Η προπόνηση υψηλής έντασης ενδυναμώνει την καρδιά ακόμη περισσότερο από ό, τι η άσκηση μέτριας έντασης. Τώρα οι ερευνητές έχουν βρει αρκετές απαντήσεις σε αυτό που κάνει τη σκληρή προπόνηση τόσο αποτελεσματική.
“Η έρευνά μας στους αρουραίους με καρδιακή ανεπάρκεια δείχνει ότι η άσκηση μειώνει τη σοβαρότητα της νόσου, βελτιώνει την καρδιακή λειτουργία και αυξάνει την ικανότητα εργασίας. Η ένταση της άσκησης είναι πραγματικά σημαντική για την επίτευξη αυτού του αποτελέσματος”, είπε ο Thomas Stølen, ερευνητής στο Norwegian University of Science and Technology (NTNU).
Ο Stølen και ο συνάδελφός του Morten Høydal είναι οι κύριοι συγγραφείς της μελέτης που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Molecular and Cellular Cardiology. Οι ερευνητές προσπάθησαν να διερευνήσουν τι συμβαίνει μέσα στα μυϊκά κύτταρα μετά από την τακτική σωματική άσκηση.
“Βρήκαμε ότι η άσκηση βελτιώνει σημαντικές ιδιότητες τόσο στον τρόπο με τον οποίο τα καρδιακά μυϊκά κύτταρα χειρίζονται το ασβέστιο όσο και στη διεξαγωγή ηλεκτρικών σημάτων στην καρδιά. Αυτές οι βελτιώσεις επιτρέπουν στην καρδιά να χτυπά πιο έντονα και μπορεί να εξουδετερώσει τις απειλητικές για τη ζωή διαταραχές του καρδιακού ρυθμού”, είπε ο Stølen.
Για να μπορεί μια καρδιά να χτυπά δυνατά και ρυθμικά, πολλές λειτουργίες πρέπει να δουλεύουν μαζί. Κάθε φορά που η καρδιά κτυπά, ο φλεβόκομβος -ο βηματοδότης της καρδιάς- στέλνει ηλεκτρικούς παλμούς στην υπόλοιπη καρδιά. Αυτές οι ηλεκτρικές παρορμήσεις ονομάζονται δυναμικά δράσης.
Όλα τα καρδιακά μυϊκά κύτταρα περικλείονται από μια μεμβράνη. Σε ηρεμία, η ηλεκτρική τάση στο εσωτερικό της κυτταρικής μεμβράνης είναι αρνητική σε σύγκριση με την τάση στο εξωτερικό. Η διαφορά μεταξύ της τάσης στο εξωτερικό και στο εσωτερικό της κυτταρικής μεμβράνης ονομάζεται δυναμικό ηρεμίας.
Όταν τα δυναμικά δράσης φτάνουν στα κύτταρα των καρδιακών μυών, πρέπει να ξεπεράσουν το δυναμικό της μεμβράνης ανάπαυσης κάθε κυττάρου για την αποπόλωση του κυτταρικού τοιχώματος. Όταν συμβεί αυτό, το ασβέστιο μπορεί να ρέει στο κύτταρο μέσω διαύλων στην κυτταρική μεμβράνη.
Το ασβέστιο ξεκινά την πραγματική συστολή των καρδιακών μυϊκών κυττάρων. Όταν ολοκληρωθεί αυτή η διαδικασία, το ασβέστιο μεταφέρεται έξω από το κύτταρο ή πίσω στο σημείο αποθήκευσής του μέσα σε κάθε κύτταρο καρδιακού μυός. Από εκεί, το μέταλλο είναι έτοιμο να συμβάλει σε μια νέα συστολή την επόμενη φορά που θα προκύψει ένα δυναμικό δράσης.
