Hyvä kunto ja kapea vyötärö suojaavat pitkäaikaissairaiden nuorten valtimoita

Sydän- ja verisuonisairaudet ovat edelleen yksi suurimmista kansansairauksistamme ja merkittävä terveydenhuollon kuormittaja. Valtimotauteihin johtavat epäedulliset muutokset verisuonten rakenteessa ja toiminnassa alkavat usein jo lapsuudessa. Vähäinen liikunta, ylipaino ja huono kestävyyskunto ovat yhdistetty näihin muutoksiin väestöpohjaisissa perusterveissä lapsiaineistoissa. Erityisesti pitkäaikaissairailla ja vammaisilla lapsilla ja nuorilla riski valtimotauteihin saattaa olla kohonnut. Tutkimuksissa on havaittu, että pitkäaikaissairaat ja vammaiset lapset liikkuvat vähemmän, ovat useammin ylipainoisia sekä huonokuntoisempia kuin heidän terveet ikätoverinsa.

Valtimoiden jäykistyminen ja niiden toiminnan häiriöt ovat yksi ensimmäisistä valtimotautien merkeistä. Valtimojäykkyydestä on kirjoitettu enemmän täällä.

Matalan kestävyyskunnon on havaittu olevan keskeinen valtimo- ja aineenvaihduntasairauksien riskitekijä lapsilla, nuorilla ja aikuisilla. Kuten todettua, pitkäaikaissairailla ja vammaisilla lapsilla ja nuorilla kestävyyskunto on usein heikompi kuin normaalisti kehittyvillä lapsilla ja nuorilla. Kuvassa 1. on esitetty pitkäaikaissairaiden ja vammaisten maksimaalisen hapenottokyvyn taso suhteessa väestöpohjaiseen vertailuaineistoon.

Fitness_kuva
KUVA 1. Suhteellinen maksimaalinen hapenottokyky pitkäaikaissairailla ja vammaisilla lapsilla. Lähde: Takken, Bongers,  van Brussel, Haapala, Hulzeboz (2017). ESRD: end-stage renal disease; SB: spina bifida; AP: achondroplacia; ALL: acute lymphoblastic leukemia; JIA: juvenile idiopathic arthritis; OI: osteogenesis imperfecta; CF: cystic fibrosis; CP: cerebral palsy

Tutkimuksia pitkäaikaissairaiden ja vammaisten lasten ja nuorten valtimotautiriskiin olevista tekijöistä on vähän ja aikaisemmat tutkimukset ovat olleet hyvin pieniä.

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia kestävyyskunnon, kehon koostumuksen kuvaajien sekä urheiluharrastuksen yhteyksiä valtimojäykkyyteen. Lisäksi tutkimme, onko olemassa kynnysarvo maksimaaliselle hapenottokyvylle ja kehon koostumuksen kuvaajille, jonka ylä- tai alapuolella valtimojäykkyys kasvaa.

Tutkimuksen menetelmät

Tutkimukseen osallistui 140 alankomaalaista pitkäaikaissairasta tai vammaista nuorta. Nuoret oli rekrytoitu mukaan tutkimukseen mm. kuntoutuskeskuksista, Wilhelminan lastensairaalasta sekä erilaisista järjestöistä.

Kestävyyskunto mitattiin joko polkupyöräegrometrilla (esimerkiksi kaikki sydänlapset ja -nuoret), juosten tehdyllä sukkulajuoksutestillä tai pyörätuolilla tehdyllä sukkula-ajotestillä. Riippumatta testaustavasta, tutkittavilta mitattiin hengityskaasujen vaihto hengityskaasuanalysaattorilla maksimaalisen hapenottokyvyn analysoimiseksi. Kehon koostumusta varten mitattiin vyötärönympärys, kehon rasvaprosentti sekä painoindeksi. Lisäksi painoindeksi ja vyötärönympärys ikä- ja sukupuolistandardoitiin Alankomaalaisen väestöaineiston perusteella. Urheiluharrastukseen osallistumisen tutkimiseksi tutkimukseen rekrytoitiin säännöllisesti, vähintään kahdesti viikossa, urheiluseuran harjoituksiin osallistuvia nuoria. Valtimoiden jäykkyys mitattiin kajoamattomalla Arteriograph-laitteella (Kuva 2). Myös valtimojäykkyys ikä- ja sukupuolistandardoitiin yli 3300 keskieurooppalaisen lapsen ja nuoren aineistoon perustuvien viitearvojen perusteella.

