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.

Mainokset

Runsas reipas liikunta voi parantaa valtimoterveyttä jo lapsilla

Tuoreen tutkimuksen mukaan reipas liikunta on yhteydessä pienempään valtimoiden jäykkyyteen jo 6–8-vuotiailla lapsilla. Tutkimuksessa fyysisesti passiivisella ajalla tai kevyellä liikunnalla ei kuitenkaan ollut yhteyttä valtimoiden jäykkyyteen. Itä-Suomen yliopiston Lasten liikunta ja ravitsemus -tutkimukseen liittyvät tulokset julkaistiin Pediatric Exericise Science -lehdessä. Tutkimus tehtiin yhteistyössä Cambridgen yliopiston kanssa.

Mitä valtimoiden jäykkyys tarkoittaa?

Valtimoiden jäykkyys riippuu niiden viskoelastisista ominaisuuksista. Normaalisti toimivat valtimot ehkäisevät ylimääräisen sydämelle aihetuvan työkuorman jakamalla sydämen työntämän verimäärän tasaisesti muualle elimistöön. Valtimoiden jäykistyessä pulssipaine aortassa kasvaa lisäten sydämen työmäärää. Verenpaineen nousun johdosta kasvanut sydämen työmäärä  lisää riskiä mm. sydämen vajaatoimintaan, sydämen hapenpuutteeseen, sydänlihaksen epänormaaliin kasvuun ja sydämen toiminnan heikkenemiseen.

Valtimoiden jäykistyminen johtuu valtimoseinämän elastiinin ja kollageenin suhteen muutoksista ja elastiiniin tulevien vauroiden johdosta jäykän kollageenin merkitys valtimoseinämässä kasvaa. Elastiinin vauritoitumista edistää esimerkiksi elimistön matala-asteinen tulehdustila, pitkäaikainen oksidatiivinen stressi joka johtaa kalkin kertymiseen valtimoiden seinämiin, muutokset solun omassa viestinnässä sekä endoteelin eli valtimon sisäpinnan toimintahäiriöt.

Valtimoiden jäykkyys terveysriskinä

Sydän- ja verisuonisairaudet ovat merkittävä kliininen, kansanterveydellinen ja -taloudellinen onglema, jotka alkavat kehittyä jo lapsuusiässä. Valtimoiden jäykkyyttä pidetään näiden sairauksien riskitekijänä. Aikuisilla suurentunut valtimojäykkyys on yhdistetty suurempaan sydänsairauksien ja sydänsairauksista johtuvan kuoleman riskiin, usein riippumatta muista riskitekijöistä. Suurentunut valtimojäykkyys on yhdistetty myös heikompaan kognitiiviseen suoriutumiseen sekä aivoinfarktin riskiin ikääntyneillä. Lapsilla puolestaan metabolinen oireyhtymä, lihavuus sekä huono kestävyyskunto on yhdistetty suurempaan valtimojäykkyyteen.

Liikunnan kuormittavuus

Liikunnan kuormittavuudella saattaa  olla merkitystä liikunnan vaikutuksiin valtimoiden jäykkyyteen ja toimintaan. Seuraavassa on kuvatty lyhyesti esimerkkien avulla mitä eri kuormittavuusluokat tarkoittavat. Usein liikunnan kuormittavuus määritellään lepoaineenvaihdunnan kerrannaisten (Metabolic Equivalent of Task, MET) avulla (Ridley ym. 2008). 1-1,3 MET:iä kuvaa aktiivisuuden tasoa, joka vastaa  karkeasti nukkumista ja hiljaa paikallaan makaamista. MET-taso 1,4-1,5 puolestaan kuvaa energiankulutusta joka vastaa hiljaista istumista. Alle 1,5 MET:in aktiivisuustasoa käytetään yleisesti fyysisen passiiviisuuden (sedentary behavior) raja-arvona (Sedentary Behavior Research Network 2012). Lisäksi fyysinen passiivisuus määritellään toiminnaksi istuvassa tai puolimakaavassa asennossa, jossa lihasaktiivisuus on hyvin vähäistä.

boys-1149665_1920

Kevyen liikunnan raja-arvoina lapsilla on usein käytettu >1,5-4 MET:in kuormittavuustasoa. Tämä tarkoittaa, että energiankulutus kevyessä liikunnassa on 1,5-4 kertaa suurempi kuin levossa. Esimerkkejä kevyestä liikunnasta on rauhallinen ja hiukan reippaampikin kävely sekä hiekkalaatikolla leikkiminen. Kohtuukuormitteista liikuntaa puolestaan on >4-7 MET:in kuormitustasolla tapahtuva aktiivisuus, jota on esimerkiksi luistelu, useat pallopelit, voimistelu sekä tanssi. Raskas liikuntaa vastaa useimmissa määritelmissä aktiivisuutta jossa energiankulutus on yli seitsemän kertaa suurempaa kuin levossa (>7 MET). Tällaisia aktiviteetteja ovat esimerkiksi kova juoksu, raskas pyöräily ja tehokas kiipeily.

Tutkimuksen tavoitteet

Tavoitteenamme oli tutkia 136 kuopiolaisen lapsen objektiivisesti mitatun liikunnan ja fyysisen passiivisuuden yhteyksiä valtioiden jäykkyyteen.

