Влияние теплового стресса на сосудистые исходы у человека

В дополнение к его роли в качестве фактора экологического стресса, ученые недавно продемонстрировали, что тепло может быть терапией для улучшения или смягчения ухудшения состояния артерий. Многие исследования на обоих концах спектра научных методов контроля (строго контролируемых, экспериментальных и практических) продемонстрировали положительное влияние нагревания на функцию микрососудов (например, реактивная гиперемия, кожная проводимость сосудов); эндотелиальная функция (например, расширение, опосредованное потоком); и жесткость артерий (например, скорость пульсовой волны, податливость, индекс β-жесткости). Важно отметить, что результаты положительных эффектов не являются единодушными, вероятно, из-за различий в методологии как в протоколах обогрева, так и в оценках результатов. Механизмы воздействия как острого, так и хронического нагревания также недостаточно изучены. Наука о тепле — очень многообещающая область исследований в области физиологии человека, поскольку она может внести свой вклад в подходы, направленные на решение глобального бремени сердечно-сосудистых заболеваний, особенно среди стареющих и подверженных риску групп населения, а также тех, для кого упражнения нецелесообразны или не рекомендуются.

Поиск инновационных подходов к лечению и профилактике сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) создал потенциальную нишу для использования тепла в качестве терапевтического инструмента для улучшения показателей здоровья сосудов. В глобальном масштабе сердечно-сосудистые заболевания, в частности ишемическая болезнь сердца и инсульт, по-прежнему являются ведущими причинами смерти (Всемирная организация здравоохранения, январь 2017 г.), и теперь известно, что эндотелиальная дисфункция предшествует развитию атеросклеротических бляшек вдоль артериальной стенки, характерно связаны с этими заболеваниями. Артериальная стенка состоит из трех слоев, различающихся по составу и функциям. Адвентициальная оболочка содержит эластин, коллаген, нервы и кровеносные сосуды и обеспечивает структурную целостность артерии; оболочка средней оболочки содержит клетки гладких мышц и позволяет артерии контролировать кровоток; а внутренняя оболочка выстлана эндотелиальными клетками, которые секретируют вещества, способствующие созданию антиатерогенной среды. Различные сосудистые свойства появились как индикаторы риска сердечно-сосудистых заболеваний, включая микрососудистую функцию (например, реактивная гиперемия, кожная проводимость сосудов); эндотелиальная функция (например, расширение, опосредованное потоком); и артериальной жесткости (например, скорости пульсовой волны, податливости, индекса β-жесткости)

Методы оценки общей структуры и функции сосудов. Структурные и функциональные характеристики обычно оцениваются на общей сонной артерии (ОСА), плечевой артерии (ВА), поверхностной бедренной артерии (ПБА) и микроциркуляторном русле. Функцию микрососудов можно оценить по кожной проводимости сосудов (CVC) или реактивной гиперемии (RH). Эндотелиальную функцию можно оценить с помощью расширения, опосредованного потоком (FMD). Жесткость артерии можно оценить локально по податливости, растяжимости и индексу β-жесткости или регионально по скорости пульсовой волны (PWV) в различных артериальных участках. Толщина интима-медиа артерии (IMT) описывает толщину стенки артерии, чаще всего в ОСА, и является предвестником атеросклероза.

Тепловой стресс становится потенциальной альтернативой упражнениям для улучшения здоровья сердечно-сосудистой системы, поскольку он также увеличивает напряжение сдвига сосудов, что является важным стимулом для изменения функции сосудов (94). Действительно, многие исследования показали, что тепло, применяемое остро или хронически, может изменять ряд показателей сосудистой структуры и функции, что может быть многообещающим для стареющего населения, а также для групп риска, которые могут быть физически неспособны. выполнять рекомендуемое количество упражнений. Такие мероприятия, как терапия Waon, японские ванны онсэн, финская сауна и бикрам-йога, рекламировались в некоторых местах за их преимущества, связанные с жарой, в течение многих лет, но недавние исследования также показали, что это проще Альтернативы, такие как горячая ванна для ног или гидромассажная ванна, могут вызывать аналогичные положительные эффекты на здоровье сосудов при регулярном использовании. Соответственно, цели данной статьи заключаются в следующем: 1) описать используемые в настоящее время практические модели тепловой терапии и их влияние на структуру и функцию сосудов; 2) описать физиологические изменения в структуре и функции сосудов, ранее наблюдавшиеся при исследованиях хронического и острого теплового воздействия; и 3) предложить потенциальные направления будущих исследований в области науки о тепле в том, что касается здоровья сосудов.

ОБЩИЕ ТЕПЛОВЫЕ ТЕРАПИИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СОСУДИСТУЮ СТРУКТУРУ И ФУНКЦИЮ
Ранее было продемонстрировано, что обычно используемые тепловые терапии эффективны при создание общего чувства благополучия, будь то облегчение симптомов, культурная интеграция или физическая подготовка . Эти эффекты способствовали распространению этих методов лечения теплом во всем мире. Недавние исследования подчеркнули потенциальную роль улучшения здоровья сосудов в повышении эффективности этих тепловых методов лечения.

Waon терапия
Терапия Waon, что в переводе означает «успокаивающая теплая терапия», была разработана в Японии доктором Чува Тей в 1989 году для лечения хронической сердечной недостаточности (ХСН). Это включает в себя сидение в течение 15 минут в сухой сауне в дальнем инфракрасном диапазоне, установленной на 60 ° C, с целью повышения внутренней температуры (Tc) на 1–1,5 ° C, а затем 30 минут вне сауны в положении лежа на спине, завернувшись в одеяла. для сохранения тепла. Вода предоставляется ad libitum, чтобы предотвратить обезвоживание из-за потоотделения. Эта терапия почти исключительно использовалась у пациентов с ХСН и лиц с факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний, и ее эффект не изучался у молодых здоровых людей. Исследовательская группа доктора Тей успешно показала, что терапия Waon способна улучшить сердечную гемодинамику и функцию, клинические симптомы и прогноз у людей с ХСН.

