心臓を強化する高強度インターバルトレーニング

ノルウェー科学技術大学の研究によると、トレーニングの強度が、病気の重症度を軽減し、心臓機能を改善し、作業能力を高めるとの結果を発表しました。

トレーニングの強度はインターバル形式が有用なようです。

“Our research on rats with heart failure shows that exercise reduces the severity of the disease, improves heart function and increases work capacity. And the intensity of the training is really importance to achieve this effect,” says Tomas Stølen, a researcher at NTNU.

参照元：https://norwegianscitechnews.com/2020/12/why-failing-hearts-love-hard-workouts/
– ノルウェー科学技術大学 Norwegian University of Science and Technology. 12.10.2020 –

高強度インターバルトレーニングは、適度な運動よりも心臓を強化します。

現在、研究者は、ハードワークアウトが非常に効果的である理由に対するいくつかの答えを発見しました。

ノルウェーの科学技術大学（NTNU）研究者、トーマス・ストーレン氏は話します。

「心不全のラットに関する私たちの研究は、運動が病気の重症度を軽減し、心臓機能を改善し、作業能力を高めることを示しています。そして、トレーニングの強度は、この効果を達成するために本当に重要です。」

ストーレン氏と彼の同僚であるMortenHøydal氏は、Journal of Molecular and CellularCardiologyに掲載された包括的な研究の主な著者です。

研究者たちは、定期的な運動の後に小さな心筋細胞の内部で何が起こるかを調査するために多大な努力を払いました。

ストーレン氏は話します。

「運動は、心筋細胞がカルシウムを処理する方法と心臓の電気信号を伝導する方法の両方で重要な特性を改善することがわかりました。これらの改善により、心臓はより激しく鼓動し、生命を脅かす心臓リズム障害に対抗することができます。」

心臓が強力に、定期的に、同期して鼓動できるようにするには、多くの機能が連携する必要があります。

心臓が鼓動するたびに、洞房結節（心臓自身のペースメーカー）が電気インパルスを心臓の残りの部分に送ります。

これらの電気インパルスは活動電位と呼ばれます。

すべての心筋細胞は膜で囲まれています。

静止状態では、細胞膜の内側の電圧は外側の電圧と比較して負です。

細胞膜の外側と内側の電圧の差は、静止膜電位と呼ばれます。

活動電位が心筋細胞に到達すると、細胞壁を脱分極させるために、各細胞の静止膜電位を克服する必要があります。

これが起こると、カルシウムは細胞膜​​のチャネルを通って細胞に流れ込むことができます。

カルシウムは、心筋細胞の実際の収縮を開始します。

このプロセスが完了すると、カルシウムは細胞外に輸送されるか、各心筋細胞内の貯蔵部位に戻されます。

そこから、カルシウムは、次に活動電位が急いで来るときに、新しい収縮に寄与する準備ができています。

心臓の電気伝導またはカルシウム管理システムが機能しなくなると、収縮する心筋細胞が少なくなり、各細胞の収縮が弱くなり、電気信号が無秩序になり、心腔がはためくようになるリスクがあります。

ストーレン氏は話します。

「誰かが心不全を患うと、これらすべてのプロセスが機能不全になります。活動電位が長すぎ、細胞の静止電位が高すぎ、細胞壁のカルシウムチャネルの輸送機能が妨げられます。カルシウムはその後、絶えずそこから漏れます。すべての心臓の筋肉細胞内に保管場所があります。」

