Features of cardiac remodeling depending on the mode of training session

Abstract

Different types of physiological adaptation of the heart in athletes are formed depending on the specifics of sports activities. In cyclic, mostly aerobic training athletes (long-distance running, skiing, swimming), left ventricular (LV) dilation with a proportional increase in its wall thickness are mainly developed. Athletes participating in sports with mostly static or isometric component (weightlifters, wrestlers, throwers) develop concentric hypertrophy with increased LV wall thickness without changes in the cavity size. However, changes in the heart geometry in athletes are not limited to eccentric or concentric LV hypertrophy. The aim of this work was to study the features of athletes’ heart remodeling depending on the mode of training session (endurance, speed, strength). Material and methods. After the signing of the informed consent, 104 athletes (84 men and 20 women) were involved in the study: 63 – athletes who mainly trained endurance performance, 31 – strength athletes, 10 – speed athletes. The mean age of the athletes was 21.75 ± 3.32 years. Among them, there were Masters of Sports of International Class (MSIC) – 2 athletes, Masters of Sports (MS) – 25, Candidates Master of Sports (CMS) – 48, First-Class athletes – 29. All the athletes underwent M – and B-mode echocardiographic examination, Doppler interrogation of transvalvular flows and tissue Doppler imaging. Results. In the endurance athletes, unlike the strength athletes, the diameter of the left atrium (P = 0.019) and the right ventricle (P = 0.004) as well as left ventricular myocardial mass index (LVMMI) (P = 0.004) prevailed, all other indicators showed no differences. In the endurance athletes, unlike the speed athletes, interventricular septal thickness (IVST) (P = 0.015), LVMMI (P = 0.003), left ventricle ejection fraction (LV EF) (P = 0.035) and pressure gradient in the aorta (P = 0.024) prevailed. In the strength athletes, unlike the speed athletes, left ventricular end-diastolic diameter was 10.8 % (P = 0.004) larger. The largest left atrial diameter was detected in the endurance athletes, the smallest one – in the strength athletes (P = 0.019). Conclusions. Despite long-term exercise, normal left ventricular geometry remained in 90 % (9/10) of the speed athletes, in 74.2 % (23/31) of the strength athletes, in 46.0 % (29/63) of the endurance athletes (P = 0.012). Left ventricular hypertrophy most commonly occurred in the endurance athletes, unlike the strength athletes (47.6 % vs. 25.8 %, P = 0.044). Eccentric hypertrophy significantly prevailed over concentric type in the structure of hypertrophy in both the endurance athletes (34.9 % vs. 12.7 %, P = 0.045, respectively) and strength athletes (22.6 % vs. 3.2 %, P = 0.023, respectively). Різні види фізіологічної адаптації серця в атлетів формуються залежно від специфіки спортивної діяльності. У спортсменів, які тренуються в циклічних, насамперед аеробних видах спорту (біг на довгі дистанції, лижний спорт, плавання), здебільшого розвивається дилятація порожнини лівого шлуночка (ЛШ) із пропорційним збільшенням товщини його стінок. Якщо у тренуванні переважають статичні або ізометричні навантаження (важкоатлети, єдиноборці, метальники), у спортсменів розвивається концентрична гіпертрофія зі збільшенням товщини стінки ЛШ без зміни розміру його порожнини. Але зміни геометрії серця в атлетів не обмежуються тільки ексцентричною та концентричною гіпертрофією ЛШ. Мета роботи – вивчення особливостей ремоделювання серця спортсменів залежно від спрямованості тренувального процесу (витривалість, швидкість, сила). Матеріали та методи. Після підписання інформованої згоди в дослідження залучили 104 спортсмени (84 чоловіки та 20 жінок): 63 – атлети, які розвивали здебільшого якість витривалості; 31 – якість сили, 10 осіб – якість швидкості. Середній вік обстежених – 21,75 ± 3,32 року. Серед них майстрів спорту міжнародного класу (МСМК) – 2 спортсмени, майстрів спорту (МС) – 25, кандидатів у майстри спорту – 48, спортсменів 1 розряду – 29 осіб. Усім спортсменам виконали ехокардіографічне дослідження в М, В режимах, доплерографічне оцінювання трансклапанних потоків, тканинний доплер. Результати. У спортсменів, які розвивали якість витривалості, на відміну від спортсменів, котрі розвивали якість сили, переважали розміри лівого передсердя (р = 0,019), правого шлуночка (р = 0,004), ІММЛШ (р = 0,004), за