Улучшение здоровья сердечно-сосудистой системы с помощью терапии Waon может быть отчасти связано с улучшением функции сосудов при частых терапевтических сеансах (диапазон: 5–7 раз в неделю в течение 2–5 недель). Используя модифицированный протокол терапии Waon у сирийских золотых хомяков и кардиомиопатических хомяков TO-2, исследователи показали, что лечение активирует мРНК эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS) и содержание белка в эндотелиальных клетках. У мышей с дефицитом аполипопротеина E терапия Waon увеличивала перфузию конечностей, плотность капилляров и экспрессию eNOS. Кроме того, ангиогенез (то есть повышенная плотность капилляров) был отменен введением метилового эфира NG-нитро-1-аргинина (l-NAME) и у мышей с нокаутом eNOS, что позволяет предположить, что эти полезные адаптации в значительной степени опосредованы оксидом азота (NO). ). Снижение оксидативного стресса также может играть роль в улучшении функции сосудов с помощью терапии Waon, поскольку уровень маркера мочевого 8-epi-PGF2α снижался через 2 недели ежедневного лечения у людей, по крайней мере, с одним фактором риска коронарных артерий. Хотя большинство предыдущих экспериментов, изучающих влияние терапии Waon, проводилось на животных моделях, механизмы действия в экспериментах на животных могут объяснить наблюдаемые улучшения эндотелиальной функции, оцененные с помощью опосредованной потоком дилатации (FMD) плечевой артерии. исследования терапии Waon на людях с участием людей с ХСН или хотя бы с одним фактором риска коронарных артерий. Следует отметить, что в этих исследованиях, в которых измеряли БА ящур в ответ на терапию Waon, используемые методы не полностью соответствуют установленным рекомендациям, которые следует принимать во внимание при интерпретации их результатов.

Японское купание онсэн
Купание онсэн широко используется в Японии независимо от возраста и статуса заболевания. Онсены — это природные горячие источники, которые в настоящее время обычно развиваются, включая близлежащие места для купания и традиционные гостиницы. Температура воды в онсэнах, хотя обычно не регистрируется, может варьироваться от 25 до 45 ° C . Влияние онсэновых ванн на сердечно-сосудистые исходы практически не изучен. Совсем недавно были опубликованы данные Программы содействия здоровью Симанами, продолжительного исследования, посвященного оценке факторов, способствующих сердечно-сосудистым заболеваниям, деменции и смерти пожилого населения Японии . В общей сложности 873 участника заполнили анкету об их привычках к купанию в онсэнах, отправленную им через 1 год после прекращения исследования в декабре 2014 года. Участники принимали ванну в среднем 5,8 ± 1,9 раза в неделю в течение 12,4 ± 9,9 мин за сеанс. Исследователи отметили, что у людей, которые принимали ванну более пяти раз в неделю, была более низкая скорость пульсовой волны от плеча до лодыжки (PWV), центральное пульсовое давление и уровень натрийуретического пептида B-типа в плазме (BNP). Они также показали на подгруппе из 166 участников со средней продолжительностью последующего наблюдения 4,9 года, что сохранение этих привычек купания (≥5 раз в неделю) в конечном итоге снижает уровень BNP в плазме в состоянии покоя, что предполагает улучшение регуляции артериального давления. В другом исследовании, проведенном в городе Беппу, Япония, опросник, касающийся привычек в горячих спа-ваннах и истории болезней, был введен случайной выборке из 20 000 граждан в возрасте 65 лет и старше. Из 9 252 полученных достоверных ответов анализ показал, что привычное купание онсэн может способствовать профилактике гипертонии у женщин и сердечно-сосудистых заболеваний у мужчин, а также ряда других обследованных заболеваний. Некоторые механизмы действия были продемонстрированы в исследовании на крысах Sprague-Dawley, в которых утолщение стенки интимы, известного предшественника атеросклероза, было вызвано окружением правых бедренных артерий крыс полиэтиленовой манжетой.

. После обработки манжет крысам проводили тепловую терапию, включающую 15-минутные купания в горячей воде (40,5–41,5 ° C) ежедневно в течение 28 дней. Сообщалось, что ректальная температура повысилась с 35 до 38 ° C от начала до конца сеанса горячей воды. Примечательно, что термотерапия снизила утолщение неоинтимы и маркеры прогрессирования атеросклероза (т.е. ED-1, -2, -3-положительные клетки, MCP-1 и p22-phox); и увеличили экспрессию белка теплового шока (HSP) 72, который считается ключевым компонентом адаптивного ответа на тепловой стресс.

Финская сауна
В Финляндии купание в сауне обычно подразумевает сидение в комнате с сухим циркулирующим воздухом 80–100 ° C в течение 5–20 минут, перемежающихся короткими периодами в холодной среде. Хотя посещение сауны широко распространено во всем мире, сауна настолько распространена в финской культуре, что, когда в исследовании факторов риска ишемической болезни сердца в Куопио принимали участие мужчины среднего возраста в возрасте от 42 до 61 года, привычки посещения сауны были включены в исходные характеристики участников. В недавних публикациях с использованием этого набора данных с продолжительностью наблюдения не менее 20 лет у> 2000 участников исследователи отметили, что увеличение частоты посещения сауны (4-7 раз в неделю) и продолжительности (> 19 минут / сеанс) было связано с со сниженным риском внезапной сердечной смерти, ишемической болезни сердца, сердечно-сосудистых заболеваний и смертности от всех причин, для которых эффект усиливался в сочетании с высокой кардиореспираторной подготовленностью . Также было обнаружено, что частое посещение сауны связано с более низким риском развития гипертонии . Следует отметить, что привычки, связанные с посещением сауны, оценивались только на исходном уровне с помощью анкеты, заполненной самими пациентами; поэтому интерпретация данных основана на предположении, что эти привычки оставались неизменными в течение следующих 20+ лет. В настоящее время отсутствует механистический взгляд на эффекты снижения риска от посещения сауны. В одном исследовании изучались резкие изменения жесткости артерий при посещении сауны у 102 бессимптомных участников, по крайней мере, с одним фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний (54). Участники прошли один сеанс купания в сауне при 73 ° C и влажности 10–20% в течение 30 мин. Каротидно-бедренная (ср) СПВ снизилась сразу после посещения сауны, но вернулась к исходному уровню через 30 минут восстановления. Значение этого временного снижения артериальной жесткости еще предстоит определить, хотя оно, вероятно, более характерно для снижения сосудистого тонуса.

