EXERCISE FOR HEALTH FOR EARLY POSTMENOPAUSAL WOMEN. In search of the minimum effective dose among continuous and fractionated walking programs

Abstract

MINIMILIIKUNTAA VAIHDEVUOSI-IÄSSÄ

Liikunnan, sydän- ja verisuonisairauksien riskitekijöiden ja terveyskunnon annosvastesuhteet vaihdevuosi-iän ohittaneilla naisilla yhtäjaksoisessa ja pätkäliikunnassa sekä hormonikorvaushoidon vaikutukset vasteeseen.

Vaihdevuosien aikana elimistön pienenevä estrogeenipitoisuus saattaa edesauttaa naisen verenkierto- ja hengityselimistön kunnon laskua, lihasvoiman heikkenemistä, luiden haurastumista sekä painon nousua, erityisesti liikuntaa harrastamattomilla naisilla. Nämä kaikki nostavat riskiä sairastua yleisiin kansantauteihimme, kuten sepelvaltimotautiin, tyyppi 2 diabetekseen ja osteporoottisiin luunmurtumiin, joten liikunta olisi erityisen tärkeää tässä elämänvaiheessa. Liikuntasuositukset kuitenkin perustuvat tietoon, jota on kerätty sekä väestötutkimuksista että liikuntaharjoittelututkimuksista, joita on tehty valtaosin miehille. Näinollen niitä ei sellaisenaan voida, asiaa tutkimatta, yleistää koskemaan vaihdevuosi-ikäisiä naisia.

Väitöskirjatyöhön kuuluvan systemaattinen kirjallisuuskatsauksen perusteella todettiin, että vaihdevuosi-ikäisten naisten satunnaistettuja, kontrolloituja tutkimuksia liikunnan terveyskuntovaikutuksista on erittäin vähän. Terveyskunnolla tarkoitetaan tässä niitä kunnon osa-alueita, joilla on terveysyhteyksiä: sydän- ja verenkiertoelimistön kuntoa, kehon rakennetta, tuki- ja liikuntaelimistön kuntoa, motorista kuntoa sekä aineenvaihdunnan "kuntoa". Terveysliikunnalla tarkoitetaan tässä sellaista liikuntaa joka tuo terveyshyötyjä, on liikkujalle sopivaa, eikä aiheuta hänelle haittavaikutuksia.

Kirjallisuuskatsauksen lisäksi väitöskirjatyöhön kuului kaksi satunnaistettua, kontrolloitua liikuntaharjoittelututkimusta. Tutkittavat olivat 48 - 63 vuotiaita naisia, joiden vaihdevuodet olivat olleet 2 - 10 vuotta aiemmin. He olivat terveitä, tupakoimattomia, normaalipainoisia tai lievästi liikapainoisia, eivätkä harrastaneet säännöllistä liikuntaa. Mukaan valittiin yhtä paljon hormonihoitoa käyttäviä ja ilman sitä olevia naisia. Ensimmäiseen osatutkimukseen osallistui 134 naista ja toiseen 121.

Liikuntaharjoittelu suunniteltiin American College of Sports Medicine - järjestön liikuntasuosituksen mukaiseksi. Liikunnan tehoksi valittiin suosituksen alarajalla olevaa kevyttä kävelyä ja siitä asteittain nousevia tehoja ripeään asti, eli 45 %, 55 % tai 65 % maksimaalisesta hapenkulutuksesta. Näitä vastaaviksi keskimääräisiksi liikuntaryhmien tavoitesykkeiksi saatiin maksimaalisen rasituskokeen perusteella 118, 124 ja 131 lyöntiä minuutissa. Liikunnan kesto laskettiin yksilöllisesti sen perusteella, että viikoittaiseksi energiankulutukseksi valittiin joko 1500 kcal tai tai 1000 kcal. Näitä yhdistelemällä saatiin kuusi erilaista liikuntaryhmää, joiden keskimääräisiksi liikunnan kestoiksi saatiin 38 - 65 minuuttia valitusta tehosta ja energiankulutustasosta riippuen. Harjoittelua tehtiin viidesti viikossa ja päivittäin liikuttiin yhdessä tai kahdessa erässä. Osa ryhmistä teki myös 15 - 20 min voimisteluohjelman kahdesti viikossa. Siinä oli 8 kohtuuteholla tehtyä dynaamista lihaskuntoharjoitetta suurimmille lihasryhmille, jotka toistettiin 10 kertaa, sekä suurimmille lihasryhmälle venytykset. Harjoittelujakso kesti yhteensä 15 tai 24 viikkoa.

