Peruskestävyysharjoittelu vs. HIIT ikääntyville

Sekä tasavauhtinen kohtuutehoinen harjoittelu (usein kutsuttu 2-alueen tai peruskestävyysharjoitteluksi, MICT) että korkeatehoinen intervalliharjoittelu (HIIT) saavat aikaan merkittäviä mitokondriaalisia ja kardiovaskulaarisia sopeutumia ikääntyvillä, mutta ne stimuloivat näitä järjestelmiä eri fysiologisten reittien kautta [1, 4, 6]. HIIT tuottaa tyypillisesti suurempia parannuksia maksimaaliseen hapenottokykyyn ja tiettyihin mitokondriomarkkereihin, kun taas tasavauhtinen kohtuutehoinen harjoittelu parantaa luotettavasti keskeisten valtimoiden joustavuutta ja tarjoaa turvallisemman sydän- ja verisuonivasteen henkilöille, joilla on kohonnut kliininen riski [4, 9, 20].

Hengitys- ja verenkiertoelimistön kunto sekä pitkäikäisyys

Maksimaalinen hapenottokyky ($\text{V}{\text{O}}_2\text{max}$) on hengitys- ja verenkiertoelimistön terveyden ensisijainen mittari, joka heikkenee iän myötä [4, 15]. Meta-analyysissä, jossa tarkasteltiin 16 satunnaistettua kontrolloitua tutkimusta ja 1 434 tervettä vähintään 60-vuotiasta aikuista, sekä MICT (keskimääräinen ero [MD] = 1,22 mL/kg/min) että HIIT (MD = 1,62 mL/kg/min) lisäsivät merkittävästi $\text{V}{\text{O}}_2\text{max}$-arvoa [4]. Kun menetelmiä verrattiin suoraan toisiinsa ikääntyvillä, HIIT tuotti tilastollisesti merkitsevästi suuremman parannuksen $\text{V}{\text{O}}_2\text{max}$-arvoon kuin MICT (MD = 1,17 mL/kg/min) [4]. Vastaavasti vähintään 12 viikkoa kestäneet HIIT-ohjelmat 80–95 prosentin teholla maksimisykkeestä nostivat huippuhapenottokykyä ($\text{V}{\text{O}}_2\text{peak}$) 10–30 prosenttia sekä paransivat glukoosiaineenvaihduntaa ja veren rasva-arvoja [5].

Alaryhmäanalyysit osoittavat, että optimaaliset harjoitusparametrit eroavat näiden kahden muodon välillä [4]:

• Optimaalinen MICT: 3 harjoituskertaa viikossa, kesto $\ge 60$ minuuttia kerrallaan, jatkettuna 3–6 kuukauden ajan [4].
• Optimaalinen HIIT: 4 harjoituskertaa viikossa, kesto 21–39 minuuttia kerrallaan, jatkettuna 3–6 kuukauden ajan [4].

Pitkän aikavälin tuloksia arvioitiin 5-vuotisessa Generation 100 -tutkimuksessa, jossa 1 567 ikääntynyttä (iältään 70–77-vuotiaita) satunnaistettiin kahteen viikoittaiseen HIIT-harjoitukseen (4×4 minuutin intervallit noin 90 %:n huippusykkeellä), kahteen viikoittaiseen MICT-harjoitukseen (50 minuuttia noin 70 %:n huippusykkeellä) tai noudattamaan tavanomaisia liikuntasuosituksia [12]. Ohjattujen harjoitusryhmien suora vertailu osoitti, että HIIT-harjoitteluun liittyi 2,9 prosenttiyksikön absoluuttinen riskin vähenemä kokonaiskuolleisuudessa verrattuna MICT-harjoitteluun (riskisuhde = 0,51, 95 %:n luottamusväli: 0,25–1,02) [12].

Mitokondrioverkosto ja entsymaattiset muutokset

Luustolihasten mitokondrioiden toiminta on keskeistä aineenvaihdunnan terveydelle ja kestävyydelle [1, 6, 15]. Luustolihasten sopeutumista arvioivat tutkimukset osoittavat, että sekä tasavauhtinen kohtuutehoinen että korkeatehoinen intervalliharjoittelu käynnistävät mitokondrioverkoston rakenteellisen uudelleenmuotoutumisen hajanaisista pisteistä järjestäytyneiksi verkostoiksi [1, 6]. Muodostuva arkkitehtuuri kuitenkin eroaa harjoitustehon mukaan:

• Tasavauhtinen kohtuutehoinen harjoittelu saa aikaan ristikkomaisen mitokondriorakenteen, jossa on osittaisia pitkittäisiä liitoksia lihassolujen välillä [1, 6].
• Korkeatehoinen intervalliharjoittelu tuottaa tiheämmän, pituussuuntaan orientoituneen verkoston, jossa mitokondrioiden tilavuustiheys on suurempi [1, 6].

