CC BY
22
Научни трудове на Съюза на учените в България-Пловдив, серия Г. Медицина, фармация и дентална медицина t.XVI. ISSN 1311-9427. Научна сесия „Медицина и дентална медицина", 31 Октомври - 1 Ноември 2014. Scientific researches of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series G. Medicine, Pharmacy and Dental medicine, Vol.XVI, ISSN 1311-9427 Medicine and Stomatology Session, 31. October- 1. November 2014.
ЕФЕКТ НА ТРЕНИРОВКАТА НА ЛАКТАТНИЯ ПРАГ ВЪРХУ КРЪВНОТО НАЛЯГАНЕ И МАКСИМАЛНОТО ВРЕМЕ ДО ИЗТО-
ЩЕНИЕ НА СПОНТАННО ХИПЕРТЕНЗИВНИ ПЛЪХОВЕ К. Георгиева1, М. Хаджиева1, М. Шишманова2, Н. Георгиев3, Г. Андреев3, Я. Чекаларова4, Ц. Абаджиева5 1Катедра по физиолотия, 2Катедра по фармакология и лекарствена токсикология, 3Студент по медицина, 5Катедра по дерматология и венерология, Медицински Университет - Пловдив, 4Институт по невробиология, БАН, България
EFFECT OF TRAINING AT LACTATE THRESHOLD INTENSITY ON BLOOD PRESSURE AND MAXIMAL TIME TO EXHAUSTION OF SPONTANEOUSLY HYPERTENSIVE RATS K. Georgieva1, M. Hadjieva1, M. Shishmanova2, N. Georgiev3, G. Andreev3,
J. Tchekalarova4, C. Abadjieva5 department of Physiology, 2Department of Pharmacology and Drug Toxicology, 3Medicine student, 5Department of Dermatology, Medical University-Plovdiv, Institute of Neurobiology, BAS, Bulgaria
ABSTRACT
The aim of the study was to investigate the effects of treadmill training at lactate threshold intensity on maximal time of exhaustion, arterial blood pressure and heart rate of spontaneously hypertensive rats (SHR). Male SHR rats were exercised on treadmill at a speed of 20 m.min-1 and 0° elevation for 40 min.d-1, 5 d.wk-1 for 4 wk. At the beginning and at the end of the experiment rats were subjected to test for maximal time of exhaustion (MTE) and their basal systolic (SP), diastolic (DP), mean arterial pressure (MAP) and heart rate were measured. At the end of the trial MTE was longer (P<0.001) and SP (P<0.05) as well as MAP (P=0.07) were lower in comparison with initial values. In conclusion treadmill training at lactate threshold for a month effectively increases physical working capacity and decreases systolic and mean arterial pressure of SHR, but has no effect on DP and HR. УВОД
Редица клинични и експериментални проучвания показват, че аеробната тренировката може да се прилага като превенция или немедикаментозна терапия при хипертония, тъй като има хипотензивен ефект, благоприятно повлиява някои от сърдечносъдовите рискови фактори (дислипедимия, инсулинова резистентност, затлъстяване и др.) и намалява кардиоваскуларната заболеваемост и смъртност [1, 2, 3, 4]. Най-мащабният, проведен до момента мета-анализ, показва, че аеробната тренировка на хипертоници намалява систоличното налягане с около 5-10 mmHg, но почти няма ефект върху диастоличното артериално налягане [5]. Основно значение за ефективно понижение на високото кръвно налягане е оптимизирането на продължителността, честотата и интензивността на тренировката за издръжливост, която се прилага. При пациенти се препоръчва тренировка с интензивност 40-70% VO2 , 30-60 min дневно, 3-5 дни седмично [1, 5], но все още
въпросът за прецизиране на натоварването не е напълно решен.
Спонтанно хипертензивните плъхове (SHR) се използват като експериментален модел на есенциална хипертония (проявяваща се от 2 мес. след раждането им) в редица проучвания за установяване на оптималните параметри на аеробната тренировка, детерминиращи нейния антихипертензивен ефект. Въпреки че изследвания при SHR показват, че натоварване с интензивност 40-65% VO2max може да понижи средното артериално налягане [4, 6, 7, 8], за разлика от високоинтензивното натоварване от 80-85% VO2max, което няма ефект [4], данните от изследванията са твърде противоречива До момента липсва точен методологичен подход за оценка на интензивността на натоварването при SHR. Лактатният праг, който представлява най-високата интензивност на натоварване, при която лактатната концентрация в кръвта не се повишава над нивата в покой, е точен функционален критерии за измерване на аеробния капацитет [9]. Настоящо изследване установява, че лактатния праг за SHR при бягане на тредмил, е скорост на лентата 20 m.min-1 с 0° наклон [10]. В достъпната литература не се откриват данни за ефекта на тренировката за издръжливост на лактатния праг върху кръвното налягане на SHR.
