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Effects of Aging, Sex, and Physical Training on Cardiovascular Responses to Exercise Takeshi Ogawa, MD; Robert J. Spina, PhD; Wade H. Martin III, MD; Wendy.

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Presentazione sul tema: "Effects of Aging, Sex, and Physical Training on Cardiovascular Responses to Exercise Takeshi Ogawa, MD; Robert J. Spina, PhD; Wade H. Martin III, MD; Wendy."— Transcript della presentazione:

1 Effects of Aging, Sex, and Physical Training on Cardiovascular Responses to Exercise Takeshi Ogawa, MD; Robert J. Spina, PhD; Wade H. Martin III, MD; Wendy M. Kohrt, PhD; Kenneth B. Schechtman, PhD; John O. Holloszy, MD; and Ali A. Ehsani, MD (Circulation 1992;86: ) Per studiare i meccanismi del declino della capacità di esercizio legato all’età abbiamo misurato il consumo di ossigeno, la gettata cardiaca, la frequenza cardiaca ed altre risposte cardiovascolari ad esercizi su treadmill submassimali e massimali in maschi e femmine sani sedentari o allenati, giovani e anziani. Abbiamo stimato la massa magra da misure di peso corporeo e densità. I risultati indicano che la riduzione del VO 2max con l’età è in primo luogo dovuta ad una diminuzione della gettata cardiaca massima. Questo effetto è dovuto sì ad una riduzione della frequenza cardiaca, ma in misura maggiore ad una più piccola gettata sistolica. La caduta del VO 2max fra 25 e 65 anni nei sedentari dello stesso sesso è di circa il 40% (10% per decade). Tuttavia, la normalizzazione dei risultati per la massa magra riduce le differenze fra anziani e giovani a 24%, 17% e 8% per il VO 2max, la gettata cardiaca e la gettata sistolica, rispettivamente.

2 La minor gettata sistolica negli anziani durante esercizio massimale si associa ad una più elevata pressione arteriosa media nelle femmine e nei maschi sedentari. In questi gruppi, il lavoro per sistole negli anziani era uguale o addirittura superiore a quello dei giovani. Gettata sistolica e cardiaca all’esercizio massimale sono minori nelle femmine che nei maschi anche dopo normalizzazione per il peso. La normalizzazione dei dati per massa magra elimina completamente le differenze legate al sesso nei sedentari e le riduce sostanzialmente nei soggetti allenati. È chiaro quindi che le differenze per sesso sono soprattutto dovute al più elevato contenuto di grasso nelle femmine. Rimangono però differenze di genere riguardo ai meccanismi che aumentano la capacità di esercizio in seguito ad allenamento. Le condizioni fisiche (allenamento) hanno maggior effetto sulla gettata sistolica e cardiaca (meccanismo centrale) e minor effetto sull’estrazione di ossigeno (differenza A-V = meccanismo periferico) nei maschi piuttosto che nelle femmine. Queste differenze di genere sulla natura e l’entità degli adattamenti sono particolarmente evidenti nei soggetti anziani.

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4 Exercise as Cardiovascular Therapy Roy J. Shephard, MD, PhD, DPE; Gary J. Balady, MD Circulation 1999;99; Possibili meccanismi biologici per la riduzione dovuta all’esercizio della mortalità da tutte le cause e da cause cardiache: Aspetti cardiovascolari Riduzione della frequenza cardiaca a riposo e durante esercizio sottomassimale Riduzione della pressione arteriosa a riposo e durante esercizio Riduzione del consumo d’ossigeno miocardico durante esercizio sottomassimale Espansione del volume plasmatico Aumento della contrattilità miocardica Aumento del tono venoso periferico Modificazioni favorevoli del sistema fibrinolitico Aumento della vasodilatazione endotelio dipendente Aumento dell’espressione genica della sintetasi dell’ossido nitrico (NOS) Aumento del tono del parasimpatico Possibile aumento del flusso coronarico, della vascolarizzazione coronarica collaterale e della densità capillare miocardica

5 Aspetti metabolici Riduzione dell’obesità Aumento della tolleranza al glucosio Miglioramento del profilo lipidico Aspetti comportamentali Minore propensione al fumo Riduzione dello stress Riduzione a breve termine dell’appetito

