07.11.2024

К вопросу о спортивной норме диаметров магистральных сосудов

Метки: Последние публикации, Спироэргометрия, ЭхоКГ, Эхокардиография, дайджест, кардиология, новости, спортивная медицина

Содержание:

По данным публикации в журнале PLoS One за ноябрь 2024: Lack of sex-specific differences in the associations between the dimensions of great vessels and exercise performance in amateur cyclists / Отсутствие гендерных различий в связи между размерами крупных сосудов и эффективностью упражнений у велосипедистов-любителей - внешняя ссылка

Различные ткани и органы увеличивают свою потребность в O2(кислороде) и топливе во время упражнений. Производство энергии в работающих мышцах требует постоянного снабжения топливом и O2 и эффективного удаления тепла и CO2(углекислого газа). Одновременно во время мышечной нагрузки вырабатываются различные метаболиты, включая CO2, лактат, ионы H+ и аденозин. Эти вещества должны эффективно транспортироваться из работающих мышц в другие органы для переработки. Например, CO2 выдыхается через легкие, в то время как лактат используется для глюконеогенеза в печени или почках. Кроме того, менее активные мышцы могут использовать лактат в качестве источника топлива через цикл Кори, который преобразует лактат в пируват для последующего использования в цикле Кребса для производства АТФ. Дыхательная и сердечно-сосудистая системы адаптируются, чтобы соответствовать потребности в доставке O2 и увеличивают способность транспортировать метаболиты упражнений. В результате увеличивается легочная вентиляция, кровь, перекачиваемая сердцем и транспортируемая по сосудам.

Упражнения на выносливость вызывают адаптацию многих органов и систем, позволяя им работать лучше. Сердце спортсмена является классическим примером такой адаптации органов, вызванной упражнениями. Легочная и опорно-двигательная системы также подвергаются ремоделированию, вызванному упражнениями, хотя точные закономерности этого процесса не совсем понятны. Многие факторы, включая тип (на выносливость, силовые, смешанные), объем, интенсивность и продолжительность упражнений; генетическая предрасположенность; возраст и пол, могут способствовать таким изменениям.

Сердце спортсмена больше, чем у неспортсмена, с более толстыми стенками и расширенными камерами, что приводит к увеличению массы миокарда. Это приводит к улучшению сердечной функции, позволяя высокотренированным людям достигать большего сердечного выброса при более низкой частоте сердечных сокращений (ЧСС). Во время упражнений сердечный выброс может увеличиваться до 8 раз, достигая 40 л/мин, по сравнению с 5 л/мин в состоянии покоя. Приток крови к мышцам значительно увеличивается (до 30-кратного увеличения у элитных спортсменов), в то время как, например, пищеварительная система получает меньше перфузии. Упражнения также приносят пользу сосудистой системе, уменьшая толщину артериальных стенок и увеличивая диаметр просвета, что приводит к снижению сосудистого сопротивления в мышечных артериях во время упражнений.

И мужчины, и женщины испытывают эффекты упражнений на выносливость, которые приводят к адаптации клеток, тканей и органов. Однако существуют различия из-за различий в размерах и составе тела; половых гормонов; генетики; и факторов окружающей среды, таких как диета, образ жизни, время тренировок, беременности и стресс. У женщин, как правило, меньшие сердечные камеры и масса, а также меньший диаметр аорты, чем у мужчин. Эти анатомические различия могут влиять на то, как сердце реагирует на упражнения у мужчин и женщин, однако исследования по этой теме отсутствуют.

Несмотря на обширные исследования сердечно-сосудистой системы, в нашем понимании того, как размеры крупных сосудов связаны с физической нагрузкой у мужчин и женщин, остается существенный пробел. В этом исследовании изучалась группа велосипедистов-любителей с разным уровнем физической нагрузки, чтобы оценить связь между размерами аорты, основной легочной артерии (ЛА) и нижней полой вены (НПВ) и физической нагрузкой, на предмет, существуют ли эти ассоциации отдельно у мужчин и женщин и различаются ли эти ассоциации в зависимости от пола. Это исследование является поисковым, и гипотезы относительно половых различий не формулировались. Следовательно, была поставлена задача установить ассоциации, а не причинно-следственные связи.