ЦЕЛ
Целта на това проучване е да се изследва ефекта на тренировката за издръжливост на лактатния праг върху артериалното кръвно налягане, сърдечната честота и максималното време до изтощение на спонтанно хипертензивни плъхове.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИ
Опитни животни В експеримента бяха използвани мъжки SHR плъхове на три месечна възраст (n=21) с начална телесна маса 280-290 g. Плъховете получаваха вода и стандартна виварна храна ad libitum и бяха отглеждани при стандартни лабораторни условия. Телесната маса на животните се проследяваше ежеседмично в хода на опита. Целият експериментален протокол беше одобрен от Комисията по етика към БАН. Всички експериментални процедури бяха извършени в сътветствие с препоръките на Европейската комисия за защита и хуманно отношение към лабораторните животни.
Тренировка на тредмил Тъй като бягането на тредмил е умение, което плъховете трябва да усвоят, преди началото на опита всички животни бяха тренирани на тредмил за малки опитни животни (Columbus Instruments, Columbus, USA) със скорост 20 m.min-1 и 0° наклон на лентата, 5 min дневно, три пъти седмично за две седмици. Тази продължителност на натоварването не предизвиква адаптационни промени, но води до привикване на плъховете към бягането на тредмил и позволява да се изберат само тези, които правят това спонтанно [11]. След подготвителния период плъховете бяха подложени на дозирано системно субмаксимално натоварване на тредмил със скорост 20 m.min-1 и 0° наклон, 5 дни седмично за 4 седмици. Първият ден продължителността на тренировката беше 20 min и всеки ден нарастваше с 5 min до достигане на 40 min дневно натоварване. През подготвителния и тренировъчния период плъховете бяха поставяни в ограничители за 5 min дневно, 5 дни седмично с оглед адаптация към обездвижването (имобилизационен стрес), необходимо за измерване на кръвното им налягане.
Максимално време до изтощение (МВИ) Преди началото и след края на тренировката всички плъхове бяха подложени на тест за определяне на МВИ. Пиковото натоварване се постигна със стъпаловидно покачване на скоростта и наклона на лентата. Всяко стъпало беше с продължителност три минути. Плъховете бяха отстранявани от теста когато не можеха повече да задържат позицията си на лентата. Времето за достигане на това състояние беше определено като МВИ [11].
Артериално кръвно налягане и честота Преди началото и след края на тренировъчния период, след 2 дни почивка, беше осъществено неинвазивно измерване на систолично (СН), диастолично (ДН) и средно артериално (САН) кръвно налягане на всички плъхове по метода tail-cuff (MP150 Biopac Systems Inc., USA), а на част от плъховете (n=14) беше определена и пулсовата честота.
Статистически анализ Резултатите са представени като X±SEM. Данните от експеримента бяха анализирани с чифтен /-тест. Статистически значими се приемаха различията при Р<0.05. За анализа беше използвана статистическа програма SPSS, 19.
РЕЗУЛТАТИ И ОБСЪЖДАНЕ
В хода на експеримента телесната маса на опитните животни нарастваше плавно и в края на опита тя беше сигнификантно по-висока спрямо началните стойности (Табл. 1).
Таблица 1. Телесна маса (g) и максимално време до изтощение (min) в началото и края на опита.
Телесна маса (g) МВИ (min)
Начало 286.67±3.88 12.67±0.43
Край 327.52±3.38 15.69±0.40
Р <0.001 <0.001
В края на експеримента МВИ беше значимо по-високо от началните стойности (P<0.001), което показва, че избраната интензивност и продължителност на натоварването за 1 месец повишава физическия работен капацитет на плъховете и верифицира ефективността на тренировката (Табл. 1).
mmHg
200
100 0
Фигура 1. Систолично, диастолично и средно артериално кръвно налягане в началото и края на експеримента. ***P<0.05, *P=0.07.
В края на опита систоличното налягане на плъховете беше с 7% (P<0.05), а САН - с 5% (P=0.07) по-ниско от началните стойности (Фиг. 1). Не установихме ефект на тренировката върху диастоличното налягане. Сърдечната честота в края на опита не се различаваше значимо от началните стойности (354.57 ± 5.95 уд.тш-1 с/у 335.90± 10.17 уд.тт-1; P>0.05). Тези резултати показват, че продължаващата 4 седмици тренировка на лактатния праг е достатъчно ефективна да понижи СН на хипертензивни плъхове. Измерените от нас стойности на кръвното налягане и честотата съответстват на установените в други проучвания нива при SHR на същата възраст [12, 13]. Механизмите на хипотензивния ефект на аеробната тренировка са активно проучвани, но все още не напълно изяснени. Те се свързват с намаляване на минутния обем на сърцето и периферното съдово съпротивление, потискане на тонуса на симпатикуса, подобряване на лявокамерния контрактилитет, понижени нива на катехоламините и ренин-ангиотензиновата система, повлияване на ремоделирането на съдовата стена, ендотел-зависимата вазодилатация, оксидативния стрес и др. [7, 8, 12, 14, 15]. Литературните данни за времевите параметри на промяна на кръвното налягане и сърдечната честота са много противоречиви, което е свързано не само с различия в характеристиката на тренировката, но и с възрастта на изследваните SHR. Подобно на нашите резултати намаляване на СН или САН (с около 9%) се съобщава при подрастващи SHR, подложени на по-ниска интензивност, но с по-голяма продължителност на дневното натоварване (60 min) най-рано след 3-4 седмици [8], но и едва след 18 седмици тренировка [4, 6] в сравнение с контроли. При зрели SHR плъхове, каквито са използвани
СН ДН САН
■ 0 седм. ■ 4 седм.