Entsyymitasolla harjoitustutkimukset osoittavat, että 6 viikkoa HIIT-harjoittelua stimuloi merkitsevästi suuremman lisäyksen reisilihaksen (vastus lateralis) sitraattisyntaasin aktiivisuudessa verrattuna MICT-harjoitteluun (189,7 vs. 166,3 µmol/min/mg proteiinia) [6]. Sitä vastoin Kompleksi I:n aktiivisuus lisääntyy samalla tavalla molemmissa harjoitusmuodoissa (161 % lähtötasosta HIIT-ryhmässä vs. 152 % MICT-ryhmässä) [6]. Molemmat menetelmät lisäävät mitokondrioiden fuusioproteiinien ja PGC-1$\alpha$-tekijän (peroksisomiproliferaattorin aktivoiman reseptorin $\gamma$-koaktivaattori 1-alfa) mRNA-ilmentymistä sekä vähentävät fissioproteiinien ilmentymistä, ja nämä muutokset ovat voimakkaampia HIIT-harjoittelun jälkeen [1, 6].

Ikääntymisen eläinmalleissa (18–26 kuukauden ikäisillä) pitkäkestoinen HIIT oli tasavauhtista harjoittelua tehokkaampi aktivoimaan AMP-aktivoitua proteiinikinaasia (AMPK), lisäämään superoksididismutaasi 2:n (SOD2) ja optisen atrofian proteiini 1:n (OPA1) määrää sekä edistämään mitokondrioiden superkompleksien muodostumista ja mitofagiamarkkereita leveässä kantalihaksessa (soleus) [7]. Lihavilla aikuisilla tehdyssä kliinisessä tutkimuksessa 3 kuukauden harjoittelu paransi sitraattisyntaasiin suhteutettua maksimaalista ADP-stimuloitua mitokondrioiden soluhengitystä sekä tasavauhtisessa (67 %) että intervallimuotoisessa (36 %) ryhmässä ilman merkitseviä ryhmien välisiä eroja, joskin parempi kunto ja rasvanhapetus säilyivät intervention jälkeen paremmin HIIT-ryhmässä [18].

Verisuonten terveys ja valtimoiden jäykkyys

Sydän- ja verisuonitautien esiintyvyys nousee noin 40 prosentista 40–59-vuotiailla 70–75 prosenttiin 60–79-vuotiailla, mihin vaikuttavat osaltaan verisuonten ikääntyminen, endoteelin typpioksidisyntaasin (eNOS) toimintahäiriö ja mitokondrioiden tuottamat reaktiiviset happiradikaalit [15]. Aerobinen harjoittelu estää suoraan näitä mekanismeja edistämällä leikkausstressin välittämää eNOS-aktivaatiota, mobilisoimalla endoteelin kantasoluja ja vähentämällä kroonista tulehdusta [15].

Keskeisten valtimoiden mekaniikan osalta tasavauhtinen kohtuutehoinen harjoittelu tarjoaa erityisiä hyötyjä [20]. Kahdeksan viikon tutkimuksessa, johon osallistui 49 vähän liikkuvaa ikääntynyttä (iältään 55–79-vuotiaita) ja jossa verrattiin neljästi viikossa tehtyä koko kehon MICT-harjoittelua 4×4 minuutin HIIT-harjoitteluun, MICT paransi merkittävästi kaula- ja reisivaltimon välistä pulssiaallon nopeutta (0,5 m/s) sekä yhteisen kaulavaltimon joustavuutta (0,03 ${\text{mm}}^2/\text{mmHg}$), kun taas HIIT ei tuottanut kyseisessä asetelmassa merkitseviä muutoksia [20]. Nämä verisuonimuutokset tapahtuivat riippumatta leposykkeen, lepointerenpaineen tai kehonkoostumuksen muutoksista [20].

Toisaalta laajempi, 14 tutkimusta käsittänyt meta-analyysi vähän liikkuvilla aikuisilla havaitsi, että HIIT vähensi merkitsevästi pulssiaallon nopeutta kokonaisuudessaan (MD = -0,28 m/s) sekä laski systolista ja diastolista verenpainetta [21]. Tämän meta-analyysin alaryhmäanalyysi tunnisti osallistujien iän ensisijaiseksi syyksi verisuonten endoteelivasteiden (mitattuna virtausvälitteisellä laajenemisella) heterogeenisuudelle, mikä osoittaa, että verisuoniston vaste eri harjoitustehoille vaihtelee eri ikäryhmissä [21].

Turvallisuusmarginaalit ja harjoitustehon määrittäminen

Kliiniset suositukset korostavat kummankin harjoitustehon erilaisia rooleja [9]. Euroopan Kardiologinen Seura (ESC) antaa luokan I A suosituksen strukturoidulle, valvotulle liikunnalliselle kuntoutukselle sepelvaltimotaudissa ja sydämen vajaatoiminnassa [9].

HIIT sisältää intervalleja, joiden teho on $\ge 90\%$ $\text{V}{\text{O}}_2\text{max}$-arvosta tai koettu rasitustaso $\ge 6$ asteikolla 1–10 [9]. Vaikka se on tehokasta, harjoitustehon määrittäminen pelkästään iän perusteella arvioidun maksimisykkeen mukaan voi yliarvioida sopivan harjoitussykkeen jopa 40 prosentilla henkilöillä, joilla on sydän- ja verisuonisairauksia [9]. Koska MICT tehdään matalammalla suhteellisella kuormituksella ($<80\%$ huippusykkeestä), se tarjoaa laajemman sydän- ja verisuoniturvallisuusmarginaalin ikääntyville, joilla on monisairautta tai heikko toimintakyky, tuottaen silti keskeisiä aineenvaihdunnallisia ja mitokondriaalisia hyötyjä [9].