В исследование вошли 215 взрослых добровольцев, которые утверждали, что ведут активный образ жизни и регулярно катаются на велосипеде, для поперечного наблюдательного исследования с оценкой в одну временную точку. Набор проводился в период с 1 декабря 2020 года по 30 апреля 2023 года. Подробная информация обо всех участниках уже опубликована. В набор вошли последовательные добровольцы, которые ответили на призыв о наборе и хотели принять участие в исследовании по оценке их сердечно-сосудистой функции с помощью электрокардиограммы (ЭКГ), эхокардиографии (ЭхоКГ) и CPET (*спироэргометрия). Все участники приняли участие добровольно и были проинформированы об исследовании и о том, что они могут отказаться от него в любой момент. У всех добровольцев было получено письменное информированное согласие.

Для этого подисследования мы отобрали участников с полными данными измерений CPET и ЭхоКГ относительно размеров крупных сосудов. Таким образом, было проанализировано 190 субъектов. Критериями включения были рекреационная физическая активность и регулярная езда на велосипеде не менее 1 часа в неделю, чтобы обеспечить участие широкого круга велосипедистов-любителей. Лица с хроническими заболеваниями или принимающие лекарства были исключены из исследования. Разрешенные вещества включали витамин D, диетические добавки и оральные контрацептивы для женщин.

Обследование

Врачи провели комплексное предварительное обследование, включая подробный медицинский и семейный анамнез, физикальное обследование и измерение артериального давления. ЭКГ в 12 отведениях в состоянии покоя была выполнена для выявления таких отклонений, как аритмии, проблемы с проводимостью, признаки гипертрофии левого желудочка (ЛЖ) или правого желудочка (ПЖ), синдромы преждевременного возбуждения или каналопатии. Кроме того, трансторакальная ЭхоКГ в состоянии покоя оценивала структуру и функцию сердца для исключения клинически значимых отклонений, таких как умеренный или тяжелый стеноз клапана или регургитация (например, митральная регургитация или аортальный стеноз). Шесть человек были исключены из-за гипертрофии ЛЖ или умеренной митральной или трикуспидальной регургитации.

Антропометрические измерения и оценка физической активности

Рост и вес тела измерялись для расчета индекса массы тела (ИМТ). Для оценки физической активности мы использовали Международный опросник физической активности (IPAQ), а также дополнительные вопросы, касающиеся основных характеристик тренировок (сеансы езды на велосипеде в неделю и часы тренировок на велосипеде за сеанс и в неделю). MET-min (метаболический эквивалент минут задания) рассчитывались в соответствии с рекомендациями по интерпретации IPAQ. MET-min — это параметр, показывающий объем упражнений, выполненных участником.

Спирометрия

Участники прошли базовую спирометрию покоя (Vyntus CPX, Vyaire Medical, IL, США) после отдыха в положении сидя в течение не менее 5 минут. Измеренные значения включали объем форсированного выдоха за 1 с (ОФВ1). Максимальная произвольная вентиляция рассчитывалась по формуле ОФВ1*40 и определяла предел резерва дыхания для CPET. Тест проводился до тех пор, пока пять результатов не соответствовали критериям адекватного качества, и для анализа использовались средние результаты из трех лучших повторений.

Кардиопульмональный тест с физической нагрузкой(*спироэргометрия)

CPET выполняли на велоэргометре (Excalibur Sport 2, Lode, Гронинген, Нидерланды) с использованием системы CPET (Vyntus CPX, Vyaire Medical, IL, США). ЧСС регистрировали с помощью нагрудного пульсометра (Polar H10, Polar, Kempele, Финляндия). Дыхательный объем и содержание O2 и CO2 во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе измеряли методом «за вдохом».

Тест CPET проводился в соответствии с рекомендациями Ассоциации респираторных технологий и физиологии с использованием индивидуального протокола постепенного нарастания нагрузки, адаптированного к текущим физическим показателям участников. Кроме того, мы принимали во внимание результат IPAQ – MET-мин и категорию IPAQ. Для участников с низкой физической активностью мы стремились к тому, чтобы пиковая нагрузка после 10 минут упражнений достигала 2,5–3,5 Вт/кг, для категории умеренной физической активности – 3,5–4,5 Вт/кг и для категории высокой физической активности – 4,5–5,5 Вт/кг. Фаза отдыха длилась 2 минуты, фаза разминки (кручение педалей без дополнительной нагрузки) длилась 2 минуты. Основная фаза теста (протокол постепенного нарастания нагрузки) должна была длиться 8–12 минут и заканчивалась по желанию участника при достижении пикового усилия. Участников поощряли прилагать максимальные усилия; они могли увеличивать частоту вращения педалей, мышечное напряжение или и то, и другое. Во время пиковой нагрузки все участники достигли не менее 8 баллов по модифицированной шкале Борга, медиана RER составила 1,24 (RER > 1,15 определяет высокие усилия), и все достигли >90% от прогнозируемой максимальной частоты сердечных сокращений и/или максимального VO2 . Во время фазы восстановления мониторинг продолжался не менее 10 минут, пока участник сидел.

