Blodtryksrespons på hjertefrekvens under træningstest og risiko for fremtidig hypertension

Hypertension er anerkendt som en vigtig risikofaktor for dødelighed og sygelighed i forbindelse med hjerte-kar-sygdomme.1 Nye beviser for, at ikke-dødelige og dødelige hjerte-kar-sygdomme stiger gradvist med højere blodtryksniveauer (BP)2,3 gør tidlig identifikation af personer med øget risiko for at udvikle hypertension til en prioritet. Det er blevet foreslået, at der forud for udviklingen af hypertension findes en præhypertensiv tilstand, som kan manifesteres ved unormal kardiovaskulær reaktivitet over for miljømæssige og adfærdsmæssige udfordringer, såsom mentale aritmetiske opgaver4 , koldt vandbad5 og både isometriske og dynamiske fysiske stresstest6-14. En af de mest nyttige er måske motionstristest, da den nu i vid udstrækning anvendes på hospitaler til at opdage koronar hjertesygdom og inden for sports- og arbejdsmedicin til at evaluere kardiorespiratorisk fitness. Dens pålidelighed med hensyn til at identificere personer, der er tilbøjelige til at udvikle hypertension, og som test til at forudsige, hvornår hypertension opstår, diskuteres dog stadig. Tidligere undersøgelser, der har behandlet dette spørgsmål, har anvendt forskellige definitioner af et overdrevent blodtryksrespons på motion, herunder nogle, der udelukkende er baseret på systolisk blodtryk (SBP)7,11-14 og andre på SBP og diastolisk blodtryk (DBP) sammen.6,8-10 Desuden er det blevet anført, at grænseværdien, der adskiller normale fra unormale responser, bør bestemmes i henhold til køn, alder og fysisk form15 , som alle har vist sig at påvirke blodtryksresponsen uafhængigt og signifikant13 . Uden at tage hensyn til disse faktorers indvirkning har de fleste undersøgelser imidlertid valgt kun at definere overdreven BP-reaktion i form af et bestemt BP-niveau ved maksimal anstrengelse og givet submaksimale arbejdsbelastninger.7-9,11,14 Disse metodologiske usikkerheder kan gøre det uklart, om de oplysninger, der indsamles ved BP-måling under træning, er værdifulde til vurdering af en persons hypertensive risikoprofil. Således har validiteten af en træningstest til forudsigelse af fremtidig hypertension brug for yderligere metodologisk udvikling og bekræftelse.

I den foreliggende undersøgelse undersøgte vi træningstestdata fra en befolkningsbaseret stikprøve af normotensive mænd i middelalderen for at bestemme unormale intervaller af BP-reaktion under træning i forhold til stigning i hjertefrekvensen (HR), og vi evaluerede den kliniske nytte af træning BP-måling som et middel til at identificere enhver øget risiko for udvikling af hypertension efter justering for traditionelle vigtige risikofaktorer.

Metoder

Studiepopulation

I alt 2483 mænd deltog i halvårlige lægeundersøgelser udført på vores laboratorium fra 1992 til 1995. Af disse gennemgik 1514 deltagere en cykelergometrisk test. Deltagerne blev udelukket, hvis de (1) havde en historie med hjerte-kar- eller nyresygdomme eller diabetes; (2) havde elektrokardiografiske tegn på koronar hjertesygdom eller hjertearytmi; (3) var hypertensive, som defineret ved i øjeblikket at bruge antihypertensiv medicin eller have et gennemsnitligt hvile-BP på ≥140/90 mm Hg taget ved 3 separate besøg; (4) var <20 år eller >59 år; eller (5) havde ufuldstændige data for måling af trænings-BP. Følgelig var 1033 forsøgspersoner uden kardiovaskulær sygdom og med normale EKG-resultater berettigede til at deltage i denne undersøgelse. På grundlag af deres resultater af motionstest blev BP- og HR-reaktioner på motion evalueret. Undersøgelsesprøvens kliniske karakteristika er vist i tabel 1.