Бикрам Йога
Бикрам-йога была создана и популяризирована Бикрамом Чоудхури в начале 1970-х годов и включает в себя заданную последовательность пранаямы (глубокое дыхание), асан (позы) и капалабхати (быстрых, сильных выдохов), выполняемых в жаркой среде (35–42 ° C). и 40% влажности). Несмотря на широкое распространение в западных культурах, удивительно мало исследований, изучающих физиологическое влияние практики бикрам-йоги. Предыдущие исследования хатха-йоги (без подогрева) не выявили изменений в жесткости артерий [ Податливости общей сонной артерии (ОСА) и индексе β-жесткости] или функции эндотелия (т. Е. Ящура БА) при регулярной практике (2–3 занятия / в течение 6–12 недель) . Добавление горячего компонента в бикрам-йогу дало разные результаты, но показало, что артериальный ответ может отличаться в зависимости от таких факторов, как возраст и продолжительность тренировки. Когда группы людей молодого, среднего и пожилого возраста практиковали бикрам-йогу три раза в неделю в течение 8 недель, соблюдение CCA и индекс β-жесткости улучшились только в более молодой группе, тогда как ящур БА улучшился только в среднем и старшем возрасте. группа. Интересно, что когда той же исследовательской группой был проведен последующий эксперимент для прямого сравнения йоги с подогревом и без подогрева только у людей среднего и пожилого возраста, ящур БА увеличился в группе йоги без подогрева, но имел тенденцию только к увеличению группа горячей йоги (P = 0,056). Основываясь на доступных данных, похоже, что существует гораздо большая вариабельность ответов на БА ящур после йоги с подогревом по сравнению с йогой без подогрева, что может объяснить отсутствие статистической значимости, наблюдаемой в некоторых из предыдущих исследований. Нет четкого консенсуса относительно влияния бикрам-йоги (горячей) на артериальную функцию, и вполне возможно, что продолжительность тренировки (8 против 12 недель), которая различалась в двух исследованиях у людей среднего и пожилого возраста, играет важную роль. роль в ответе.

Несмотря на наличие значительных доказательств, свидетельствующих об общей пользе этих часто используемых тепловых терапий для здоровья сосудов и риска сердечно-сосудистых заболеваний, ограниченная фундаментальная механистическая работа побудила исследователей расширить эту область исследований с помощью контролируемых экспериментов, чтобы изолировать роль тепла на сосудистой сети в отсутствие других мешающих элементов, таких как мышечное сокращение.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ НА НАГРЕВ
Отличительной физиологической реакцией на тепловой стресс является расширение кожных сосудов, которое позволяет перенаправить кровоток к поверхности тела.

кожух для отвода тепла. Роль вазодилататоров и вазоконстрикторов изменяется по мере прогрессирования теплового стресса как по продолжительности, так и по величине. Умеренные уровни тепла (повышение Tc на ~ 0,5 ° C), характеризующиеся изолированным повышением температуры кожи, вызывают незначительные корректировки кровотока в коже из-за незначительных изменений как вазоконстриктора (снижение), так и вазодилататора (увеличение). Умеренные уровни тепла (повышение Tc на ~ 1,0–1,5 ° C), характеризующиеся повышением Tc в сочетании с повышением температуры кожи, вызывают дальнейшее увеличение кровотока через кожу за счет исключительных сосудорасширяющих механизмов в отсутствие сосудосуживающего действия. Сильные уровни тепла (Tc> 40 ° C) характеризуются значительным повышением Tc, которое запускает активные сосудорасширяющие пути для дальнейшего увеличения кровотока в коже . Все режимы тепловой терапии направлены на повышение Tc от ~ 1,0 до 1,5 ° C; Таким образом, описанные механизмы и исследования отражают умеренное нагревание. В кожные сосудорасширяющие реакции при нагревании участвуют сложные нервные и местные механизмы, которые не обязательно совпадают с механизмами, регулирующими кондуит и периферические артерии. Нервные механизмы действия остаются неясными, но считается, что они оказывают свое влияние через систему котрансмиттеров, что предполагает высвобождение множества нейротрансмиттеров для стимуляции вазодилатации . Вещества, которые потенциально участвуют в этом механизме, включают ацетилхолин, NO , вазоактивный кишечный пептид, вещество P (рецепторы нейрокинина-1) , гистамин (рецепторы H1) и простагландины . Местные механизмы создают двухуровневый паттерн вазодилатации в ответ на нагревание. Начальное расширение сосудов происходит, когда чувствительные к температуре ваниллоидные рецепторы типа 1 в афферентных кожных сенсорных нервах обнаруживают тепло и вызывают рефлекс, антидромное высвобождение вазодилататорного нейромедиатора (ов), идентичность и действие которого в настоящее время неизвестны. Длительная вазодилатация происходит, когда HSP90 связывается с eNOS и впоследствии активирует ее с образованием NO, который диффундирует в гладкомышечный слой артериолярной стенки, вызывая его расслабление. Хорошо контролируемые эксперименты с местным применением капсаицина (анестетика) и l-NAME локально в месте нагревания предоставляют подтверждающие доказательства механизмов начальной и продолжительной вазодилатации, соответственно. Дополнительная информация по этой теме содержится в других обзорах.