Зарегистрированные параметры, которые использовались для дальнейшего анализа, включали:

- ЧСС: частота сердечных сокращений;

- VO2 : объем O2 потребляемый в минуту;

- Пульс O2 : отношение VO2 HR;

- VCO2 : объем CO2 производимый в минуту;

- VE: минутная вентиляция;

- RER: коэффициент дыхательного обмена;

- EE: расход энергии.

EE, выраженная в ккал в минуту, рассчитывалась с использованием формулы Вейра для непрямой калориметрии.

Зарегистрированные временные точки включали усредненные значения дыхания за последние 15 секунд фазы покоя и пиковой фазы нагрузки, последняя из которых обычно имела место перед окончанием езды на велосипеде.

Эхокардиография

Эхокардиография проводилась у всех участников в соответствии с рекомендациями Американского общества эхокардиографии. Опытные кардиологи использовали датчик 3,5 МГц на аппарате Vivid E95 или E9 от General Electric Healthcare Technologies (Чикаго, Иллинойс, США). Нижняя полая вена измерялась в подреберной проекции примерно на 1 см перед входом в правое предсердие. Экспираторный и инспираторный диаметры нижней полой вены были получены с использованием М-режима, когда пациент глубоко дышал. В парастернальной проекции по длинной оси измерялись следующие диаметры аорты: диаметр аортального кольца, диаметр аортального синуса Вальсальвы и диаметр аортального синотубулярного соединения (STJ). В супрастернальной проекции мы количественно определяли диаметр дуги аорты. Диаметр брюшной аорты измерялся в продольной плоскости в подреберной проекции с фокусом на проксимальной части брюшной аорты. Наконец, в парастернальной проекции короткой оси, сфокусированной на ЛА, измерялись диаметры ЛА, левой легочной артерии (LPA) и правой легочной артерии (RPA) (через 1 см после их отхождения). Большинство измерений артерий выполнялось с использованием метода «ведущая-ведущая». Размеры аортального кольца и нижней полой вены измерялись с использованием подхода «ведомая-ведущая».

Эхокардиографические данные (изображения и кинопетли) анализировались с помощью систем визуализации TOMTEC (TOMTEC-ARENA Build No. 544347, TOMTEC Imaging Systems GmbH, Унтершлайсхайм, Германия, распространяется компанией Phillips, Амстердам, Нидерланды).

Результаты

Характеристики исследуемой группы

Мужчины были выше (на 13 см) и тяжелее (на 19,2 кг), чем женщины, с ИМТ на 3,1 кг*м^-2 выше. Однако медианный возраст и показатели объема упражнений (например, часов в неделю и интенсивности) были схожи между полами. Среднее значение минут MET в неделю составило 4225. IPAQ классифицировал большинство участников (56%) как очень активных, 34% как умеренно активных и 10% как менее активных. Велоспорт был основным видом спорта для всех участников, а медианное количество сессий езды на велосипеде в неделю составило 4. Медианное время тренировки на велосипеде составило 3,5 часа в неделю, минимум 2 часа в неделю (всего 22 участника, 11%). Другие виды спорта, которыми занималась исследуемая группа, включали бег (40%), посещение тренажерного зала (25%), плавание (19%), командные виды спорта (9%) и другие (31%).

Эхокардиография

У мужчин диаметр аорты был больше, чем у женщин, в кольце, синусе Вальсальвы, STJ, дуге аорты и проксимальной части брюшной аорты. Диаметр ЛА был на 2,4 мм больше у мужчин, а диаметры LPA и RPA были на 1,8 и 1,7 мм больше соответственно. Диаметр НПВ был 20,8 мм во время выдоха и 10,3 мм во время вдоха и был одинаковым у мужчин и женщин. Абсолютное и относительное увеличение диаметра НПВ во время выдоха было одинаковым у мужчин и женщин (10,5 против 10,6 мм и 51,1% против 50,6% соответственно).