Efter motionstesten ved baseline blev forsøgspersonerne fulgt med henblik på hypertensivt udfald indtil 1999. Af disse havde 47 manglende data om kovariater ved baseline, 84 deltog ikke i de halvårlige opfølgningsundersøgelser, og 139 havde ufuldstændige BP-oplysninger. Desuden blev 37 forsøgspersoner udelukket fra yderligere analyser, fordi de begyndte at dyrke regelmæssig sport efter uddannelsesprogrammer om livsstilsændringer. Det er velkendt, at en forsøgspersons risiko for at udvikle hypertension kan mindskes ved et program med aerob træning.2 Derfor blev opfølgningsundersøgelsen baseret på 726 forsøgspersoner, som havde fuldstændige træningstestdata samt kovariater ved baseline og hypertensiv status ved opfølgningen. Den gennemsnitlige længde af opfølgningen var 4,7 år (interval, 3,6 til 6,9 år). Forsøgspersonerne modtog standardiserede lægeundersøgelser bestående af antropometriske, fysiologiske og blodbiokemiske målinger. De udfyldte også et spørgeskema om personlig og forældrenes sygehistorie, medicinforbrug og daglige levevaner, herunder rygning, alkoholforbrug og fysisk aktivitet. Der blev indhentet skriftligt informeret samtykke, herunder tilladelse til brug af undersøgelsesdataene, efter at der var givet en forklaring på undersøgelsens formål og procedurer.

Måling af blodtryk i hvile

Blodtrykket i hvile blev målt 3 gange i siddende stilling af veluddannede læger ved hjælp af et kviksølv-shygmomanometer. Gennemsnittet af de 3 aflæsninger blev anvendt som den repræsentative undersøgelsesværdi. Målingen blev udført under kontrollerede forhold i et roligt rum og under anvendelse af den samme protokol ved både baseline- og opfølgningsundersøgelserne.

Ergometerøvelsestestest

En gradueret symptombegrænset maksimaløvelsestestest blev udført på et elektronisk bremset cykelergometer (Fukuda Denshi, ML-1400). Arbejdsbelastningen blev gradvist forøget ved hjælp af en metode med lineær hældning med en hastighed på 12,5 W/min, indtil forsøgspersonerne klagede over udmattelse. Under hele testen blev EKG-afledning V3 og HR overvåget kontinuerligt, og blodtrykket blev registreret hvert minut noninvasivt med et automatiseret blodtryksmåler (Nippon Colin, STBP-780B). Apparatet var en auskultationsenhed, der anvendte R-bølge gating til identifikation af Korotkoff-lyde.16

Hypertensiv status ved opfølgningen

I opfølgningsperioden blev forsøgspersonernes hypertensive resultat fastslået på grundlag af svarene på spørgeskemaet vedrørende sygehistorier og BP-målinger udført ved den halvårlige lægeundersøgelse. En forsøgsperson blev betragtet som hypertensiv, hvis (1) hans hvile-BP var ≥140/90 mm Hg og ikke faldt igen til det normotensive område, eller (2) han begyndte at modtage antihypertensiv medicin i løbet af opfølgningsperioden.

Dataanalyser

Vi evaluerede de individuelle relationer mellem SBP- og DBP-respons med HR-inkrementer ud fra data opnået under submaksimal træning ved arbejdsbelastninger på 50, 75 og 100 W. I denne analyse blev HR udtrykt relativt som en procentdel af maksimal HR-reserve (HRR) for at muliggøre evaluering ved samme metaboliske arbejdsbelastning hos personer med varierende niveauer af hvilende og maksimal HR, som var relateret til køn, alder og fysisk form. HRR blev beregnet i henhold til følgende formel: HRR=. Derefter blev 10., 25., 50., 75. og 90. percentilværdierne af SBP og DBP beregnet for HRR i hvert trin på 5 % ved hjælp af en ikke-parametrisk metode. Percentilekurver for SBP- og DBP-respons efter HRR blev konstrueret ved at tilpasse en polynomialmodel af tredje orden til regressionsligningerne for SBP og DBP med en procentvis stigning i HRR ved hjælp af multipel regressionsanalyse. En overdreven BP-reaktion på motion blev bestemt ved at plotte en enkelt persons målte SBP og DBP ved en arbejdsbelastning på 100 W på BP-reaktionspercentilekurverne efter HRR. En person blev anset for at have et overdrevet BP-respons, hvis hans SBP eller DBP var på eller over trykket på hver af de 90. percentilkurver.