Εάν η ηλεκτρική αγωγιμότητα της καρδιάς ή το σύστημα διαχείρισης ασβεστίου αποτύχει, ο κίνδυνος είναι ότι λιγότερα κύτταρα καρδιακού μυός θα συστέλλονται, η συστολή σε κάθε κύτταρο θα είναι αδύναμη και τα ηλεκτρικά σήματα θα γίνουν χαοτικά με αποτέλεσμα οι καρδιακοί θάλαμοι να αρχίσουν να φτερουγίζουν χωρίς κατεύθυνση.
“Όλες αυτές οι διαδικασίες είναι δυσλειτουργικές όταν κάποιος έχει καρδιακή ανεπάρκεια. Το δυναμικό δράσης διαρκεί πάρα πολύ, το δυναμικό ανάπαυσης των κυττάρων είναι πολύ υψηλό και η λειτουργία μεταφοράς των καναλιών ασβεστίου στο κυτταρικό τοίχωμα διαταράσσεται. Το ασβέστιο στη συνέχεια διαρρέει από την αποθηκευμένη του θέση μέσα στον καρδιακό μυ”, ανέφερε ο Stølen.
Τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν ότι η εντατική άσκηση μπορεί να αντιστρέψει πλήρως ή εν μέρει όλες αυτές τις δυσλειτουργίες.
Δυναμικό δράσης και δυναμικό ηρεμίας
Κανονικά, ο φλεβόκομβος κάνει μια ανθρώπινη καρδιά να κτυπά μεταξύ 50 και 80 παλμών κάθε λεπτό όταν βρίσκεται σε ηρεμία. Αυτό αρκεί για να τροφοδοτήσει όλα τα όργανα και τα κύτταρα του σώματος με όσο όσο οξυγόνο χρειάζονται.
Όταν πάμε για μια βόλτα, η καρδιά μας αρχίζει αυτόματα να χτυπάει λίγο πιο γρήγορα έτσι ώστε η παροχή αίματος να προσαρμόζεται στο αυξημένο επίπεδο δραστηριότητας. Όσο υψηλότερη είναι η ένταση της δραστηριότητας, τόσο πιο πολύ δουλεύει η καρδιά. Η άσκηση, με τον καιρό ενισχύει την καρδιά έτσι ώστε να μπορεί να αντλεί περισσότερο αίμα για το υπόλοιπο σώμα κάθε φορά που χτυπάει. Έτσι, ο φλεβόκομβος διευκολύνεται, και τα καλά γυμνασμένα άτομα έχουν χαμηλότερο καρδιακό ρυθμό ανάπαυσης.
Το κλάσμα εξώθησης
Στα άτομα με καρδιακή ανεπάρκεια, η ικανότητα της καρδιάς να αντλεί αίμα είναι αδύναμη και τα όργανα δεν λαμβάνουν αρκετό αίμα για να διατηρήσουν την καλή λειτουργία του. Τα άτομα με καρδιακή ανεπάρκεια έχουν χαμηλή ανοχή στην άσκηση και συχνά λαχανιάζουν με ελάχιστη προσπάθεια. Με άλλα λόγια, η αύξηση της δύναμης άντλησης στην καρδιά είναι απολύτως απαραίτητη για την ποιότητα ζωής και την υγεία των ατόμων με καρδιακή ανεπάρκεια.
Πολλοί από τους περίπου 100.000 Νορβηγούς που ζουν με καρδιακή ανεπάρκεια έχουν αναπτύξει την πάθηση μετά από σοβαρή καρδιακή προσβολή -όπως και οι αρουραίοι στη μελέτη των Stølen και Høydal. Στους υγιείς αρουραίους, η καρδιά αντλεί το 75% του αίματος με κάθε συστολή. Σε αρουραίους με καρδιακή ανεπάρκεια, αυτό το μέτρο της ικανότητας άντλησης, που ονομάζεται κλάσμα εξώθησης, μειώθηκε στο 20%, είπε ο Stølen.
Το κλάσμα εξώθησης αυξήθηκε στο 35% μετά από έξι έως οκτώ εβδομάδες με σχεδόν καθημερινές προπονήσεις σε διάδρομο. Οι αρουραίοι έκαναν διαστήματα τεσσάρων λεπτών περίπου στο 90% της μέγιστης ικανότητάς τους, αρκετά παρόμοια με τη μέθοδο 4 × 4 που υποστηρίχθηκε από αρκετές ερευνητικές ομάδες στο NTNU για πολλά χρόνια -τέσσερα λεπτά άσκηση και τέσσερα λεπτά διάλειμμα.