wp_20161107_006
KUVA 2. Arteriograph-laite, jota käytettiin valtimojäykkyyden mittaamiseen. Kuva: Eero Haapala

Tulokset

Tutkimukseen osallistuneesta nuoresta 17 oli sydänsairaus, neljällä keuhkosairaus, 10 aineenvaihdunnan sauraus, 11 ortopedinen vamma, 82 hermolihasjärjestelmän sairaus tai vamma, kuudella immunologinen tai hematologinen sairaus, kolmella syöpä ja seitsemällä epilepsia.

Tutkimuksessa havaittiin, että matalampi maksimaalinen hapenottokyky oli yhteydessä jäykempiin valtimoihin. Lisäksi tutkimuksessa havaittiin, että nuorilla, joiden maksimaalinen hapenottokyky oli alle 35 mL/kg/min oli myös jäykemmät valtimot kuin muilla nuorilla. Suhteutettuna viitearvoihin, hapenottokyky 35 mL/kg/min on jonkin verran väestön keskimääräistä hapenottokykyä matalampi (Kuva 3). Toisin sanoen, välttyäkseen kohonneelta valtimojäykkyydeltä, ei tarvitse olla huippu-urheilija, vaan jo keskimääräinen hapenottokyky näyttäisi olevan valtimoille eduksi.

Fitness2-kuva
KUVA 3. Maksimaalisen hapenottokyvyn vertailuarvot iän ja sukupuolen mukaan. Vasemmalla pojat, oikealla tytöt. Lähde: Takken, Bongers, van Brussel, Haapala, Hulzebos (2017).

Tutkimuksessa myös pidempi vyötärönympärys oli yhteydessä jäykempiin valtimoihin. Vastaavanlaista yhteyttä ei havaittu painoindeksillä tai rasvaprosentilla. Lisäksi vyötärönympärys joka ylitti 73 cm oli yhteydessä kohonneeseen valtimojäykkyyteen. Suhteutettuna Alankomaiden väestötietoihin, tämä tarkoittaa sitä, että jo nuorten keskimääräinen vyötärönympärys oli yhteydessä kohonneeseen valtimojäykkyyteen.

Urheiluharrastukseen osallistumisella ei tässä tutkimuksessa ollut yhteyttä valtimojäykkyteen.

Johtopäätökset

Riittävän liikunta ja terveellinen ruokavalio luovat pohjan myös pitkäaikaissairaiden ja vammaisten nuorten valtimoterveydelle. Tämän tutkimuksen tulokset tukevat aikuisilla tehtyjen tutkimusten tuloksia siitä, että on tärkeää olla olematta huonossa kunnossa. Kohtuullisesti kuormittava ja rasittava liikunta on käytännössä ainoa tapa parantaa kestävyyskuntoa. Liikunta onkin tärkeää kaikille, mutta erityisesti niille joilla on pitkäaikaissairauksia. Urheiluharrastuksella ei kuitenkaan ollut yhteyttä valtimojäykkyyteen. Näyttäisi siltä, että urheiluharrastus, joka toistuu vain muutaman kerran viikossa, ei yksinään tarjoa riittävää valtimoiden toimintaa ja rakennetta edistävää kuormitusta.

