Vpliv 35 dnevnega mirovanja na koncentracijo homocisteina v krvi
Vpliv 35 dnevnega mirovanja na koncentracijo homocisteina v krvi
The effect of 35-day bed rest on plasma homocysteine concentration
Nadja Piazar, Mihaela Jurdana, Rado Pišot
Povzetek: Telesna neaktivnost je drugi najpomembnejøi dejavnik tveganja za razvoj kroniœnih nenalezljivih bolezni v razvitih dræavah. Stanje se v zadnjih letih nekoliko izboljøuje, vendar je øe vedno le 20% populacije aktivne do te mere, da zmanjøuje verjetnost pojava srœno-æilnih zapletov. Epidemioloøke raziskave so potrdile, da redna telesna aktivnost in prehrana, ki vsebuje dovolj folne kisline, vitamina B6 in B12 zniæuje koliœi-no homocisteina v krvi. V naøi raziskavi smo preuœevali vpliv dolgotrajnega mirovanja na koncentracijo homocisteina in folne kisline v krvi. Deset moøkih preiskovancev je v bolniøniœnem okolju preleæalo 35 dni v vodoravnem poloæaju. Po 35 dnevih leæanja smo zabeleæili statistiœno znaœil-no poveœano koncentracijo homocisteina in zniæano koncentracijo folne kisline, kljub nadzorovani prehrani. Zakljuœimo lahko, da je dolgotrajna telesna neaktivnost lahko samostojni, neodvisni dejavnik tveganja za razvoj srœno-æilnih obolenj.
Kljuœne besede: simulirana brezteænost, telesna neaktivnost, homocistein, folna kislina
Abstract: Physical inactivity is the second most significant risk factor for chronic non- infectious contagious diseases in developed countries. However, conditions have slightly improved in the past few years, still, only 20 % of the population is being active in a fashion to reduce the probability of cardio-vascular complications. Epidemiological research has confirmed that regular physical activity and nutrition containing sufficient quantities of folic acid, vitamins B6 and B12, reduce the level of homocysteine in blood. In our research, we studied the influence of long-lasting inactivity on the concentration of homocysteine and folic acid levels in blood. Ten male subjects were resting in horizontal position for 35 days in clinical setting. After 35 days of resting we documented statistically relevant increase in homocysteine concentration and decrease of folic acid concentration, despite supervised nutrition. We can conclude, that prolonged physical inactivity is an autonomous, indipendent risk factor for the cardio-vascular disease development.
Key words: microgravity, physical inactivity, homocysteine, folic acid.
1 Uvod
Telesna aktivnost ima pomembno vlogo v naøem æivljenju, saj je najcenejøa oblika krepitve zdravja. Niœ manj pomembno se zdi spoznanje, da s telesno aktivnostjo zmanjøujemo dejavnike tveganja za razvoj srœno-æilnih obolenj, ki zavzemajo vodilno mesto med kroniœnimi nenalezljivimi obolenji.
Znanstveniki potrjujejo, da program redne telesne aktivnosti prepreœuje razvoj debelosti, izgubo miøiœne mase, izgubo odzivnosti tkiv na inzulin ter kardiovaskularna obolenja, tako pri sedentarnih zdravih ljudeh, kakor tudi pri bolnikih s kroniœnimi obolenji (1).
Homocistein, aminokislina v krvi, ki nastaja pri presnovi metionina, predstavlja tveganje za razvoj srœno-æilnih obolenj (2, 3). Spoznana je, kot dejavnik tveganja za æilno bolezen, kot je koronarna srœna bolezen, okulzivna bolezen perifernih arterij, ishemiœna cerebrovaskularna bolezen in venska tromboza (4). Koncentracija
homocisteina je prav tako zviøana v plazmi bolnikov z ledviœnim popuøœanjem ali ledviœno odpovedjo in predstavlja neodvisni dejavnik tveganja za razvoj srœno-æilnih obolenj (5).
Na raven homocisteina v krvi moœno vplivajo æivljenjske navade, kot so prehrana, stres, in uæivanje alkohola (6, 7, 8). Predvsem pomembna je prehrana in mikronutrienti, kot so folna kislina, vitamina B6 in B12, ki sodelujejo kot koencimi v presnovi homocisteina. Veœ øtudij je potrdilo, da so viøje ravni vitaminov skupine B vsaj deloma povezane z niæjimi koncentracijami homocisteina (9, 10). Drugi novejøi dokazi kaæejo, da so najniæje koncentracije folne kisline v krvi povezane s poveœanim tveganjem za pogubno bolezen koronarne arterije in moægansko kapjo (10, 11, 12).