6 The anti-inflammatory effect of exercise: its role in diabetes and cardiovascular disease control Bente Klarlund Pedersen1 Essays in Biochemistry volume È ben noto il ruolo dell’infiammazione nella patogenesi dell’aterosclerosi. L’infiammazione gioca un ruolo fondamentale nell’insulino resistenza. Dati recenti dimostrano che l’attività fisica induce un aumento dei livelli sistemici di una serie di citochine con proprietà anti infiammatorie. Posto che il muscolo scheletrico è l’organo più grande del corpo, la scoperte che durante la contrazione il muscolo diventa un organo produttore di citochine apre una nuova prospettiva: il muscolo scheletrico è un organo endocrino che contraendosi stimola la produzione e la liberazione di citochine, che possono influenzare il metabolismo e modificare la produzione di citochine in altri tessuti ed organi. La dimostrazione dell’effetto benefico dell’allenamento fisico in pazienti coronaropatici è molto solida. Poche ricerche hanno esaminato l’effetto del solo allenamento sulla prevenzione del diabete in soggetti con ridotta tolleranza glucidica, ma è chiaro che la combinazione di allenamento e modifiche alimentari ha effetto benefico

7 L’effetto benefico dell’allenamento in pazienti con diabete di tipo 2 è molto ben documentato ed è internazionalmente riconosciuto che l’allenamento fisico costituisce una delle tre pietre miliari per il trattamento del diabete, insieme alla dieta e all’intervento farmacologico. I fattori dell’infiammazione cronica di basso livello e i suoi legami con patologie croniche La risposta infiammatoria locale si accompagna ad effetti sistemici, noti come la risposta della fase acuta. Tale risposta comprende la produzione di una gran numero di proteine della fase acuta prodotte dal fegato, come la CRP (proteina reattiva C), e può essere simulata con l’iniezione di citochine. L’infiammazione cronica sistemica di basso livello è un termine che indica una condizione in cui vi è un aumento di volte della concentrazione sistemica di TNF- α, IL-1, IL-6, IL-1ra, sTNF-R e CRP; il TNF-α è prodotto soprattutto nel tessuto adiposo

8 Il nesso fra infiammazione, resistenza insulinica ed aterosclerosi L’invecchiamento è contrassegnato dall’aumento dei livelli plasmatici di TNF-α, IL-6, IL-1ra, sTNF- R e CRP. Alte concentrazioni di TNF-α si associano a demenza e aterosclerosi. Inoltre in molte malattie aumentano i livelli di IL-6. Si trovano concentrazioni aumentate di TNF-α e IL-6 in soggetti obesi, nei fumatori e nei diabetici di tipo 2. È stato dimostrato che alti livelli plasmatici di IL-6 sono buoni predittori di mortalità da ogni causa e da cause cardiovascolari. Ancora, si è visto in molti studi che le concentrazioni plasmatiche di IL-6 e TNF-α sono buoni predittori dell’infarto miocardico e che il livello di CRP è un predittore di malattie cardiache migliore della concentrazione della lipoproteina del colesterolo a bassa densità

9 È sempre più chiaro che il TNF-  ha un ruolo diretto nella sindrome metabolica. Molti dati indicano che l’IL-6 aumenta la captazione di glucosio nei miociti. Molti studi dimostrano che l’IL-6 aumenta la lipolisi e l’ossidazione dei grassi. L’IL-6 è un potente modulatore del metabolismo dei grassi nell’uomo: aumenta la lipolisi e l’ossidazione dei grassi senza provocare ipertriacilglicerolemia. La risposta delle citochine all’esercizio è diversa da quella provocata da gravi infezioni. Il fatto che le citochine proinfiammatorie classiche TNF-  e IL-1 in genere non aumentino con l’esercizio indica che la cascata delle citochine stimolata dall’esercizio è profondamente diversa da quella stimolata dalle infezioni. La prima citochina immessa in circolo dall’esercizio è particolarmente la IL-6: la sua concentrazione aumenta in modo esponenziale (fino a 100 volte) in risposta all’esercizio e si riduce durante il riposo. Un forte aumento dei livelli di IL-6 circolante dopo esercizio senza danni muscolari è un reperto costante. L’aumento di IL-6 nell’esercizio è esponenziale ed è legato all’intensità e alla durata dell’esercizio, alla massa dei muscoli impegnati e allo stato di allenamento

10 In un esperimento giovani sani compirono un esercizio di estensione del ginocchio al 50% della rispettiva potenza massimale per tre ore. Questo esercizio aumentava la frequenza cardiaca abbastanza poco (da 113 a 122 battiti.min -1 ), ma faceva aumentare di 16 volte l’mRNA dell’IL-6, di 20 volte la concentrazione plasmatica di IL-6 e aumentava molto la liberazione di IL-6 dai muscoli impegnati. Applicando lo stesso modello a soggetti anziani non allenati la liberazione dai muscoli attivi di IL-6 a parità di carico era addirittura maggiore. L’effetto dell’IL-6 liberata dai muscoli attivi consiste in un’azione di tipo ormonale che mobilizza substrati extracellulari e aumenta l’apporto di substrati ai muscoli durante l’esercizio; vi è inoltre un importante effetto antiinfiammatorio.

