cfPWV), but reduced peripheral arterial stiffness (fdPWV).Resistance exercise (IRE) resulted in an increase in central arterial stiffness (cfPWV) and a reduction in peripheral arterial stiffness (fdPWV). It also led to a decrease in IL-7 levels.Moderate intensity continuous aerobic exercise (CAE) caused a reduction in central arterial stiffness expressed by the AIx, which was associated with a parallel increase in IL-17 levels.

Εισαγωγή: Η ενδοθηλιακή λειτουργία και η αρτηριακή δυσκαμψία έχουν ανεξάρτητη προγνωστική αξία για τα καρδιαγγειακά επεισόδια. Η φλεγμονώδης διεργασία κατέχει κυρίαρχο ρόλο στην ανάπτυξη της ενδοθηλιακής δυσλειτουργίας και της αρτηριακής σκληρίας. Η σωματική δραστηριότητα έχει συνδεθεί εδώ και πολλά χρόνια με την καρδιαγγειακή υγεία. Στο πλαίσιο αυτό, πολλά προγράμματα χρόνιας αερόβιας άσκησης και άσκησης αντίστασης έχουν αναπτυχθεί. Ωστόσο, πρόσφατα έχει αναγνωριστεί ότι διαφορετικοί τύποι άσκησης ασκούν ποικίλες επιδράσεις στο καρδιαγγειακό σύστημα. Σκοπός: Στην παρούσα μελέτη ερευνήθηκε το αποτέλεσμα 3 διαφορετικών μορφών άσκησης στην ελαστικότητα των μεγάλων αρτηριών, στην ενδοθηλιακή λειτουργία και στα επίπεδα του προφλεγμονώδους δείκτη της ιντερλευκίνης 17 (IL-17). Μέθοδος: 20 νεαροί υγιείς άνδρες συμμετείχαν τυχαιοποιημένα σε 3 συνεδρίες άσκησης με χρόνο μεσολάβησης μιας εβδομάδας ανάμεσα στις συνεδρίες. Μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν πριν και μετά από κάθε συνεδρία. Η ενδοθηλιακή λειτουργία εκτιμήθηκε με υπερηχογραφική μέτρηση της ενδοθηλιοεξαρτώμενης αγγειοδιαστολής (FMD), η κεντρική αρτηριακή σκληρία με τη μέτρηση της ταχύτητας του σφυγμικού κύματος της αορτής (cfPWV). Η περιφερική αρτηριακή σκληρία εκτιμήθηκε με τη μέτρηση της ταχύτητας του σφυγμικού κύματος της μηριαίας αρτηρίας (fdPWV) και τον υπολογισμό του δείκτη ενίσχυσης των ανακλωμένων κυμάτων (AIx). Μετρήθηκαν επίσης με ανοσοενζυμική μέθοδο (ELISA) τα επίπεδα στον ορό της IL-17 πριν και μετά από κάθε συνεδρία άσκησης.Συνεδρίες άσκησης: • Μέτριας έντασης συνεχόμενη αερόβια άσκηση σε εργομετρικό ποδήλατο (CAE).• Υψηλής έντασης διαλειμματική αερόβια άσκηση σε εργομετρικό ποδήλατο (hIAE).• Μέτριας έντασης διαλειμματική άσκηση αντίστασης σε πρέσσα ποδιών (IRE).Αποτελέσματα: Και τα 3 πρωτόκολλα άσκησης επέφεραν σημαντική βελτίωση του FMD σε σχέση με τις τιμές αναφοράς: CAE (8.67±2.53% εν. 6.37±1.48%, p<0.001), hIAE (8.48±2.60 εν. 5.95±1.78%, p<0.001), IRE (8.20±1.82% εν. 6.44±1.97%, p=0.003).Τα δύο πρωτόκολλα αερόβιας άσκησης δεν επηρέασαν το cfPWV: CAE (5.87±0.82m/sec εν. 5.76±0.63m/sec, p=0.27), hIAE (5.87±0.67m/sec εν. 5.80±0.57m/sec, p=0.40). Το πρωτόκολλο άσκησης αντίστασης (IRE) προκάλεσε αύξηση στο cfPWV (6.05±0.77m/sec εν. 5.65±0.67m/sec, p=0.001). Και τα τρία πρωτόκολλα άσκησης επέφεραν σημαντική μείωση στο fdPWV: CAE (8.17±1.48m/sec εν. 9.27±1.11m/sec, p=0.003), hIAE (8.26±0.8m/sec εν.9.14±1.07m/sec, p<0.001), IRE (7.68± 0.90m/sec εν. 9.15±1.09m/sec, p=0.001).Συγκριτικά με τις τιμές αναφοράς το AIx βελτιώθηκε σημαντικά μετά το πρωτόκολλο CAE (-12.63±8.89% εν. -8.98±12.15% , p=0.04) ενώ δεν υπήρξε κάποια σημαντική αλλαγή μετά το πρωτόκολλο hIAE (-7.93±9.00% εν. -7.16±8.68% , p=0.65), καθώς και μετά το πρωτόκολλο IRE (-7.35±8.24% εν -8.6±8.37%, p=0.43).Τα επίπεδα της IL-17 αυξήθηκαν συγκριτικά με τις τιμές αναφοράς μετά το πρωτόκολλο CAE [17.47 (13.11,54.89)pg/ml εν. 15.72 (12.03,21.68)pg/ml, p=0.042], ενώ δεν υπήρξε κάποια σημαντική αλλαγή μετά το πρωτόκολλο hIAE [14.38 (8.82, 16.76)pg/ml εν. 13.97 (9.24, 14.88)pg/ml, p=0.47]. Αντιθέτως τα επίπεδα της IL-17 μειώθηκαν συγκριτικά με τις τιμές αναφοράς μετά το πρωτόκολλο IRE [12.68 (9.24, 18.36) pg/ml εν. 18.96 (12.99, 59.10) pg/ml, p=0,004]. Τέλος υπήρξε συσχέτιση μεταξύ της αύξησης των επιπέδων της IL-17 και της βελτίωσης στο AIx όσον αφορά το πρωτόκολλο CAE.Συμπέρασματα: Και τα 3 πρωτόκολλα άσκησης (CAE, hIAE, IRE) είχαν ευεργετικά αποτελέσματα στην ενδοθηλιακή λειτουργία.Οι δύο μορφές αερόβιας άσκησης (CAE, hIAE) δεν επηρέασαν την κεντρική αρτηριακή σκληρία (cfPWV), αλλά μείωσαν την περιφερική αρτηριακή σκληρία (fdPWV).Η άσκηση αντίστασης (IRE) επέφερε αύξηση στην κεντρική αρτηριακή σκληρία (cfPWV) και μείωση στην περιφερική αρτηριακή σκληρία (fdPWV). Επίσης επέφερε μείωση στα επίπεδα της IL-7.Η μέτριας έντασης συνεχόμενη αερόβια άσκηση προκάλεσε μείωση της κεντρικής σκληρίας εκφραζόμενης από το δείκτη AIx, γεγονός που συσχετίστηκε με παράλληλη αύξηση των επιπέδων της IL-17.