心筋トロポニン T および I レベルの推移に対する運動トレーニングの効果: 3 つの独立したトレーニング研究

Scientific Reports volume 5、記事番号: 18320 (2016) この記事を引用

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メトリクスの詳細

高感度アッセイの導入により、心筋トロポニンはリスク層別化および予後医学の潜在的なバイオマーカーとなりました。 観察研究では、身体活動と基礎心筋トロポニンレベルとの間に逆相関があることが報告されています。 しかし、因果関係は証明されていません。 この研究では、心筋トロポニンの基礎濃度が運動トレーニングなどのライフスタイル介入を受け入れるかどうかを調査しました。 高齢者（65歳以上）を対象とした2つの抵抗型運動トレーニングプログラム（12週間（研究1）および24週間（研究2））で、基底の高感度心筋トロポニンT（cTnT）およびI（cTnI）をモニタリングした。 。 さらに、虚弱高齢者（プレ）を対象とした24週間の運動対照試験における高感受性トロポニンIの遡及的分析が実施されました（研究3）。 合計 91 人の被験者が最終データ分析に含まれました。 研究 1 および 2 では、経時的な心筋トロポニン レベルに有意な変化はありませんでした（研究 1: cTnT -0.13 (-0.33 ～ +0.08) ng/L/12 週間、cTnI -0.10 (-0.33 ～ +0.12) ng/ L/12 週間; 研究 2: cTnT −1.99 (-4.79–+0.81) ng/L/24 週間、cTnI −1.59 (-5.70–+2.51) ng/L/24 週間)。 研究 3 では、トレーニングと心筋トロポニンの投与期間との間に有意な相互作用もありませんでした (p = 0.27)。 結論として、この研究は、長時間のレジスタンスタイプの運動トレーニングが心筋トロポニンの基礎レベルを調節できるという証拠を提供していません。

心筋トロポニンのますます高感度なアッセイの開発により、現在、健康な参照集団の被験者の大部分において心筋トロポニン濃度を正確に評価できる段階に達しています1。 感度の向上したアッセイの開発と並行して、心筋トロポニンへの関心は、急性心臓ケアからリスク予測およびリスク層別化へと拡大しています2。 さまざまな患者グループや無症候性個人を対象とした研究により、ベースラインの心筋トロポニンレベルが転帰を予測するという説得力のある証拠が提供されています3。 興味深いことに、観察されたリスク勾配は 99 パーセンタイルを超える上昇に限定されず、「健康な」人口基準範囲内でさえも明らかであり、年齢、性別、糖尿病などの伝統的なリスク要因とは無関係です4、5、6、7、8、 9. フラミンガム心臓研究では、基礎心臓トロポニン I 濃度は、死亡および心血管疾患を予測するための標準危険因子に予後価値を追加します 10。 さらに、時間の経過とともに心筋トロポニン濃度が一時的に増加すると、心血管リスクがさらに高まり、体力のレベルと逆相関します7,11。 これらの観察は、心筋トロポニンが修正可能なパラメータであり、運動トレーニングプログラムなどのライフスタイル介入を受け入れる可能性があるという仮説の基礎を形成しています。 虚弱（予備）被験者を対象とした最近の研究では、監視下での抵抗タイプの運動トレーニングプログラムが心筋トロポニンレベルの経時変化に影響を与える可能性があるという仮説を検証しました12。 しかし、この 24 週間の監視下隔週運動トレーニング プログラムは、これらの被験者の身体能力レベルでの大幅な改善にもかかわらず、心筋トロポニン T レベルの経過に有益な効果をもたらしませんでした 12。 この否定的な研究は、虚弱および虚弱予備軍の被験者を対象に実施されたもので、ベースラインの心筋トロポニンレベルが大幅に上昇していることが特徴であり、したがって理論的には運動介入の潜在的な利点が最も受けやすい。 しかし、考えられる欠点は、これらの高齢の被験者の虚弱レベルにより課せられるトレーニング負荷が限られていることです。 それにもかかわらず、これらの制限にもかかわらず、私たちの結果は他の最近の報告と同様でした：トレーニングを受けていない成人に対する14週間の持久力トレーニング13、以前は座りがちだった男性に対する17週間のハーフマラソントレーニング14、心不全患者に対する3か月の運動トレーニング（NYHAクラス） II-IV)15 は基礎心筋トロポニン T 濃度を低下させることはありませんでした。 しかし、これらの研究の限界は、心筋トロポニン基礎濃度が低い 13 ことと、効果を検出する能力が低下する高感度心筋トロポニン T アッセイではなく従来の心筋トロポニン T アッセイを使用することでした。 注目に値するもう 1 つの問題は、心筋トロポニン I に対するトレーニング介入の効果がこれまで評価されていないことです。 心筋トロポニン T と I は、異なる生化学的特性 16 と異なる放出パターン 17 を持つ心筋トロポニン複合体の 2 つの異なるタンパク質であるため、両方の心筋トロポニンはライフスタイル介入に対しても異なる反応を示す可能性があります。