「私たちの結果は、集中的なトレーニングがこれらすべての機能不全を完全にまたは部分的に逆転させることができることを示しています。」

通常、洞房結節は、安静時に人間の心臓を毎分50〜80回拍動させます。

これは、体内のすべての臓器系と細胞に、適切に機能するために必要なだけの酸素が豊富な血液を供給するのに十分です。

私たちが散歩に立ち上がると、私たちの心臓は自動的に少し速く鼓動し始め、少し強くポンプでくみ上げて、血液供給が活動レベルの増加に適応するようにします。

活動の強度が高いほど、心臓はより激しく働かなければなりません。

運動は心臓を強化するので、心拍ごとにより多くの血液を体の残りの部分に送り出すことができます。

したがって、洞房結節はそれを少し簡単にすることができ、よく訓練された人々は、定期的な持久力トレーニングを行っていない人々よりも安静時心拍数が低くなります。

連続体のもう一方の端には、心不全の人がいます。ここでは、心臓のポンプ能力が非常に弱いため、臓器は正常な機能を維持するのに十分な血液を受け取れなくなります。

心不全の人は運動に対する耐性が低く、最小限の労力で息を切らしてしまうことがよくあります。

言い換えれば、心臓へのポンプ力を高めることは、心不全の人々の生活の質と健康にとって絶対に重要です。

心不全を患っている10万人以上のノルウェー人の多くは、ストーレン氏とHøydal氏の研究のネズミのように、大規模な心臓発作を起こした後にこの状態を発症しました。

健康なラットでは、心臓は収縮するたびに血液の75％を送り出しました。

心不全のラットでは、駆出率と呼ばれるこのポンプ容量の測定値は20％に減少した、とストーレン氏は話します。

トレッドミルでのほぼ毎日のインターバルトレーニングセッションで、駆出率は6〜8週間後に35％に増加しました。

ラットは、最大容量の約90％で4分間隔で実行しました。

これは、NTNUのいくつかの研究グループが長年提唱してきた4×4の方法と非常によく似ています。

ストーレン氏は話します。

「インターバルトレーニングはまた、ラットのコンディショニングを大幅に改善しました。トレーニング期間後、彼らのフィットネスレベルは、心臓発作を起こしていないトレーニングされていないラットよりも実際に優れていました。」

心筋細胞のカルシウム処理の障害は、活動電位があるたびに細胞を減少した力で収縮させるだけではありません。

また、カルシウムが細胞の液体で満たされた領域（細胞質ゾル）内に蓄積し、そこで各収縮が始まります。

細胞内のカルシウム貯蔵は、心臓が鼓動する準備をしているときにのみカルシウムを放出すると考えられています。

しかし、心不全はこれらの貯蔵所からのカルシウムの絶え間ない漏出を引き起こします。

各収縮後、カルシウムは、特殊なポンプを介してカルシウム貯蔵庫に、または心筋細胞から効率的に輸送される必要があります。

心不全の患者では、これらのポンプはうまく機能しません。

細胞質ゾル内に大量のカルシウムが蓄積すると、心筋細胞は実際に静止しているはずのときに新しい収縮を開始する可能性があります。

電気勾配が発生し、心臓が電気信号を送信すべきでないときに送信します。

これにより、心腔に細動が発生する可能性があります。

この心室細動は致命的であり、心停止の一般的な原因です。

ストーレン氏は話します。

「インターバルトレーニングは、カルシウムを細胞から排出し、細胞内により効率的に貯蔵することを可能にする多くのメカニズムを改善することを発見しました。細胞内のカルシウム貯蔵からの漏出は、インターバルトレーニングされたラットでも止まりました。」

研究者が罹患したラットの心臓に心室細動を誘発しようとしたとき、その効果は明ら​​かでした。

彼らは、インターバルトレーニングを完了した9匹の動物のうちの1匹でのみこれに成功しました。

比較すると、運動していない心不全のすべてのラットで細動を誘発することに問題はありませんでした。

これまでのところ、研究グループは、運動がいくつかの方法で罹患した心筋細胞のカルシウム管理を改善することを示しました。

トレーニングはまた、心臓の電気配線システムをより機能的にします。

さらに、彼らは、運動が心臓を大きく硬くするプロセスを打ち消すことを示しました。

総合すると、これらの改善により、各心拍がより強力になり、心不全の重症度が軽減されます。

危険な心室細動のリスクも減少しました。

しかし、ストーレン氏とチームは、なぜ運動が遅い活動電位を修正し、心筋細胞が正しい方法でカルシウムを処理できるようにするのかについての答えをまだ欠いていました。

したがって、彼らは訓練がラット細胞内の遺伝的活動を変えたかどうかを調査しました。

マイクロRNAと呼ばれる何千もの異なるタイプの微小分子は、おそらく遺伝子との直接的な相互作用を通じてこの活動のほとんどを制御します。

ストーレン氏は説明します。

「私たちが調べたマイクロRNA変異体の55は、健康なラットと比較して心不全のラットで変化したことが判明しました。インターバルトレーニングはこれらの18を健康なレベルに戻しました。」

「関連する微小分子のいくつかはカルシウム管理と心臓の電気伝導システムの両方ですが、最も興味深いのは、心不全に重要な役割を果たすことができる新しいマイクロRNAを発見したことです。」

この記事では、主に高強度インターバルトレーニングの効果について考察しました。

しかし、この研究には、より落ち着いて訓練したラットのグループも含まれています。

このグループのラットは同じ距離を走ったので、インターバルトレーニンググループのラットと同じくらいの総トレーニング作業を行いました。

しかし、彼らはより低い強度で訓練したので、毎回より長く運動しなければなりませんでした。

ストーレン氏は、この形式のトレーニングもいくつかの健康改善をもたらしたと述べています。

しかし、彼は強調します、改善の大部分はインターバルトレーニングでより大きかったです。

ストーレン氏は説明します。

「たとえば、適度な運動を行った後、8匹中5匹のラットに心房細動を誘発することができました。そのポンプ能力はインターバルトレーニンググループの半分しか改善されていませんでした。」