Svetovna zdravstvena organizacija ugotavlja, da letno po celem svetu zaradi pomanjkanja telesne aktivnosti umre 1,9 milijona ljudi, od tega 600.000 v Evropi in da je pri tistih, ki niso vsaj minimalno telesno dejavni, verjetnost za obolevnost srca in oæilja 50% veœja (13).
doc. dr. Nadja Plazar, Visoka øola za zdravstvo Izola, Polje 42, 6310 Izola
doc. dr. Mihaela Jurdana, Visoka øola za zdravstvo Izola, Polje 42, 6310 Izola
izr. prof. dr. Rado Piøot, Univerza na Primorskem, Znanstveno raziskovalno srediøœe, Garibaldijeva 1, 6000 Koper
farm vestn 2008; 59 319
Izvirni znanstveni œlanki - Original Scientific Articles
Telesna aktivnost dokazano zniæujejo koncentracijo celokupnega plazemskega homocisteina in s tem verjetnost za razvoj bolezni srca in oæilja pri zdravih in æe obolelih ljudeh (14, 15). V øtudiji, ki je zajela 620 ljudi so na podlagi vpraøalnika, ki je vkljuœeval vsebinska vpraøanja o koliœini tedenske telesne aktivnosti, vpraøanja o æivljenjskem slogu ter na osnovi izmerjene koncentracije homocisteina ugotovili, da je telesna aktivnost neodvisni dejavnik æivljenjskega sloga povezan z niæjimi koncentracijami homocisteina v krvi (16).
Viøje vrednosti homocisteina najdemo pri moøkih, kot pri æenskah v rodni dobi. Pri øtiridesetih letih je pri æenskah v povpreœju koncentracija homocisteina za pribliæno 2 mmol/l niæja kot pri moøkih, kar pripisujejo delovanju estrogena, saj se po menopavzi vrednosti homocisteina pribliæajo moøkim vrednostim (17). V øtudiji, ki je zajela 28263 zdravih æensk po menopavzi, se je v treh letih poteka raziskave pri 122 razvila srœnoæilna bolezen. Pri teh je bila koncentracija homocisteina znaœilno viøja (14,1 proti 12,4 mmol/L) (18).
Vrednosti homocisteina naraøœajo s starostjo, kar je posledica poœasnejøe presnove, slabøe absorpcije in nezadostnega uæivanja folatov ter vitaminov B12 in B6 (19).
Glede na vlogo in pomen telesne aktivnosti v preventivi pred srœno-æilnimi obolenji, smo se vkljuœili v raziskavo »Vpliv simulirane brezteænosti na œloveøki organizem«, da bi poskuøali ugotoviti povezavo med dolgotrajno telesno neaktivnostjo, koncentracijo homocisteina ter folne kisline v krvi. Zanimalo nas je ali je telesna neaktivnost samostojni, neodvisni dejavnik tveganja za razvoj srœno-æilnih obolenj.
2 Materiali in metode
2.1 Preiskovanci
Vpliv simulirane brezteænosti na œloveøko telo smo izvedli z raziskavo Bed rest (BR), kjer so preiskovanci mirovali 35 dni v horizontalnem poloæaju. Na osnovi izbranih kriterijev (nekadilci, ne alkoholiki, moøkega spola, doloœena starost med 20. in 30. letom), osebnega razgovora in zdravniøkega pregleda smo izmed vseh prijavljenih prostovoljcev izbrali deset preiskovancev, brez zgodovine æivœno-miøiœnih in srœno-æilnih obolenj, starosti 24,3 ± 2,6 let (± S.D.). Preiskovanci so bili po predhodnih zdravstvenih testih vkljuœeni v raziskavo, na katero so pristali s podpisom privolitve. Raziskava je potekala julija in avgusta 2007 v bolniøniœnih prostorih Ortopedske bolniønice Valdoltra, ki je nudila zdravstveno nego in tehniœno podporo. Vse dnevne aktivnosti preiskovancev so se izvajale v leæeœem poloæaju. Fiziœna aktivnost je bila strogo prepovedana skozi celotno 35-dnevno obdobje raziskave. Preiskovanci so imeli organizirano pasivno razgibavanje sklepov in masaæo trikrat tedensko, pod vodstvom fizioterapevta. Prehrana je bila individualno dimenzionirana po naœelih zdrave prehrane, s ciljem ohranjanja telesne teæe. Prehrana je bila na zaœetku uravnoteæena po sestavi in koliœini glede na izraœun bazalnega metabolizma preiskovancev. Med raziskavo smo izraœune ponavljali v tedenskih presledkih, da bi ohranjali nespremenjeno telesno teæo in maøœobno maso. Obroki hrane so bili po sestavinah in koliœinsko uravnoteæeni, preiskovanci so morali pojesti celotne obroke, brez dodatnih prehranskih vnosov.
