16.5.2016

Sydän- ja verenkiertosairauksien varhaisia ennusmerkkejä etsimässä

Ihmisen lähes kaikkien solujen ja niiden muodostamien kudosten sekä elinten energiantuotanto on riippuvainen hapensaannista. Happi siirtyy ilmakehästä verenkiertoon hengityselimistön avulla, minkä jälkeen sydän- ja verenkiertoelimistö vastaa hapenjakelusta kohdekudoksille kunkin kohdekudoksen tarpeiden mukaan. Erilaiset elimistöä kuormittavat stressitilat aiheuttavat muutoksia kohdekudosten hapentarpeessa. Tyypillinen esimerkki tällaisesta elimistöä kuormittavasta stressitilasta on akuutti fyysinen kuormitus, joka haastaa hengitys-, sydän- ja verenkiertoelimistön toimimaan kuormituksessa työskentelevien kudosten, erityisesti luustolihasten, kasvaneen hapentarpeen turvaamiseksi. Tutkimalla elimistön hapenjakelua ja -kulutusta fyysisen kuormituksen aikana saadaan tietoa hengitys-, sydän- ja verenkiertoelimistön sekä luustolihaksiston toiminnallisesta kapasiteetista.

Maksimaalinen hapenottokyky ennustaa sydän- ja verenkiertosairauksien riskiä

Hengitys-, sydän- ja verenkiertoelimistön sekä luustolihasten toiminnallista kapasiteettia kuvaa maksimaalinen hapenottokyky. Se saadaan mitattua nousujohteisen maksimaalisen kuormituksen aikana hengityskaasuanalyysin avulla. Ilmiötasolla maksimaalinen hapenottokyky muodostuu hapenjakelun ja -kulutuksen tulona. Matemaattisesti tarkastellen maksimaalinen hapenottokyky rakentuu sydämen minuuttia kohden pumppaaman veritilavuuden ja elimistön kudosten veritilavuutta kohden käyttämän happimäärän tulona. Alentunut maksimaalinen hapenottokyky ennustaa vahvasti kohonnutta sydän- ja verenkiertosairauksien riskiä.

Esimerkkejä tautitiloista, joihin liittyy kohonnut sydän- ja verenkiertosairauksien riski, ovat tyypin 1 diabetes (T1D) ja munasarjojen monirakkulaoireyhtymä (polycystic ovary
syndrome
PCOS). Näihin Suomessakin verrattain yleisiin tauteihin liittyy usein myös alentunut maksimaalinen hapenottokyky. Alentumisen suuruuteen vaikuttavat yksittäisen potilaan taudin tila ja fyysinen aktiivisuus.

Diabetes ja PCOS muokkaavat elimistön hapenjakelu ja -kulutuskykyä

Selvitin väitöskirjatutkimuksessani, millaisia fysiologisia mekanismeja aikuisten T1D-miesten ja hedelmällisyysikäisten PCOS-naisten maksimaalisen hapenottokyvyn mahdollisen alentumisen taustalla on. Lisäksi tutkin, miten yksilöllisellä liikuntaharjoittelulla voidaan vaikuttaa T1D-miesten maksimaaliseen hapenottokykyyn, sen osatekijöihin ja siten koko hengitys-, sydän- ja verenkiertoelimistön terveyteen. Tutkimuksen keskeisiä työkaluja olivat toisiinsa integroituneet laboratoriomenetelmät. Niitä hyödyntäen tutkin kollegojeni kanssa hapenjakelun eri osatekijöitä, esimerkiksi sydämen pumppaustoimintaa, ja eri kudosten, erityisesti työskentelevien luustolihasten, hapenkäyttöä nousujohteisen maksimaalisen kuormituksen aikana. Tutkimuskokonaisuus toteutettiin Helsingin yliopiston Liikuntalääketieteen yksikössä ja Urheilulääketieteen säätiön Helsingin urheilulääkäriasemalla osana koti- ja ulkomaisia yhteistyöprojekteja.

Havaitsimme T1D-miesten alentuneen maksimaalisen hapenottokyvyn taustalta alentuneen veritilavuuden ja siten alentuneen sydämen pumppaustoiminnan. Tulostemme mukaan oli T1D-miehillä myös työskentelevän luustolihaksen maksimaalinen verenvirtaus alentunut, riippumatta sydämen toiminnasta. Nämä tekijät yhdessä johtavat T1D-miehillä alentuneeseen hapenjakeluun, joka puolestaan johtaa alentuneeseen hapenkulutukseen kuormituksen aikana. Havaitsimme myös, että mitä huonompi verensokeritasapaino T1D-potilaalla on, sitä enemmän tarkastelemamme osatekijät maksimaalista hapenottokykyä rajoittavat.

Tulostemme perusteella PCOS-naisten alentuneen maksimaalisen hapenottokyvyn taustalla ei ole niinkään heikentynyt sydämen pumppaustoiminta. Heidän kohdallaan kyse lienee oireyhtymän aiheuttamista hapenkulutusta alentavista muutoksista happea käyttävissä kudoksissa, erityisesti luustolihaksissa.

Säännöllinen liikunta parantaa diabeetikoiden maksimaalista hapenottokykyä

Havaitsimme vuoden mittaisen liikuntaharjoittelun parantavan T1D-miesten maksimaalista hapenottokykyä ja sydämen toimintaa kuvaavia muuttujia samassa määrin kuin terveillä verrokkihenkilöillä. Harjoittelun aikaansaamat, työskentelevien lihasten sisäistä hapenjakelua eli lähinnä verenvirtausta parantavat muutokset vaikuttaisivat kuitenkin olevan T1D-miehillä maltillisempia kuin terveillä verrokkihenkilöillä. Tutkimuksemme mukaan harjoittelun määrällä ja laadulla ei ole T1D-potilaiden kohdalla yhtä johdonmukaista yhteyttä harjoittelun aikaansaamiin vasteisiin kuin terveillä koehenkilöllä. Tämä korostaa yksilöllisen liikuntaohjeistuksen tarvetta T1D-potilaiden kohdalla.

Kokonaisuudessaan väitöskirjatutkimukseni tarjoaa lisätietoa sydän- ja verenkiertosairauksien varhaisista ennusmerkeistä ja osoittaa omalta osaltaan, että kyseisiä ennusmerkkejä voidaan vaimentaa säännöllisellä liikunnalla.

Teksti: Lääkäri, tohtorikoulutettava Antti-Pekka Rissanen, Liikuntalääketieteen yksikkö, Clinicum, Helsingin yliopisto

Kirjoitus on osa Terveyden tutkimuksen tutkijakoulun ja Suomen Akatemian ”Tieteen popularisointi – näin kerron tutkimuksestani” -kurssin juttusarjaa. Lisätietoja: http://www.helisci.fi/tt/tietystifi/

 

Viimeksi muokattu 12.5.2017

Tietysti.fi on Suomen Akatemian sivusto, joka kertoo yleistajuisesti Akatemian rahoittamasta tutkimuksesta sekä tieteestä ja tutkimuksesta yleensä. Sivuille kootaan muun muassa tutkijahaastatteluita, tieteen yleisötapahtumia, tiedeuutisia ja tutkimuksesta kertovia taustajuttuja.

Seuraa meitä:

Ota yhteyttä

Suomen Akatemian viestintä
terhi.loukiainen@aka.fi

Lisätietoja Suomen Akatemiasta www.aka.fi