рештою показників різниця відсутня. У спортсменів, котрі розвивали якість витривалості, на відміну від спортсменів, які розвивали якість швидкості, переважала товщина МШП (р = 0,015), ІММЛШ (р = 0,003), ФВ ЛШ (р = 0,035), градієнт тиску (р = 0,024) в аорті. У спортсменів, які розвивали якість сили, на відміну від атлетів, котрі розвивали якість швидкості, на 10,8 % (р = 0,004) переважав кінцевий діастолічний розмір ЛШ. Вірогідно найбільші розміри передсердя зареєстрували у спортсменів, які насамперед розвивали якість витривалості, найменші – у спортсменів, які розвивали якість сили (р = 0,019). Висновки. Незважаючи на тривалі фізичні навантаження, нормальна геометрія ЛШ залишилася в 90 % (9/10) атлетів, які удосконалювали якість швидкості, у 74,2 % (23/31) спортсменів, котрі розвивали передусім якість сили, у 46,0 % (29/63) атлетів, які удосконалювали якість витривалості (р = 0,012). Гіпертрофія ЛШ частіше виникала (47,6 % проти 25,8 %, р = 0,044) у спортсменів, які розвивали переважно якість витривалості, на відміну від спортсменів, які удосконалювали якість сили. У структурі гіпертрофії у спортсменів, котрі розвивали якості витривалості й сили, вірогідно переважала ексцентрична гіпертрофія над концентричною: витривалість (ЕГЛШ 34,9 % проти КГЛШ 12,7 %, р = 0,045), сила (ЕГЛШ 22,6 % проти КГЛШ 3,2 %, р = 0,023). Различные виды физиологической адаптации сердца у атлетов формируются в зависимости от специфики спортивной деятельности. У спортсменов, тренирующихся в циклических, преимущественно аэробных видах спорта (бег на длинные дистанции, лыжный спорт, плавание), в основном развивается дилатация полости левого желудочка (ЛЖ) с пропорциональным увеличением толщины его стенок. Если в тренировке преобладают статические, или изометрические, нагрузки (тяжеловесы, единоборцы, метатели), у спортсменов развивается концентрическая гипертрофия с увеличением толщины стенки ЛЖ без изменения размера его полости. Однако изменения геометрии сердца у атлетов не ограничиваются только эксцентричной и концентрической гипертрофией ЛЖ. Цель работы – изучение особенностей ремоделирования сердца спортсменов в зависимости от направленности тренировочного процесса (выносливость, скорость, сила). Материалы и методы. После подписания информированного согласия в исследование включены 104 спортсмена (84 мужчины и 20 женщин): 63 – атлеты, которые развивали преимущественно качество выносливости; 31 – качество силы, 10 обследованных – качество скорости. Средний возраст спортсменов составил 21,75 ± 3,32 года. Среди них мастеров спорта международного класса (МСМК) – 2 спортсмена, мастеров спорта (МС) – 25, кандидатов в мастера спорта – 48, спортсменов 1 разряда – 29 обследованных. Всем спортсменам проведено эхокардиографическое исследование в М, В режимах, допплерографическая оценка трансклапанных потоков, тканевой допплер. Результаты. У спортсменов, которые развивали качество выносливости, в отличие от спортсменов, развивающих качество силы, преобладали размеры левого предсердия (р = 0,019), правого желудочка (р = 0,004), ИММЛЖ (р = 0,004), по остальным показателям разница не установлена. У спортсменов, которые развивали качество выносливости, в отличие от спортсменов, развивающих качество скорости, преобладала толщина МЖП (р = 0,015), ИММЛЖ (р = 0,003), ФВ ЛЖ (р = 0,035), градиент давления (р = 0,024) в аорте. У спортсменов, которые развивали качество силы, в отличие от атлетов, которые развивали качество скорости, на 10,8 % (р = 0,004) преобладал конечный диастолический размер ЛЖ. Достоверно наибольшие размеры предсердий зарегистрированы у спортсменов, развивающих преимущественно качество выносливости, наименьшие – у спортсменов, развивающих качество силы (р = 0,019). Выводы. Несмотря на длительные физические нагрузки, нормальная геометрия ЛЖ осталась у 90 % (9/10) атлетов, которые совершенствовали качество скорости, у 74,2 % (23/31) спортсменов, развивающих преимущественно качество силы, у 46,0 % (29/63) атлетов, которые совершенствовали качество выносливости (р = 0,012). Гипертрофия ЛЖ чаще возникала (47,6 % против 25,8 %, р = 0,044) у спортсменов, развивающих преимущественно качество выносливости, в отличие от спортсменов, совершенствующих качество силы. В структуре гипертрофии у спортсменов, развивающих качества и выносливости, и силы, достоверно преобладала эксцентрическая гипертрофия над концентрической: выносливость (ЭГЛЖ 34,9 % против КГЛЖ 12,7 %, р = 0,045), сила (ЭГЛЖ 22,6 % против КГЛЖ 3,2 %, р = 0,023).