Vliv kombinovaného aerobního tréninku na změny autonomní modulace u nemocných po akutním infarktu myokardu

Souhrn

Cíl práce:
Autonomní dysfunkce je přítomna u většiny nemocných po akutním srdečním infarktu a je charakterizována změnami sympato-vagální balance projevujícími se snížením variability srdeční frekvence (HRV) a sníženou senzitivitou baroreflexu. Předložená práce se zaměřila na vyhodnocení vlivu kombinovaného aerobního tréninku se silovým cvičením na změny modulace autonomního nervového systému z krátkodobého pohledu při vyhodnocení 8týdenního rehabilitačního programu a z dlouhodobého pohledu 12 měsíců po ukončené rehabilitaci. 

Pacienti a metody:
Autoři zařadili do sledování 81 nemocných (15 žen, 66 mužů) ve věku 58 ± 9 let po přestálém prvním srdečním infarktu. Nemocní byli před a po rehabilitaci a po roce vyšetřeni echokardiograficky, spiroergometrií, byla provedena krátkodobá frekvenční a časové analýza HRV s manévrem leh-stoj-leh. Byly vyhodnoceny ukazatele frekvenční domény: celkový spektrální výkon (TP), komponenta LF (low frequency), HF (high frequency), jejich poměr LF/HF a ukazatel časové domény MSSD (mean squared succesive difference). 

Výsledky:
Rehabilitační program vedl k signifikantnímu zvýšení hodnot vysokofrekvenční komponenty (HF) vleže (p < 0,01), celkového spektrálního výkonu (TP) vleže (p < 0,05) a komponenty časové analýzy (MSSD) (p < 0,05). Signifikantní změny přetrvávají po roce, navíc došlo ke statisticky významnému poklesu hodnoty nízkofrekvenční komponenty (LF) vleže (p < 0,01), a tím i poklesu indexu LF/HF vleže (p < 0,05). U nemocných s vyšší tréninkovou aktivitou v průběhu roku po rehabilitaci (n = 57) byla po roce nalezena významně vyšší hodnota tolerance zátěže (TZ) a pVO₂ (p < 0,05) oproti skupině s malou intenzitou fyzického zatěžování (n = 24). Tato podskupina měla též významně nižší ukazatele variability srdeční frekvence MSSD (p < 0,01), TP (p < 0,05) a index LF/HF vleže (p < 0,02). V podskupině s nižší intenzitou fyzického zatěžování bylo více nemocných s diabetem a s kombinací hypertenze a diabetes, ale méně nemocných s ejekční frakcí (EF) < 50 %. Autoři nalezli negativní vztah mezi přítomností hypertenze a diabetu a ukazateli vagové aktivity, pozitivní korelaci ukazatelů vagové aktivity kardiopulmonální výkonnosti (TZ, pVO₂) a nenalezli vztah k EF. Přítomnost hypertenze a diabetu negativně ovlivnila přeladění autonomního nervového systému po rehabilitaci.  

Závěr:
Kombinovaný aerobní trénink se silovými prvky vedl k pozitivní změně sympato-vagální balance u řady nemocných po srdečním infarktu. Toto přeladění autonomního nervového systému ve prospěch vagové aktivity přetrvává v případě změny životního stylu související s pravidelnou dlouhodobou fyzickou aktivitou i po roce. Faktory ovlivňující změny HRV po infarktu mají komplexní charakter a odrážejí jak poškození vlastní inervace srdce ischemií a nekrózou, velikost infarktového ložiska, dysfunkci levé komory, neurohumorální aktivaci, tak i přítomnost hypertenze a diabetu. Z tohoto důvodu u některých nemocných nemusí k přeladění autonomního nervového systému za podmínek provedeného tréninku dojít. 

Klíčová slova:
akutní infarkt myokardu – časná rehabilitace – variabilita srdeční frekvence

Úvod

Jak ukázaly některé metaanalýzy a prospektivní studie, může aerobní trénink v rámci časné rehabilitace a následná změna životního stylu významně ovlivnit morbiditu a mortalitu nemocných po akutním srdečním infarktu. Stejně tak byl popsán i snížený výskyt náhlých úmrtí [23,24].