現在の研究の目的は、1) 以前の研究の限界を克服すること、2) 心臓トロポニン I の基礎レベルに対する運動トレーニングの効果を調べることです。 したがって、我々は今回、基礎心筋トロポニン濃度の上昇を示すことが多い高齢者における高感度心筋トロポニンTおよびIレベルの経過に対する、より強度の高いトレーニング計画の効果に関する2件の追加の運動トレーニング研究を紹介する。 3 つの教師付きトレーニング プログラムの効果の完全かつ包括的な概要を示すために、以前に虚弱 (予備) 被験者を対象に実施した研究で、追加の高感受性トロポニン I が測定されました。

高齢者の心筋トロポニン T (cTnT) および I (cTnI) に対するレジスタンス タイプの運動トレーニングの効果を調査するために、2 つの独立した研究が実施されました。1 つは、高齢男性における 12 週間のレジスタンス タイプの運動トレーニングの効果に関する研究 ( 65 歳以上）（研究 1）と、高齢の男性と女性（65 歳以上）を対象とした 24 週間のレジスタンス タイプの運動トレーニングの効果に関する 2 番目の研究（研究 2）。 さらに、我々は、最近発表された研究で、（プレ）虚弱被験者（65歳以上）のトロポニンTレベルの経過に対する24週間のレジスタンスタイプの運動トレーニングプログラムの効果について、心筋トロポニンIの遡及的分析を実施しました（研究３）。

すべての研究はヘルシンキ宣言の原則に準拠し、地元の治験審査委員会およびワーゲニンゲン大学またはマーストリヒト大学医療センターの倫理委員会によって承認されました。 参加者は、地元新聞の広告（研究 1 および 2）によって、または集合住宅や高齢者向け住宅に住む高齢者にアプローチすることによって（研究 3）募集されました。 すべての参加者は書面によるインフォームドコンセントを提出しました。 被験者は、過去 2 年間に体系化された運動トレーニング プログラムに参加していない場合にのみ参加資格がありました。

合計 14 人の被験者が研究 1 に含まれました。参加基準は、年齢 (65 ～ 85 歳)、男性の性別、および研究手順を理解し実行する能力でした。 除外基準は、（サイレント）心臓疾患または末梢血管疾患、整形外科的制限（自己申告）および2型糖尿病（経口ブドウ糖負荷試験に基づく）であった。 トレーニング セッションは、サイクル エルゴメーターでの 5 分間のウォーミング アップ、レッグプレスおよびレッグ エクステンション マシンでの 4 セット、およびサイクル エルゴメーターでの 5 分間のクールダウンで構成されていました。 ワークロードは、最大 1 回の反復 (1-RM) の 60% (1 セットあたり 10 ～ 15 回の反復) から開始し、1-RM の 75 ～ 80% (1 セットあたり 8 ～ 10 回の反復) まで増加しました。 トレーニング セッションの一般的な所要時間は約 45 分で、仕事と休憩の比率は 1:4 でした。 この監視付きレジスタンス型運動トレーニング プログラムは、12 週間にわたって週に 3 回実行されました。 連続したトレーニングセッションの間には、少なくとも 2 日間の休息期間がありました。 血液サンプルは、一晩絶食した後、最後のトレーニングセッションから少なくとも 3 日後、トレーニングプログラムの開始前 (0 週目)、および介入の 4、8、12 週間後に静脈穿刺によって採取されました。 この研究は、高齢男性を対象としたレジスタンスタイプの運動トレーニングが筋力、体組成、および筋繊維のタイプ特有の特性に及ぼす影響を主要結果として調査した、より広範な試験のサブ研究である18。

