Prežijeme bez pohybu? Vplyv (ne)dostatku pohybu na zdravie

Transcription

1 Prežijeme bez pohybu? Vplyv (ne)dostatku pohybu na zdravie Barbara Ukropcová Ústav experimentálnej endokrinológie Biomedicínske centrum Slovenskej akadémie vied

2 Základný atribút života Prežitie, adaptácia, reprodukcia Pohyb Prostriedok na udržanie zdravia a kvality života Nástroj evolúcie Šport: výkon, víťazstvo lovec...poľnohospodár priemysel digitálny vek

3 Ľudia môžu dobehnúť ďalej ako väčšina zvierat, aj vďaka svojim dlhým nohám, veľkým gluteálnym svalom a schopnosti zbaviť sa nadbytočného tepla. Daniel Lieberman, bosonohý profesor

4 Decline in cardiorespiratory fitness and odds of incident depression. Dishman RK, Sui X, Church TS, Hand GA, Trivedi MH, Blair SN. Am J Prev Med Oct;43(4): The intriguing metabolically healthy but obese phenotype: cardiovascular prognosis and role of fitness. Ortega FB, Lee DC, Katzmarzyk PT, Ruiz JR, Sui X, Church TS, Blair SN. Eur Heart J Sep 4. [Epub ahead of print] Effects of cardiorespiratory fitness on aging: glucose trajectory in a cohort of healthy men. Sui X, Jackson AS, Church TS, Lee DC, O'Connor DP, Liu J, Blair SN. Ann Epidemiol Sep;22(9): Epub 2012 Jul 3. Good news, good news: occupational and household activities are important for energy expenditure, but sport and recreation remain the best buy for public health. Brown W, Blair SN. Br J Sports Med Aug 20. [Epub ahead of print] No abstract available. Effects of Muscular Strength on Cardiovascular Risk Factors and Prognosis. Artero EG, Lee DC, Lavie CJ, España-Romero V, Sui X, Church TS, Blair SN. J Cardiopulm Rehabil Prev Aug 17. [Epub ahead of print] Exercise training improves selected aspects of daytime functioning in adults with obstructive sleep apnea. Kline CE, Ewing GB, Burch JB, Blair SN, Durstine JL, Davis JM, Cvičenie: Youngstedt SD. J Clin Sleep Med Aug 15;8(4): An economic analysis of traditional and technology-based approaches to weight loss. Archer E, Groessl EJ, Sui X, McClain AC, Wilcox S, Hand GA, Meriwether RA, Blair SN. Am J Prev Med Aug;43(2): Good news, good news: occupational and household activities medicína are important for energy expenditure, but sport and recreation remain the best buy for public health. Brown W, Blair SN. Br J Sports Med Aug;46(10): No abstract available. The effect of different doses of aerobic exercise training on založená endothelial function in postmenopausal women with elevated blood pressure: results from the DREW study. Swift DL, Earnest CP, Blair SN, Church TS. Br J Sports Med Aug;46(10): Epub 2011 Sep 22. Exercise therapy - the public health message. Blair SN, Sallis RE, Hutber A, Archer E. Scand J Med Sci na Sports. dôkazoch 2012 Aug;22(4):e24-8. doi: /j x. Epub 2012 Mar 19. The pandemic of physical inactivity: global action for public health. Kohl HW 3rd, Craig CL, Lambert EV, Inoue S, Alkandari JR, Leetongin G, Kahlmeier S; Lancet Physical Activity Series Working Group. Lancet Jul 21;380(9838): Review. The implications of megatrends in information and communication technology and transportation for changes in global physical activity. Pratt M, Sarmiento OL, Montes F, Ogilvie D, Marcus BH, Perez LG, Brownson RC; Lancet Physical Activity Series Working Group. Lancet Jul 21;380(9838): Review. Evidence-based intervention in physical activity: lessons from around the world. Heath GW, Parra DC, Sarmiento OL, Andersen LB, Owen N, Goenka S, Montes F, Brownson RC; Lancet Physical Activity Series Working Group. Lancet Jul 21;380(9838): Review. Correlates of physical activity: why are some people physically active and others not? Bauman AE, Reis RS, Sallis JF, Wells JC, Loos RJ, Martin BW; Lancet Physical Activity Series Working Group. Lancet Jul 21;380(9838): Review. Global physical activity levels: surveillance progress, pitfalls, and prospects. Hallal PC, Andersen LB, Bull FC, Guthold R, Haskell W, Ekelund U; Lancet Physical Activity Series Working Group. Lancet Jul 21;380(9838): Review.

