Year-round health enhancing exercise and coronary artery disease (CadColdEx)

YMPÄRIVUOTINEN TERVEYSLIIKUNTA JA SEPELVALTIMOTAUTI: SATUNNAISTETTU KOKEELLINEN TUTKIMUS (CadColdEx)

Tarkoitus: Sepelvaltimotautia (CAD) sairastavat henkilöt voivat passivoitua sairautensa ja erityisesti talvikautisen lisääntyneen oireilun (rintakipu) myötä. CAD-potilaiden inaktiivisuus voi pahentaa sairauden kulkua ja on kansanterveydellinen haaste.  Sairauden hoidon, toimintakyvyn ylläpitämisen ja itsenäisen elämäntyylin säilyttämisen kannalta on keskeistä, että nämä henkilöt harrastavat säännöllistä liikuntaa, myös kylmänä vuodenaikana. Tällöin varsinaisen kestävyysliikunnan lisäksi korostuu myös arkiliikkuminen (esim. lumenluonti, polttopuiden teko). Tällä hetkellä ei tiedetä onko CAD:ia sairastavien hoitosuositusten mukainen liikunta kylmässä terveellistä, koska sekä liikunta että kylmä erikseen kuormittavat sydän- ja verisuoniston toimintaa. Yhteisvaikutusten tunteminen on tärkeää potilaiden heikentyneen sydämen hapensaannin ja toiminnan vuoksi. Eri liikuntamuodot (ylä- ja alavartalo) voivat kuormittaa potilaita eri tavalla kylmässä, mutta näiden vaikutuksia ei tunneta.

Tavoitteet: Tutkimuksessa selvitetään kuinka terveysliikuntasuositusten mukainen liikunta yhdessä kylmäaltistuksen kanssa vaikuttaa CAD-potilaiden sydän-ja verisuonitoimintoihin. Käytetyt liikunnan muodot ja taso, vaatetus sekä kylmäaltistus jäljittelevät tavanomaista talvista liikuntatapahtumaa pohjoisessa ilmastossa ja on näkökulmaltaan ainutlaatuinen. Tutkimuksessa selvitetään eri liikuntamuotojen (ylä- ja alavartalotyö) sekä lihasten etukäteislämmittämisen vaikutusta välittömiin ja viivästyneisiin sydän- ja verisuonivasteisiin CAD-potilailla.

Toteutus: Tutkittavat ovat Oulun yliopistosairaalan CAD-potilaita. Hanke jakautuu pilottitutkimukseen sekä kahteen varsinaiseen kokeelliseen mittaussarjaan. Tutkittavat (n=20) osallistuvat tutkimuksen ensimmäisessä vaiheessa yhteensä neljään kokeelliseen tilanteeseen: lepo ja liikunta sekä kylmässä (-15°C) että lämpimässä (+22°C). Tutkimuksen toisessa vaiheessa tutkittavat (n=20) suorittavat ala- ja ylävartaloliikuntaa (kävely ja käsiergometria) ilman lämmittelyä ja lämpimässä huoneessa tehtävän etukäteislämmittelyn kanssa. Kokeellisten mittausten kokonaismäärä on 160.

Tutkimustulokset ja niiden sovellettavuus: Tutkimuksessa tuotetaan uutta tietoa kylmäaltistuksen ja liikunnan erillis- ja yhteisvaikutuksista CAD:ia sairastavien sydän ja verisuonitoimintoihin. Tämän lisäksi hankkeen perusteella räätälöidään CAD-potilaiden ympärivuotinen terveysliikuntaohjeistus.  Hanke fokusoituu suureen ryhmään potilaita, joiden oireet, sairauskohtaukset ja kuolemantapaukset ovat yleisiä ja provosoituvat kylmässä ympäristössä. Tutkimustieto mahdollistaa CAD:ia sairastavien nykyisen liikuntasuosituksen tarkentamisen ympärivuotista liikuntaa tukevaksi. Yksittäiset kansalaiset voivat käyttää tutkimustietoa sairautensa omahoitoon liittyvässä liikkumisessa mahdollistaen heidän toiminta- ja työkykynsä ylläpitämisen talvella ja jonka mukaan toimien sairauskohtausten määrä ja näistä aiheutuvat kustannukset vähentyvät, toimintakyky paranee ja terveydenhuollon potilaskäynnit vähenevät. Perusterveydenhuollon henkilöstö voi hyödyntää hankkeen tuloksia potilaiden terveysneuvonnassa ja hoidossa. Tutkimustulokset hyödyttävät erityisryhmää, joka on vaarassa passivoitua puutteellisen ohjauksen ja neuvonnan takia. Väestön ikääntyessä CAD-potilaiden määrä kasvaa ja terveydenhuollon kustannukset lisään-tyvät. Ennaltaehkäisevällä työllä ja ohjauksella on yhä enemmän merkitystä potilaiden hoitotyössä.