Autonomní dysfunkce je přítomna u většiny nemocných po akutním srdečním infarktu a je charakterizována změnami sympato-vagální balance projevujícími se snížením variability srdeční frekvence (heart rate variability – HRV) a sníženou senzitivitou baroreflexu. Snížení HRV je považováno za nezávislý rizikový faktor náhlé smrti u nemocných po akutním srdečním infarktu a u nemocných s chronickým srdečním selháním [12,14,17,27].

Léčebná strategie u nemocných po akutním srdečním infarktu je mimo jiné založena na farmakologické intervenci pomocí betablokátorů a inhibitorů ACE. Obě skupiny léků mohou příznivě ovlivnit parametry HRV [4,22]. Další doplňující léčebnou strategií je aerobní trénink. Je prokázáno, že i ten může modifikovat sympatovagální kontrolu HRV směrem ke zvýšení tonu parasympatiku [18].

Publikované výsledky o vlivu aerobního tréninku na změny HRV nejsou jednoznačné, není známo, zda trénink ovlivní modulaci autonomního nervového systému (ANS) u nemocných s dysfunkcí levé komory srdeční (LK) a jak dlouho budou tyto změny přetrvávat. Výsledky jsou též ovlivněny odlišnou metodikou použitou k hodnocení HRV.

V předložené práci jsme se zaměřili na vyhodnocení vlivu kombinovaného aerobního tréninku se silovým cvičením na změny ANS z krátkodobého pohledu (vyhodnocení 8týdenního rehabilitačního programu) a z dlouhodobého pohledu 12 měsíců po ukončení rehabilitace.

Soubor nemocných

V letech 2002–2003 jsme zařadili do ambulantního rehabilitačního programu 81 nemocných, kteří byli přijati s diagnózou akutního srdečního infarktu na koronární jednotku. Soubor tvoří 15 žen a 66 mužů po přestálém prvním infarktu ve věku (58 ± 9 let, medián 58 let, 26–80) a jeho charakteristika je uvedena v tab. 1.

Nemocní byli před zařazením vyšetřeni kompletně echokardiograficky, spiroergometrií a byla provedena krátkodobá analýza HRV. Tato vyšetření byla zopakována po ukončení rehabilitace a s odstupem 12 měsíců.

Metodika

1. Rehabilitační program

Rehabilitační program probíhal 3krát týdně po dobu 8 týdnů. Pacienti absolvovali aerobní cvičení na ergometrech při tepové frekvenci (TF) odpovídající 60–80 % vrcholového příjmu kyslíku (pVO₂). Po 2 týdnech od zahájení programu byla zařazena silová cvičení. Nemocní s normální hodnotou ejekční frakce (EF) ≥ 50 % cvičili na úrovni 50 % 1-RM, u nemocných se sníženou EF bylo započato na hodnotě 30 % 1-RM s cílem dosažení 50 % 1-RM (maximální zátěž, kterou je pacient schopen 1krát bez pomoci překonat).

2. Echokardiografické vyšetření

Echokardiografické vyšetření bylo provedeno na přístroji ATL HDI 3000. Byla stanovena ejekční frakce levé komory srdeční metodou dle Simpsona.

3. Spiroergometrie

Spiroergometrické vyšetření bylo provedeno na přístroji Oxycon Delta Jaeger. Pacienti byli zatíženi rampovým testem 20 W/1 min do subjektivního maxima či vzniku symptomů. Stanovili jsme hodnotu pVO₂ pro vyhodnocení tréninkového efektu, hodnotu tepového kyslíku (TF-O₂) a hodnotu anaerobního prahu (ventilační anaerobní práh) pro určení tréninkové TF. Vyhodnotili jsme klidové a maximální hodnoty tepové frekvence (TF) a krevního tlaku (TK) a zátěžovou toleranci (TZ).

4. Variabilita srdeční frekvence

Variabilita RR intervalu byla hodnocena přístrojem VariaCardio TF4. Aktivita ANS byla hodnocena standardním manévrem leh – stoj – leh. Z každého manévru byly pořízeny EKG-záznamy o délce 300 tepů nebo trvající minimálně 5 minut. Programem byla provedena spektrální analýza RR-intervalů transformací časových rozdílů do frekvenčních hodnot. Takto získané výkonové spektrum je rozděleno na komponenty VLF (very low frequency): 0,02–0,05 Hz, LF (low frequency): 0,05–0,15 Hz a HF (high frequency): 0,15–0,5 Hz.