Terveyskuntomuuttujien mittaukset tehtiin ennen ja jälkeen harjoittelujakson. Maksimaalinen hapenkulutus ja submaksimaaliset sykevasteet 65% ja 75% tasolla maksimihapenkulutuksesta mitattiin suoran, maksimaalisen kävelymattotestin avulla. Lepoverenpaine mitattiin ennen mattotestiä. Kehon koostumus arvioitiin mittaamalla pituus, paino ja neljä ihopoimua, joista laskettiin painoindeksi ja arvioitiiin rasvaprosentti. Aineenvaihduntaa kuvaavina mittauksina käytettiin paastoverenglukoosia ja paastoinsuliinia. Lisäksi ensimmäisessä osatutkimuksessa mitattiin sokerirasituksen aikana 1 ja 2 tunnin glukoosin ja insuliinin pitoisuudet. Veren rasva-aineenvaihduntaa selvitettiin mittaamalla kokonaiskolesterolin, LDL-kolesterolin, HDL-kolesterolin ja triglyseridien paastoarvot. Lihaskuntotestit valittiin eri testistöistä (UKK-terveyskuntotestistö, Eurofit testistö sekä Invalidisäätiön testistö) niin, että ne olivat mahdollisimman sopivia koehenkilöille. Lisäksi UKK-kävelytestillä mitattiin kävelyaika 2 kilometrillä. Kävelyaika kuvastaa tässä sekä sydän- ja verenkiertoelimistön maksimaalista ja submaksimaalisesta suorituskykyä että kävelykykyä sinänsä myös tuki- ja liikuntaelimistön- ja motorisen kunnon kannalta.

Koehenkilöt noudattivat ohjelmaa tunnollisesti, valtaosalle harjoittelu soveltui hyvin ja pois jääneiden tai terveysongelmia saaneiden lukumäärä oli hyvin pieni. Kaikki käytetyt liikunta-annokset nostivat sydän- ja verenkiertoelimistön kuntoa. Mitä suurempi liikunta-annos oli, sitä enemmän terveyskuntovaikutuksia sillä oli. Suurin käytetty liikunta-annos, ripeätehoista kävelyä noin 30 - 60 minuuttia viidesti viikossa yhdistettynä 15 - 20 minuutin kohtuutehoiseen voimisteluohjelmaan kahdesti viikossa, vaikuttaisi olevan liikuntaa aiemmin harrastamattomille, terveille vaihdevuosi-iän ohittaneille naisille suositeltava minimimäärä terveysliikuntaa, jolla aloittaa liikunta. Tällä saatiin terveyskunnon kohenemista sen useimmilla osa-alueilla. Harjoittelu paransi maksimaalista hapenkulutusta, submaksimaalisia sykevasteita, vähensi rasvaprosenttia, lepoverenpainetta, kehon painoa ja veren paastoglukoosipitoisuutta sekä kohensi kävelytestillä mitattua kävelyaikaa ja alaraajojen lihasvoimaa. Lisäksi tutkimuksessa todettiin, että liikunnan voi halutessaan jakaa kahteen päivittäiseen jaksoon. Tällöin osalle liikuntaan tottumattomista ilmaantuvat, enimmäkseen totutteluvaiheen tuki- ja liikuntaelimistön kuormitustuntemukset vähenevät, mutta liikunnasta saadaan samat terveyshyödyt kuin yhtäjaksoisesti liikkumalla. Hormonikorvaushoitoa käyttävät koehenkilöt saivat kaikissa liikuntaryhmissä samanlaisia tuloksia kuin sitä ilman olevat, eli liikunta oli kummallekin koehenkilöryhmälle yhtä tehokasta. Lisäksi se, että aloitti säännöllisen liikunnan, näytti lisäävän kaikissa liikuntaryhmissä merkittävästi myönteisten tuntemusten määrää vertailuryhmään nähden. Myönteisten tuntemuksien määrä ei riippunut liikunta-annoksesta eikä siitä miten paljon kunto nousi. Rasva-aineenvaihduntaan, vartalon ja yläraajojen lihasvoimaan, venyvyyteen ja liikehallintaan tämä ohjelma ei vaikuttanut. Näiden vaikutusten saavuttamiseksi liikuntaa pitää tästä lisätä.