Sammenhænge mellem BP-respons på motion og fremtidig udvikling af hypertension blev evalueret ved estimering med Kaplan-Meier-overlevelseskurver. I denne analyse blev SBP- og DBP-responser på motion vilkårligt opdelt i underkategorier baseret på hver af de kvartilværdier, der blev afledt af BP-respons-percentilkurverne efter HRR. Der blev anvendt en Cox proportional hazard-overlevelsesmodel til at vurdere styrken og uafhængigheden af BP-reaktionen på motion med hensyn til at bestemme risikoen for fremtidig hypertension. Relativ risiko med det tilsvarende 95 % konfidensinterval blev estimeret i modellen og anvendt til at kvantificere hypertensionsrisikoen. SBP- og DBP-reaktioner ved øvelse blev vurderet separat ved hjælp af ujusterede, aldersjusterede og kliniske covariatjusterede analyser. De kliniske kovariater var indgangsalder, kropsmasseindeks, fysisk arbejdskapacitet (som kardiorespiratorisk præstationskapacitet), SBP og DBP i hvile, fastende blodglukose, totalkolesterol, HDL-kolesterol, triglycerider, alkoholforbrug, fysisk aktivitet og forældrenes historie med hypertension. Derudover blev der foretaget en sekundær multivariat Cox-analyse for at identificere uafhængige faktorer, der var signifikant forbundet med hypertensivt udfald fra en normotensiv tilstand. Følgende anerkendte større risikofaktorer for hypertension blev indført i den trinvise Cox-model som uafhængige variabler: overdreven BP-reaktion på motion, højt normalt hvile-BP, indgangsalder, kropsmasseindeks, fysisk arbejdskapacitet, fasteblodglukose, aterogent indeks, alkoholforbrug og forældrenes historie med hypertension. Referenceniveauerne for højt normalt hvile-BP var et tryk på <130/85 mm Hg. Nulhypotesen blev forkastet ved P<0,05 som signifikansniveau. Dataanalysen blev udført ved hjælp af SPSS-statistikpakken 10.0 til Windows (SPSS Software).

Resultater

Blodtryksrespons under træning

Værdierne for gennemsnit ± SD af SBP, DBP og HR for undersøgelsesprøven målt siddende i hvile og under submaksimal træning ved ergometrisk arbejdsbelastning på 25, 50, 75, 100 og 125 W efter 10-års aldersgrupper er vist i tabel 2. En sammenligning af forsøgspersoner i forskellige aldersgrupper viste, at ældre forsøgspersoner havde større stigninger i SBP og DBP under træning på trods af, at der ikke var nogen tilsyneladende signifikante forskelle, mens forsøgspersonerne var i hvile. Sammenhængen mellem SBP og DBP under træning og andre fysiologiske og blodbiokemiske variabler efter justering for virkningen af SBP og DBP i hvile er vist i tabel 3. Alle variabler, undtagen kropsmasseindeks og HDL-kolesterol, var signifikant korreleret med SBP og DBP under træning. Den højeste korrelationskoefficient blev fundet i den procentvise stigning i HRR for trænings-SBP (r=0,53, P<0,01) og DBP (r=0,50, P<0,01). Percentilekurver (10., 25., 50., 75. og 90.) for SBP- og DBP-svar ved HRR er illustreret i figur 1.

Follow-up-analyse

I løbet af de 3427 personår af opfølgningen udviklede 114 personer (15,7 %) sig til hypertension. Overlevelseskurverne viste dosis-respons-sammenhænge af udviklingen af hypertension med motion SBP- og DBP-svar i kvartiler på BP-responskurverne efter HRR, med en signifikant højere tilbøjelighed til at udvikle hypertension observeret hos dem med den højeste kvartil af motion SBP- og DBP-svar (Figur 2). Ujusterede Cox-modeller viste, at overdrevne SBP- og DBP-reaktioner på motion var signifikant forbundet med fremtidig hypertension. Efter justering for alder var risikoen for udvikling af hypertension forøget for begge tryk. Yderligere justering for potentielle confoundere ændrede ikke effektivt forbindelsen, idet de personer, der udviste overdreven BP-respons, havde en næsten 3-4 gange større risiko for at udvikle hypertension sammenlignet med dem med normal BP-respons (tabel 4).

En sekundær trinvis Cox-analyse viste, at følgende uafhængige variabler var signifikant forbundet med forekomsten af hypertension; overdreven BP-respons (P<0.001), højt normalt BP i hvile (P<0,001), indgangsalder (P=0,008) og kropsmasseindeks (P=0,023). Et overdrevet BP-svar havde en stærkere sammenhæng med hypertensivt udfald sammenlignet med et højt normalt BP i hvile og andre udvalgte variabler (R=0,21) (tabel 5) (R=0,21) (tabel 5).

