การออกกำลังกายโซน 2 เทียบกับแบบความหนักสูงสำหรับผู้สูงอายุ

ทั้งการออกกำลังกายต่อเนื่องระดับปานกลาง (มักเรียกว่า โซน 2 หรือการฝึกแบบต่อเนื่องระดับปานกลาง: MICT) และการฝึกแบบหนักสลับเบา (HIIT) ล้วนกระตุ้นให้เกิดการปรับตัวของไมโทคอนเดรียรวมถึงระบบหัวใจและหลอดเลือดอย่างมีนัยสำคัญในผู้สูงอายุ แต่การฝึกทั้งสองรูปแบบกระตุ้นระบบเหล่านี้ผ่านวิถีทางสรีรวิทยาที่แตกต่างกัน [1, 4, 6] โดยทั่วไปแล้ว HIIT จะช่วยเพิ่มการใช้ออกซิเจนสูงสุดและตัวบ่งชี้ทางไมโทคอนเดรียบางชนิดได้เหนือกว่า ในขณะที่การฝึกระดับปานกลางอย่างต่อเนื่องช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นของหลอดเลือดแดงใหญ่ส่วนกลางได้อย่างน่าเชื่อถือ และมีขอบเขตความปลอดภัยต่อระบบหัวใจและหลอดเลือดที่สูงกว่าสำหรับผู้ที่มีความเสี่ยงทางคลินิก [4, 9, 20]

สมรรถภาพของระบบหัวใจและหลอดเลือดร่วมกับอายุขัย

สมรรถภาพการใช้ออกซิเจนสูงสุด ($\text{V}{\text{O}}_2\text{max}$) เป็นตัวบ่งชี้หลักของสุขภาพระบบหัวใจและการหายใจ ซึ่งจะลดลงตามอายุขัย [4, 15] ในการวิเคราะห์อภิมาน (meta-analysis) จากการทดลองแบบสุ่มและมีกลุ่มควบคุม 16 ชิ้น ซึ่งศึกษาในผู้ใหญ่สุขภาพดีอายุ 60 ปีขึ้นไปจำนวน 1,434 คน พบว่าทั้ง MICT (ผลต่างค่าเฉลี่ย [MD] = 1.22 mL/kg/min) และ HIIT (MD = 1.62 mL/kg/min) สามารถเพิ่ม $\text{V}{\text{O}}_2\text{max}$ ได้อย่างมีนัยสำคัญ [4] เมื่อนำมาเปรียบเทียบกันโดยตรงในผู้สูงอายุ HIIT ช่วยพัฒนา $\text{V}{\text{O}}_2\text{max}$ ได้มากกว่า MICT อย่างมีนัยสำคัญ (MD = 1.17 mL/kg/min) [4] เช่นเดียวกันกับโปรโตคอล HIIT ที่ใช้ระยะเวลา 12 สัปดาห์ขึ้นไป ที่ระดับ 80–95% ของอัตราการเต้นของหัวใจสูงสุด ซึ่งช่วยเพิ่มอัตราการใช้ออกซิเจนสูงสุด ณ จุดพีค ($\text{V}{\text{O}}_2\text{peak}$) ได้ 10% ถึง 30% ควบคู่ไปกับการปรับปรุงระบบเผาผลาญกลูโคสและระดับไขมันในเลือด [5]

การวิเคราะห์กลุ่มย่อยระบุว่าค่าพารามิเตอร์ของโปรโตคอลที่เหมาะสมที่สุดมีความแตกต่างกันในทั้งสองรูปแบบ [4]:

• MICT ที่เหมาะสมที่สุด: 3 ครั้งต่อสัปดาห์ ครั้งละ $\ge 60$ นาที ต่อเนื่องเป็นเวลา 3 ถึง 6 เดือน [4]
• HIIT ที่เหมาะสมที่สุด: 4 ครั้งต่อสัปดาห์ ครั้งละ 21 ถึง 39 นาที ต่อเนื่องเป็นเวลา 3 ถึง 6 เดือน [4]

ผลลัพธ์ระยะยาวได้รับการประเมินในการทดลอง Generation 100 ระยะเวลา 5 ปี ซึ่งสุ่มกลุ่มตัวอย่างผู้สูงอายุ 1,567 คน (อายุ 70–77 ปี) ให้ฝึก HIIT สัปดาห์ละ 2 ครั้ง (ช่วงละ 4×4 นาที ที่อัตราการเต้นหัวใจสูงสุด ~90%), ฝึก MICT สัปดาห์ละ 2 ครั้ง (50 นาที ที่อัตราการเต้นหัวใจสูงสุด ~70%) หรือปฏิบัติตามแนวทางการเคลื่อนไหวร่างกายมาตรฐาน [12] การเปรียบเทียบโดยตรงระหว่างกลุ่มที่ออกกำลังกายแบบมีโครงสร้างพบว่า HIIT สัมพันธ์กับการลดความเสี่ยงสัมบูรณ์ของการเสียชีวิตจากทุกสาเหตุลง 2.9 เปอร์เซ็นต์พอยต์ เมื่อเทียบกับ MICT (hazard ratio = 0.51, 95% CI: 0.25–1.02) [12]