合計 27 人の被験者が研究 2 に含まれました。参加基準は、年齢 (65 ～ 90 歳)、および研究手順を理解し実行する能力でした。 除外基準は研究 1 と同じでした。トレーニングセッションは、サイクルエルゴメーターでの 5 分間のウォームアップ、レッグプレスとレッグエクステンションマシンで 4 セット、チェストプレスと水平ローで 3 セットで構成されました。 これら 4 つの演習はトレーニング セッションごとに実行されました。 さらに、その後のトレーニングセッションの間に、垂直ラットプルと腹部クランチを3セット、上腕二頭筋カールと上腕三頭筋伸展を交互に行いました。 ワークロードは 1-RM の 60% (1 セットあたり 10 ～ 15 回の繰り返し) から開始し、1-RM の 75 ～ 80% (1 セットあたり 8 ～ 10 回の繰り返し) まで増加しました。 トレーニング セッションの一般的な所要時間は約 45 分で、仕事と休憩の比率は 1:4 でした。 この監視付きレジスタンスタイプの運動トレーニングプログラムは、24 週間にわたって週に 3 回実行されました。 連続したトレーニングセッションの間には、少なくとも 2 日間の休息期間がありました。 最後のトレーニングセッションから少なくとも 3 日後、トレーニングプログラムの開始前 (0 週目)、および介入の 4、8、12、16、20、および 24 週間後に、一晩絶食した後、静脈穿刺によって血液サンプルを採取しました。 これは、高齢者を対象とした運動トレーニング介入が筋力、体組成、筋繊維のタイプ特有の特性に及ぼす影響を調べた、より広範な試験のサブ研究である。 この現在の研究では、（元の研究プロトコールに記載されているように）食事性タンパク質の補給を受けていない対照群の被験者のみを含めました19,20。

研究 3 の方法論的な詳細は以前に説明されています 12。 簡単に説明すると、合計 62 人の虚弱な高齢男性と女性 (65 歳以上) が含まれ、介入群と​​対照群に均等に配分されました。 フレイルとプレフレイルはフリード基準に従って定義されました（被験者は 1 つまたは 2 つの基準が該当する場合はプレフレイル、3 つ以上の基準が存在する場合はフレイルとみなされました）：（1）意図しない体重減少、（2）衰弱、（3）自己虚弱疲労感、(4) 遅い歩行速度、および (5) 低い身体活動を報告しました21。 介入グループは、隔週で 24 週間の監視付きレジスタンス タイプの運動トレーニング プログラムに参加しました。 血液サンプルは、トレーニング プログラムの開始前 (0 週目)、介入の 12 週間後、および 24 週間後に一晩絶食した後、静脈穿刺によって採取されました。 筋肉量、筋力、身体能力、トロポニン T レベルに対するトレーニング プログラムの効果が最近発表されました。 この現在の研究では、（元の研究プロトコールに記載されているように）食事性タンパク質の補給を受けていない対照群の被験者のみを含めました12、22、23。

血漿および血清サンプルは、分析まで -80 °C で保存されました。 血清（研究 1）および血漿（研究 2 および 3）の心筋トロポニンは、Cobas の高感度 cTnT アッセイ（ブランク限界 3.0 ng/L、検出限界 5.0 ng/L、99 パーセンタイル 14 ng/L24）を使用して測定されました。分析装置 (Roche Diagnostics) および高感度 cTnI アッセイ (メーカーによれば、ブランク限界 0.7 ～ 1.3 ng/L、検出限界 1.1 ～ 1.9 ng/L、99 パーセンタイル 26.2 ng/L および 10% CV 4.7 ng/ L) ARCHITECT アナライザー (Abbott Diagnostics) で。