5 Účinky pravidelného cvičenia

6 Fyzická aktivita a srdcovocievne ochorenia Britskí štátni úradníci (50-roky, Morris et al) Zamestnanci amerických železničných spoločností (3043 mužov, sledovaných rokov; 60-roky, Taylor et al) Prístavní robotníci v San Franciscu (70-roky) Muži vykonávajúci namáhavejšiu manuálnu prácu mali o 50 % nižšiu úmrtnosť na ischemickú chorobu srdca.

7 Fyzická zdatnosť a úmrtnosť 3120 žien a mužov zo štúdie ACLS Age Chorobnosť adj death rate/10,000 / úmrtnosť PY Ženy Muži Ženy Muži Women Men Ženy Muži nízka Low Moderate stredná vysoká High zdatnosť Blair SN. et al, JAMA 1989

8 Hmotnosť 300g 72 úderov / min; 2,5-3 miliardy úderov / život 70 ml krvi / sťah 5 l za min (u trénovaného 10 l), 7200 l / deň 1 milión litrov za 70 rokov

9 Fyzická zdatnosť a úmrtnosť, 4060 mužov a žien 60 rokov Celková úmrtnosť Vekové skupiny Low Nízka zdatnosť Moderate Stredná zdatnosť High Vysoká zdatnosť Sui M et al. JAGS 2007.

10 Fyzická zdatnosť, klasické rizikové faktory a úmrtnosť Deaths/10,000 MY* Celková úmrtnosť x nízka Low stredná Mod vysoká High 0 1 Rizikové faktory Fajčenie Hypertenzia Zvýšený cholesterol # rizikových faktorov 2 or 3 Skupiny podľa fyzickej zdatnosti Blair SN et al. JAMA 1996; 276:205-10

11 Úmrtnosť vo vzťahu k zmene fyzickej zdatnosti počas života muži, ACLS Fitness Skupina Groups Age-adjusted Úmrtnosť Death Rates/10,000 Man-years CVD Srdcovocievne ochorenia Never Nikdy fit Zlepšenie Improvers Always Vždy fit All-cause Celková úmrtnosť Blair SN et al. JAMA 1995; 273:1093-8

12 Sarkopénia: úbytok svalovej hmoty starnutie nedostatok pohybu

13 Svalová sila a úmrtnosť 8762 mužov, štúdia ACLS Age adj death rate/10,000 úmrtnosť MY All-Cause celková úmrtnosť Nízka sila Stredná sila Vysoká sila Low Middle High CVD srdcovocievne ochorenia Ruiz J et al. BMJ 2008

14 Ako rýchlo kráča smrť? 1705 mužov, vek 70r (from Concord Health and Ageing in Men Project) rýchosť chôdze na 6 metrov, sledovanie mortality počas 5 rokov > 5km/h Redukcia rizika mortality Mortalita počas 5 rokov = 0 < 3km/h Prediktor mortality Stanaway et al, BMJ Dec How fast does the Grim Reaper walk?

15 Príčiny chronických civilizačných ochorení??? vek + gény + pohlavie + x + y + z % Slovákov sa nedostatočne hýbe (Jana Jurkovičová 2005) Vyše 5 miliónov ľudí celosvetovo ročne zomiera v dôsledku inaktivity podobný efekt ako fajčenie (WHO)

16 Nedostatok pohybu a chronické ochorenia viscerálna obezita Nedostatok pohybu Obezita chronický subklinický zápal, lipotoxicita... Zmeny metabolizmu mastných k. Zmeny v produkcii adipokínov ektopická akumulácia lipidov akumulácia vo svale intramyocelulárny tuk epikardiálny tuk, intramyokardiálny tuk tukové endotel, mozgové zvýšenie tkanivo imunitné bunky bunky zápalu inzulínová rezistencia ateroskleróza neurodegeneratívne rakovina diabetes 2. typu ochorenia 65% chorobnosti / úmrtnosti Podľa: Unger, Scherer 2010; Desperes, Lumieaux 2006; Blair SN, Archer E 2012 lipidy v pečeni, zmeny hepatálnych funkcií lipotoxicita chronický zápal inzulínová rezistencia Metabolický sy.