โครงข่ายไมโทคอนเดรียและการปรับโครงสร้างของเอนไซม์

การทำงานของไมโทคอนเดรียในกล้ามเนื้อลายเป็นหัวใจสำคัญของสุขภาพระบบเผาผลาญและความทนทาน [1, 6, 15] งานวิจัยที่ประเมินการปรับตัวของกล้ามเนื้อลายแสดงให้เห็นว่า ทั้งการฝึกแบบต่อเนื่องระดับปานกลางและการฝึกแบบหนักสลับเบาต่างกระตุ้นการปรับโครงสร้างเครือข่ายไมโทคอนเดรียจากเดิมที่กระจายตัวเป็นจุดๆ ให้กลายเป็นโครงข่ายที่เป็นระเบียบ [1, 6] อย่างไรก็ตาม สถาปัตยกรรมของโครงข่ายที่เกิดขึ้นจะแตกต่างกันไปตามระดับความหนัก:

• การฝึกแบบต่อเนื่องระดับปานกลาง เหนี่ยวนำให้เกิดโครงสร้างไมโทคอนเดรียแบบตารางร่างแหที่มีการเชื่อมต่อตามแนวยาวบางส่วนตลอดแนวเส้นใยกล้ามเนื้อ [1, 6]
• การฝึกแบบหนักสลับเบา ทำให้เกิดโครงข่ายที่มีความหนาแน่นสูงกว่า เรียงตัวตามแนวยาว และมีความหนาแน่นของปริมาตรไมโทคอนเดรียที่สูงกว่า [1, 6]

ในระดับเอนไซม์ การศึกษาด้านการฝึกพบว่าการทำ HIIT เป็นเวลา 6 สัปดาห์ กระตุ้นการเพิ่มขึ้นของการทำงานของเอนไซม์ citrate synthase ในกล้ามเนื้อ vastus lateralis ได้มากกว่า MICT อย่างมีนัยสำคัญ (189.7 เทียบกับ 166.3 µmol/min/mg โปรตีน) [6] ในทางตรงกันข้าม การทำงานของ Complex I เพิ่มขึ้นในระดับที่ใกล้เคียงกันระหว่างสองรูปแบบ (161% จากค่าเริ่มต้นสำหรับ HIIT เทียบกับ 152% สำหรับ MICT) [6] การฝึกทั้งสองรูปแบบช่วยเพิ่มการแสดงออกของ mRNA ของโปรตีนที่ทำหน้าที่หลอมรวมไมโทคอนเดรียและ peroxisome proliferator-activated receptor $\gamma$ coactivator 1-alpha (PGC-1$\alpha$) พร้อมทั้งลดการแสดงออกของโปรตีนที่ทำหน้าที่แบ่งแยกตัวของไมโทคอนเดรียลง โดยการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะเด่นชัดกว่าหลังการฝึกแบบ HIIT [1, 6]

ในการทดลองกับสัตว์จำลองสภาวะชราภาพ (อายุ 18 ถึง 26 เดือน) การทำ HIIT ระยะยาวให้ผลเหนือกว่าการฝึกแบบต่อเนื่องในการกระตุ้น AMP-activated protein kinase (AMPK), เพิ่มการแสดงออกของ superoxide dismutase 2 (SOD2), optic atrophy 1 (OPA1) และส่งเสริมการประกอบกันของ mitochondrial supercomplex รวมถึงตัวบ่งชี้ mitophagy ในกล้ามเนื้อ soleus [7] ในกลุ่มผู้ใหญ่ที่มีภาวะอ้วนทางคลินิก การฝึกเป็นเวลา 3 เดือนช่วยเพิ่มอัตราการหายใจสูงสุดของไมโทคอนเดรียที่ถูกกระตุ้นด้วย ADP ซึ่งปรับเทียบกับ citrate synthase แล้ว ทั้งในรูปแบบการฝึกต่อเนื่อง (67%) และแบบหนักสลับเบา (36%) โดยไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างกลุ่ม แม้ว่าความฟิตที่สูงกว่าและการเกิดออกซิเดชันของไขมันจะยังคงถูกรักษาไว้ได้ดีกว่าหลังสิ้นสุดการฝึกแบบ HIIT [18]

สุขภาพหลอดเลือดและความแข็งตึงของหลอดเลือดแดง

ความชุกของโรคหัวใจและหลอดเลือดเพิ่มขึ้นจากประมาณ 40% ในผู้ใหญ่อายุ 40–59 ปี เป็น 70–75% ในผู้อายุ 60–79 ปี โดยมีปัจจัยขับเคลื่อนส่วนหนึ่งมาจากความชราของหลอดเลือด การแยกตัวของ endothelial nitric oxide synthase (eNOS) และสารอนุมูลอิสระจากไมโทคอนเดรีย [15] การออกกำลังกายแบบแอโรบิกช่วยต้านกลไกเหล่านี้ได้โดยตรง โดยส่งเสริมการกระตุ้น eNOS ผ่านแรงเฉือนของกระแสเลือด กระตุ้นเซลล์ต้นกำเนิดของผนังหลอดเลือด และลดการอักเสบเรื้อรัง [15]