Pro účel studie jsme vyhodnotili ukazatele ve fázi stoj – leh: LF a HF a jejich poměr LF/HF ve stoje a vleže, hodnoty celkového spektrálního výkonu (TP – total power) vleže a ukazatel MSSD vleže (mean squared succesive difference) jako odraz časové komponenty.

Pásmo komponenty LF odráží baroreflexní aktivitu, a tím vliv obou větví ANS. Pásmo komponenty HF je výhradně ovlivněno vagovou aktivitou a též respirací. Časový ukazatel MSSD odráží aktivitu vagové komponenty ANS [20]. Vyšetření proběhlo za standardizovaných podmínek v klimatizované místnosti dostatečně hlukově i světelně izolované v dopoledních hodinách při ponechané medikaci.

5. Vyhodnocení fyzické aktivity

Pacientům byl při roční kontrole předložen dotazník zaměřený na vyhodnocení zdravotního stavu a fyzické aktivity. Vyhodnotili jsme odpovědi na následující dotazy:

• A. Frekvence tělesného cvičení (aerobní trénink na kole či ergometru):
  • a) žádná aktivita
  • b) 1–2krát týdně
  • c) 3 a vícekrát týdně
• B. Forma tréninku:
  • a) individuální
  • b) návštěva posilovny nebo podobného zařízení
  • c) kontrolovaný (1krát týdně na našem pracovišti pod kontrolou fyzioterapeuta)
• C. Posouzení fyzické aktivity dle Borga [11]
  • a) trénink s nízkou intenzitou (Borgova stupnice 11–13)
  • b) trénink se střední intenzitou (Borgova stupnice 15)
  • c) trénink s vysokou intenzitou (Borgova stupnice 17–19).

6. Statistická analýza dat

Předložené výsledky jsou uvedeny jako průměr ± 1 SD, relativní četnost, interval a medián. Naměřené ukazatele byly srovnány F-testem a párovým a nepárovým Studentovým t-testem. Neparametrické hodnoty byly testovány χ²-testem. Vztahy mezi proměnnými jsme vyhodnotili lineární regresní analýzou, u neparametrických ukazatelů byl použit model vícerozměrné logistické regresní analýzy. Hodnoty p < 0,05 byly považovány za statisticky významné. Použili jsme statistický program NCSS 6.0 (Number Cruncher Statistical Systems, USA).

Výsledky

V tab. 2 jsou shrnuty změny EF a zátěžových ukazatelů po rehabilitaci a při ročním kontrolním vyšetření u celé skupiny nemocných. Z tabulky vyplývá, že po rehabilitaci došlo ke statisticky významnému zlepšení EF, TZ, tepového kyslíku a ukazatelů vrcholové spotřeby kyslíku. U klidové TF je naznačen trend k poklesu. Hodnota zátěžové TF se významně nemění, ale jedná se o hodnotu při vyšším zatížení ve srovnání se vstupním zátěžovým testem. Hodnoty TK nebyly významně ovlivněny. Vyšetření po roce ukazuje, že již nedochází k další změně EF, zůstávají statisticky významně vyšší hodnoty TZ, vrcholového příjmu kyslíku a tepového kyslíku. Mírně se zvýšila zátěžová TF, ale při vyšší TZ, změny TK nejsou opět statisticky významné.

Změny HRV jsou uvedeny v tab. 3. Již po ukončení rehabilitačního programu došlo k signifikantnímu zvýšení hodnot vysokofrekvenční komponenty (HF) vleže (p < 0,01), celkového spektrálního výkonu (TP) vleže (p < 0,05) a komponenty časové analýzy (MSSD) (p < 0,05). Tyto změny odrážejí zvýšení vagového tonu. Signifikantní změny přetrvávají po roce, navíc došlo ke statisticky významnému poklesu hodnoty nízkofrekvenční komponenty (LF) vleže (p < 0,01), a tím i poklesu indexu LF/HF vleže (p < 0,05).