Slika 1: Preiskovanec med 35 dnevnim mirovanjem
Vse aktivnosti preiskovancev smo spremljali s 24-urnim video nadzorom. Preiskovanci so bili predhodno podrobno obveøœeni o poteku raziskave in stopnji tveganja.
Raziskava je bila odobrena s strani Komisije Republike Slovenije za medicinsko etiko in izvedena v skladu z naœeli Helsinøko-Tokijske deklaracije.
2.2 Telesna teæa in viøina
Pred raziskavo in med samim potekom raziskave, smo spremljali nekatere morfoloøke parametre. Da bi prepreœili izgubo telesne mase, smo redno, trikrat dnevno ter individualno poskrbeli za redne obroke prehrane ter spremljali njihov dnevni vnos. Telesno teæo (TT v kg) in viøino (TV v cm) smo merili z uporabo klasiœnih merilnih inøtrumentov ter spremljali indeks telesne mase (BMI v kg/m2). Telesno viøino smo merili pred preiskavo ter po njej, telesno teæo pa smo beleæili tedensko.
2.3. Odvzem krvnih vzorcev
Preiskovancem smo opravili odvzem krvi pred in po zakljuœeni »bed rest« øtudiji. Venska kri je bila odvzeta na teøœe v jutranjih urah (med 7.00 in 7.30) v mililitrske vakumske epruvete (Beckton-Dickinson, Rutherford, ZDA). Za biokemiœne preiskave je bila kri odvzeta v epruvete z litijevim heparinatom, kot antikoagulantom in s separacijskim gelom. Vzorce krvi smo z obraœanjem epruvete premeøali z antikoagulacijskim sredstvom in jih do centrifugiranja shranili v ledeni kopeli, da bi zmanjøali prehod homocisteina iz krvnih celic v plazmo. Plazmo za doloœanje homocisteina in folata smo pripravili s centrifugiranjem. Del tako pripravljene plazme smo prelili v manjøe plastiœne epruvete in jih zamaøene hranili do analize pri -70 °C.
2.4   Koncentracija celokupnega plazemskega homocisteina
Koncentracijo celokupnega plazemskega homocisteina smo merili v plazmi s polarizacijsko imunofluorescenœno metodo (FPIA) na aparatu IMX (Abbott Laboratories, IL, ZDA ) s tovarniøko pripravljenimi reagenti, kalibracijskim in kontrolnim materialom (Abbott Park, IL. ZDA).