Распределение кровотока в покое и при тепловом стрессе. Во время теплового стресса всего тела сердечный выброс (СО) увеличивается с ~ 5 до 12,5 л / мин, то есть в 2,5 раза. Кровоток перенаправляется к коже (↑ 7–8 л / мин) (39) из чревных (↓ 40%) (61) и почечных (↓ 15–30%) (72) областей, так что органы составляют ~ 60, 5–6 и 6–7% сердечного выброса при нагревании соответственно. Серые кружки указывают на процентный вклад в СО в состоянии покоя, синие кружки указывают на уменьшение процентного вклада в СО во время теплового стресса, а красные кружки указывают на увеличение процентного вклада в СО во время теплового стресса. Иллюстрации органов человеческого тела, созданные Servier Medical Art.

При нагревании увеличение кровотока в коже на 7–8 л / мин при нагревании обеспечивается преимущественно за счет увеличения сердечного выброса (до ~ 12,5 л / мин) и снижения кровотока в височно-нижнечелюстной (~ 40%) и почечной тканях. (на ~ 15–30%) тиражей. Как следствие, в проводящих (например, сонных) и периферических (например, плечевых, бедренных) артериях, которые являются предметом настоящего обзора, нагревание приводит к усилению кровотока и напряжения сдвига, особенно в антероградном направлении (вперед, в сторону). от сердца. Было высказано предположение, что повышение частоты сердечных сокращений одновременно с незначительными изменениями ударного объема является основной причиной увеличения сердечного выброса до 2,5-кратных значений в состоянии покоя. Изменения температуры и активности вегетативной нервной системы (ВНС) при тепловом стрессе изменяют узловые клетки сердца таким образом, что потенциалы действия срабатывают чаще  времени для достижения порога деполяризации) и более быстро перемещаются ( скорость проводимости) через сердечные клетки. миоциты. Нагревание изменяет баланс ВНС, усиливая активность симпатической нервной системы (СНС) и снимая активность парасимпатической нервной системы (ПНС), переводя организм в глобальное гиперадренергическое состояние, которое способствует более частому срабатыванию синоатриального узла. Хотя цель этого механизма — удовлетворить потребность в кровотоке к коже, весьма вероятно, что эти изменения также влияют на кондуит и периферическую сосудистую среду, хотя в настоящее время точно неизвестно, как это происходит. Уменьшение чревного и почечного кровотока связывают со снижением перфузионного давления и увеличением семявыносящих протоков , ограничение сосудистого русла. В целом перераспределение кровотока во время нагревания позволяет поддерживать кровяное давление, несмотря на существенное падение сопротивления сосудов к кровеносным сосудам кожи.

SNS является ключевым компонентом физиологической реакции на нагревание у людей, контролируя как потоотделение, так и реакцию кровотока через кожу, необходимую для рассеивания тепла. Кроме того, SNS отвечает за компенсаторное увеличение сердечного выброса и сосудистого сопротивления в некожных ложах, необходимых для поддержания артериального давления. Приблизительно 80–95% увеличения кожного кровотока при пассивном тепловом стрессе происходит за счет активной вазодилатации, процесса, который опосредуется холинергическими нервами, вызывающими высвобождение и действие ацетилхолина и других нейротрансмиттеров . В поддержку этой идеи многие исследования показали, что тепловой стресс всего тела, достаточный для увеличения Tc на ~ 0,7–1,3 ° C, увеличивает активность кожного симпатического нерва (SSNA), вызывая активную вазодилатацию. Активность мышечного симпатического нерва (MSNA), более распространенный показатель симпатической активации, который тесно связан с вазоконстрикцией, также увеличивается на 40–90%, что приводит к увеличению сердечного выброса и снижению кровотока в почечной и висцеральной областях с целым подогрев тела . Считается, что изменения как SSNA, так и MSNA при нагревании происходят через прямые механизмы, связанные с температурой, в зависимости от интенсивности (24).

В VIVO РЕЖИМЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОБОГРЕВА ЧЕЛОВЕКА
Поскольку в последние годы практическая тепловая терапия вызвала интерес, исследователи начали изучать вопросы исследования ее эффектов в более контролируемых экспериментальных условиях. До сих пор использовалось несколько методов теплового стресса для человеческого тела. Погружение различных частей тела в воду — наиболее распространенный метод, поскольку он недорогой и обеспечивает равномерное нагревание погруженных участков. В исследованиях использовался этот метод для нагрева предплечий, ступней  и голеней  от талии вниз и плеч вниз . Ограничение этого метода может включать невозможность сбора каких-либо данных, касающихся электрического оборудования (например, ЭКГ), хотя для решения этой проблемы могут применяться защитные пломбы. Также используются обогревательные костюмы с водяной перфузией, обитые трубками, обычно для обогрева всего тела (21, 64). Существует также возможность оставить руку открытой, чтобы исключить возможное локальное нагревание кожи при измерениях артериальной функции. Этот вариант требует технических знаний для создания костюма, но имеет то преимущество, что поверхность кожи остается сухой для проведения измерений. В нашей лаборатории ранее использовалась грелка / одеяло для нагрева предплечья, что, хотя и недорогое, не является идеальным из-за неравномерного нагрева из-за сложности обертывания тканью частей тела неправильной формы, а также фиксированных и субъективных настроек нагрева ( например, низкий, средний, высокий). Другие варианты включают тепловые камеры и / или переносные сауны, которые наиболее точно воспроизводят условия, существующие в практических моделях тепловой терапии.

В следующих разделах будут обобщены острые и хронические эффекты экспериментально примененного теплового стресса на сосудистую сеть. Если не указано иное, выделенные результаты относятся к когортам молодых, здоровых участников (как мужчин, так и женщин), чтобы описать общую наблюдаемую реакцию, а не влияние возраста и / или статуса заболевания.

ОСТРОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ТЕПЛА НА СОСУДЫ
В нескольких исследованиях изучалось острое влияние однократного воздействия тепла на показатели структуры и функции сосудов. Было показано, что микрососудистая функция в нижней конечности улучшается после 45 минут погружения голени в воду при 42 ° C и остается неизменной в верхней конечности после 60 минут комбинированного погружения в воду всего тела и талии. при 40,5 ° С . В обоих исследованиях функцию микрососудов оценивали косвенно, используя пик реактивной гиперемии и / или площадь под кривой ответа на период кратковременной ишемии. В этом контексте для более всесторонней оценки следует использовать более надежные методы оценки функции микрососудов, такие как перфузия с помощью лазерного допплера, микродиализ или ультразвук с контрастным усилением. Также стоит отметить, что исследовали поверхностную бедренную артерию (SFA) через 30 минут после нагрева, в то время как  исследовали BA 60 мин после нагрева; любой фактор может объяснить расхождения в выводах.

Острые реакции эндотелия проводящей артерии на приступ пассивного теплового стресса также изучались с помощью ящура. Важным соображением по результатам является то, что измерение ящура чувствительно к исходному диаметру артерии, и необходимо принять соответствующие статистические меры для учета резких изменений диаметра при сравнении протоколов реакции до и после нагревания продемонстрировали улучшения в BA FMD без изменений.
в исходном диаметре артерии после 30 минут двустороннего нагрева предплечья в водяной бане, установленном на 40 ° C, но отсутствие данных о температуре ядра и кожи ограничивает характеристику величины теплового стимула не показали изменений в BA FMD после 60 минут комбинированного погружения всего тела и поясницы в горячую воду при 40,5 ° C; но тест на ящур после вмешательства был проведен через 1 час после нагревания, и было замечено, что диаметр артерии покоя увеличился в этот момент времени по сравнению с тестом на ящур до вмешательства (от 3,24 ± 0,24 до 3,46 ± 0,25 мм); следовательно, вполне возможно, что ожидаемое изменение было упущено  оценили острые реакции на тепловое воздействие через SFA ящур, который, хотя и актуален из-за склонности к атеросклерозу SFA, не был валидирован как суррогат для коронарной эндотелиальной функции или как индикатор риска сердечно-сосудистых заболеваний. Тем не менее, ни 45-минутное погружение в воду по пояс, ни 30-минутное погружение нижних конечностей (до 33 см) в воду при температуре 42 ° C не было достаточным, чтобы изменить SFA FMD, несмотря на использование статистических процедур аллометрического масштабирования . В дополнение к несоответствиям в статистическом учете изменений исходного диаметра артерии в разных исследованиях, различия в протоколах нагрева и местоположении исследуемой артерии исключают какие-либо общие выводы относительно острого воздействия местного нагрева конечностей на функцию эндотелия проводящей артерии.

Реакция артериальной жесткости на острый тепловой стресс ранее оценивалась с помощью PWV и сердечно-сосудистого индекса лодыжки (CAVI) и, вероятно, отражает временные изменения артериального давления и сосудистого тонуса при нагревании. В отношении текущей литературы нет единого мнения, и результаты варьируются от увеличения , уменьшения и отсутствия изменений в показателях жесткости при нагревании всего тела или нижних конечностей. Изучение особых популяций, похоже, следовало той же тенденции отсутствия тенденции с увеличением cfPWV  также наблюдали у курильщиков и снижение CAVI у Hu также наблюдается у пожилых пациентов. Кроме того,  наблюдали снижение как cfPWV, так и каротидно-лучевой PWV у пожилых людей и пациентов с заболеванием периферических артерий (91). Все протоколы, кроме протокола, использованного в Hu et al. (30), в которых изменение Tc составило ~ 0,3–0,4 ° C, привело к увеличению Tc в диапазоне 1,5–1,8 ° C (21, 30, 64, 91). Расхождения в результатах этих четырех исследований могут быть связаны с различными обследованными популяциями и используемыми методами оценки. Отсутствие изменений в  могло быть связано с недостаточным размером выборки (n = 8) и включением как мужчин, так и женщин (без контроля менструальной фазы). Для сравнения было 26 мужчин, по 13 в каждой из групп курящих и некурящих, а было 32 женщины, по 16 в каждой из младших и старших возрастных групп. Выбор времени для оценки артериальной жесткости также мог способствовать расхождению результатов в этих исследованиях измеряли PWV, когда тело все еще находилось в состоянии теплового стресса, и в этом случае вполне вероятно, что SNS привела к повышению сосудистого тонуса и жесткости артерий. С другой стороны, Hu et al. (30) измерили CAVI в отсутствие теплового стресса, хотя и сразу после погружения в воду, и обнаружили временное снижение артериальной жесткости, которая вернулась к приблизительному уровню покоя через 30 минут. Однако, чтобы еще больше усложнить проблему, Thomas et al. (92) наблюдали снижение СПВ, несмотря на оценку через 30 мин после нагревания. Следует отметить, что только  следовали рекомендациям по рекомендованному методу оценки артериальной жесткости , который следует учитывать при сравнении результатов между исследованиями.

В целом, независимо от исследованного сосудистого исхода, литература относительно острых сосудистых реакций на нагревание скудна, а результаты в лучшем случае неоднозначны. Понимание острых сосудистых реакций на нагревание важно для информирования о механизмах, посредством которых нагревание может влиять на сосудистую сеть при многократном использовании, и должно быть изучено дополнительно.