11 L’effetto anti infiammatorio dell’esercizio acuto e dell’allenamento regolare Studi longitudinali dimostrano che l’allenamento regolare riduce i livelli di CRP e indicano che l’attività fisica può sopprimere l’infiammazione cronica di basso livello. Per studiare questa possibilità, abbiamo creato un modello di “infiammazione di basso livello” iniettando basse dosi di endotossina di Escherichia coli a volontari sani, che erano stati a riposo oppure avevano fatto esercizio prima della somministrazione dell’endotossina. Nei soggetti a riposo, l’endotossina ha fatto aumentare di 2-3 volte la concentrazione plasmatica di TNF- , mentre in quelli che avevano fatto tre ore di esercizio al cicloergometro e avevano ricevuto la tossina a 2,5 ore la risposta del TNF-  era completamente abolita. L’effetto a lungo termine dell’esercizio sulla progressione delle malattie può essere attribuito alla risposta anti infiammatoria stimolata dall’esercizio acuto, che è in parte dovuta all’IL-6 di origine muscolare. Questi effetti anti infiammatori dell’esercizio possono proteggere dall’insulino resistenza dovuta al TNF. Si suppone quindi che fattori derivanti dalla contrazione muscolare, le cosiddette miochine, possano essere responsabili dei benefici per la salute legati all’esercizio e che esse giochino ruoli importanti per la protezione contro malattie legate all’infiammazione di basso livello, come le malattie cardiovascolari e il diabete di tipo 2.

12 Does Exercise Reduce Inflammation? Physical Activity and C-Reactive Protein Among U.S. Adults Earl S. Ford EPIDEMIOLOGY September 2002, Vol. 13 No. 5 In conclusione, i risultati di quesito studio mostrano che c’è un’associazione inversa fra attività fisica e concentrazione di proteina C reattiva; questo indica che l’attività fisica può attenuare l’infiammazione. Definire i meccanismi precisi attraverso cui l’attività fisica influenza i processi infiammatori contribuirà a meglio comprendere alcuni dei benefici dell’attività fisica. Ulteriori studi sui rapporti fra intensità, durata e tipo di attività fisica ed infiammazione potranno approfondire i meccanismi attraverso cui l’attività fisica influenza l’infiammazione

13 Regolazione sistemica del metabo- lismo e dell’invecchiamento da parte del muscolo scheletrico. Il muscolo può interagire con altri tessuti tra- mite interazioni dirette muscolo- nervi, rilascio di metaboliti, adatta- menti sistemici derivanti dal fabbiso- gno energetico del muscolo in con- trazione e citochine e fattori di cresci- ta prodotti dal muscolo (miochine). Nei mammiferi, le miochine modula- no svariati processi metabolici nel pancreas, fegato, tessuto adiposo, endotelio, il muscolo stesso ed altri tessuti e possono influenzare l’invec- chiamento e la durata della vita Aging Cell (2013) 12, pp943–949 The influence of skeletal muscle on systemic aging and lifespan Fabio Demontis, Rosanna Piccirillo, Alfred L. Goldberg and Norbert Perrimon

14 Clinical Science (2011) 121, 91–106 The forgotten face of regular physical exercise: a ‘natural’ anti-atherogenic activity Justyna SZOSTAK and Pascal LAURANT Schema per dimostrare il possibile legame fra le variazioni del comportamento umano dovute alle tre successive rivoluzioni(neolitica, industrializzazione e telecomunicazioni) che hanno portato a maladattamenti genomici, alterazioni metaboliche e allo sviluppo delle malattie cardiovascolari aterosclerotiche

15 Segnali derivati dalle cellule endoteliali a causa della forza di taglio (shear stress). Sopra: la riduzione dello shear stress dovuta alla vita sedentaria non stimola la via Akt/eNOS a produrre grandi quantità di NO, mentre aumenta l’attività NADPH ossidasi che produce ROS ad effetto anti NO e aterogenico. Sotto: un aumento dello shear stress dovuto all’esercizio ha diversi effetti benefici sul sistema cardiovascolare: attraverso meccanocettori stimola la produzione di NO e inibisce l’NADPH diminuendo la produzione di ROS

