Idrottshjärtats mekanismer för effektiv pumpning

Populärvetenskaplig sammanfattning av projektresultaten

Långvarig och regelbunden uthållighetsträning leder till ett friskt och fysiologiskt förstorat hjärta. Med större hjärta har kroppen en större motor som kan pumpa runt blod till kroppens vävnader och under maximalt arbete kan en elitidrottare leverera upp till 40 l blod/minut, jämfört med en otränad person  som pumpar 20-25 l/minut.

Maximal hjärtfrekvens är ungefär densamma mellan en tränad och en otränad individ vid samma ålder, men för att kunna  pumpa runt dubbelt så mycket blod måste idrottarens hjärta fyllas och tömmas med mycket större blodvolymer under samma korta tid. Hur är detta möjligt?

Studien använder sig av avancerad magnetkamera-teknik (MR) där vi 1) har utvecklat en ergometer för att försökspersonerna ska kunna utföra fysiskt arbete i MR-kameran medan vi studerar hjärtat, och 2) mäter mängden kinetisk energi i blodet som rör sig genom hjärtat och studerar hur virvlarna som uppstår rör sig och förmedlar energi.

Resultaten visar att under fysiskt arbete i MR-kameran förändras hjärtats pumpmekanik från hur det ser ut i vila. Anpassningen kan vara kopplad till att hjärtat förbättrar sin fyllnad för att den ska bli mer effektiv, och fler studier vid högre fysisk belastning planeras för att utforska denna hypotes. Blodets kinetiska energi är högre hos idrottare än normalpersoner under hjärtats fyllnad, och detta visade sig vara orsakat av den större muskelmassan i vänster kammare och av den större volymen i höger kammare.

De olika kamrarna har olika mekanismer för att uppnå fyllnad, och resultaten bidrar till att förklara dessa mekanismer. Vidare visar studien att hos både idrottare och normaler finns cirka 70% av energin inuti en virvel som bildas under fyllnadsfasen i vänster kammare. Eftersom virveln har föreslagits vara ett mycket känsligt mått för patologiska förändringar på hjärtats geometri och funktion är detta positiva nyheter för idrottarna. Det bekräftar att den fysiologiska tillväxt de får på hela hjärtat till följd av träning bevarar de naturliga flödesmönster som finns i hjärtat och som krävs för att hjärtat ska vara friskt.

Resultatets relevans för idrotten

För att kunna prestera på elitnivå inom uthållighetsidrott krävs en exceptionell förmåga hos hjärtat att pumpa blod runt i kroppen. Men även idrottare kan bli hjärtsjuka. Till avdelningen för Klinisk Fysiologi i Lund kommer varje vecka patienter med idrottsbakgrund där träningens effekter på hjärtat måste finnas med i åtanke vid tolkning av undersökningsresultat.

Det är inte ovanligt att dessa aktiva patienter presterar resultat över normalvärdena under t.ex arbetsprov, men ändå presterar sämre än förväntat i förhållande till sin träningsmängd och tidigare förmåga. Genom att studera det friska, vältränade hjärtat hos uthållighetsidrottare med hjälp av tredimensionell tidsupplöst MR har vi visat på nya metoder som kan bli användbara för att skilja det friska idrottshjärtat från ett sjukt redan i ett tidigt skede.

Studien har tagit fram ett referensmaterial för såväl män som kvinnor som kan ligga till grund för vidare utveckling av diagnostik. Vidare har vår metodutveckling av MR under fysiskt arbete skapat ett verktyg där vi kan undersöka hjärtat när det belastas på ett fysiologiskt sätt, istället för med farmakologisk belastning.

Projektansvarig:
Katarina Steding-Ehrenborg

Populärvetenskaplig sammanfattning av projektresultaten

Långvarig och regelbunden uthållighetsträning leder till ett friskt och fysiologiskt förstorat hjärta. Med större hjärta har kroppen en större motor som kan pumpa runt blod till kroppens vävnader och under maximalt arbete kan en elitidrottare leverera upp till 40 l blod/minut, jämfört med en otränad person  som pumpar 20-25 l/minut.

Maximal hjärtfrekvens är ungefär densamma mellan en tränad och en otränad individ vid samma ålder, men för att kunna  pumpa runt dubbelt så mycket blod måste idrottarens hjärta fyllas och tömmas med mycket större blodvolymer under samma korta tid. Hur är detta möjligt?

Studien använder sig av avancerad magnetkamera-teknik (MR) där vi 1) har utvecklat en ergometer för att försökspersonerna ska kunna utföra fysiskt arbete i MR-kameran medan vi studerar hjärtat, och 2) mäter mängden kinetisk energi i blodet som rör sig genom hjärtat och studerar hur virvlarna som uppstår rör sig och förmedlar energi.

Resultaten visar att under fysiskt arbete i MR-kameran förändras hjärtats pumpmekanik från hur det ser ut i vila. Anpassningen kan vara kopplad till att hjärtat förbättrar sin fyllnad för att den ska bli mer effektiv, och fler studier vid högre fysisk belastning planeras för att utforska denna hypotes. Blodets kinetiska energi är högre hos idrottare än normalpersoner under hjärtats fyllnad, och detta visade sig vara orsakat av den större muskelmassan i vänster kammare och av den större volymen i höger kammare.

De olika kamrarna har olika mekanismer för att uppnå fyllnad, och resultaten bidrar till att förklara dessa mekanismer. Vidare visar studien att hos både idrottare och normaler finns cirka 70% av energin inuti en virvel som bildas under fyllnadsfasen i vänster kammare. Eftersom virveln har föreslagits vara ett mycket känsligt mått för patologiska förändringar på hjärtats geometri och funktion är detta positiva nyheter för idrottarna. Det bekräftar att den fysiologiska tillväxt de får på hela hjärtat till följd av träning bevarar de naturliga flödesmönster som finns i hjärtat och som krävs för att hjärtat ska vara friskt.

Resultatets relevans för idrotten

För att kunna prestera på elitnivå inom uthållighetsidrott krävs en exceptionell förmåga hos hjärtat att pumpa blod runt i kroppen. Men även idrottare kan bli hjärtsjuka. Till avdelningen för Klinisk Fysiologi i Lund kommer varje vecka patienter med idrottsbakgrund där träningens effekter på hjärtat måste finnas med i åtanke vid tolkning av undersökningsresultat.

Det är inte ovanligt att dessa aktiva patienter presterar resultat över normalvärdena under t.ex arbetsprov, men ändå presterar sämre än förväntat i förhållande till sin träningsmängd och tidigare förmåga. Genom att studera det friska, vältränade hjärtat hos uthållighetsidrottare med hjälp av tredimensionell tidsupplöst MR har vi visat på nya metoder som kan bli användbara för att skilja det friska idrottshjärtat från ett sjukt redan i ett tidigt skede.

Studien har tagit fram ett referensmaterial för såväl män som kvinnor som kan ligga till grund för vidare utveckling av diagnostik. Vidare har vår metodutveckling av MR under fysiskt arbete skapat ett verktyg där vi kan undersöka hjärtat när det belastas på ett fysiologiskt sätt, istället för med farmakologisk belastning.

Projektnummer:
P2014-0024
Lärosäte:
Lunds universitet
År:
2014
Nyckelord:

Feedback

All form av feedback är välkommen.

Var innehållet i artikeln det du sökte efter?
Skriv en kommentar
Ditt meddelande är skickat!