2.5  Koncentracije folatov
Koncentracijo folatov smo merili v plazmi s polarizacijsko imunofluorescenœno metodo (FPIA) na aparatu  AXSYM (Abbott
320 farm vestn 2008; 59
Vpliv 35 dnevnega mirovanja na koncentracijo homocisteina v krvi
Laboratories, IL, ZDA ) s tovarniško pripravljenimi reagenti kalibracijskim in kontrolnim materialom (Abbott Park, IL. ZDA)
2.6 Statistika
Podatki so prikazani s povprecnimi vrednostmi in ustreznim standardnimi odkloni. Statisticna znacilnost sprememb je bila izracunana z uporabo statisticnega paketa SPSS 15.0 s parnim f-testom
3 Rezultati
3.1 Telesna višina in telesna teža
Telesna višina se po zakljuceni raziskavi ni znacilno spremenila (P=0,46). Ob BRO (pred bed rest preiskavo) je znašala 179,7 ± (8,0) cm in ob BR5 (po petem tednu bed rest preiskave) 179,4 ± (7,5) cm medtem ko je telesna teža po tretjem tednu (BR3) zacela upadati do zakljucka raziskave, oziroma do petega tedna ležanja (BR5). Izguba telesne teže v tretjem tednu BR3 je znašala 1.6 % (p<0,001), v petem tednu (BR5) pa 3 %, (p<0,001)
Slika 2: Koncentracija homocisteina v krvi preiskovancev med
35-dnevnim mirovanjem. Koncentracija homocisteina se je v œasu petih tednov raziskave (do zadnjega odvzema krvi), statistiœno znaœilno poveœala, vendar ni presegla kritiœne meje. p=0.014
Slika 3: Prikaz koncentracije folatov v krvi preiskovancev pred
zaœetkom in v petem tednu raziskave. Koncentracija se je v œasu petih tednov statistiœno znaœilno zniæala. p= 0.007
3.2 Koncentracija homocisteina ter folatov
V naši raziskavi smo primerjali vrednosti celokupnega homocisteina ter folatov pred zacetkom bed rest študije (BRO) ter zadnji, peti teden tik pred vstajanjem (BR5). Raziskava je pokazala statisticno znacilne razlike v koncentraciji homocisteina, ki je pred študijo znašala 11,19 ± 2,19 umol/L, po študiji pa 12,28 ± 2,96 umol/L (p=0.014), n= 10, slika 2. Prav tako se je med preiskavo znacilno znižala koncentracija folatov v krvi iz 9,46 ± 3,06 umol/L na 7,28 ± 1,80 umol/L (p=0.007) n= 10; slika 3
4 Razprava
Vseh deset preiskovancev, ki so bili vkljuceni v raziskavo je uspešno prestalo 35-dnevno horizontalno ležanje, kakor tudi nekajtedensko rehabilitacijo. Glede na to, da je bila prehrana preiskovancev vodena ndividualno s stališca zagotavljanja nevtralne energijske bilance, so bili preiskovanci primorani pojesti celotne obroke, brez nikakršnih prehrambenih dodatkov. Ker je bil kaloricen vnos obrokov izracunan glede na tedensko izmerjeno telesno težo preiskovancev, smo preprecili vecje izgube telesne teže, predvsem pa smo zavrl pridobivanje odvecne mašcobne mase. Kljub temu, da je bilo prehranjevanje nadzorovano z kontroliranim vnosom posameznih sestavin živil in mikronutrientov, med njimi tudi folne kisline, se je koncentracija folne kisline po pettedenskem mirovanju znacilno znižala, vendar v obmocju referencnih vrednosti. Prav tako smo po pettedenskem mirovanju zabeležili zmerno hiperhomocisteinemijo koncentracija nevarnega homocisteina se je znacilno povecala in presegla referencne vrednosti. Slednje dokazuje obratno sorazmerno povezavo med koncentracijo folne kisline in homocisteina, ki so jo potrdile že predhodne študije (9, 10). Povišan homocistein naj bi bi odgovoren za najmanj 10% tveganja za razvoj aterotromboticne žilne bolezni (20), zmerna hiperhomocisteinemija pa je približno enako pomemben dejavnik tveganja za nastanek aterotrombože, kot kajenje in hiperlipidemija (21).