Кардиопульмональный тест с физической нагрузкой

Во время пиковой нагрузки ЧСС увеличилась на 225%, с 82 до 184 ударов в минуту, и была сопоставима между мужчинами и женщинами. Мужчины достигли более высокой пиковой нагрузки (343 против 229 Вт), а также нагрузки на единицу массы тела (4,31 против 3,72 Вт*кг^-1 ). У всех участников частота дыхания увеличилась на 325%, достигнув 51 вдоха в минуту на пиковой нагрузке, а пиковая VE составила 144 л*мин^-1 . Пульс O2 был выше у мужчин и достиг 20,7 мл*уд^-1 (увеличение на 334%) по сравнению с 14,0 мл*уд^-1 (увеличение на 326%) у женщин. Пиковый RER составил 1,24, что указывает на очень высокие усилия участников.

Связь между размерами крупных сосудов и физической работоспособностью

Диаметр аорты, особенно на уровнях кольца, синусов Вальсальвы и проксимального брюшного сегмента ниже диафрагмы, а также LPA, показал значимые положительные корреляции умеренной силы с пиковой EE, рабочей нагрузкой, пульсом O2, VCO2, VO2 и VE. Интересно, что пиковая HR показала слабую отрицательную корреляцию с теми же размерами. НПВ показал слабые или незначимые корреляции с теми же параметрами физической работоспособности, за исключением пульса O2 . Все корреляции были в целом слабее при анализе отдельно для мужчин и женщин. Рис. 2 иллюстрирует некоторые из самых сильных наблюдаемых корреляций, фокусируясь на аортальном кольце и выбранных пиковых параметрах CPET.

В целом, более сильные корреляции были обнаружены во всей исследуемой группе, а более слабые корреляции были обнаружены в подгруппах для каждого пола. Самые сильные зарегистрированные корреляции были умеренными ( r>=0,4) и были обнаружены между размерами аорты и ЛА и пиковой EE, нагрузкой, пульсом O2, VCO2 и VO2, а также между размерами аорты и VE.

В целом по группе исследования большие размеры аорты коррелировали с более высоким пиковым EE, нагрузкой, пульсом O2, VCO2, VO2 и VO2*кг^-1 и с более низким пиковым HR. В частности, самые сильные корреляции включали диаметр аортального кольца с: EE ( r = 0,56, p <0,0001), пульсом O2 ( r = 0,56 , p <0,0001), VCO2 ( r = 0,55, p <0,0001) и VO2 ( r = 0,55 , p <0,0001); диаметр аортального синуса Вальсальвы с пульсом O2 ( r = 0,56, p <0,0001); диаметр проксимальной брюшной аорты с пульсом O2 ( r = 0,55, p <0,0001); и LPA с пульсом O2 ( r = 0,55, p < 0,0001). Большие размеры грудной аорты коррелировали с более высоким пульсом O2 и более низкой ЧСС у мужчин. Диаметр проксимальной брюшной аорты был больше у велосипедистов (как мужчин, так и женщин), которые достигли более высокого пикового EE, нагрузки, пульса O2, VO2 и RER. Брюшная аорта дополнительно коррелировала с более высоким VCO2 у мужчин и с более высоким VE у женщин.

Большие размеры ЛА и ее ветвей коррелировали с более высокими EE, нагрузкой, пульсом O2, VCO2, VE, VO2 и VO2*кг^-1 и с более низкой ЧСС у всех велосипедистов. У мужчин корреляции были значительными между диаметрами ЛА, LPA и RPA и EE, ЧСС, пульсом O2, VCO2, VO2 и VO2*кг^-1 , а также между диаметрами RPA и LPA и RER. У женщин было обнаружено меньше корреляций: между диаметром ЛА и EE, пульсом O2, VCO2, VE, VO2 ; диаметром LPA и EE, VO2, пульсом O2 и VE; Диаметр RPA и EE, HR, пульс O2, RER, VO2, VO2*кг^-1 и VE.

Диаметры выдоха и вдоха НПВ коррелировали с более высокими EE, нагрузкой, пульсом O2, VCO2 и VO2*кг^-1 у мужчин. У женщин только диаметр выдоха НПВ был связан с более высокими EE, пульсом O2, VE и VO2 и более низкой ЧСС.