ในแง่ของกลศาสตร์หลอดเลือดแดงใหญ่ส่วนกลาง การออกกำลังกายต่อเนื่องระดับปานกลางให้ประโยชน์ที่ชัดเจน [20] การทดลองระยะเวลา 8 สัปดาห์ในผู้สูงอายุที่ใช้ชีวิตแบบเนือยนิ่ง 49 คน (อายุ 55–79 ปี) เพื่อเปรียบเทียบการฝึก MICT แบบใช้ร่างกายทุกส่วน 4 วันต่อสัปดาห์กับ HIIT แบบ 4×4 นาที พบว่า MICT ช่วยปรับปรุงความเร็วของคลื่นชีพจรระหว่างหลอดเลือดแดงคาโรติดและฟีมอรัล (carotid-femoral pulse wave velocity ดีขึ้น 0.5 m/s) และความยืดหยุ่นของหลอดเลือดแดงคอมมอนคาโรติด (เพิ่มขึ้น 0.03 ${\text{mm}}^2/\text{mmHg}$) อย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่ HIIT ไม่พบการเปลี่ยนแปลงที่มีนัยสำคัญในบริบทนี้ [20] การฟื้นฟูของหลอดเลือดเหล่านี้เกิดขึ้นโดยไม่ขึ้นกับความเปลี่ยนแปลงของความดันโลหิตขณะพัก อัตราการเต้นของหัวใจ หรือองค์ประกอบของร่างกาย [20]

ในทางกลับกัน การวิเคราะห์อภิมานในวงกว้างจากการทดลอง 14 ชิ้นในผู้ใหญ่ที่มีพฤติกรรมเนือยนิ่งพบว่า ในภาพรวม HIIT ช่วยลดความเร็วของคลื่นชีพจรได้อย่างมีนัยสำคัญ (MD = -0.28 m/s) รวมถึงลดความดันโลหิตทั้งตัวบนและตัวล่าง [21] การวิเคราะห์กลุ่มย่อยในการวิเคราะห์อภิมานนี้ระบุว่า อายุของผู้เข้าร่วมเป็นสาเหตุหลักของความต่างกันในการตอบสนองของเซลล์เยื่อบุผนังหลอดเลือด (วัดโดย flow-mediated dilation) ซึ่งชี้ให้เห็นว่าการตอบสนองของหลอดเลือดต่อระดับความหนักของการออกกำลังกายนั้นแตกต่างกันไปตามแต่ละช่วงวัย [21]

ขอบเขตความปลอดภัยและการกำหนดระดับความหนัก

แนวทางปฏิบัติทางคลินิกเน้นย้ำถึงบทบาทที่แตกต่างกันของการออกกำลังกายทั้งสองระดับความหนัก [9] สมาคมโรคหัวใจแห่งยุโรป (European Society of Cardiology) ได้ให้คำแนะนำระดับ Class I A แก่การฟื้นฟูสมรรถภาพด้วยการออกกำลังกายที่มีโครงสร้างและอยู่ภายใต้การดูแลสำหรับโรคหลอดเลือดหัวใจขาดเลือดและภาวะหัวใจล้มเหลว [9]

HIIT เกี่ยวข้องกับการออกกำลังกายเป็นช่วงๆ ที่ระดับ $\ge 90\%$ ของ $\text{V}{\text{O}}_2\text{max}$ หรือระดับความเหนื่อยที่รับรู้ (RPE) $\ge 6$ บนสเกล 10 ระดับ [9] แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพ แต่การกำหนดความหนักของการออกกำลังกายโดยอิงจากอัตราการเต้นของหัวใจสูงสุดที่คำนวณจากอายุเพียงอย่างเดียว อาจทำให้ประเมินอัตราการเต้นของหัวใจในการฝึกสูงเกินจริงได้ถึง 40% ในผู้ที่มีภาวะทางระบบหัวใจและหลอดเลือด [9] เนื่องจาก MICT ดำเนินไปด้วยภาระงานสัมพัทธ์ที่ต่ำกว่า ($<80\%$ ของอัตราการเต้นหัวใจสูงสุด) จึงมีขอบเขตความปลอดภัยต่อระบบหัวใจและหลอดเลือดที่กว้างกว่าสำหรับผู้สูงอายุที่มีโรคร่วมหลายโรคหรือมีสมรรถภาพการทำงานพื้นฐานต่ำ ในขณะที่ยังคงมอบคุณประโยชน์พื้นฐานต่อระบบเผาผลาญและไมโทคอนเดรียได้อย่างครบถ้วน [9]