Pacienti byli po roce na základě vyplněného dotazníku o pohybové aktivitě rozděleni do 2 podskupin. 30 % nemocných (n = 24) uvedlo fyzickou aktivitu méně než 3krát týdně a zbylých 70 % (n = 57) trénovalo pravidelně 3 a vícekrát týdně. Individuálně trénovalo 43 % (n = 35), organizovaně 25 % (n = 20) a kontrolovaný trénink na našem oddělení absolvovalo 32 % (n = 26) pacientů. Většina pacientů trénovala se střední intenzitou (88 %, n = 71) a jejich trénink vycházel z našich doporučení po ukončení rehabilitace v nemocnici s cílem navázat na tento program. Intenzivnější trénink nad rámec našeho doporučení prováděli jen 2 nemocní (2 %) a trénink s nižší intenzitou 8 nemocných (10 %). Charakteristika obou podskupin je uvedena v tab. 4.

V průběhu roku od ukončení rehabilitace nedošlo u žádného nemocného k recidivě srdečního infarktu či vzniku anginy pectoris.

Mezi pacienty s vyšší tréninkovou aktivitou po rehabilitačním programu bylo více nemocných se sníženou EF pod 50 % (p < 0,001) a s hypertenzí (p < 0,01), méně nemocných s diabetem (p < 0,01). Kombinace obou onemocnění byla častější u nemocných s nižší tréninkovou aktivitou (p < 0,001). Podskupiny se nelišily v zastoupení jednotlivých lokalizací infarktu a v provedené léčbě srdečního infarktu (tab. 4).

Při srovnání výsledků vyšetření po roce od rehabilitačního programu je patrný trend k nižší EF v podskupině s intenzivním tréninkem. Tato podskupina má signifikantně vyšší hodnoty vrcholové spotřeby kyslíku (p < 0,05) a TZ (p < 0,05). Nebyl nalezen rozdíl v hodnotách TF a TK (tab. 5).

Mezi oběma podskupinami byly nalezeny statisticky významné rozdíly v některých ukazatelích HRV. V podskupině s nižší tréninkovou intenzitou byly významně snížené hodnoty MSSD (p < 0,01), celkového spektrálního výkonu (p < 0,05) a indexu LF/HF vleže (p < 0,02). Provedli jsme proto retrospektivní analýzu vývoje těchto ukazatelů od nástupu do rehabilitace. Jak ukazují grafy 1 až 3, celkový spektrální výkon vleže se v podskupinách před a po rehabilitaci významně nelišil, index LF/HF byl po rehabilitaci významně nižší v podskupině s následným intenzivním tréninkem a statisticky významné rozdíly jsou patrné u ukazatele MSSD v průběhu celého sledování. Jinými slovy, skupina, která trénovala po rehabilitačním programu méně intenzivně, měla již v období rehabilitace významně horší ukazatele odrážející vagovou aktivitu.

Zajímalo nás, zda tento fakt mohla ovlivnit trénovanost organizmu či funkce levé komory srdeční. Jak vyplývá z grafu 4, není po rehabilitaci patrný významný rozdíl v EF v podskupinách. Stejně tak není patrný statisticky významný rozdíl ve vrcholovém příjmu kyslíku po rehabilitaci, obě podskupiny vykázaly zlepšení tohoto parametru. Po roce pVO₂ v podskupině s nižší tréninkovou intenzitou významně klesá (graf 5).

Vzhledem k tomu, že onemocnění jako hypertenze a diabetes mellitus významně modifikují vliv ANS na HRV, provedli jsme analýzu vztahů mezi přítomností těchto onemocnění a ukazateli HRV (tab. 6). Z tabulky je patrné, že existuje negativní vztah mezi těmito onemocněními a ukazateli odrážejícími vagovou aktivitu.

Nenalezli jsme významný vztah mezi ejekční frakcí LK a ukazateli HRV. Pouze hodnoty celkového spektrálního výkonu a MSSD korelovaly významně s věkem, dle očekávání byla tato korelace negativní. Podařilo se prokázat statisticky významné korelace k TZ a vrcholovému příjmu kyslíku (tab. 7).