ХРОНИЧЕСКОЕ ВЛИЯНИЕ ТЕПЛА НА СОСУДЫ
Недавние исследования, проводимые в контролируемых экспериментальных условиях, начали сосредотачиваться на влиянии хронического воздействия тепла на показатели микро- и макрососудистой функции в когортах молодых, здоровых мужчин и женщин. В предыдущих исследованиях функция микрососудов обычно оценивалась как реакция проводимости сосудов кожи (CVC) на тепловой стимул с использованием лазерных доплеровских зондов. В серии из двух исследований использовались протоколы 8-недельной тепловой тренировки, когда участники приходили на 30-минутные занятия три раза в неделю для погружения в горячую воду (40–42 ° C). использовали двухстороннюю модель нагрева предплечья, предназначенную для повышения локальной температуры, и обнаружили увеличение CVC предплечья через 4 недели, а использовала пояс

Модель нагрева, предназначенная для увеличения Tc, обнаружила увеличение ВАХ предплечья через 8 недель . Ограничение нормального кровотока и повышения напряжения сдвига в БА, где проводилась оценка, свело на нет улучшение ЦВК. В исследовании, температура кожи на ненагреваемых предплечьях также, по-видимому, играет ключевую роль в модуляции реакции микрососудистой функции на тепловую тренировку нижних конечностей, поскольку было обнаружено, что сердечно-сосудистая система снижается, когда естественное повышение температуры кожи ограничивается и вместо этого фиксируется на уровне покоя.  Сделав еще один шаг вперед, использовали тот же метод лазерной допплеровской оценки микрососудистой функции, но на основе подхода микродиализа, чтобы определить механизмы, лежащие в основе наблюдаемых изменений в микрососудистой функции, с 8-недельной комбинацией тепловой тренировки всего тела и поясницы. До и после периода тренировки тепловая нагрузка применялась к нескольким участкам вентральной части предплечья, куда были вставлены микродиализные волокна. Микродиализные волокна получали либо лактат Рингера (контроль), ингибитор NOS Nω-нитро-1-аргинин (l-NNA) для уменьшения продукции NO, либо темпол миметика супероксиддисмутазы для снижения окислительного стресса. Введение l-NNA уменьшало CVC, в то время как tempol увеличивало CVC, но не выше, чем в контрольном состоянии, демонстрируя, что улучшенная биодоступность NO является ключевым изменением, вызванным тепловым тренингом, ответственным за улучшение функции микрососудов. Совсем недавно проверили, можно ли вызвать микрососудистую адаптацию при нагревании предплечья в течение 10 дней при 60 мин / день с использованием цилиндрического устройства для распыления воды. Во время сеансов нагрева противоположная рука была погружена в термонейтральную (32 ° C) водяную баню, чтобы служить в качестве контроля внутри субъекта. Tc оставалась неизменной во время нагрева предплечья в подгруппе из двух субъектов, у которых оценивался этот результат. При сравнении функции микрососудов до и после кратковременной акклиматизации исследователи обнаружили, что 10 дней повторного нагревания было недостаточно, чтобы вызвать изменения кожных сосудистых реакций на местное нагревание, введение ацетилхолина или длительное нагревание предплечья, что позволяет предположить, что либо более длительный период акклиматизации, либо требуется менее локализованный стимул.

В предыдущих исследованиях сосудистой реакции на тепловую тренировку макрососудистая функция чаще всего оценивалась как эндотелиальная функция с использованием теста на ящур. В отдельных исследованиях, проведенных исследовательской группой Green, БА ящур изучали до, во время и после 8 недель из 3 раз в неделю 30-минутных сеансов погружения в горячую воду для конечностей (40–42 ° C). Нейлор нагревали оба предплечья и наблюдали увеличение ящура БА через 2 недели тепловой тренировки, в то время как нагревали от талии вниз и наблюдали увеличение ящура БА через 4 недели. В обоих случаях эндотелиальная функция БА улучшилась на ранней стадии, но вернулась к исходному уровню к концу тепловой тренировки, что согласуется с предложенным временным ходом сосудистой адаптации к тренировке с физической нагрузкой. Сопутствующие структурные результаты дали бы более полную картину, хотя наблюдаемое отсутствие изменений диаметра артерии покоя в любом исследовании в любой момент времени в течение 8 недель тепловой тренировки предполагает отсутствие структурного ремоделирования в виде увеличения размера артерии. Также кажется, что место нагрева может повлиять на динамику изменения ящура (то есть увеличение через 2 недели по сравнению с 4 неделями). Поскольку эти более ранние исследования были разработаны с целью изучения влияния изменений напряжения сдвига, а не нагрева, измерения кожи и Tc отсутствовали или были ограничены, что затрудняло определение величины теплового стимула. Самое последнее исследование является наиболее полным и надежным исследованием тренировки пассивного теплового стресса на сегодняшний день, включая измерения толщины и жесткости артериальной стенки в дополнение к функции эндотелия. Комбинированный протокол погружения в воду всего тела и поясницы использовался для обогрева молодых, малоподвижных, но в остальном здоровых мужчин и женщин, с конечной целью поддержания Tc между 38,5 и 39 ° C (~ 1,5 ° C выше в состоянии покоя) в течение длительного периода времени. до 90 мин. Для сравнения, протокол нагрева, использованный увеличили Tc всего на ~ 0.5 ° C к концу 30 мин. Тепловая тренировка в Brunt et al.исследование также было более строгим: 4–5 сеансов обогрева в неделю, всего 36 сеансов в течение 8-недельного периода. Наблюдалось улучшение показателей BA FMD, соответствия SFA, индекса β-жесткости SFA, cfPWV, толщины интимы-медиа (IMT) CCA и артериального давления (BP) в различные моменты времени на протяжении тепловой тренировки. Повышение ящура БА (через 2 недели), соответствия SFA (через 4 недели) и среднего АД (через 2 недели) сохранялось до конца 8-недельного тренировочного периода. Снижение диастолического АД наблюдалось только на 4 и 8 неделе. Снижение индекса β-жесткости SFA, cfPWV и CCA IMT наблюдалось только в конце 8-й недели. Выводы IMT это исследование следует интерпретировать с осторожностью, поскольку для анализа использовались штангенциркуль. В противном случае для всех других показателей сосудистого исхода использовались методики золотого стандарта. Дифференциальная адаптация в разных местах артерий (например, CCA по сравнению с SFA) очень интересна и предполагает, что в ответ на хроническое нагревание могут быть задействованы разные механизмы. Более того, поддержание улучшенной функции эндотелия до 8 недель тренировок превосходит временной ход адаптации, предложенный Tinken et , что может указывать на активацию альтернативных сигнальных путей с хроническим комбинированным повышением локальной и внутренней температуры по сравнению с другими вмешательствами, такими как только местное нагревание и упражнения. Недавно продемонстрировали, что 8 недель (30-минутные занятия, 3 раза в неделю) погружения всего тела в горячую воду улучшили БА ящура в той же степени, что и велотренировки средней интенсивности, обеспечивая поддержку возможного использования теплового стресса в качестве альтернативная или дополнительная терапия к упражнениям. Безусловно, необходимы дополнительные исследования, поскольку это исследование проводилось на группе молодых рекреационно активных женщин, которые составляют лишь небольшую часть населения мира.