17 Metabolický syndróm: riziko chronických ochorení Nízka fyzická zdatnosť Hypertenzia Prediabetes Nízka Inzulínová fyzická Rezistencia zdatnosť Sarkopénia Dyslipidémia Obezita Hassinen et al, 2008

18 Preklinické štádium, metabolický syndróm, zmeny telesného zloženia, porucha metabolizmu, zmeny tkanív na celulárnej a molekulárnej úrovni

19 Metabolický syndróm (MS) vplyv životného štýlu MS sa vyskytuje 4,5-13 x častejšie u ľudí s nadhmotnosťou a obezitou Ľudia s prevažne sedavým spôsobom života majú až 10- násobne zvýšené riziko MS (Hassinen a spol, 2008) HERITAGE Family Study: až 30% zníženie prevalencie MS po 20-týždňovom tréningu. pokles TAG u 43% dobrovoľníkov, tlak krvi u 38% dobrovoľníkov, obvod pása u 28% dobrovoľníkov, pokles glykémie u 9% dobrovoľníkov zvýšenie HDL-cholesterolu u 16% dobrovoľníkov Diabetes Prevention Programe: až 41% zníženie MS po intenzívnej modifikácii životného štýlu.

20 Pokles výskytu diabetu 2. typu bol 31 % v skupine s metformínom 58 % v skupine s intenzívnou modifikáciou životného štýlu

21 Účinky pravidelného cvičenia

22 hmotnosť ~1200 g km prepojení medzi neurónmi medzi tym rokom pokles objemu mozgu o cca 10% denne prídeme o ~ neurónov, prakticky každú sekundu o jeden neurón

23 Cvičenie a mozog zvýšenie prietoku krvi stimulácia tvorby nových neurónov, zlepšenie pamäte a ďalších mozgových funkcií zlepšenie mozgovej plasticity a adaptability zlepšenie nálady David FJ, Corcos DM, Mov. Disord Prodoehl, Robichaud JA, 2015 Feb, Neurorehab. Rockl, K.S., et al. IUBMB Life 60, (2008) Dishman, R.K. Scand J Med Sci Sports 16, (2006) Alvarez-Lopez, M.J., et al. J Alzheimers Dis 33, (2013) Kuljis, R. & Salkovic-Petrisic, M. J Alzheimers Dis 25, (2011)

24

25

26

27 Účinky 3-mesačného aeróbne-silového tréningu seniorov: zlepšenie kognitívnych funkcií fyzickej zdatnosti, motoriky vybraných metabolických parametrov

28 Účinky cvičenia na fyzickú zdatnosť, motorické funkcie & svalovú silu Vstávanie zo stoličky Test chôdze na 10m Aeróbna zdatnosť Svalová sila Vstávanie zo stoličky [s] p<0.01 n=25 Test chôdze na 10m [s] 9,5 9 8,5 8 7,5 7 6,5 6 p<0.01 n=24 VO2max [ml/kg/min] p<0.05 n=24 1RM svalová sila leg press [kg] p=0.05 n=21 6 Pred tréningom Po tréningu 5,5 Pred tréningom Po tréningu 15 Pred tréningom Po tréningu 40 Pred tréningom Po tréningu

29 Hipokampus BDNF Adaptácia na cvičenie

30 Účinky cvičenia na tvorbu nových neurónov a BDNF v hipokampe u myší kontroly obohatené prostredie beh obohatené prostredie + beh Kobilo T, van Praag H. et al, 2011

31 Objem hipokampu sa zväčšuje s vytrvalostným tréningom ročný seniori Zvýšenie / zlepšenie: fyzickej zdatnosti BDNF v krvi pamäte nki Kramer et al, PNAS 2011