Tämä tutkimus toi uutta tietoa liikunnan annos-vaste suhteista ja erityisesti matalatehoisen liikunnan terveysvaikutuksista ja sen soveltuvuudesta vaihdevuosi-iän ohittaneille naisilla. Kyseessä oli ensimmäinen tämän kohderyhmän satunnaistettu, kontrolloitu pätkäliikuntatutkimus, ja samalla myös ensimmäinen tutkimus, jossa todettiin pätkäliikunnan aiheuttavan merkittävästi vähemmän tuki-ja liikuntaelimistön kuormitustuntemuksia liikuntaan tottumattomalle kuin yhtäjaksoisen liikunnan. Aiemmin ei ole myöskään tällaisella kohderyhmällä saatu liikuntaharjoittelulla vaikutuksia verenpaineeseen tai sokeriaineenvaihduntaan. Tämä oli yksi niitä harvoja tutkimuksia, jonka liikuntaohjelma on helposti sovellettavissa kotiharjoitteluun, ja johon riittävät yksinkertaiset välineet.

Vaihdevuosi-iän ohittaneiden naisten liikuntaharjoittelussa on edelleenkin tutkittavaa, erityisesti siitä, minkälaisella harjoittelulla voitaisiin parhaiten vaikuttaa rasva-aineenvaihduntaan. Myöskään tasapainoon ja kudosten venyvyyteen vaikuttavasta harjoittelusta on kovin vähän tietoa. Lisäksi hormonihoidon ja liikunnan mahdollisista yhteisvaikutuksista terveyskuntoon tarvitaan lisää tietoa, vaikkakaan tässä tutkimuksessa sellaisia ei havaittu.

The general aims of this study were to assess the effects of exercise on the health for early postmenopausal women by searching for the minimum effective dose in a systematic literature review and by conducting two randomized, controlled exercise trials. Early postmenopausal women have not been a common study group for exercise training. It was not until the 1980s that any good quality, randomized controlled trials (RCT) were carried out on postmenopausal women. Three reports were published in the 1980s. In the first half of the 1990s seven research reports were published, and in the second half of the 1990s nine appeared. After 2000 until June 2004 seven RCT reports appeared in the literature. Thus the effects of exercise on health are only partly known for this age group of women. The RCTs on the effects of exercise on maximal aerobic power, body composition and muscular strength showed that early postmenopausal women are trainable. But very few or none of the studies used light intensity aerobic training, fractionated aerobic exercise or resistance training with simple equipment. Very few or none of the studies showed what would be the effective exercise dose to improve submaximal aerobic capacity, blood pressure, body composition, carbohydrate and lipid metabolism, flexibility, and postural control. Feasibility-related information was also very sparse in these RCTs. With these questions in mind, the design of the experimental part of this study was formulated.