Гендерно-специфические ассоциации между пиковыми параметрами CPET и размерами крупных сосудов в состоянии покоя

Оценка для каждого размера сосуда ( x ) представляет его прямое влияние на пиковый CPET. Оценка для пола (0 = женщина, 1 = мужчина) указывает на половые различия в пиковом CPET. Значимые члены взаимодействия (x * пол) указывают на то, что связь между размером сосуда и пиковым CPET различается у мужчин и женщин. Однако ни одно взаимодействие не было статистически значимым, что указывает на то, что эти связи были сопоставимы у обоих полов. Поэтому окончательные регрессии включали только размер сосуда ( x ) и пол в качестве независимых переменных, без членов взаимодействия.

Значимые ассоциации были обнаружены между пиковой ЧСС, пульсом O2 и размерами аорты, ЛА и НПВ. Напротив, меньше ассоциаций наблюдалось между RER, VE и размерами сосудов. Мужчины и женщины показали значительные различия в отношениях между пиковыми параметрами CPET и размерами сосудов. Это можно объяснить как более высокими пиковыми значениями CPET, так и большими размерами магистральных сосудов у мужчин, чем у женщин. Соответственно, корреляции между параметрами CPET и размерами сосудов были сильнее и параллельны у мужчин. Примечательно, что взаимодействие между размерами сосудов и полом не повлияло на ассоциации между этими переменными и результатами CPET. Взятые вместе, эти результаты показывают, что половые различия существуют в базовых значениях (пересечениях) отношений между CPET и размерами сосудов, но не в общих тенденциях (наклонах) этих ассоциаций.

Обсуждение

Большие размеры основных сосудов, особенно аорты и ЛА, были связаны с большей пиковой физической нагрузкой у велосипедистов-любителей, независимо от их пола. Самые сильные корреляции наблюдались между размерами аорты и ЛА и пиковым пульсом O2, VO2, VCO2, VE и EE. Однако эти корреляции были в лучшем случае умеренными. Размеры НПВ показали слабую или незначимую корреляцию с пиковыми параметрами CPET. Когда эти корреляции были проанализированы отдельно для мужчин и женщин, были обнаружены более слабые или незначимые ассоциации. Линейные регрессионные модели с взаимодействиями показали, что у велосипедистов-мужчин были большие размеры аорты и ЛА, и их пиковая физическая нагрузка была в целом выше, чем у женщин, — это отражалось в точках пересечения линий регрессии. Однако наклоны линий регрессии, указывающие на силу связи между параметрами CPET и диаметром сосудов, существенно не различались между полами, — это было продемонстрировано незначимыми эффектами взаимодействия между размерами сосудов и полом.

Изменения в сосудистой системе из-за физических упражнений

Сосудистая система переносит питательные вещества и O2 к работающим мышечным клеткам и удаляет из них различные вещества, такие как CO2, лактаты, избыток H+ и тепло. Повторные тренировки на выносливость включают часы упражнений, во время которых кровоток (включая сердечный выброс и венозный возврат) увеличивается по всем артериям и венам, чтобы удовлетворить возросшие метаболические потребности мышц. Со временем тренировки на выносливость увеличивают общий объем крови на 20–25% у тренированных людей и до 50% у элитных спортсменов. Это увеличение в первую очередь обусловлено прямым увеличением массы эритроцитов и объема плазмы.

Во время упражнений аорта и артерии должны эффективно доставлять этот увеличенный объем крови к работающим мышцам. Тем временем, дезоксигенированная кровь возвращается из мышц через вены, включая нижнюю полую вену, в правую часть сердца, которое перекачивает ее через легочную артерию в легкие для необходимого газообмена (поглощение O2 и удаление CO2) и рассеивания тепла.

Повторные упражнения на выносливость приводят к сосудистым адаптациям, которые особенно очевидны в микроциркуляторном русле тренируемых мышечных групп. Капилляризация мышц может служить ограничивающим фактором для производительности упражнений. Тренировки увеличивают количество капилляров на мышечное волокно на 10–20% в течение нескольких недель у нетренированных людей, с более медленной скоростью увеличения у хорошо тренированных спортсменов. Не только плотность капилляров, но и расположение капилляров могут иметь влияние. Однако исследования, связывающие капилляризацию мышц и производительность упражнений, отсутствуют.