Tässä tutkimuksessa jo väestön keskimääräistä vyötärönympärystä vastaava vyötärön mitta oli yhteydessä kohonneeseen valtimojäykkyyteen. Toisaalta painoindeksillä tai rasvaprosenttilla ei vastaavaa yhteyttä havaittu. Havaintomme eivät ole aivan uniikkeja, sillä suuressa israelilaistutkimuksessa sydäntautikuolleisuus lisääntyi 40 vuoden seurannan aikana, jos painoideksi oli ollut normaalipainon ylärajoilla tai korkeampi teini-iässä.  Tarvitaan kuitenkin lisää kehon koostumuksen ja terveyden kuvaajien raja-arvoja selvittäviä tutkimuksia, ennen kuin näistä tuloksista voi antaa väestötason suosituksia lasten ja nuorten terveydenedistämisen tueksi.

Artikkeli ”The associations of cardiorespiratory fitness, adiposity and sports participation with arterial stiffness in youth with chronic diseases or physical disabilities” julkaistiin European Journal of Preventive Cardiology -lehdessä. Artikkelin kirjoittaja-versio on löydettävissä täältä.

NEEDS-tutkimus on käynnissä – osallistujia tarvitaan edelleen

Ensimmäiset vapaaehtoiset NEEDS-tutkimukseen osallistuneet nuoret ovat jo lähellä oman tutkimusjaksonsa loppua. Alustavat tulokset ovat lupaavia ja juoksutreenit on tehty täysillä ja hyvällä huumorilla.

Tutkimukseen tarvitaan kuitenkin vielä lisää osallistujia. Jos olet 16-19-vuotias nuori, olet ennakkoluutoton ja valmis kokeilemaan uuttaa, olet enemmän kuin tervetullut osallistumaan tutkimukseen. Alla on kuvatu tutkimuksen kulku ja mittaukset sekä harjoittelujaksoa.

Projektin tarkoituksena on tutkia korkeaintensiivisen intervalliharjoittelun (HIIT) vaikutuksia mm. kognitioon, valtimoiden terveyteen, kehon koostumukseen ja kestävyyskuntoon. Tutkimus on suunniteltu siten, että se aiheuttaa mahdollisimman vähän vaivaa osallistujille ja esimerkiksi harjoitukset pidetään kouluajalla tai sovitusti jonain muuna ajankohtana. Tutkimuksessa osallistujat jaetaan alussa joko harjoitusryhmään tai verrokkiryhmään. Harjoitusryhmä osallistuu ensin neljän viikon HIIT-harjoittelujakson ja verrokkiryhmä jatkaa tavanomaista elämäänsä. Neljän viikon jälkeen ryhmät vaihtavat paikkoja (Kuva 1).

Protokolla.jpg

Kuva 1. Tutkimuksen eteneminen

Mittaukset

Tutkimuksessa mukana olevat osallistuvat kolmeen mittaukseen yliopiston tiloissa. Mittauksissa kerätään tietoa kehon koostumuksesta mm. bioimpedanssilaitteella, valtimoiden terveydestä Arteriograph-laitteella (Kuva 2), kognitiosta tietokoneella tehtävillä testeillä ja kestävyyskunnosta polkupyörällä tehtävällä maksimaalisella polkemistestillä (Kuva 3). Kaikki mittaukset ovat turvallisia ja kivuttomia.

wp_20161107_006
Kuva 2. Valtimoiden jäykkyyden mittaus Arteriograph-laitteella
wp_20161107_009
Kuva 3. Kestävyyskunnon mittaus polkupyöräergometritestillä. Testissä mitataan tarkasti maksimaalista hapenottokykyä hengityskaasuanalyysin avulla.

Harjoitukset

HIIT-harjoituksissa juostaan 30-60 sekunnin mittaisia jaksoja mahdollisimman kovaa 8-12 kertaa. Jokaista juoksujaksoa seuraa 75 sekunnin lepojakso. Yksittäinen harjoituskerta kestää noin 30 minuuttia. Harjoitukset pidetään yleensä kouluaikana ruokavälitunnilla, mutta ne voidaan pitää myös muulla ajalla.

wp_20161010_002
Kuva 4. Harjoituksissa juostaan kahden, noin 20 metrin päässä toisistaan olevien, viivan väliä edestakaisin.

Mitä tuloksia tutkimukseen osallistumisesta voi odottaa?