The effects of six light-to-moderate intensity, continuous, and fractionated walking and resistance training programs on the health-related fitness of sedentary early postmenopausal woman were assessed in a two RCTs. The possible interactions of hormone-replacement therapy (HRT) on the results was also studied. In addition the feasibility and safety of these exercise programs were assessed for the sedentary participants. The participants were healthy, sedentary women, 2 - 10 years past the onset of menopause and between the ages of 48 and 63 years. An equal number of women with and without HRT were accepted. In the two studies of this research project, Study I and Study II, 134 and 121 participants, respectively, were randomized, HRT users and non-users separately, into exercise and control groups. The exercise intensity was planned to range from light-to-moderate (i.e. 45%, 55% or 65% of the maximal aerobic power (VO2max)). The weekly exercise volume was set at 1500 kcal or 1000 kcal. The exercise frequency was chosen to be 5 days a week, and the length of intervention was 15 or 24 weeks. Each day's training was continuous or fractionated (in Study I) into two equal sessions with at least a 5-hour interval. There was also a short resistance training program in Study I. Among the six exercise regimens of this study, the minimum effective dose of exercise needed to improve most of the selected cardiorespiratory and morphological fitness components (maximal aerobic power (VO2max) as measured by a maximal exercise test, submaximal capacity as measured by heart rate levels corresponding to 65% and 75% of the VO2max, and the proportion of body fat estimated by skinfold measurement) was the smallest exercise dose. It included walking at an intensity of 45% VO2max on 5 days a week, expending 1000 kcal (46 minutes) in weekly exercise for 24 weeks.

The minimum effective exercise dose to improve the metabolic components (blood glucose, diastolic blood pressure and body mass) and also the rest of the chosen cardiorespiratory and morphological fitness components of health-related fitness (HRF), was the largest exercise dose. It included walking at an intensity of 65% VO2max continuously or fractionated into two exercise bouts on 5 days a week, expending 1500 kcal in weekly exercise in one (47 minutes) or two (2 x 24 minutes) exercise bouts per training day for 15 weeks. Approximately 15-20 minutes of moderate resistance training twice a week was combined with walking. This exercise regimen also improved walking performance and lower-extremity strength. The participants using and not using HRT had equal results for all of the chosen variables of HRF.

These exercise regimens were feasible for the participants. They adhered well to the program. The dropout rate was low. There was only a small risk of injury. Most of the participants did not consider the exercise program to be too strenuous. Approximately half of the participants in the continuous exercise groups had some mild, transient lower-extremity complaints, especially at the beginning of the exercise intervention. Those in the fractioned exercise groups had statistically significantly fewer lower-extremity complaints. Starting a regular exercise program seemed to provide the participants with more positive experiences than remaining sedentary in the control group did, regardless of the exercise dose.

The largest exercise regimen used in this study seems to be a feasible, practical minimum dose for health-enhancing physical activity for sedentary, early postmenopausal women to use to start improving most of the components of HRF. For more definite improvements, and also for improving other components of metabolic, musculoskeletal and motor fitness (lipids, muscle performance of the trunk and upper extremities, balance and flexibility), the exercise dose should be increased.

This study increased the knowledge on light intensity aerobic training for early postmenopausal women. It is the first study to show effects of fractionated aerobic exercise in this age group of women. It is also the first study to show any effect of exercise training on diastolic blood pressure and fasting blood sugar concentration in healthy, early postmenopausal women. It is also one of the few studies that used an exercise training program that can be performed home based; walking and resistance training with simple equipment. Feasibility-related information was also actively gathered. This is the first study to show that fractionated exercise causes fewer exercise-related lower limb problems that continuous.

There still remain unanswered questions concerning the effects of exercise on health-related fitness on early postmenopausal women. More RCTs are needed, especially on the effects of exercise on lipid levels, balance and flexibility. The interactions of HRT and exercise should be studied more in randomized, controlled settings.