J. Keul

Studies on the regulation of myocardial blood flow in man

SummaryIn a comparative study 11 athletes and 11 untrained students were investigated at rest, of these 6 trained and 5 untrained individuals during exercise as well. Myocardial blood flow was measured by the argon method. Myocardial oxygen consumption, myocardial substrate uptake of glucose, lactate, and free fatty acids and cardiac output were determined by the directFick principle. Exercise was standardized according to 65% of an individuals maximal oxygen uptake (ΔVO2 max). Coronary flow reserve was determined by dipyridamole injections. All measurements were made during hemodynamic and respiratory steady-state conditions with the subject in a supine position.At rest, myocardial blood flow and myocardial oxygen consumption were significantly lower in trained subjects compared to the untrained ones. These differences were more pronounced during heavy exercise. They cannot be explained completely by hemodynamic parameters.-During exercise, myocardial substrate uptake shifted to a predominant lactate uptake of almost 90% of total substrate uptake. Total substrate uptake as well as lactate uptake correlated significantly with myocardial oxygen consumption.-Coronary flow reserve was lower in the trained group.It is concluded that the heart muscle of a trained individual requires less energy at a given work load than in the untrained state.ZusammenfassungIn einer vergleichenden Studie wurden 11 Sportstudenten und 11 untrainierte Studenten in Ruhe koronarphysiologisch untersucht. Bei 6 trainierten und 5 untrainierten Probanden konnten zusätzlich Untersuchungen unter schwerer Körperarbeit durchgeführt werden. Die Myokarddurchblutung wurde mit der Argon-Methode gemessen. Myokardialer Sauerstoffverbrauch, myokardialer Substratumsatz von Glukose, Laktat und freien Fettsäuren sowie das Herzzeitvolumen wurden nach dem direktenFickschen Prinzip ermittelt. Die Ergometerbelastung wurde anhand der Differenz aus maximaler Sauerstoffaufnahme und der Sauerstoffaufnahme in Ruhe standardisiert (65% ΔVO2 max). Die Koronarreserve wurde durch Injektion von Dipyridamol bestimmt. Alle Messungen wurden im hämodynamischen und respiratorischen Steady-state vorgenommen.In Ruhe waren Myokarddurchblutung und myokardialer Sauerstoffverbrauch bei den Trainierten signifikant niedriger als bei den Untrainierten. Dieser Unterschied verstärkte sich noch unter schwerer Körperarbeit. Er ist nicht vollständig durch eine unterschiedliche Hämodynamik zu erklären.—Während schwerer Körperarbeit betrug der Laktatumsatz 90% des gesamten Substratumsatzes. Der Umsatz der drei Substrate sowie der Laktatumsatz allein korrelierten signifikant mit dem myokardialen Sauerstoffverbrauch.—Die Koronarreserve war bei den Trainierten niedriger als bei den Untrainierten.Es wird gefolgert, daß bei gleicher relativer Leistung der Energiebedarf des Herzens bei Trainierten geringer ist als bei Untrainierten.

Myocardial oxygen consumption and substrate uptake in man during physiological and pathological volume load

It is shown in trained and untrained healthy individuals that the energy requirement of the physiologically hypertrophied heart is lower at rest and even more pronounced during submaximal heavy exercise compared to the non-hypertrophied state. This difference exceeds the changes which could have been anticipated by deviations in hemodynamics and total heart weight. In patients with mild or moderate aortic insufficiency the energy expenditure of the pathologically hypertrophied heart per unit tissue mass is comparable to the non-hypertrophied state at rest or during exercise. It is increased in severe aortic regurgitation or additional myocarditis. The transition from compensation to failure may be associated with a steep decrease of the metabolic and flow reserve of the whole heart.

Myocardial oxygen consumption and substrate uptake in man during physiological and pathological volume load@@@Myokardialer Sauerstoffverbrauch und Substrataufnahme beim Menschen während physiologischer und pathologischer Volumenbelastung

SummaryIt is shown in trained and untrained healthy individuals that the energy requirement of the physiologically hypertrophied heart is lower at rest and even more pronounced during submaximal heavy exercise compared to the non-hypertrophied state. This difference exceeds the changes which could have been anticipated by deviations in hemodynamics and total heart weight. In patients with mild or moderate aortic insufficiency the energy expenditure of the pathologically hypertrophied heart per unit tissue mass is comparable to the non-hypertrophied state at rest or during exercise. It is increased in severe aortic regurgitation or additional myocarditis. The transition from compensation to failure may be associated with a steep decrease of the metabolic and flow reserve of the whole heart.ZusammenfassungEs konnte bei trainierten und untrainierten Probanden gezeigt werden, daß der Energiebedarf des physiologisch hypertrophierten Herzens unter Ruhebedingungen und noch stärker während schwerer submaximaler Körperarbeit im Vergleich zum nicht hypertrophierten Zustand niedriger ist. Dieser Unterschied geht über die Veränderungen hinaus, die aufgrund der unterschiedlichen hämodynamischen Parameter und des Herzgewichtes abzuschätzen waren. Bei Patienten mit gering- oder mittelgradiger Aorteninsiffizienz ist der Energieverbrauch des pathologisch hypertrophierten Herzens pro Gewichtseinheit Herzmuskel unter Ruhebedingungen und während submaximaler, jedoch wesentlich geringerer Belastung vergleichbar mit dem nicht hypertrophierten gesunden Herzen. Er ist vermehrt bei großen Regurgitationsvolumina oder begleitender Myokarditis. Der Übergang vom Kompensationszustand zum Herzversagen kann mit einer starken Einschränkung der metabolischen Reserve und der Koronarreserve des Gesamtherzens verbunden sein.

INFLUENCE OF PHYSICAL ACTIVITY ON SERUM CHOLESTEROL VALUES IN HEALTHY YOUNG MEN

Publisher Summary This chapter discusses an experiment to study the influence of physical activity on serum cholesterol values in healthy young men. During a period of nine months, 293 healthy male adults were examined. According to their training history, they were divided into four groups: A, B, C, and D. The chapter presents the personal data of these groups and the physical performance data of the athletes. All athletes examined were active members of a national association for the last three years. The maximal oxygen intake was measured by a stepwise exercise stress test on a treadmill or bicycle ergometer. Venous blood was drawn between 8.00 to 9.30 a.m. after an overnight fast. All analyses were performed within 48 h. The densitometric evaluation of the precipitated lipoprotein bands was done immediately after the electrophoresis. It was found that there were significant differences in all lipoprotein-cholesterol concentrations of athletes with a maximal oxygen intake up to 50 ml/(kg × min) and those with a maximal oxygen intake higher than 50 ml/(kg × min).