Harjoittelu voi parantaa kestävyyskuntoa, jaksamista koulussa sekä valtimoiden terveyttä. Lisäksi osallistujat saavat tarkkaa tietoa kehostaan ja HIIT:in mahdollisuudesta kehittää näitä ominaisuuksia.

NEEDS-tutkimuksen alustavia tuloksia

NEEDS-tutkimuksessa tutkimmme korkeaintensiivisen intervalliharjoittelun eli tutummin HIIT-harjoittelun vaikutuksia nuorten toisen asteen opiskelijoiden fyysiseen kuntoon, valtimoiden terveyteen sekä kognitiivisiin toimintoihin. Lisäksi tutkimme onko HIIT-harjoittelu soveltuva aktivointimuoto nuorille eli pitävätkö nuoret ”hiukan reippaammasta” liikehdinnästä ja voisiko HIIT-harjoittelu olla yksi mahdollisuus edistää nuorten terveyttä ja hyvinvointia liikunnan avulla.

Ensimmäiset tulokset julkaistiin Kuopiossa 28.4.2016 pidetyssä ”Physiology that Unites Exercise and Cognition” -symposiumissa. Toteutimme tutkimuksen pilottivaiheen satunnaistettuna ja kontrolloituna -tutkimuksena. Arvoimme 19 nuorta lukiolaista joko interventio- (N=9) tai verrokkiryhmään (N=10). Interventioryhmään kuuluneet osallistuivat yhteensä kuuteen HIIT-harjoutukseen, joista neljä oli juoksuharjoituksia ja kaksi tabata-tyyppistä kuntopiiriharjoituksia. Juoksuharjoituksiin sisältyi kahdeksan yhden minuutin mittaista maksimaalisuuteen pyrkivää juoksujaksoa, joiden välissä oli 75 sekunnin lepojakso. Kaikki juoksut juostiin noin 20 metrin matkalla edestakaisin koulun salissa. Tabataharjoitukset sisälsivät kolme erilaista kahden liikkeen patteria, joiden tarkoituksena oli aktivoida suuria lihasryhmiä.

Pilottitutkimuksemme perusteella jo kahden viikon HIIT-harjoittelulla näyttäisi olevan myönteinen vaikutus nuorten kestävyyskuntoon, joskin kahden viikon aikana saavutettu vaikutus oli melko pieni. Lisäksi havaitsimme, että  reaktioaikaa mittaavissa kognitiivisissa tehtävissä reaktioaika parani verrokkiryhmässä, mutta ei interventioryhmässä. Samoin havaitsimme, että työmuisti parani vain verrokkiryhmässä, mutta visuaalinen muisti ja visuaalinen oppiminen parani vain interventioryhmässä. Tulosten perusteella HIIT-harjoittelun vaikutus kognitioon ei ole selkeä, mutta on mahdollista että harjoittelulla on suurempi vaikutus monimutkaisempiin kognitiivisiin toimintoihin.

Pilottitutkimus antoi myös tietoa siitä, kuinka paljon nuoret pitivät harjoittelusta ja miten harjoittelusta pitäminen muuttui harjoittelun myötä. Tulosten perusteella harjoittelun nautittavuus kasvoi harjoittelun edetessä ja oli hyvin siedettyä.

Pilottitutkimuksen perusteella HIIT-harjoittelu näyttäisi olevan verrattain tehokas ja kohtuullisen hyvin siedetty tapa edistää nuorten hyvinvointia liikunnan avulla. Lisäksi kyseinen interventio näyttäisi olevan mahdollinen toteuttaa kouluympäristössä ilman suuria panostuksia. Aiheesta tarvitaan kuitenkin lisää tutkimuksia isommalla aineistolla ja pidemmällä harjoittelujaksolla. NEEDS-tutkimuksen varsinainen tutkimusvaiheen on tarkoitus jatkaa suuremmalla tutkimusotoksella ja pidemmällä harjoittelujaksolla syksyllä 2016.

Alla: Physiology that Unites Exercise and Cognition -symposiumissa esitetty posteri NEEDS-tutkimuksen tuloksista.  Stenman_Physiology that unites exercise and cognition