Diskuse

Snížená variabilita srdeční frekvence je nezávislý rizikový faktor náhlé srdeční smrti u nemocných po akutním srdečním infarktu. Změny variability odrážejí narušenou sympatovagální balanci ve prospěch aktivity sympatické větve ANS. Opatření vedoucí ke zlepšení prognózy nemocných po infarktu zahrnují podání betablokátorů a inhibitorů ACE. U obou lékových skupin byl prokázán příznivý vliv na modulaci ANS. Betablokátory pozitivně ovlivňují ukazatele vagové aktivity, zatímco u inhibitorů ACE byl prokázán pozitivní vliv jak na celkovou variabilitu, tak i na ukazatele vagové aktivity [4,26]. Experimentální studie na zvířatech prokázaly protektivní vliv zvýšené vagové aktivity po tréninku [10]. Klinické studie již nejsou tak jednoznačné, především v důsledku rozdílů v délce trvání, intenzitě a struktuře tréninkového programu [1,2,6,16,19,30].

Naše výsledky prokázaly příznivý vliv kombinovaného tréninku na změny sympato-vagální balance ve smyslu významného zlepšení ukazatelů odrážejících vagovou aktivitu, které byly doprovázeny zlepšením zátěžové tolerance a vrcholového příjmu kyslíku. Významně se zlepšily jak ukazatele frekvenční domény, tak i ukazatel časové domény. Zlepšení ukazatelů obou domén po rehabilitaci prokázali i jiní autoři [16, 19,30]. Na druhé straně snížení TF po rehabilitaci se současným zlepšením ukazatelů časové domény a bez vlivu na ukazatele frekvenční analýzy prokázali Duru et al [6]. V našem souboru jsme zaznamenali jen trend ke snížení klidové TF, ale významně byla snížena zátěžová tepová odpověď. Domníváme se, že méně významné ovlivnění klidové TF tréninkem je důsledkem léčby betablokátory, které byly v našem souboru podány všem nemocným. Ve studiích, v nichž byl prokázán významný pokles TF po rehabilitaci, bylo obvykle zastoupení nemocných léčených betablokátorem podstatně menší, některé studie sledovaly jen nemocné bez betablokátorů [1,2,6,16]. Při sledování vlivu terapeutických přístupů na změny ukazatelů variability si je nutno uvědomit, že mohou podléhat i jiným vlivům. U nemocných po srdečním infarktu se často popisuje predominace LF komponenty a snížení HF komponenty odrážející hyperaktivitu sympatiku, respektive snížení tonu parasympatiku. Řada indexů prodělává v průběhu 2 až 12 měsíců po akutní příhodě vývoj a může dojít ke spontánnímu upravení hodnot [15]. V některých studiích byl naopak prokázán patologický nález i po 12 měsících od infarktu [1]. Zhoršení nálezu ve smyslu přesunu sympato-vagální balance ve směru k sympatické větvi ANS může odrážet proces remodelace levé komory srdeční [21].

Výsledky po ročním sledování ukázaly na přetrvávající významné zlepšení ukazatelů HRV u pacientů, kteří pokračovali v pravidelném aerobním tréninku. V podskupině s minimálním tréninkem došlo k významnému poklesu těchto ukazatelů. Překvapivým nálezem byly výsledky retrospektivní analýzy parametrů HRV v této podskupině, které byly významně horší ve smyslu převahy sympatické aktivity již před rehabilitací i po jejím ukončení, přičemž ukazatelé kardiopulmonální výkonnosti a funkce LK byly srovnatelné s ostatními pacienty.

Zarážejícím faktem je, že v podskupině méně aktivně trénujících byli nemocní s lepší funkcí LK. Domníváme se, že horší klinický stav podpořený echokardiografickým nálezem dysfunkce LK po infarktu byl větší motivací k následné změně životního stylu a pravidelnému kondičnímu tréninku u řady pacientů z našeho souboru.

Věk koreluje s ukazateli HRV ve smyslu snížení tenze vagové větve, nicméně v podskupinách nebyl nalezen rozdíl ve věku a navíc je prokázáno, že věk nekoreluje s přeladěním ANS aerobním tréninkem u ischemiků [5,29]. Nemáme k dispozici informace týkající se stavu ANS před infarktem, které by mohly též vysvětlit nalezené rozdíly. Některá další onemocnění jsou doprovázena přeladěním ANS. Jedná se především o hypertenzi a diabetes. U obou onemocnění je analýza HRV velmi důležitou metodou k posouzení závažnosti kardiovaskulárních komplikací [8,9, 12,13,25]. V podskupině pacientů méně trénujících po rehabilitaci byl prokázán statisticky významně vyšší výskyt diabetu a kombinace diabetu s hypertenzí. Navíc statistická analýza prokázala významný vztah mezi diabetem a hypertenzí a parametry HRV v celé skupině. Inverzní vztah k ukazatelům vagové aktivity jsme očekávali [25,28].