Diskussion

Det primære formål med denne undersøgelse var at evaluere den kliniske betydning af unormal pressoreaktivitet ved fysisk anstrengelse, som anses for at være en tidlig markør for fremtidig hypertension. Vi har fundet, at en overdreven BP-reaktion på HR-stigning under ergometrisk træning var forbundet med en 3- til 4-dobbelt større risiko for udvikling af hypertension, efter kontrol for traditionelle risikofaktorer. Derfor giver denne tilgang yderligere støtte til det koncept, at måling af trænings-BP er et værdifuldt middel til identifikation af en øget risiko for fremtidig hypertension hos tilsyneladende sunde normotensive voksne.

Det har været en hypotese, at træningsinduceret stress kan afsløre en latent tendens til hypertension.12 Derfor er en overdreven BP-reaktion på motion hos normotensive personer blevet grundigt undersøgt i forhold til risikoen for fremtidig hypertension.6-14 De fleste tidligere undersøgelser, der har behandlet dette spørgsmål, har udelukkende fokuseret på SBP7,11-14 snarere end på SBP og DBP sammen.6,8-10 Fordi fysisk anstrengelse fører til en stigning i hjertekapaciteten, er en stigning i SBP en naturlig konsekvens af dynamisk motion. I modsætning hertil forbliver DBP uændret eller viser kun en lille stigning som følge af metabolisk vasodilatation af de perifere kar.17 Nogle forskere11,17,18 har imidlertid observeret en betydelig stigning i DBP selv hos normotensive personer, hvilket tyder på en øget perifer vaskulær modstand i hvile11,19 og nedsat evne til træningsinduceret vasodilatation.20,21 Dette hæmodynamiske mønster kan forklares ved en hyperreaktivitet af de sympatiske nerver og et øget vaskulært respons på adrenergisk stimulering eller ved en fortykkelse af arteriolærvæggen, der ændrer dens evne til at reagere på vasokonstriktoriske stimuli.18 Blandt forsøgspersoner med sådanne vaskulære karakteristika øger et højere cardiac output ikke kun SBP, men forårsager også markante DBP-forhøjelser, som dem, der forekommer ved etableret hypertension. Derfor synes både DBP og SBP at være vigtige kriterier til bestemmelse af unormal kardiovaskulær reaktivitet over for fysisk stress. Desuden kan definitionerne af overdreven BP-reaktion ved maksimal anstrengelse8,9,11,13 være problematiske. Under ergometrisk træning anvendes almindeligvis manuel eller automatiseret sphygmomanometri til at måle BP, fordi det er en ikke-invasiv, relativt billig og enkel procedure. Der er generel enighed om, at indirekte målinger giver SBP-målinger, der ikke adskiller sig signifikant fra direkte intravaskulære målinger.22 Omvendt forekommer der statistisk signifikante forskelle i indirekte DBP-målinger, der især måles under maksimal træning16,22,23 , fordi maksimalt ergometrisk arbejde kræver isometriske muskelsammentrækninger, som giver en markant stigning i den samlede perifere modstand.11,17,18 Det er imidlertid blevet påvist, at direkte og indirekte målinger af DBP korrelerer tilfredsstillende under arbejdsbelastningen ved let eller moderat træning.17,18,22,23 Endvidere har flere undersøgelser vist, at udholdenhedstrænede personer er mere tilbøjelige til at udvise signifikant højere SBP-stigninger under maksimal træning end utrænede personer, på trods af deres reducerede risiko for udvikling af hypertension.24,25 Disse resultater fører til den idé, at et overdrevent BP-svar på træning bør bestemmes på grundlag af SBP og DBP sammen ud fra data opnået under relativt lav submaksimal træningsbelastning. Dette træningsniveau har den yderligere fordel, at det kræver et minimum af samarbejde fra forsøgspersonerne, og det begrænser indflydelsen af træningsvarighed og fysisk kondition.