Тренировки на выносливость также запускают артериальное ремоделирование. Увеличение объема циркулирующей крови и изменение напряжения сдвига и трансмурального давления приводят к уменьшению толщины артериальной стенки и увеличению диаметра просвета. Эти расширенные артерии приводят к снижению сосудистого сопротивления, эффективно подготавливая мышцы к увеличению кровоснабжения во время упражнений. Сообщается, что размеры аорты, ЛА и НПВ больше у тренирующихся спортсменов, чем у малоподвижных контрольных лиц. Подобно другим исследованиям, мы продемонстрировали, что здоровые велосипедисты-любители с большей физической работоспособностью имели больший диаметр аорты. Однако меньше известно о ЛА и НПВ и о возможных половых различиях.

Артерии спортсменов

Повторные упражнения улучшают пластичность сосудов и повышают способность организма реагировать на физическую активность. Тренировки на выносливость активируют эндотелиальную синтазу оксида азота, что приводит к выработке оксида азота, который расширяет как артерии, так и вены. В результате крупные артерии, которые снабжают и отводят кровь от часто используемых мышц, увеличиваются. Например, у спортсменов, пользующихся инвалидными колясками, грудная аорта, подключичные и сонные артерии больше, а нижняя полая вена и брюшная аорта меньше, чем у контрольной группы. У гребцов плечевая артерия непропорционально увеличена. В данном исследовании велосипедисты с большей физической работоспособностью имели не только более широкую грудную аорту, но и более широкую брюшную аорту, которая снабжает кровью мышцы ног, используемые во время езды на велосипеде. Этот вывод был одинаковым как у мужчин, так и у женщин-велосипедистов с превосходными пиковыми результатами CPET.

Размеры аорты у спортсменов

Спортсмены имеют больший диаметр корня аорты, чем контрольная группа. Однако у большинства из них её размер не превышает 99-й процентиль для мужчин и женщин (40 и 38 мм соответственно). У спортсменов диаметр аорты на уровне синусов Вальсальвы на 3,2 мм больше, а кольцо аортального клапана на 1,6 мм больше по сравнению с неспортивной контрольной группой. Никакого прогрессирования расширения корня аорты у спортсменов не наблюдается, если значения меньше 99 -го процентиля. Однако, если значения больше и присутствует расширение корня аорты, оно, скорее всего, патологическое и, скорее всего, будет прогрессировать. Были зарегистрированы различия, связанные с дисциплиной спорта и размером корня аорты. Спортсмены, которые тренируются в видах спорта с более высокой динамической составляющей, имеют больший корень аорты. Диаметр корня аорты больше у мужчин, чем у женщин. Аналогичным образом, было обнаружено, что все измерения диаметра аорты (кольцо, синус Вальсальвы, STJ, дуга и брюшная аорта) были больше у мужчин, чем у женщин.

Размеры артерий и толерантность к физической нагрузке

Согласно Радеграну (Radegran) и соавт. 2000, диаметр общей бедренной артерии коррелировал с пиковым VO2 во время упражнений на эргометре ( r = 0,91). Кроме того, Расика (Rasica) и соавт. 2022 сообщили о сильной корреляции между диаметром поверхностной бедренной артерии в состоянии покоя и пиковым VO2, что может представлять собой ключевую адаптацию для активной перфузии мышц. Ванхис (Vanhees) и соавт. 1992 сообщили, что 16-недельная программа тренировок (включавшая 48 часов езды на велосипеде, бега трусцой и гимнастики) увеличила VO2; но уменьшила диаметр плечевой артерии в состоянии покоя и среднюю скорость кровотока в плечевой артерии и не оказала никакого влияния на диаметр аорты или сердечный выброс. Эти результаты можно объяснить тем фактом, что общее время тренировки было коротким, что может объяснить отсутствие изменений в диаметре аорты. Уменьшение диаметра плечевой артерии можно объяснить программой тренировок, которая в значительной степени отдавала предпочтение тренировкам нижней части тела (83% времени тренировки). Другое исследование показало, что после 3-месячной программы упражнений (езда на велосипеде в помещении 2 или 3 раза в неделю) у здоровых женщин увеличились диаметры инфраренальной аорты, грудной аорты и плечевой артерии. Не было выявлено различий в диаметрах корня аорты или сонной артерии. Была обнаружена положительная корреляция между абсолютным изменением пиковой рабочей нагрузки и абсолютным изменением диаметра восходящей аорты (r = 0,42). Факторы, связанные с размером аорты в синусах Вальсальвы, включали пол, рост, вид спорта (гребля) и статус элитного спортсмена (участие в чемпионатах мира или Олимпийских играх по гребле или время марафона менее 2 ч 45 мин). По данным этого исследования, увеличение размеров аорты у велосипедистов-любителей было связано с более высокой эффективностью упражнений во время CPET как у мужчин, так и у женщин.