Dalším problémem je, zda námi použitý rehabilitační program je postačující k přeladění ANS v případě kumulace nepříznivých faktorů eliminujících vagovou aktivitu. Domníváme se, že délka programu používaná v naší praxi zcela odpovídá světovému standardu [24]. Je otázkou, zda stanovená tréninková TF opravdu odrážela 60–80 % vrcholového příjmu kyslíku při plné léčbě betablokátorem [11]. V některých studiích použili autoři aerobní trénink na úrovni 70–80 % pVO₂, a to i u nemocných dysfunkcí levé komory [7,24]. Vzhledem k nalezené pozitivní korelaci ukazatelů vagové aktivity k ukazatelům kardiopulmonální výkonnosti je pravděpodobné, že intenzivnější trénink může změny HRV pozitivně ovlivnit.

Zvýšená sympatická aktivita a porušení vagových reflexů jsou nezávislým rizikovým faktorem náhlé srdeční smrti (NSS) u nemocných po srdečním infarktu. Stanovení ukazatelů hodnotících aktivitu ANS má v praxi význam pro rizikovou stratifikaci nemocných. Ve studii ATRAMI hodnoty senzitivity baroreflexu (SBR) < 3 ms/mm Hg a ukazatele časové domény HRV SDNN < 70 ms predikovaly výskyt NSS v průběhu 2letého sledování v 17 % oproti 2 % ve skupině se SBR > 6,1 ms/mm Hg a SDNN > 105 ms [14]. Kombinace ukazatele SBR a časové domény HRV může s vysokou senzitivitou 100 % a specificitou 87 % provést rizikovou stratifikaci NSS [27]. Předpovědní význam pro mortalitu nemocných po srdečním infarktu byl prokázán i u ukazatelů frekvenční analýzy HRV [2,3]. Sami se nemůžeme k této problematice prozatím vyjádřit. V průběhu ročního sledování byl výskyt fatálních nebo závažných komplikací v našem souboru nulový. Svoji roli hraje poměrně malý výskyt rizikových nemocných v souboru na straně jedné, na straně druhé současná léčba akutního srdečního infarktu a taktéž farmakoterapie v rámci sekundární prevence ICHS. V těchto aspektech se námi představený soubor významně liší od jiných prezentovaných studií.

Závěr

V dostupné literatuře nejsou prozatím údaje o vlivu kombinovaného aerobního tréninku se silovým cvičením na přeladění ANS u nemocných po akutním srdečním infarktu. Naše sdělení prokázalo, že u velké řady nemocných k pozitivní změně ANS po rehabilitaci dochází. Toto přeladění ANS ve prospěch vagové aktivity přetrvává v případě změny životního stylu související s pravidelnou dlouhodobou aktivitou i po roce.

Změny ANS po infarktu mají komplexní charakter a odrážejí jak poškození vlastní inervace srdce ischemií a nekrózou, velikost infarktového ložiska, dysfunkci levé komory, neurohumorální aktivaci, tak i přítomnost hypertenze a diabetu. Z tohoto důvodu u některých nemocných nemusí k přeladění ANS za podmínek, které jsme pro rehabilitaci stanovili, dojít.

Změny ANS korelují se zátěžovou tolerancí a vrcholovým příjmem kyslíku. Úroveň aerobního tréninku nad 60 % pVO₂ je u rizikových pacientů předpokladem pro vegetativní přeladění.

K významu popsaných změn ANS pro stanovení rizika NSS nebo dalších kardiovaskulárních komplikací se nemůžeme nyní vyjádřit a je předmětem dalšího prospektivního sledování nemocných.

Práce vznikla za podpory výzkumného záměru MZ ČR 00065269705.

doc. MUDr. Lubomír Elbl, CSc.

www.fnbrno.cz

e-mail: lelbl@fnbrno.cz

Doručeno do redakce: 16. 6. 2004

Přijato po recenzi: 10. 8. 2004