Eettiset näkökohdat: Hankkeen kokeelliseen tutkimusosioon on myönnetty Pohjois-Pohjanmaan Sairaanhoitopiirin lupa (EETTMK: 97/2012, 267 §).

Aikataulu: Tutkimus alkoi 2015, jona aikana suoritetaan pilottimittauksia. Koko hankkeen kesto on 2015-2018.

Rahoitus: Yrjö Jahnssonin Säätiö rahoittaa tutkimuksen pilottimittauksia 2015, sen lisäksi tutkimukselle on myönnetty Opetus- ja kulttuuriministeriön rahoitus (liikuntatieteelliset tutkimusprojektit).

Hankkeen johtaja: Ympäristöterveyden dosentti Tiina Ikäheimo, Ympäristöterveyden ja Keuhkosairauksien Tutkimusyksikkö (CERH), Oulun yliopisto.

Muut osallistujat: CERH/Oulun yliopisto: Professori Jouni Jaakkola, Tohtorikoulutettava Heidi Hintsala, Tohtorikoulutettava Rasmus Valtonen, Emeritusprofessori Juhani Hassi, Tutkijtohtori Niilo Ryti, Tutkimusapulainen Riitta Aittamaa, Tutkimushoitaja Miia Länsitie; Sydän- ja verisuonisairauksien tutkimusryhmä/Oulun yliopisto: Professori Heikki Huikuri, Dosentti, Juha Perkiömäki, Dosentti Antti Kiviniemi, Dosentti Mikko Tulppo, Dosentti Arto Hautala; Puolustusvoimat: Dosentti Matti Mäntysaari; Jyväskylän yliopisto: Professori Markku Alén, Työterveyslaitos: Tutkimusprofessori Hannu Rintamäki; University of Texas Southwestern Medical Center: Professori Craig Crandall, University of Maastricht: Professori Wouter van Marken Liechtenbelt.

Yhteystiedot: FT Tiina Ikäheimo, Ympäristöterveyden ja keuhkosairauksien tutkimuskeskus (CERH)/Oulun yliopisto, PL 5000, 90014 Oulun yliopisto, puh.: +358 40 5422 968, sähköposti: tiina.ikaheimo (a) oulu.fi

Julkaisut:

Konferenssiabstraktit /-esitykset:

  • Tiina Ikäheimo, Rasmus Valtonen, Heidi Hintsala, Craig Crandall, Antti Kiviniemi, Juha Perkiömäki, Heikki Huikuri, Mikko Tulppo, Arto Hautala, Hannu Rintamäki, Matti Mäntysaari, Juhani Hassi, Marku Alen, Wouter Van Marken Lichtenbelt, Jouni Jaakkola. Cardiovascular responses in patients with coronary heart disease during acute health enhancing exercise in the cold: a randomized controlled study (CadColdEx). Oral presentation. 6th International Symposium on Physiology and Pharmacology of Temperature Regulation, Ljubljana, Slovenia 5.-9.12.2016.
  • Heidi Hintsala, Antti Kiviniemi, Riitta Antikainen, Jouni Jaakkola, Tiina Ikäheimo. Home blood pressure measurements and response to moderate whole body cold exposure: An experimental study. Oral presentation. 6th International Symposium on Physiology and Pharmacology of Temperature Regulation, Ljubljana, Slovenia 5.-9.12.2016.
  • Rasmus Valtonen, Heidi Hintsala, Craig Crandall, Jouni Jaakkola, Tiina Ikäheimo, Antti Kiviniemi. Acute effect of aerobic exercise in the cold on endothelial function in patients with coronary artery disease. Poster presentation. 6th International Symposium on Physiology and Pharmacology of Temperature Regulation, Ljubljana, Slovenia 5.-9.12.2016.
  • R.I.P. Valtonen, H.E. Hintsala, C.G. Crandall, J.K. Jaakkola, T.M. Ikäheimo, A.M. Kiviniemi. Poster. Acute Effect of Aerobic Exercise In The Cold On Endothelial Function In Patients With Coronary Artery Disease. 14th Science Day of the Campus of Kontinkangas, February 21, 2017.
  • R.I.P. Valtonen, J.J.K. Jaakkola, T.M. Ikäheimo. Acute Cardiovascular Responses to Cold And Exercise In Patients With Coronary Artery Disease. Poster. 15th Science Day of the Campus of Kontinkangas, February 20, 2018.
  • Hintsala HE, Valtonen RIP, Kiviniemi AM, Ryti NRI, Mäntysaari M, Alen M, Hautala A, Perkiömäki J, van Marken Lichtenbelt WD, Crandall CG, Jaakkola JJK, Ikäheimo TM. Central aortic hemodynamics after walking and upper-body exercise in cold conditions among patients with coronary artery disease. Poster presentation. 7th International Symposium on Physiology and Pharmacology of Temperature Regulation, Split, Kroatia, 7.-12.10.2018.
  • Valtonen RIP, Hintsala HE, Ryti NRI, Hautala A, Kiviniemi AM, Perkiömäki J, Crandall CG, D van Marken Lichtenbelt W, Alen M, Jaakkola JJK, Ikäheimo TM. Cardiovascular responses to static and dynamic upper body exercise in cold environment in patients with coronary artery disease. Poster presentation. 7th International Symposium on Physiology and Pharmacology of Temperature Regulation, Split, Kroatia, 7.-12.10.2018.
  • Valtonen RIP, Kiviniemi A, Hintsala H, Ryti NRI, Kenttä T, Huikuri HV, Perkiömäki J, Crandall C, van Marken-Lichtenbelt W, Alen M, Rintamäki H, Mäntysaari M, Hautala A, Jaakkola JJK, Ikäheimo TM. Sydämen ja verisuoniston vasteet submaksimaaliselle liikunnalle sepelvaltimotautipotilailla kylmässä ympäristössä. E-posteriesitys. Liikuntalääketieteen päivä, Helsinki, 14.11.-15.11.2018.