16 Segnali dal muscolo in contrazione Le alterazioni metaboliche indotte dall’inattività e la riduzione della spesa energetica provocano accumulo di grasso e infiltrazione di macrofagi che producono TNF-α. Questo ha diversi effetti diretti sull’organismo, come l’insulino-resistenza, lo stress ossidativo la disfunzione endoteliale, il danno vascolare e la vulnerabilità delle placche (ateromatose). Durante l’esercizio, i muscoli in contrazione liberano miochine anti infiammatorie (IL-6, IL-10 e IL-Ira) con proprietà anti aterogeniche. Le miochine posso anche aumentare la sensibilità insulinica e l’ossidazione dei grassi e inibire la produzione di TNF-α nel grasso e nei macrofagi.

17 Un esercizio regolare e moderato ha numerosi effetti benefici per le persone con l’artrite. Innanzitutto, l’esercizio riduce il dolore articolare e la rigidità, rinforza i muscoli intorno alle articolazioni aumenta la flessibilità e la resistenza. Riduce l’infiammazione alla base dell’artrite e condizioni analoghe e riduce il rischio di complicanze croniche. Migliora la salute in generale e la fitness aumentando l’energia, migliorando il sonno, controllando il peso, riducendo la depressione e aumentando l’autostima. Inoltre, l’esercizio tiene lontani altri rischi per la salute, come l’osteoporosi e le cardiopatie. L’osteoartrite (OA) è caratterizzata dalla distruzione della cartilagine, la parte dell’articolazione che fa da cuscinetto fra le terminazioni ossee e permette i movimenti. Con il deterioramento della cartilagine, le ossa cominciano a sfregare le une contro le altre: questo provoca rigidità e dolore, che rendono difficile usare l’articolazione. L’osteoartrite può anche rovinare i legamenti i menischi e i muscoli. Alla lunga l’OA porta alla sostituzione protesica dell’articolazione.

18 Quali sono le cause dell’osteoartrite ? Come in tanti altri casi, non vi è una causa specifica per l’OA. Molti sono i fattori coinvolti fra cui eredità e stile di vita. I geni: È possibile che alcuni soggetti abbiano un difetto nel gene responsabile della produzione di collagene, la proteina base della cartilagine. Questo difetto genico piuttosto raro porta alla produzione di una cartilagine debole che si consuma dopo poche decadi di vita e l’OA può comparire a 20 anni. Altri aspetti genetici possono condurre a piccoli difetti nella giunzione fra ossa e articolazioni, che fa consumare in fretta la cartilagine. Pure il problema ereditario noto come lassità articolare, o doppie articolazioni, nel quale le articolazioni si muovono più del normale, può aumentare il rischio di OA.

19 Che cos’è l’artrite reumatoide? L’artrite reumatioide (RA) è una forma di artrite infiammatoria e una malattia autoimmune. Per ragioni ancora non completamente note, nell’artrite reumatoide il sistema immunitario – che dovrebbe proteggere la nostra salute aggredendo organismi estranei come virus e batteri – si mette ad aggredire i propri tessuti, in questo caso le sinovie, quelle sottili membrane che ricoprono le articolazioni. Di conseguenza si accumula liquido nello spazio articolare che provoca dolore e uno stato infiammatorio sistemico, che riguarda cioè tutto il corpo. L’artrite reumatoide è una malattia cronica, che non può essere curata. Nella maggior parte dei pazienti con RA si verificano intense acutizzazioni dei sintomi (in inglese flares), mentre in alcuni casi la malattia è continua e peggiore progressivamente. In altri casi, vi sono lunghi periodi di remissione, completamente privi di sintomi e segni patologici. La pratica ha dimostrato che il miglior approccio per mantenere la malattia in remissione ed evitare la distruzione delle articolazioni, danni d’organo e disabilità, consiste in una diagnosi precoce e in un trattamento aggressivo.

20 Che cos’è l’artrite reumatoide? Un’attività fisica moderata praticata con regolarità contribuisce a diminuire la fatica, rinforzare muscoli ed ossa, aumentare la flessibilità e migliora il senso di benessere. Una volta che i sintomi siano sotto controllo, si può istituire un programma completo di allenamento comprendente allungamenti per la flessibilità articolare e la conservazione dell’ampiezza dei movimenti, allenamento di resistenza per rafforzare il sostegno alle articolazioni e esercizio aerobico per effetti generali sulla salute il controllo del peso della forza muscolare e dei livelli energetici.


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