Raziskava» Bed rest« ali »Vpliv simulirane breztežnosti na cloveški organizem« je mednarodna raziskava interdisciplinarnega znacaja v katero so vkljuceni številni tuji in domaci znanstveniki. Cilj raziskave je proucevanje vpliva gibalne neaktivnosti na cloveško telo, predvsem pa ucinek simulirane breztežnosti na skeletno-mišicni, termo-regulacijski in nenazadnje na srcno-žilni sistem. Tovrstne raziskave so pomembne, tako za priprave za polet v vesolje, kakor tudi za proucevanje posledic dolgotrajnega ležanja po operaciji. Prav v tem se križajo interesi »vesoljske« in »zemeljske« medicine
Z gradnjo mednarodne vesoljske postaje Freedom postaja cloveška prisotnost v vesolju cedalje vecja. Najdaljša bivanja astronavtov v vesolju so do sedaj bila približno eno leto. Na podlagi izkušenj iz vesolja, kot tudi zemeljskih poskusov, se zavedamo, da breztežnostno stanje povzroca dolocene spremembe, ki so po daljšem bivanju v vesolju lahko škodljive. Trenutne raziskave na Zemlj so usmerjene k razumevanju vzrokov teh sprememb in k razvijanju ukrepov, ki bi preprecili škodljive fiziološke spremembe (22). V raziskavi smo ugotavljali in spremljali, kako dolgotrajno mirovanje ali neaktivnost, vpliva na nivo nevarnega homocisteina v krvi ter povezavo med koncentracijo homocisteina in folatov. Rezultati raziskave bodo koristni ne samo za bodoce delavce v vesolju, temvec tudi za razumevanje fizioloških sprememb pri imobiliziranih pacientih
farm vestn 2008; 59 321
Izvirni znanstveni œlanki - Original Scientific Articles
Znanje o fizioloøkih spremembah, vidnih pri pacientih, ki morajo dalj œasa mirovati, je pomanjkljivo. Spremembe pri pacientih je teæko ovrednotiti, ker je nemogoœe oceniti prvotno, zdravo stanje pred imobilizacijo. Spremljamo lahko samo spremembe ob prisotnem patoloøkem stanju, zaradi katerega je pacient nepremiœen. Teæko je torej loœiti patoloøko izzvane spremembe, ki so izkljuœno posledica razbremenitve. Opisane „vesoljske raziskave“ so zaradi navedenih razlogov kljuœnega pomena tudi za zdravstvo, øe posebno ortopedske klinike in rehabilitacijske ustanove, ki imajo opravka z nepremiœnimi pacienti (22).
Horizontalno mirovanje v postelji oziroma simulirana brezteænost (mednarodno bed rest – BR) je ena izmed najpogosteje uporabljenih oblik spremljanja posledic popolne gibalne neaktivnosti (23, 24). Ker mnoge raziskave navajajo, da je telesna aktivnost samostojni neodvisni dejavnik æivljenjskega sloga, ki je povezan z niæjimi koncetracijami homocisteina (16), bi lahko z naøo preiskavo trdili, da je telesna nekativnost, samostojni neodvisni dejavnik tveganja za razvoj srœno-æilnih bolezni, œeprav ne moremo natanœno zagotoviti ali se je nivo nevarnega homocisteina po petih tednih poviøal nad kritiœno mejo zaradi telesne neaktivnosti ali zniæanja folne kisline.
5 Sklep
Raziskave, ki preuœujejo »Vpliv simulirane brezteænosti na œloveøki organizem« so bile predstavljene v Sloveniji leta 2000/2001, ko je potekala prva tovrstna øtudija simulacije brezteænostnega prostora. Do danes smo izvedli æe tretjo tovrstno øtudijo, in v tem œasu priøli do pomembnih odkritij, ne le za slovenski in evropski prostor, temveœ tudi za svetovni prostor.
Zakljuœki, ki izhajajo iz naøe raziskave so potrdili pomen gibalno-øportne aktivnosti pri prepreœevanju srœno-æilnih obolenj. Iz raziskave je razvidno, da dolgotrajno mirovanje zviøuje nivo homocisteina v krvi, kar slabo vpliva na srœno-æilni sistem. Slednje pa pojasnjuje, da dolgotrajna telesna neaktivnost v vsakdanjem æivljenju ima enake posledice.
7 Literatura
1.    Biolo G, Ciocchi B, Stulle M, et al. Metabolic consequence of physical inactivity. J Ren Nutr 2005; 15(1): 49-53.
2.    Nygard O, Vollset SE, Refsum H, et al. Total plasma homocysteine and cardiovascular risk profile. The Hordaland Homocysteine Study. JAMA 1995; 274(19):1526-1533.
3.    Shai I, Stampfer MJ, Ma J, et al. Homocysteine as a risk factor for coronary heart diseases and its association with inflammatory biomarkers, lipids and dietary factors. Atherosclerosis 2004; 177(2):375-381.
4.    Stegnar M. Hiperhomocisteinemija in æilna bolezen. Farm Vestn 2002; 343-346.
5.    Van Guldener C, Stehouwer C. Homocysteine metabolism in renal disease. Clin Chem Lab Med 2003; (41): 1412-1417.
6.    Boden-Albala B, Sacco RL. Lifestyle factors and stroke risk: Exercise, alcohol, diet, obestity, smoking, drug use and stress. Curr Atheroscler Rep 2000; 2(2): 160-166.