正規分布パラメーターは平均 ± 標準偏差 (SD) として表され、非正規分布パラメーターは中央値および四分位範囲 (IQR) として表され、カテゴリ変数は数値 (n) およびパーセンテージ (%) として表されました。 基礎心筋トロポニン T および I 濃度の経時変化を、共変量時間を固定効果とする混合線形モデル分析 (ランダム切片) を使用して分析しました。 研究 1 には 14 人の被験者が含まれ、研究 2 には 27 人の被験者が含まれていたため、心筋トロポニン レベルの 10% 低下を検出するために有意水準 5% で少なくとも 90% の検出力が得られ、脱落率は 25% と予想されました。 これらの事後パワー計算は、研究 1 の平均ベースライン cTnT 濃度が 8.0 ng/L、cTnI 濃度が 6.0 ng/L、平均ベースライン心臓 cTnT 濃度が 6.0 ng/L、cTnI 濃度が 6.0 ng/L であるという仮定に基づいていました。高齢の男性と女性を対象とした研究 2 では 4.0 ng/L (推定ベースライン相関と減衰率はそれぞれ 0.90 と 0.25)25。 我々は、時間と固定効果として介入を伴う2レベル設計の混合線形モデル分析（ランダム切片）を使用して、対照群と介入群の（前）虚弱被験者間の心筋トロポニンIの経過の違いを評価しました。 研究 3 の検出力の計算は以前に説明されています 12。 すべての統計分析は SPSS バージョン 20.0 を使用して実行されました。 P ≤ 0.05 は、すべての分析において統計的に有意であるとみなされました。

研究 1 と 2 に含まれた被験者は、予定された監督付きトレーニング セッションにそれぞれ 97% と 90% の遵守率を示しました。 各研究で 1 人の被験者が参加を取りやめた。 10 人の被験者 (15%) が研究 3 から参加を中止しました。被験者は時間的制約および運動トレーニングとは関係のない医学的理由により参加を中止しました。 最終データ分析には合計で、12 週間のトレーニング プログラム (研究 1) に参加した 13 人の高齢男性、24 週間のトレーニング プログラム (研究 2) に参加した 26 人の高齢の男性と女性、および遡及調査の 52 人の被験者が含まれました。虚弱な（以前の）高齢の男性と女性を対象としたトロポニン I の分析（研究 3）。 表 1 は、ベースラインにおける被験者の臨床的特徴を示しています。 (プレ)虚弱被験者のベースライン特性は以前に発表されています12。

図1は、研究1および2における心筋トロポニンTおよび心筋トロポニンIレベルの経時変化を示しています（個々のデータについては、オンラインの補足図S1およびS2を参照）。 表 2 は、cTnT と cTnI の対応するベースラインと追跡値を示しています。 研究 2 の 1 人の被験者 (研究 1 および 2 の参加者の 3%) は、すべての時点で心筋トロポニン T 濃度がブランクの限界値 (3ng/L) を下回っていたため、心筋トロポニン T 分析から除外されました。 研究 1 および 2 では、他のすべてのトロポニン T および I 測定値のそれぞれ 98.6% および 99.6% がブランクの限界を超える濃度でした。 混合線形モデル分析を使用したところ、12 週間のレジスタンス型運動トレーニング プログラム (cTnT −0.13 (−0.33–+0.08) ng/L/12 週間) に参加した高齢男性の心筋トロポニン レベルに経時的な有意な変化は見られませんでした。 (p = 0.16)、cTnI −0.10 (−0.33–+0.12) ng/L/12 週間 (p = 0.44))、および 24 週間の抵抗型運動トレーニング プログラムに参加している高齢の男性と女性 (cTnT − 1.99 (-4.79–+0.81) ng/L/24 週間 (p = 0.23)、cTnI −1.59 (-5.70–+2.51) ng/L/24 週間 (p = 0.37))。