“Η διαλειμματική προπόνηση βελτίωσε επίσης σημαντικά την προετοιμασία των αρουραίων. Μετά την περίοδο προπόνησης, το επίπεδο φυσικής κατάστασης ήταν στην πραγματικότητα καλύτερο από αυτό των μη γυμνασμένων αρουραίων που δεν είχαν υποστεί καρδιακή προσβολή”, είπε ο Stølen.
Ο μειωμένος χειρισμός ασβεστίου σε ένα καρδιακό μυϊκό κύτταρο όχι μόνο κάνει το κύτταρο να συστέλλεται με μειωμένη δύναμη κάθε φορά που υπάρχει δυναμικό δράσης. Κάνει επίσης το ασβέστιο να συσσωρεύεται μέσα στην περιοχή που είναι γεμάτη με υγρό του κυττάρου -το κυτοσόλιο- όπου ξεκινά κάθε συστολή. Το κυτοσόλιο, το οποίο περικλείεται από το κυτόπλασμα, είναι το εσωτερικό υγρό του κυττάρου, στο οποίο λαμβάνει χώρα ένα τμήμα του μεταβολισμού και συνίσταται κυρίως από νερό, και διάφορα μόριο όπως π.χ. πρωτεΐνες (σε ποσοστό 20-30%).
Τα αποθέματα ασβεστίου μέσα στα κύτταρα υποτίθεται ότι απελευθερώνουν ασβέστιο μόνο όταν η καρδιά ετοιμάζεται να χτυπήσει. Η καρδιακή ανεπάρκεια, ωστόσο, προκαλεί συνεχή διαρροή ασβεστίου από αυτές τις αποθήκες. Μετά από κάθε συστολή, το ασβέστιο πρέπει να μεταφερθεί αποτελεσματικά πίσω στις αποθήκες ασβεστίου -ή έξω από το καρδιακό μυϊκό κύτταρο- μέσω εξειδικευμένων αντλιών. Σε ασθενείς με καρδιακή ανεπάρκεια, αυτές οι αντλίες δεν λειτουργούν καλά.
Όταν συσσωρεύεται πολύ ασβέστιο μέσα στο κυτοσόλιο, τα καρδιακά μυϊκά κύτταρα μπορούν να ξεκινήσουν νέες συστολές όταν στην πραγματικότητα υποτίθεται ότι είναι σε ηρεμία. Αναπτύσσεται ένα ηλεκτρικό δυναμικό που αναγκάζει την καρδιά να στέλνει ηλεκτρικά σήματα όταν δεν θα έπρεπε. Αυτό μπορεί να προκαλέσει κοιλιακή μαρμαρυγή στους καρδιακούς θαλάμους. Αυτή η κοιλιακή μαρμαρυγή είναι θανατηφόρα και συνηθισμένη αιτία καρδιακής ανακοπής.
Έντονη άσκηση και ασβέστιο
“Βρήκαμε ότι η έντονη άσκηση με διαλείμματα βελτιώνει έναν αριθμό μηχανισμών που επιτρέπουν την άντληση ασβεστίου από τα κύτταρα και την αποθήκευσή του πιο αποτελεσματικά μέσα στα κύτταρα. Επίσης, η διαρροή από τις αποθήκες ασβεστίου μέσα στα κύτταρα σταμάτησε”, είπε ο Stølen.
Το αποτέλεσμα ήταν σαφές όταν οι ερευνητές προσπάθησαν να προκαλέσουν κοιλιακή μαρμαρυγή σε αρουραίους με καρδιακή ανεπάρκεια. Το κατάφεραν μόνο σε ένα από τα εννέα ζώα που είχαν ολοκληρώσει την διαλειμματική προπόνηση. Συγκριτικά, δεν είχαν κανένα πρόβλημα να προκαλέσουν μαρμαρυγή στους αρουραίους με καρδιακή ανεπάρκεια που δεν είχαν ασκηθεί.