Menetelmät

Fyysistä aktiivisuutta ja passiivisuutta mitattiin syketiedot ja kehon liikkeet tallentavalla mittarilla (Kuva 1).Liikunnan kuormittavuuden arvioinnissa hyödynnettiin tutkimuksessa tehtyä maksimaalisessa polkupyöräergometritestissä saavutettua maksimisykettä, jolloin lapsille kyettiin määrittämään yksilölliset raja-arvot liikunnan kuormittavuudelle. Valtimojäykkyyttä mitattiin pulssiaaltomittarilla. Analyyseissä otettiin huomioon monet sekoittavat tekijät ruokavalion laadusta unen määrään ja kehon rasvapitoisuuteen.

actiheart
Kuva 1. Syke- ja liikemittaukset yhdistävä Actiheart-mittari
pulssimittari-uusi-29-5-13_2
Kuva 2. Pulssiaaltomittari

Tulokset

Tutkimus osoitti, että pienempi määrä kohtuukuormitteista ja rasittavaa liikuntaa oli yhteydessä jäykempiin valtimoihin. Fyysisesti passiivisella ajalla tai kevyellä liikunnan vastaavaa yhteyttä ei havaittu (Taulukko). Tutkimuksessa havaittiin myös, että kuormittavampi liikunta aina kuuteen MET:iin saakka oli vahvemmin yhteydessä valtimojäykkyyteen kuin vähemmän kuormittava liikunta.

 β 95% LV for β P
Fyysinen pasiivisuus 0.144 -0.030 to 0.318 0.105
Kevyt liikunta 0.048 -0.126 to 0.223 0.583
Kohtuukuormitteinen liikunta –0.273 -0.448 to -0.097 0.003
Raskas liikunta –0.254 -0.428 to -0.080 0.005

Tutkimuksessa havaittiin myös, että lapsilla jotka liikkuivat alle 68 minuuttia vähintään viiden MET:in kuormittavuudella päivässä ja alle 26 minuuttia vähintään kuuden MET:in kuormittavuudella oli kohonnut valtimojäykkyys verrattuna enemmän päivässä liikkuviin lapsiin.

figure
Kuva 2. Fyysisen passiivisuuden ja liikunnan yhdistety yhteydet valtimojäykkyyteen. ST=sedentary time, fyysisesti passiivinen aika, PA=physical activity, liikunta/fyysinen aktiivisuus

Lisäksi tutkimuksen tulosten perusteella runsaampi liikunta, joka ylitti yllä mainitut raja-arvot, oli yhteydessä joustavampiin valtimoihin riippumatta fyysisen passiivisuuden määrästä (Kuva 2). Näiden tulosten perustella lapsilla, joilla oli sekä vähän fyysistä passiivisuutta että paljon reipasta liikuntaa oli joustavimmat valtimot, mutta reipas liikunta oli hyödyllistä myös silloin, kun fyysistä passiivisuutta oli paljon. Toisaalta vähäisempi fyysinen passiivisuus ei näyttänyt suojaavan valtimoita, jos reipasta liikuntaa ei ollut riittävästi (Kuvan 2 ”Low ST, low PA” -sarake).

Miksi vasta kohtuukuormitteisella liikunnalla löytyi yhteys?

Tässä tutkimuksessa vain kohtuukuormitteinen ja rasittava liikunta olivat yhteydessä valtimojäykkyyteen. Fyysinen passiivisuus tai kevyt liikunta eivät olleet yhteydessä valtimojäykkyyteen. Selitys tälle havainnolle saattaa olla se, että rasittavampi liikunta aiheuttaa valtimoille sellaista kuormitusta (shear stress), mikä saa aikaan myönteisiä muutoksia valtimon rakenteessa ja toiminnassa.

Miksi fyysisellä passiivisuudella ei havaittu yhteyttä valtimojäykkyyteen? Tämä havainto on samansuuntainen aikaisempien tutkimusten kanssa, joissa ei myöskään ole havaittu yhteyttä fyysisen passiivisuuden, valtimojäykkyyden tai valtimoiden toiminnan välillä. Lasten elimistön suuri sopeutumiskyky saattaa myös kompensoida osin runsaan fyysisen passiivisuuden aiheuttamat epäedulliset muutokset. On kuitenkin mahdollista, että pitkään jatkuessaan runsas fyysinen passiivisuus lisää valtimoiden jäykistymistä.

Myöskään kevyt liikunta ei ollut yhteydessä valtimojäykkyyteen. On mahdollista, että kevyt liikunta ei aiheuta riittävää kuormitusta verenkiertoelimistölle myönteisten muutosten aikaansaamiseksi valtimoiden rakenteessa ja toiminnassa. Myös aikaisemmat tuloksemme tukevat tätä käsitystä siitä, että vaikka jo kevyt liikunta on merkityksellistä kehon rasvapitoisuuden kannalta, sydän- ja verenkiertolimistön toiminnan parantamiseksi tarvitaan kuormittavampaa liikuntaa (Collings ym. 2016).

Johtopäätökset

Tulosten perusteella reipas ja rasittava liikunta olivat yhteydessä parempaan valtimoterveyteen. Vaikka tutkimus oli poikkileikkaustutkimus, nämä tulokset antavat tukea ajatukselle, että lasten päivittäisen ja kuormittavuudeltaan monipuolisen liikunnan tulisi sisältää vähintään tunti reipasta liikuntaa.