12週間および24週間のトレーニングプログラムに参加している高齢者における心筋トロポニンTとIのコース。

監視付き抵抗型トレーニング プログラムに参加している高齢者の cTn 濃度の中央値 (四分位範囲): (A) 12 週間のトレーニング プログラムにおける高齢男性の cTnT の経過。 (B) 12 週間のトレーニング プログラムにおける高齢男性の cTnI の経過。 (C) 24 週間のトレーニング プログラムにおける高齢男性および女性における cTnT のコース。 (D) 24 週間のトレーニング プログラムにおける高齢男性および女性における cTnI のコース。

表 3 は、虚弱な高齢男性および女性のベースライン cTnI 濃度と 12 週間および 24 週間の追跡データを示しています。 対照群では、すべての値がアッセイのブランク限界（1.3 ng/L）を超えており、被験者 3 人は心筋梗塞の診断に使用される 99 パーセンタイルの 26.2 ng/L を少なくとも 1 つ上回る値を示しました。 介入群では、1 人の被験者はアッセイのブランク限界を下回る値を 1 つ有し、99 パーセンタイルを超える値を少なくとも 1 つ有する被験者が 1 人いました。 混合線形モデル分析では、トレーニングと介入群と対照群の間の cTnI レベルの経過との間に有意な相互作用がないことが明らかになりました（治療意図分析 p = 0.27、プロトコルごとの分析 p = 0.27）（個々のデータについては補足図を参照）。 S2オンライン）。

それぞれ 12 週間と 24 週間の 2 つの独立した教師付きトレーニング研究では、高齢者の心筋トロポニン T および I レベルの経過に対する抵抗タイプの運動トレーニングの効果は見つかりませんでした。また、24 週間のトレーニング プログラムの効果も見つかりませんでした。 (プレ)虚弱被験者の心筋トロポニン I レベルに関する研究。

私たちの結果は、心筋トロポニンのレベルが運動によって変更可能であるかもしれないという考えを支持していません。 この仮説は観察研究によって仮定され、高齢者の身体活動レベルが高いほど基礎 cTnT レベルが低く、連続来院間の cTnT 濃度の有意な増加の可能性が低いことが示されました 11,26。 この関連性の根底に因果関係があるかどうかを調査するために、我々は、安定した心筋トロポニンレベルの上昇が一般的であり、したがって少なくとも理論的には介入の好ましい効果を最も受容しやすい被験者を対象に一連のトレーニング研究を実施した。 急性の運動後の影響ではなく基礎心筋トロポニンレベルを確実に研究するために、最後のトレーニングセッションと採血手順の間に 3 日の間隔を設けました 27。 これらの研究のどれも、心筋トロポニンレベルに対するレジスタンスタイプの運動トレーニングの好ましい効果を示していません。 運動プログラムに対するトロポニン T および I の非反応パターンは、脚の筋力、筋肉量、インスリン感受性、HbA1c、総コレステロール、および LDL18、19、20、22、23 で観察される有益な変化とは対照的です。 今回の結果は、虚弱高齢者（プレ）高齢者を対象とした以前のトレーニング介入研究12の結果を裏付け、拡張するものであり、この研究も身体パフォーマンスには好ましい効果があるが、循環心筋トロポニンレベルには効果が欠如しているという特徴があった。