32 Len pohyblivý tvor potrebuje mozog Rodolfo Llinás: I of the Vortex: From Neurons to Self.

33

34 Ako to funguje??? Mechanizmy zdravotných benefitov cvičenia Pokles viscerálneho/ektopického tukového tkaniva lipotoxicity, zápalu, oxidačného stresu Zlepšenie zlepšenie biologického účinku hormónov metabolického & sekrečného profilu a diferenciácie tukového tkaniva Onkologické ochorenie Vaskularizácia / perfúzia Imunitná funkcia / redukcia zápalu Metabolizmus tumoru / systémový metabolizmus Stimulácia tvorby a sekrécie protektívnych myokínov/exerkínov (hormóny kostrového svalu resp. hormóny uvoľňované pri cvičení) mitochondriálnej biogenézy a funkcie mitochondrií objemu kostrového svalstva a svalovej sily & fyzickej zdatnosti Ross a spol. J Appl Physiol (1996) Hunter a spol. Med Sci Sports Ex (2002) Eves, N.D. a Plotnikoff, R.C. Diabetes Care (2006) Hills, A.P., a spol. Obes Rev (2010) Liu-Ambrose, T., a spol. Arch Intern Med (2010) Kirk-Sanchez a McGough, Clin Interv Aging (2014) Pedersen, B.K. J Physiol (2009)

35 Účinok 3-mesačného cvičenia na abdominálnu adipozitu a fyzickú zdatnosť Zvýšenie VO 2 max (+20%), zlepšenie tolerancie glukozy Redukcia steatózy, zlepšenie metabolizmu k. svalu ( 31 P-MRS) Prierezy v oblasti L4-L5 získané pomocou MRI (1,5T Siemens Symphony, dr. Belan), zmeny podkožného a viscerálneho tuku po 3-mes. cvičenia. (Ukropcová et al, Klinická obezitológia, 2013).

36 Vplyv cvičenia na orgány a tkanivá. Kostrový sval, zdroj bioaktívnych molekúl, súčasť integrovanej adaptačnej odpovede na cvičenie. Neurogenéza Kognitívne funkcie Prietok krvi? Prietok krvi? Termoregulácia Metabolizmus? Kapacita potných žliaz Prietok krvi? Metabolizmus? Hnednutie? Pečeň, pankreas, črevá, obličky: Akumulácia lipidov Viscerálna adipozita Prietok krvi? Metabolizmus? Prietok krvi? Metabolizmus? Pokojový prietok krvi a prietok krvi pri cvičení Prietok krvi pri max záťaží Extrakcia kyslíka Mitochondrie a oxidatívny metabolizmus Inzulínová senzitivita Prietok krvi a difúzna kapacita Pľúcne objemy Povrch kapilár Veľkosť dutín Hrúbka stien Prietok krvi a spotreba kyslíka Extrakcia kyslíka?, Distribúcia krvi? Objem krvi Erytrocyty Hemoglobín Hladiny cirkulujúcich energetických substrátov Priemer artérií Dilatačná kapacita Kapilárna denzita

37

38 Fyzická inaktivita Myokíny, mikrorna (?)... Príjem potravy Fyzická aktivita Adipokíny, mikrorna... Príjem potravy Myokíny, mikrorna?... Adipokíny, mikrorna...

39 Fajčenie Stres Zložky potravy Znečistenie / toxické látky... Inzulín Glukóza Lipidy Zápal mozog, pečeň, sval... Myokíny / exerkíny cukrovka 2. typu srdcovocievne ochorenia onkologické ochorenia neurodegeneratívne ochorenia

40 Fiuza-Luces C et al, 2013

41 Kurdiova, Balaz

42 Boström et al, Nature 2012 Myokín irisín

43

44 Sval dirigent adaptačnej odpovede na pohyb Pedersen L, Hojman P, Adipocyte

45 Vplyv cvičenia na orgány a tkanivá. Bioaktívne molekuly, súčasť integrovanej adaptačnej odpovede na cvičenie. Prietok krvi? Termoregulácia Kapacita Yau SY, PNAS, 2014 potných žliaz Prietok krvi? Metabolizmus? Hnednutie? Pečeň, pankreas, črevá, obličky: Akumulácia lipidov Viscerálna adipozita Prietok krvi? Metabolizmus? Adiponektín Prietok krvi? Metabolizmus? Neurogenéza Kognitívne funkcie Prietok krvi? Metabolizmus? BDNF Rasmussen, Pedersen, 2009 Prietok krvi a difúzna kapacita Pľúcne objemy Povrch kapilár Veľkosť dutín Hrúbka stien Prietok krvi a spotreba kyslíka Extrakcia kyslíka?, Distribúcia krvi? Objem krvi Erytrocyty exerkíny (exozomy, Hemoglobín myokíny, microrna...) Hladiny cirkulujúcich energetických substrátov Pokojový prietok krvi a prietok krvi pri cvičení Prietok krvi pri max záťaží Extrakcia kyslíka Wrann, 2013 Mitochondrie a oxidatívny metabolizmus FNDC5 / irisin Cathepsin B vanpraag 2016 Priemer artérií Dilatačná kapacita Kapilárna denzita