7.    El-Khairy L, Ueland PM, Nygard O, et al. Lifestyle and cardiovascular disease risk factors as determinants of total cysteine in plasma: the
Hordaland Homocysteine Study. Am J Clin Nutr 1999; 70(6): 1016-1024.
8.    de Bree A, Verschuren WM, Blom HJ, Kromhout D.Lifestyle factors and plasma homocysteine concentrations in a general population sample. Am J Epidemiol 2001; 54(2): 150-154.
9.    Homocysteine and risk of coronary artery disease: Folate is the important determinant of plasma homocysteine concentration. Nutrition 2003; (19): 577-583.
10.  Siri PW, Verhoef P, Kok FJ. Vitamins B6, B12, and folate: association with plasma total homocysteine and risk of coronary atherosclerosis. J Am Coll Nutr 1998; 17(5): 435-441.
11.  Robinson K, Artheart K, Refsum H, et al. Low circulating folate and vitamin B6 concentrations: risk factors for stroke, peripheral vascular disease, and coronary artery disease. European COMAC Group. Circulation 1998; 97(5): 421-424.
12.  Verhoef P, Kok FJ, Kruyssen DA, et al. Plasma total homocysteine, B vitamins, and risk of coronary atherosclerosis. Arterioscler Thromb Vasc Biol 1997; 17(5): 989-995.
13.  Kraøevec-Ravnik E, Bevc-Stankoviœ M. Svetovni dan gibanja 2008: Telesna dejavnost za vse. (2008): http://www.ivz.si/index.php?akcija=novica&n=1528
14.  Joubert LM, Manore MM. Exercise, nutrition, and homocysteine. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2006; 16(4): 341-61.
15.  Gaume V. Maougin F, Figard H, et al. Physical training decreases total plasma homocysteine and cysteine in middle-aged subjects. 2005; 49(2): 125-31.
16.  Dankner R, Chetrit A, Dror GK et al. Physical activity is inversely associated with total homocysteine levels, independent of C677T MTHFR genotype and plasma B vitamins. Age 2007; (29): 219–227.
17.  Stanger O, Herrmann W, Pietrzik K, et al. DACH-LIGA Homocystein (German, Austrian and Swiss Homocysteine Society): Consensus paper on the regional clinical use of homocysteine, folic acid and B-vitamins in cardiovascular and thrombotic diseases: guidelines and recommendations. Clin Chem Lab Med 2003; 41: 392-1403.
18.  Ridker PM, Ridker PM, Monson JE, Buring JE et al. Homocystein and risk of cardovascular diseases among postmenopausal women. JAMA 1999; (281): 1817-1821.
19.  Ueland PM, Monsen AL. Hyperhomocysteinemia and B-vitamin deficiencies in infants and children. Clin Chem lab 2003; 41:1418-1426.
20.  Clarke R, Levington S, Donald A et al. Understiation of the importance of homocysteine as a risk factor for cardiovascular disease in epidemiological studies. J Cardiovasc Risc 2001; 8: 396-399.
21.  Chen P, Poddar R, Tipa EV et al. Homocysteine metabolism in cardiovascular cells and tissues: implications for hyperhomocysteinemia and cardiovascular disease. Adv Enzyme Regul 1999; 39:93-109.
22.  Eiken O, Mekjavic IB. The Valdoltra Bedrest Study: Effects of 35 days of horizontal bedrest on the unction of peripheral blood vessels, the thermoregulatory system and on the function and structure of the musculoskeletal system. Report No. FOI-R-0748-SE. Swedish Defence Research Agency (FOI), NBC Defence, Defence Medicine: Umea. (2002).
23.  Ferrando AA, Lane HW, Stuart CA et al. Prolonged bed rest decreases skeletal muscle and whole body protein synthesis. Am J Physiol Endocrinol Metab 1996; 270: 627-633.
24.  Adams GR, Caiozzo VJ, Baldwin KM. Skeletal muscle unweighting: spaceflight and ground-based models. J Appl Physiol 2003; 95(6): 2185-2201.
322 farm vestn 2008; 59