これらのトレーニング研究の被験者の絶対数は比較的少ないですが、すべての研究で、経時的な心筋トロポニンの 10% 減少を検出する検出力が少なくとも 90% 得られました。 トレーニングがトロポニンレベルの経過に与える影響が小さく、本研究では検出されずに経過する可能性を排除することはできませんが、検出力の計算で指定された変化よりも（はるかに）小さい変化は臨床的関連性が限定的であると感じています。 私たちの研究で考えられる限界は、主に抵抗タイプの運動で構成される運動トレーニング介入の種類に関連しています。 しかし、被験者の身体的状態により、（激しい）持久力トレーニングは不可能でした。 私たちの研究で身体的および代謝の改善が見られたにもかかわらず 18、19、20、22、23 ですが、心筋トロポニン濃度に好ましい効果を生み出すのにレジスタンスタイプの運動トレーニングが最も適切な種類のトレーニングであるかどうかという疑問は妥当かもしれません。 この点で、心不全患者を対象に最近行われた有酸素運動に基づく運動トレーニング介入研究の結果は興味深い。 私たちの研究と同様に、心筋トロポニン T レベルに対する監視付き持久力運動トレーニング プログラムの好ましい効果は見つかりませんでした 15。

セッション中の監督は内的妥当性の向上に貢献したが、被験者の安全性の向上、有害事象の減少、モチベーションの向上にもつながった可能性がある。 これは、運動トレーニングの有益な効果を過大評価する可能性があります。 私たちの研究の妥当性に関するもう 1 つのポイントは、参加者の募集プロセスと研究デザインです。 この研究への参加には多大な時間の投資と比較的高強度のトレーニングプログラムが伴うため、これが特定のモチベーションの高い部分集団を惹きつけた可能性があります。 私たちの研究は高齢者集団を対象に実施されたため、運動トレーニングに対する反応が異なり、より高い心血管可塑性を示す可能性がある若い被験者の心筋トロポニン基礎レベルに対する運動トレーニングの影響については推測することしかできません。 それにもかかわらず、我々の研究は、基礎心筋トロポニン濃度が長時間にわたる抵抗型の運動トレーニングプログラムを受容するという仮説を支持するものではない。

この記事を引用する方法: van der Linden, N. et al. 心臓トロポニン T および I レベルの経過に対する運動トレーニングの効果: 3 つの独立したトレーニング研究。 科学。 議員 5、18320; 土井: 10.1038/srep18320 (2015)。

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マーストリヒト心臓血管研究所（CARIM）、マーストリヒト大学医療センター（MUMC）、オランダ、マーストリヒトの臨床化学部門

ノリーン・ファン・デル・リンデン、リーケ・J・J・クリンケンベルグ、オットー・ベーカース、マーヤ・P・ファン・ディーエン＝ヴィッサー、スティーブン・JR・ミークス

オランダ、マーストリヒトのマーストリヒト大学医療センター（MUMC）、栄養・毒物学・代謝学部（NUTRIM）人間運動科学科

マリカ・レンダース、レックス・B・ベルダイク、リュック・JC・ファン・ルーン

トップ研究所食品栄養学、ヴァーヘニンゲン大学、ヴァーヘニンゲン、オランダ

マリカ・レンダース、マイケル・ティーランド、レックス・B・ヴェルダイク、リゼット・CPGM・デ・グルート、リュック・JC・ヴァン・ルーン

ワーヘニンゲン大学、人間栄養学科、ヴァーヘニンゲン、オランダ

マイケル・ティーランド & リゼット CPGM デ・グルート

オランダ、アペルドールン、ジェルレ病院臨床化学部門

マリケ・ニエンス & イェルーン・デ・ファン・スイレン

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NvdL、LdG、LvL、MvD-V。 SM が実験を考案し、NvdL、LK、ML、MT、LV、MN が実験を実施、NvdL、LK、SM が結果を分析、NvdL と SM が原稿を起草しました。 NvdL、LK、ML、MT、LV、MN、JvS、LdG、OB、LvL、MvD-V。 そしてSMは原稿をレビューしました。

著者らは、競合する経済的利害関係を宣言していません。

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転載と許可

van der Linden、N.、Klinkenberg、L.、Leenders、M. 他。 心臓トロポニン T および I レベルの経過に対する運動トレーニングの効果: 3 つの独立したトレーニング研究。 Sci Rep 5、18320 (2016)。 https://doi.org/10.1038/srep18320

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受信日: 2015 年 6 月 17 日

受理日: 2015 年 11 月 16 日

公開日: 2015 年 12 月 16 日

DOI: https://doi.org/10.1038/srep18320

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