YEAR-ROUND HEALTH ENHANCING EXERCISE AND CORONARY ARTERY DISEASE: A RANDOMIZED CONTROLLED STUDY (CadColdEx)

Scope and purpose.  People with coronary artery disease (CAD) may become passive both due to their disease, as well as due to worsening of symptoms (e.g. chest pain) during the cold season. Inactivity of persons with CAD worsens the course of the disease and represents a true public health concern. Due to the treatment of the disease and for maintaining one’s functional ability and independent lifestyle, it is essential that these persons exercise regularly and are engaged in year-round physical activity. In this respect, in addition to endurance exercise, the significance of wintertime functional/traditional exercise is emphasized. At present it is not known whether the exercise recommendation for persons with CAD involves a health risk during the cold season. Because both exercise and cold exposure stimulates cardiac and circulatory functions it is important to study their interaction especially among those with CAD whose myocardial oxygen supply and function are weakened. 

Aims. The research examines how recommendations for health-enhancing endurance exercise in combination with cold exposure affect cardiac and circulatory functions of people with CAD. The used forms and level of exercise, clothing and cold exposure resembles an ordinary endurance exercise occasion in a northern climate and is unique its design. The research examines the effects of different forms of physical activity, as well as warm-up of muscles, on the immediate and delayed (recovery) cardiovascular responses of exercise in the cold among persons with CAD. The specific aims are: 1) to study cardiovascular responses of CAD patients to exercise in cold and warm environments, 2) to study the effects of upper- and lower body exercise on cardiovascular responses during exercise in the cold. The aim is to simulate an ordinary wintertime endurance exercise event (walking) or traditional exercise (upper-body exercise, such as snow shoveling), and to examine how warm-up exercise of muscles affects cardiovascular functions during exercise in the cold.

Implementation: The participants are CAD-patients that are recruited from Oulu University Hospital. A randomized controlled study separated into pilot measurements, as well as two sets of research measurements.  Each participant (n=20) is exposed to four different experimental conditions and separately to a warm (+22°C)and cold (-15°C) environment and during rest and exercise. In the second phase each participant performs lower or upper body exercise in the cold with or without warm-up exercise. The total amount of measurements is 160.

Applicability of the research. The research produces novel information of the separate and combined effects of cold exposure and exercise on cardiovascular function in CAD patients. The produced research information enables to find means to motivate and activate persons with CAD to exercise also during the cold season. They are a significant special population which needs information and support for their year-round physical activity, as regular exercise is beneficial for the treatment, rehabilitation and prevention of adverse health events of CAD. The knowledge of appropriate and safe exercise in a cold climate may reduce or prevent cold related coronary symptoms, myocardial infarctions and mortality. Individuals can utilize the research information of safe forms of activity and warm-up exercise for employing appropriate physical activity related to the self-treatment of their disease and maintaining their functional and working capacity during the cold season. Health care personnel will have an improved understanding for how to advise their patients for safe and effective exercise.

Ethical perspectives: The project has been granted an approval by the Northern Ostrobothnia Hospital Districts Ethical Committee (EETTMK: 97/2012, 267 §).

Schedule: The project has been initiated in 2015 with pilot measurements. The entire project lasts 2015-2018.

Funding: Yrjö Jahnsson Foundation has granted funding for the pilot measurements in 2015 and in addition the research received support from the Finnish Ministry of Education and Culture, funding for exercise sciences.

Principal investigator: Adjunct professor Tiina Ikäheimo, Center for Environmental and Respiratory Health Research (CERH), University of Oulu.