Η ερευνητική ομάδα έδειξε ότι η άσκηση βελτιώνει τη διαχείριση το ασβεστίου στα νοσούντα καρδιακά μυϊκά κύτταρα με διάφορους τρόπους. Η εκγύμναση κάνει επίσης το ηλεκτρικό σύστημα της καρδιάς πιο λειτουργικό. Επιπλέον, έδειξε ότι η άσκηση αντισταθμίζει τις διαδικασίες που προκαλούν την καρδιά να γίνει μεγάλη και άκαμπτη. Συνολικά, αυτές οι βελτιώσεις καθιστούν κάθε καρδιακό παλμό πιο ισχυρό και μειώνουν τη σοβαρότητα της καρδιακής ανεπάρκειας. Μειώθηκε επίσης ο κίνδυνος επικίνδυνης κοιλιακής μαρμαρυγής.
Τα micro-RNA
Ο Stølen και η ομάδα του προσπάθησαν να καταλάβουν γιατί η άσκηση διασφαλίζει ότι τα καρδιακά μυϊκά κύτταρα είναι σε θέση να φροντίζουν το ασβέστιο με το σωστό τρόπο. Έτσι, διερεύνησαν εάν η άσκηση είχε αλλάξει τη γενετική δραστηριότητα μέσα στα κύτταρα αρουραίων. Χιλιάδες διαφορετικοί τύποι μικρομορίων που ονομάζονται micro-RNA ελέγχουν πιθανώς το μεγαλύτερο μέρος αυτής της δραστηριότητας μέσω άμεσης αλληλεπίδρασης με γονίδια.
“Αποδείχθηκε ότι 55 από τις παραλλαγές micro-RNA που εξετάσαμε άλλαξαν στους αρουραίους με καρδιακή ανεπάρκεια σε σύγκριση με τους υγιείς αρουραίους. Η προπόνηση έφερε 18 από αυτά σε υγιή επίπεδα. Αρκετά από τα σχετικά μικρομόρια είναι γνωστό ότι παίζουν ρόλο τόσο στη διαχείριση ασβεστίου όσο και στο ηλεκτρικό σύστημα αγωγιμότητας της καρδιάς, αλλά το πιο ενδιαφέρον πράγμα είναι ότι ανακαλύψαμε πως νέα micro-RNA μπορούν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στην καρδιακή ανεπάρκεια”, είπε ο Stølen.
Η άσκηση μέτριας έντασης
Αυτή η μελέτη ως επί το πλείστον εξέτασε τα αποτελέσματα της προπόνησης διαστήματος υψηλής έντασης. Αλλά η μελέτη περιέλαβε επίσης μια ομάδα αρουραίων που γυμνάστηκαν πιο ήρεμα. Οι αρουραίοι σε αυτήν την ομάδα έτρεξαν στην ίδια απόσταση και έτσι έκαναν τόσο συνολική προπονητική εργασία όσο οι αρουραίοι στην ομάδα της διαλειμματικής άσκησης. Ωστόσο, έπρεπε να ασκούν περισσότερο χρόνο κάθε φορά, αφού προπονούνταν με χαμηλότερη ένταση.
Αυτή η μορφή άσκησης είχε επίσης ως αποτέλεσμα αρκετές βελτιώσεις στην υγεία. Όμως, η συντριπτική πλειονότητα των βελτιώσεων ήταν μεγαλύτερη με τη διαλειμματική προπόνηση. “Για παράδειγμα, καταφέραμε να προκαλέσουμε καρδιακή μαρμαρυγή σε πέντε από οκτώ αρουραίους μετά από μια περίοδο μέτριας άσκησης και η ικανότητα άντλησης τους είχε βελτιωθεί μόνο κατά το ήμισυ σε σχέση με την ομάδα της διαλειμματικής προπόνησης”, είπε ο Stølen.