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И БУДУЩИЕ НАПРАВЛЕНИЯ
Напряжение сдвига является критическим физиологическим стимулом, который, как считается, является обязательным для активации сосудистой адаптации в ответ на стрессоры благодаря его способности запускать производство веществ (например, NO), которые обладают сосудорасширяющим действием и считаются атеропротекторными. Эндотелиальные клетки обнаруживают напряжение сдвига через изменение и деформацию морфологии их стрессовых волокон, которые впоследствии запускают производство вазодилататоров или вазоконстрикторов. Влияние напряжения сдвига на функцию сосудов было продемонстрировано на клетках, животных и людях. Основная работа продемонстрировали путем их удаления, что эндотелиальные клетки необходимы для ответа на ящур. В этом исследовании, проведенном in vivo на бедренных артериях собак, реакции на нитроглицерин и норадреналин, оба вазоактивные агонисты, были сохранены, в то время как ящур исчез после денудации интимы (70). В экспериментах, за которыми последовали Лафлин и его коллеги , исследователи наблюдали тесную связь между напряжением сдвига, вызванным повышенным кровотоком, и ящуром ex vivo в поверхностных бедренных артериях крыс. Кроме того, они продемонстрировали, что более высокий поток по сравнению с более низким или его отсутствие приводит к большей экспрессии мРНК eNOS, фермента, необходимого для производства NO, и супероксиддисмутазы Cu / Zn, фермента, который улавливает супероксид (O2-), тем самым замедляя скорость разложение NO. Что касается теплового стресса, известно, что напряжение сдвига сосудов увеличивается во время нагревания, чтобы удовлетворить потребность в кровотоке на поверхности кожи; и было постулировано, что эти повторяющиеся увеличения напряжения сдвига приводят к улучшениям в функции микро- и макрососудистых артерий, которые возникают при хроническом тепловом воздействии. Недавняя работа на людях in vivo обобщила некоторые из ранних работ по напряжению сдвига, проведенных на клетках и животных, с серией экспериментов, неоднократно демонстрирующих, что улучшение ящура и сердечно-сосудистых заболеваний в ответ на нагревание, а также ряд других вмешательств является отменяется, когда манжета накачивается до 80–100 мм рт. ст. на протяжении всего вмешательства, чтобы предотвратить естественное увеличение напряжения сдвига. Обязательная роль повышенного напряжения сдвига в улучшении функции сосудов, вызванном нагревом, получила признание в литературе, поскольку это одно из наиболее хорошо изученных и воспроизводимых явлений в этой области исследований.

Возможные механизмы контроля воздействия теплового стресса на сосудистую сеть. Тепловой стресс можно охарактеризовать частотой, температурой, режимом, локализацией и продолжительностью, чтобы определить величину и интенсивность стимула. Тепло изменяет напряжение сдвига сосудов, содержание белка теплового шока, активность вегетативной нервной системы, пути повреждения эндотелиальных клеток, а также воспаление и окислительный стресс, все из которых связаны с регуляцией секретируемых вазоактивных веществ, опосредующих артериальную адаптацию.

Изменения артериальной жесткости при остром и хроническом нагревании сложнее объяснить, поскольку как пассивные (Отложение эластина и коллагена в артериальной стенке), так и активные (Сосудистый тонус) компоненты артериальной стенки могут влиять на измеряемые значения. Доступные в настоящее время методы оценки и показатели результатов, такие как PWV, соответствие и индекс β-жесткости, не позволяют определить, какой из двух факторов ответственен за наблюдаемые изменения профиля жесткости, хотя продолжительность вмешательства или обучения может помочь в этом. сообщите этот вопрос. Изменения пассивной жесткости, вероятно, ограничиваются хроническим вмешательством Из-за динамики отложений нового эластина или коллагенового белка, в то время как активная жесткость может разумно колебаться в течение более короткого периода времени и может быть кратковременной, поскольку нервный драйв является основным эффектором этого типа изменений. В будущих исследованиях может оказаться целесообразным оценить симпатический тонус через мышечную или кожную активность симпатического нерва, чтобы получить дополнительную информацию об изменениях жесткости артерий, особенно при хроническом тепловом стрессе.