Project participants: CERH/University of Oulu: Professor Jouni Jaakkola, Doctoral student Heidi Hintsala, Doctoral student Rasmus Valtonen, Emeritusprofessor Juhani Hassi, Postdoctoral researcher Niilo Ryti, Project assistant Riitta Aittamaa, Research nurse Miia Länsitie; Cardiovascular diseases research team/University of Oulu: Professor Heikki Huikuri, Adjunct professor Juha Perkiömäki, Adjunct professor Antti Kiviniemi, Adjunct professor Mikko Tulppo, Adjunct professor Arto Hautala; Finnish Defence Forces, Adjunct professor Matti Mäntysaari University of Jyväskylä: Professor Markku Alen, Finnish Institute of Occupational Health:Research professor Hannu Rintamäki; University of Texas Southwestern Medical Center: Professor Craig Crandall, University of Maastricht: Professor Wouter van Marken Liechtenbelt.

Contact information: Dr. Tiina Ikäheimo, CERH/University of Oulu, P.O.Box 5000, 90014 University of Oulu, phone: +358 40 5422 968, email: tiina.ikaheimo (a) oulu.fi

Publications:

Conference abstracts and presentations:

  • Tiina Ikäheimo, Rasmus Valtonen, Heidi Hintsala, Craig Crandall, Antti Kiviniemi, Juha Perkiömäki, Heikki Huikuri, Mikko Tulppo, Arto Hautala, Hannu Rintamäki, Matti Mäntysaari, Juhani Hassi, Marku Alen, Wouter Van Marken Lichtenbelt, Jouni Jaakkola. Cardiovascular responses in patients with coronary heart disease during acute health enhancing exercise in the cold: a randomized controlled study (CadColdEx). Oral presentation. 6th International Symposium on Physiology and Pharmacology of Temperature Regulation, Ljubljana, Slovenia 5.-9.12.2016.
  • Heidi Hintsala, Antti Kiviniemi, Riitta Antikainen, Jouni Jaakkola, Tiina Ikäheimo. Home blood pressure measurements and response to moderate whole body cold exposure: An experimental study. Oral presentation. 6th International Symposium on Physiology and Pharmacology of Temperature Regulation, Ljubljana, Slovenia 5.-9.12.2016.
  • Rasmus Valtonen, Heidi Hintsala, Craig Crandall, Jouni Jaakkola, Tiina Ikäheimo, Antti Kiviniemi. Acute effect of aerobic exercise in the cold on endothelial function in patients with coronary artery disease. Poster presentation. 6th International Symposium on Physiology and Pharmacology of Temperature Regulation, Ljubljana, Slovenia 5.-9.12.2016.
  • R.I.P. Valtonen, H.E. Hintsala, C.G. Crandall, J.K. Jaakkola, T.M. Ikäheimo, A.M. Kiviniemi. Poster. Acute Effect of Aerobic Exercise In The Cold On Endothelial Function In Patients With Coronary Artery Disease. 14th Science Day of the Campus of Kontinkangas, February 21, 2017.
  • R.I.P. Valtonen, J.J.K. Jaakkola, T.M. Ikäheimo. Acute Cardiovascular Responses to Cold And Exercise In Patients With Coronary Artery Disease. Poster. 15th Science Day of the Campus of Kontinkangas, February 20, 2018.
  • Hintsala HE, Valtonen RIP, Kiviniemi AM, Ryti NRI, Mäntysaari M, Alen M, Hautala A, Perkiömäki J, van Marken Lichtenbelt WD, Crandall CG, Jaakkola JJK, Ikäheimo TM. Central aortic hemodynamics after walking and upper-body exercise in cold conditions among patients with coronary artery disease. Poster presentation. 7th International Symposium on Physiology and Pharmacology of Temperature Regulation, Split, Kroatia, 7.-12.10.2018.
  • Valtonen RIP, Hintsala HE, Ryti NRI, Hautala A, Kiviniemi AM, Perkiömäki J, Crandall CG, D van Marken Lichtenbelt W, Alen M, Jaakkola JJK, Ikäheimo TM. Cardiovascular responses to static and dynamic upper body exercise in cold environment in patients with coronary artery disease. Poster presentation. 7th International Symposium on Physiology and Pharmacology of Temperature Regulation, Split, Kroatia, 7.-12.10.2018.
  • Valtonen RIP, Kiviniemi A, Hintsala H, Ryti NRI, Kenttä T, Huikuri HV, Perkiömäki J, Crandall C, van Marken-Lichtenbelt W, Alen M, Rintamäki H, Mäntysaari M, Hautala A, Jaakkola JJK, Ikäheimo TM. Sydämen ja verisuoniston vasteet submaksimaaliselle liikunnalle sepelvaltimotautipotilailla kylmässä ympäristössä. E-posteriesitys. Liikuntalääketieteen päivä, Helsinki, 14.11.-15.11.2018.

Last updated: 8.5.2019