46 Elixír mladosti? Heterochrónna parabióza mozog (Science 2014) srdce (Loffredo et al, Cell 2013) sval (Sinha et al, Science 2014) Science. May 9, 2014; Restoring systemic GDF11 levels reverses age-related dysfunction in mouse skeletal muscle. Manisha Sinha, Amy J. Wagers et al

47 GDF11: elixir mladosti? omladnutie : mozog (Science 2014) srdce (Loffredo et al, Cell 2013) sval (Sinha et al, Science 2014) Science. May 9, 2014; Restoring systemic GDF11 levels reverses age-related dysfunction in mouse skeletal muscle. Manisha Sinha, Amy J. Wagers et al Intertissue Control of the Nucleolus via a Myokine-Dependent Longevity Pathway, Demontis, Perrimon et al, 2014

48

49

50 Preskripcia cvičenia: WHO odporúčaná dávka individualizovaný tréning pod dohľadom postupné zvyšovanie intenzity a doby trvania kombinácia aeróbneho a silového tréningu benefity: aj hospitalizovaní pacienti zachovanie funkčnej kapacity a samostatnosti (starší pacienti...) alebo optimálne v kombinácii s Exercise as medicine evidence for prescribing exercise as therapy in 26 diff. chronic diseases. Pedersen, Saltin 2015 Ukropcová et al.

51 Evolúcia jedinca optimálny vývin prevencia výkon kvalita života prevencia spomalenie starnutia kvalita života prevencia terapia optimálny vývin výkon kvalita života prevencia

52 Pyramída fyzickej aktivity bežná odporúčaná pohybová aktivita Krokomer / akcelerometer Bioimpedancia Obvod pása Rozhodnutie Konkrétne ciele (typ, frekvencia, intenzita, dĺžka) Definovať prekážky Monitorovanie účinkov

53

54 Fit & fat alebo unfit & unfat? Zdravotné benefity pravidelného cvičenia nezávislé od redukcie hmotnosti Fyzicky zdatní jedinci s nadhmotnosťou / obezitou majú podobné riziko mortality ako zdatní jedinci s normálnou hmotnosťou. (Barry et al., 2014) medicaldaily.com/obesity-risk-decreases-when-physical-activity-levels-are-high-and-time-spent-sitting-around-low

55 Dlhodobé riešenie obezity a s obezitou-asociovaných ochorení vyžaduje komplexný multidisciplinárny prístup, založený na tíme expertov v oblasti obezitológie: (i) (ii) Centrá pre manažment obezity: komplexné riešenie komplexného problému Lekár(i) Výživový poradca (iii) Fyzioterapeut (iv) Psychológ - Edukácia (pacientov, lekárov a zdravotného personálu, medikov) - Networking (praktickí lekári, lekári - špecialisti) - Výskum s transláciou do klinickej praxe Ukropcová et al.

56

57 Ústav experimentálnej endokrinológie, Biomedicínske centrum Sekcia Obezity Jozef Ukropec Barbara Ukropcová Timea Kurdiová Miroslav Baláž Martin Schon, LFUK Silvia Vallová, LFUK Patrik Krumpolec Lucia Slobodová, LFUK Denisa Maderová Zuzana Janáková, LFUK Ondrej Žiak Sekcia Genetiky Iwar Klimeš Daniela Gašperíková Alica Mitková MRS sval/mozog AKH Vienna Martin Krššak Ladislav Valkovič Wolfgang Bogner Ivica Just Kukurová ETH Zurich Christian Wolfrum Alpha Medical Pavel Blažíček Clinickí spolupracovníci Stanislav Šutovský Peter Turčani Peter Valkovič Ivan Jelok Marek Vician Fakulta telesnej výchovy a športu UK Milan Sedliak, Dušan Hamar, Matej Vajda, SZU Veronika Tirpáková National ChengKung University, Taiwan Tsai Chia-Liang Grant support EFSD grant New Horisons EFSD/Lilly research fellowship 7RP LipidomicNet MVTS SAV, VEGA SAIA, OS SDS

58 Dr. Cvečka, dr. Tirpáková