в нашето проучване, се съобщава, че 6 седмичната тренировка няма ефект, а намаление на СН се установява едва след 8-13 седмици системно натоварване [14, 15]. След 8-1318 седмици трениране на SHR при интензивност около 55% VO2max , за разлика от нашите резултати се отчита намаление на ДН [4] и сърдечната честота [4, 12, 15], което вероятно се дължи на по-голямата продължителност на тренировката и различия в началната възраст на изследваните плъхове [4, 12]. При друго изследване, обаче, се установява, че тренировката на тредмил за 12 седм. с интензивност над лактатния праг (20 m.min-1 и 10° наклон, 60 min) няма ефект върху кръвното налягане и сърдечната честота на зрели SHR [13]. Обединени тези данни показават, че тренировката на лактатния праг на зрели SHR плъхове може по-рано от използваните до момента модели на тренировка да намали ефективно СН. Допълнителни изследвания са необходими за да се проследят промените в кръвното налягане и сърдечната честотата след по-продължително прилагане на тази интензивност на тренировка.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Прилагането на тренировка за издръжливост на лактатния праг за един месец повишава максималното време до изтощение и има сигнификантен антихипертензивен ефект при спонтанно хипертензивни плъхове. Тази интензивност и продължителност на натоварването понижава с 7% систоличното налягане и с 5% средното артериално налягане, но не повлиява сърдечната честота.
Благодарности
Проучването е финансирано от МУ - Пловдив по проект НО 04/2014.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Ruivo J.A., P. Alcantara. Hypertension and exercise. Rev Port Cardiol. 2012; 31:151-58. 2. European Society of Hypertension. European Society of Cardiology guidelines for the management of arterial hypertension. J Hypertens. 2003;21:1011-53. 3. World Health Organization (WHO)/ International Society of Hypertension (ISH) statement on the management of hypertension. J Hypertens. 2003;21:1983-92. 4.Veras-Silva A.S., K.C., Mattos N.S., P.C. Gava Brum, C.E. Negrao, E.M. Krieger. Low-intensity exercise training decreases cardiac output and hypertension in spontaneously hypertensive rats. Am J Physiol.1997;273:H 2627-31. 5. Whelton S.P., A. Chin, X. Xin, et al. Effect of aerobic exercise on blood pressure: a meta-analysis of randomized, controlled trials. Ann Intern Med. 2002;136:493-503. 6. Garcia-Pinto A.B., V.S. de Matos, V. Rocha, J. Moraes-Teixeira, J. J. Carvalho. Low-intensity physical activity beneficially alters the ultrastructural renal morphology of spontaneously hypertensive rats. Clinics (Sao Paulo). 2011; 66: 855-63. 7. Amaral S.L. and L.C. Michelin. Effect of gender on training-induced vascular remodeling in SHR. Braz J Med Biol Res, 2011; 44; 814-26. 8. Horta P. P., J. J. Carvalhob,
C. A. Mandarim-de-Lacerda. Exercise training attenuates blood pressure elevation and adverse remodeling in the aorta of spontaneously hypertensive rats. Life Sciences 2005;77: 3336-43. 9. Beneke R, von Duvillard SP: Determination of maximal lactate steady state response in selected sports events. Med Sci Sports Exerc 1996; 28:241-46. 10. Almeida J. A., B. de Assis Petriz, C. P. da Costa Gomes, R. W. Pereira, O. L. Franco. Assessment of maximal lactate steady state during treadmill exercise in SHR. BMC Research Notes 2012;5:661.11. Georgieva K. N. and Boyadjiev N. P. Effects of Nandrolone decanoate on VO2max, running economy, and endurance in rats. Med Sci Sports Exerc, 2004;63: 1336-41. 12. Carneiro-Mnior M.A., J.F. Quintao-Jrnior, L.R. Drummond et al. The benefits of endurance training in cardiomyocyte function in hypertensive rats are reversed within four weeks of detraining. J Mol Cell Cardiol. 2013;57:119-28. 13. Gu Q., B. Wang , X. F. Zhang , Y. P. Ma , J. D. Liu , X. Z. Wang. Contribution of hydrogen sulfide and nitric oxide to exercise-induced attenuation of aortic remodeling and improvement of endothelial function in spontaneously hypertensive rats. Mol Cell Biochem 2013;375:199-206. 14. Graham
D.A. and J.W. E. Rush. Exercise training improves aortic endothelium-dependent vasorelaxation and determinants of nitric oxide bioavailability in spontaneously hypertensive rats. J Appl Physiol, 2004; 96: 2088-96. 15. Melo R. M., E. Martinho Jr, L. C. Michelini. Training-induced, pressure-lowering effect in SHR: Wide effects on circulatory profile of exercised and nonexercised muscles. Hypertension. 2003;42:851-57.