Og selv om tidligere undersøgelser kun har defineret overdreven BP-reaktion i form af et udpeget BP-niveau, er det blevet angivet, at skæringspunktet, der adskiller normal fra unormal pressoreaktivitet, bør bestemmes i henhold til køn, alder og fysisk form.15 Det betyder, at der er behov for visse justeringer for forskelle i en forsøgspersons metaboliske stressniveau ved en arbejdsbelastning, for hvilken der bestemmes en overdreven BP-reaktion. I denne undersøgelse blev den højeste korrelation mellem SBP og DBP under submaksimal træning observeret i HR-stigninger til arbejdsbelastning, hvilket blev udtrykt relativt som procentdel af HRR. Overvågning af HR-respons under træning er almindeligt accepteret til at spille en vigtig rolle i vurderingen af træningsintensitet, fordi den reagerer lineært på arbejdsbelastning og er tæt forbundet med iltoptagelse.26 På trods af nytten af vurdering ved hjælp af HR-respons bør der imidlertid tages hensyn til individuelle forskelle i hvile-HR og maksimal HR.27 Tidligere undersøgelser har vist, at den relative HR, som defineret ved procentdelen af HR-området fra hvile til maksimal, kan kompensere for de individuelle forskelle og give mere nøjagtige skøn over træningsintensiteten hos både atleter og ikke-atleter.27,28 Derfor har vi evalueret trænings-SBP- og DBP-respons baseret på den relative HR-stigning til arbejdsbelastning. Denne tilgang kan muliggøre en sammenligning af individer med forskellige konditionsniveauer, der er relateret til køn, alder og fysisk form, og kan således bidrage til en reduktion af fejlklassificering af unormal BP-reaktivitet og mere klart identificere dens sammenhæng med risikoen for fremtidig hypertension.

Resultaterne af vores trinvise multivariate model viste en signifikant og uafhængig risiko for udvikling af hypertension i en specifik gruppe med højt normalt hvile-BP. Dette resultat bekræfter klart påstandene i tidligere undersøgelser om, at selve præminensen af baseline hvile-BP i sig selv er stærkt forbundet med fremtidig hypertension. Modellen viste imidlertid også en stærkere sammenhæng mellem respons på trænings-BP og efterfølgende hypertension end med hvile-BP. Vores resultater støttes af nogle undersøgelser,6,8,9,11 mens flere andre har antydet, at den prædiktive værdi af BP målt under træning for fremtidig hypertension er lavere end den, der er målt i hvile.7,10,14 Det er derfor stadig uopklaret, hvilket tryk der er mest informativt og værdifuldt som en tidlig markør for hypertension. Inkonsistensen kan skyldes forskelle i metodologi, karakteristika for undersøgelsespopulationen og kliniske kovariater, der blev taget i betragtning i analysen. Imidlertid tyder resultatet af, at den individuelle relative risiko for at udvikle hypertension hos normotensive voksne med let forhøjet hvile-BP er stærkt forøget, hvis de udviser en overdreven BP-reaktion på motion, på, at måling af motions-BP kan give nogle yderligere, vigtige oplysninger om risikoen for at udvikle hypertension, som ikke kan vurderes ud fra hvile-BP alene. Desuden viser målinger af hvile-BP ofte spuriøst forhøjede værdier på grund af angst, hvilket mindsker resultaternes reproducerbarhed og deres anvendelighed til forudsigelse af fremtidig hypertension. Det er blevet antydet, at der kan opnås bedre test-retest pålidelighed ved BP-vurdering under en motionstest.29,30 Således kan de oplysninger, som denne relativt enkle vurdering giver, være mere nyttige end de oplysninger, der opnås ved gentagen, standardiseret og omhyggelig måling af hvile-BP.

For at reducere virkningen af efterfølgende kardiovaskulære komplikationer er en tidlig identifikation af en undergruppe, der er mere tilbøjelig til at udvikle hypertension, således et kritisk anliggende. Vores resultater viste, at den individuelle relative risiko for hypertension hos normotensive personer var stærkt forøget, hvis de udviste en overdreven BP-reaktion på motion. Dette resultat bekræfter, at BP-reaktionen på motion ud over hvile-BP bidrager yderligere og yderligere til forudsigelse af efterfølgende hypertension. Selv om rutinemæssige masseøvelsestests ikke anbefales til at identificere fremtidige hypertensive personer, er det muligt at opnå resultater af træningstest, da disse tests nu i vid udstrækning anvendes til at evaluere den kardio-respiratoriske præstationskapacitet inden for sports- og arbejdsmedicin samt til at påvise koronar hjertesygdom på hospitaler og kontorer. Dataene kan give vigtige oplysninger om en hypertensiv risikoprofil i en population af tilsyneladende sunde normotensive voksne.

Fodnoter