Адаптация крупных сосудов к физическим нагрузкам и перераспределению тепла

Тепло является побочным продуктом метаболизма, производства энергии и ее использования в мышцах, в состоянии покоя и во время упражнений. Тепло должно быть перераспределено в другие органы, в основном в кожу и легкие, для его рассеивания из организма с целью предотвращения гипертермии. Увеличенный приток крови через работающие мышцы предотвращает накопление тепла. Аналогичные физиологические реакции на упражнения типичны для лихорадки. Повышение температуры тела во время лихорадки сопровождается расширением сосудов кожи и увеличением ЧСС, сердечного выброса и вентиляции. Повторные упражнения не изменяют количество тепла, вырабатываемого за одну тренировку, но во время каждой тренировки накопление тепла ниже. Это происходит из-за увеличения притока крови через работающие мышцы и увеличения выброса тепла в кровь. Физиология упражнений во время теплового стресса была изучена, но мало что известно о механизмах сосудистой адаптации в этих условиях или о том, способствует ли большее производство тепла долгосрочному ремоделированию сосудов у выносливых спортсменов.

В этом исследовании любители велосипедного спорта с большими диаметрами аорты, ЛА и НПВ имели большую пиковую физическую работоспособность и более высокий EE. В одном отчете предполагается, что у людей диаметр аорты(суррогатная мера сердечного выброса), отражающий более высокий EE, больше, чем у обезьян. В группе пациентов с аневризмой брюшной аорты EE в состоянии покоя был выше, чем в контрольной группе. В остальном связь между размерами аорты и EE не изучалась.

Большие физические нагрузки улучшают способность к потере тепла (активация кожной вазодилатации и увеличение кровотока при более низкой температуре ядра, снижение внутреннего температурного порога для начала потоотделения и увеличение скорости потоотделения). Один из предположительных механизмов объясняющих это заключается в том, что упражнения приводят к гиперволемии, увеличению общего объема воды в организме. Это означает, что больший объем интерстициальной жидкости доступен для сердечного выброса и распределяется по работающим мышцам и другим органам, включая кожу и потовые железы. Повышенная интенсивность упражнений также увеличивает общую потерю ионов Na+ и Cl- через пот. Повышенная перфузия кожи и большее количество воды, доступной для испарения через кожу, способствуют более эффективной потере тепла. Эта вызванная тренировками длительная гиперволемия может быть ответственна за адаптацию крупных сосудов, что в конечном итоге приводит к улучшению переносимости физической нагрузки.

Нижняя полая вена во время тренировки

Максимальный диаметр нижней полой вены на выдохе обычно составляет от 15 до 25 мм и чаще больше у мужчин, чем у женщин, хотя у пациентов моложе 60 лет половые различия незначительны. В данном исследовании были получены схожие результаты: не было обнаружено никаких различий между мужчинами и женщинами в диаметре нижней полой вены во время выдоха (20,6 против 21,0 мм соответственно) или вдоха (10,2 против 10,5 мм соответственно).

У тренированных спортсменов были зарегистрированы более крупные диаметры НПВ на выдохе. Кроме того, диаметр НПВ коррелирует с параметрами физической работоспособности, такими как VO2. Была обнаружена корреляция между экспираторным НПВ и параметрами пиковой физической работоспособности (HR, VO2, пульс O2 и нагрузка). Это говорит о том, что на размер НПВ может влиять тренировка выносливости. Возможно, что больший диаметр НПВ связан с большим резервуаром циркулирующей крови и, следовательно, лучшей подготовкой к поддержанию более длительных периодов упражнений. Это наблюдение подтверждается клиническим измерением диаметра НПВ для оценки волемического статуса пациента. Например, диаметр НПВ связан с процентной потерей веса после футбольной тренировки. У пациентов с гиперволемией НПВ больше; аналогично, у спортсменов с лучшей физической работоспособностью и, следовательно, большим волемическим резервуаром НПВ больше.