Большая часть недавних работ ссылается на потенциальную роль увеличения HSP и уменьшения воспаления и окислительного стресса в опосредовании изменений сосудистой функции. HSP играют важную роль в активации eNOS, что подтверждается данными, которые показывают, что гелданамицин, ингибитор HSP90, ослабляет NO-опосредованную вазодилатацию в коже. Эксперименты in vitro на коронарных эндотелиальных клетках крупного рогатого скота продемонстрировали, что острая жара активирует HSP90, вызывая увеличение циркулирующего NO за счет повышенной активности eNOS, тогда как эксперименты ex vivo на мононуклеарных клетках периферической крови человека показали, что хроническая жара увеличивает количество HSP72. и белок HSP90. HSP также работают, чтобы стабилизировать и активировать другие белки, а те, которые участвуют в ответах на воспалительный и окислительный стресс, вероятно, имеют отношение к функции сосудов. Хотя основной целью было изучение реакции на гипоксию-реоксигенацию, недавняя работа Brunt et al. показали, что в эндотелиальных клетках пупочной вены человека, инкубированных в течение 24 часов в среде с «умеренным нагреванием» (39 ° C) или с сывороткой участников, прошедших 8-недельную тепловую терапию, снижалась продукция O2- и повышенное производство супероксиддисмутазы марганца (поглотитель O2-) в покое по сравнению с фиктивными условиями (среда 37 ° C и иммерсионная терапия в термонейтральной воде, соответственно). Эти различия совпадают с повышенными уровнями белка HSP70 в клетках, предварительно обработанных умеренным нагреванием, и мононуклеарных клетках периферической крови, выделенных из венозной крови, взятой у участников-людей. Кроме того, Bain et al.показывают у людей, что артериальные концентрации эндотелиальных микрочастиц, вызванных активацией и апоптозом, и микрочастиц тромбоцитов снижаются примерно через 1 час теплового стресса всего тела. Эти измерения результатов указывают на повреждение эндотелиальных клеток и активацию воспалительного и тромботического путей, соответственно, что дает дополнительную информацию о механизмах, с помощью которых нагревание улучшает функцию сосудов . Дальнейшая работа в этой области должна одновременно исследовать изменения HSP, воспаления и окислительного стресса, а также индексы риска сердечно-сосудистых заболеваний в ответ на нагревательные вмешательства.

Как предполагается в некоторой литературе, посвященной практическим и экспериментальным моделям тепловой терапии, возраст и статус риска заболевания могут быть сдерживающими факторами воздействия тепла на сосудистую сеть. Было бы полезно распространить результаты экспериментальных исследований об остром и хроническом нагревании на группы людей, которые не могут выполнять традиционные физические нагрузки или испытывают периоды пониженной физической активности, например пожилые люди и клинические группы населения. Было проведено очень мало строго контролируемых экспериментальных исследований в этих группах населения, для которых тепловая терапия может иметь наиболее преобразующий эффект с точки зрения здоровья. В недавнем исследовании Teixeira et al. показали, хотя и на молодой здоровой популяции, что погружение одной ступни в горячую ванну на 30 минут три раза в день может смягчить нарушение эндотелиальной функции НЖК, которое происходит всего за 5 дней пониженной физической активности. Это исследование следует повторить в клинических группах, поскольку разумно ожидать еще более значительных положительных результатов, учитывая, что они, вероятно, начинаются с пониженной функции эндотелия и могут получить больше от воздействия нагревания.

ВЫВОДЫ
Основываясь на большом количестве данных по терапии Waon, японским онсэн-купаниям, финской сауне, бикрам-йоге и другим видам деятельности, связанной с жарой, кажется, что хроническое воздействие тепла в терапевтической парадигме оказывает благотворное влияние на здоровье сосудов. Недавние попытки охарактеризовать реакцию сосудов на острое и хроническое нагревание с использованием экспериментальных моделей в целом продемонстрировали улучшения по всем аспектам здоровья сосудов, включая IMT, комплаентность, индекс β-жесткости, ящур и сердечно-сосудистые заболевания при хроническом тепловом воздействии. Напротив, существует меньше единого мнения относительно реакции на острое тепловое воздействие из-за множества факторов, но в первую очередь из-за неоптимальных и непоследовательных методов и протоколов оценки. Например, серьезной проблемой при обследовании острых состояний является широкий диапазон определений острой фазы, от 0 минут до 24 часов после вмешательства. Поскольку большинство исследовательских групп оценивают результаты только в один или два момента времени, это чрезвычайно затрудняет сравнение результатов и определение того, какие ответы являются релевантными с научной точки зрения. Исследование, направленное на установление временного курса изменения сосудистых исходов в ответ на острый тепловой стресс необходим для дальнейшего прогресса в этой области. Еще одним серьезным ограничением в текущей литературе является обширный набор протоколов нагрева и методологий оценки, что затрудняет достижение консенсуса по любому заданному эффекту (например, острый или тренировочный, степень нагрева, место нагрева, продолжительность нагрева). . Будущее терапии теплового стресса может выиграть от использования F.I.T.T. Принцип (частота, интенсивность, тип, время) чаще используется в упражнениях, так как исследования должны будут рассматривать эти аспекты стимула как факторы, сдерживающие его. Литература о посещении финской сауны, вероятно, является наиболее продвинутой в этом отношении: исследования продемонстрировали отрицательную дозозависимую зависимость между частотой и / или продолжительностью использования сауны, а также сердечно-сосудистыми заболеваниями и риском смерти от всех причин. Разумно полагать, что индикаторы сосудистой дисфункции, которые предшествуют многим ССЗ, будут еще более чувствительными, чтобы обнаружить влияние нюансов в этих параметрах нагрева. Хотя для изучения влияния интенсивности нагрева (т. Е. Температуры) сделано не так много, считается, что многие механизмы нагрева активируются только за пределами определенных пороговых температур, что предполагает, что более мягкий нагрев может быть не таким эффективным, как умеренный нагрев, при запуске атерозащитного сигнальные пути, которые, как известно, полезны для функции сосудов. В целом, важные оговорки ко многим сделанным наблюдениям, а также ограниченное количество исследований как на моделях острого, так и на хроническом нагревании требуют проведения дополнительных исследований, которые являются всеобъемлющими и хорошо контролируемыми.