Легочные артерии во время физических упражнений

Спортсмены имеют большие размеры ЛА, чем неспортсмены, а также больший легочный сосудистый резерв, который необходим для приспособления к значительно увеличенному кровотоку, который происходит во время упражнений. Спортсмены с более высоким легочным кровотоком, как правило, имеют более высокий пиковый VO2. Чанг (Chung) и соавт. 2016 сообщили о корреляции между размерами ЛА и аорты (измеренными с помощью компьютерной томографии) и физической работоспособностью (измеренной с помощью 6-минутного теста ходьбы). В этой работе использовали более доступный метод для измерения размеров ЛА, а именно трансторакальную ЭхоКГ, а также CPET для более детального измерения физической работоспособности, чем это обеспечивается 6-минутным тестом ходьбы.

Результаты показали, что более крупные размеры основной ЛА, LPA и RPA положительно коррелировали с физической нагрузкой. Эти ассоциации наблюдались как у мужчин, так и у женщин. На сегодняшний день ни одно исследование специально не анализировало связь между диаметром ЛА и физической нагрузкой с использованием CPET.

Ограничения исследования

Это исследование было поперечным и не включало контрольную группу малоподвижных людей. Во исследование вошло больше мужчин, чем женщин (149 против 60), в основном из-за последовательного процесса набора. По разным причинам большая часть взрослых мужчин являются регулярными велосипедистами, и наше соотношение мужчин и женщин отражает демографические данные любителей велосипедистов. Однако не все эхокардиографические измерения были возможны для каждого участника. Таким образом, были проанализированы полные наборы данных с результатами CPET и размерами магистральных сосудов для 190 субъектов (134 мужчины, 56 женщин). Кроме того, критерием включения в это исследование была любительская езда на велосипеде не менее 1 часа в неделю, чтобы включить людей с большим разнообразием уровней физической подготовки. Это позволило наблюдать результаты CPET и связи с эхокардиографическими параметрами в широком диапазоне уровней физической нагрузки. Однако это привело к набору добровольцев с разным уровнем физической нагрузки, которые занимались различными видами спорта. Будущие исследования должны включать более однородную группу, чтобы лучше оценить влияние тренировок на размеры крупных сосудов. Результаты этого исследования показали более значимые связи между размерами крупных сосудов и параметрами CPET у мужчин, чем у женщин. Однако на это наблюдение могло повлиять несбалансированное распределение данных. Если бы в исследование было включено больше женщин, предположительно, были бы обнаружены аналогичные тенденции в их физической работоспособности. Кроме того, следует отметить, что хотя выбор и настройка протокола этого исследования соответствовали установленным рекомендациям, различные протоколы испытаний могут влиять на пиковую мощность, достигнутую во время теста. Во многих исследованиях показаны незначительные различия между протоколами, прекращенными из-за истощения, независимо от продолжительности теста или приращения мощности между этапами. В некоторых исследованиях не сообщается о различиях между протоколами испытаний. Наконец, важно признать, что в исследование вошли добровольцы европейского происхождения. Поэтому данные результаты нельзя экстраполировать на всю популяцию.

Заключение

У мужчин размеры грудной и проксимальной части брюшной аорты, а также ЛА и ее ветвей больше. Однако существенных половых различий в размерах нижней полой вены нет. Наблюдаются ассоциации между размерами крупных сосудов и более высокими параметрами физической работоспособности (в частности, VO2, пульс O2, нагрузка и пиковая EE). Эти ассоциации присутствовали у обоих полов и имели сопоставимые направления. Различия в этих ассоциациях были обусловлены различными точками пересечения, которые возникли из наблюдения, что мужчины, как правило, имеют более крупные размеры сосудов, размер тела и большую физическую работоспособность, чем женщины. Это открытие указывает на то, что направление изменений в сосудистой системе у тренирующихся мужчин и женщин схоже, и в этом отношении нет никаких гендерно-специфических изменений. Будущие исследования должны определить клиническую и практическую применимость этих результатов, например, в целях скрининга, связанного со здоровьем, или адаптации протоколов тренировок.

*Также в публикации присутствуют эхограммы, таблицы, графики.

*комментарии редактора