Tái cấu trúc mạch máu và sự tạo mạch

Tái cấu trúc mạch máu là sự thay đổi cấu trúc của mạch máu để đáp ứng với nhu cầu thay đổi, và sự tạo mạch là sự phát triển của các mao mạch mới từ các mạch máu hiện có. Trong cơ xương và cơ tim, tập thể dục lặp đi lặp lại làm tăng số lượng mao mạch và định hình lại hệ thống mạch máu để cung cấp oxy và chất nền theo kịp khả năng trao đổi chất tăng cao của mô được rèn luyện.

Definition

Tái cấu trúc mạch máu và sự tạo mạch trong bối cảnh tập luyện là sự mở rộng cấu trúc và tái tổ chức vi mạch máu, chủ yếu là sự phát triển của các mao mạch mới xung quanh các sợi cơ, phát triển để đáp ứng với các kích thích cơ học và trao đổi chất lặp đi lặp lại của tập thể dục và cải thiện tưới máu mô và cung cấp oxy.

Scope

Chủ đề này bao gồm sự tạo mạch do tập thể dục trong cơ xương, các tín hiệu vật lý và hóa học khởi phát sự phát triển của mao mạch, vai trò của các yếu tố tăng trưởng mạch máu, và cách tăng mao mạch bổ sung cho các thích nghi của cơ và ty thể để hỗ trợ sức bền. Nó được trình bày như một chủ đề tham khảo sinh lý học chứ không phải là hướng dẫn lâm sàng hoặc tập luyện.

Core questions

• Những tín hiệu nào trong quá trình tập luyện kích hoạt sự phát triển của các mao mạch mới trong cơ?
• Sức căng cắt và sự kéo giãn cơ học đóng góp như thế nào vào sự tái cấu trúc mao mạch?
• Sự tăng mao mạch tích hợp như thế nào với các thích nghi của cơ và ty thể để hỗ trợ sức bền?

Key concepts

• Sự tạo mạch
• Sự mao mạch hóa và tỷ lệ mao mạch trên sợi cơ
• Sức căng cắt và sự kéo giãn cơ học
• Yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu (VEGF)
• Thiếu oxy mô và tín hiệu trao đổi chất
• Sự tăng sinh tế bào nội mô
• Sự khớp nối mao mạch-ty thể

Key theories

Kiểm soát kép cơ học và trao đổi chất đối với sự phát triển mao mạch

Sự tạo mạch do tập thể dục được thúc đẩy bởi hai loại kích thích rộng, các tín hiệu cơ học như tăng sức căng cắt và kéo giãn mô và các tín hiệu trao đổi chất như thay đổi áp lực oxy, cùng nhau kích hoạt các yếu tố tăng trưởng mạch máu để khởi phát sự phát triển và tái cấu trúc mao mạch phù hợp với nhu cầu.

Mechanisms

Tập thể dục làm tăng lưu lượng máu và hoạt động trao đổi chất trong cơ đang hoạt động, tạo ra các kích thích cơ học, tăng sức căng cắt trên nội mô và sự kéo giãn của mô xung quanh, cùng với các kích thích trao đổi chất như giảm áp lực oxy và tích tụ các chất chuyển hóa. Các kích thích này làm tăng biểu hiện và hoạt động của các yếu tố tăng trưởng tạo mạch, đặc biệt là yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu, thúc đẩy sự tăng sinh tế bào nội mô và sự nảy chồi hoặc phân chia của các mao mạch hiện có. Các đợt tập thể dục lặp đi lặp lại tích lũy các tín hiệu tạo mạch thoáng qua này thành một sự gia tăng bền vững về số lượng mao mạch và tỷ lệ mao mạch trên sợi cơ, rút ngắn khoảng cách khuếch tán và tăng diện tích bề mặt cho sự trao đổi. Sự tái cấu trúc mao mạch này phát triển cùng với sự gia tăng khả năng oxy hóa của cơ, để sự cung cấp và sử dụng oxy được khớp nối, và các nghiên cứu cấu trúc về cơ được rèn luyện ghi nhận sự gia tăng phối hợp về mao mạch và cấu trúc oxy hóa.

Clinical relevance

Khả năng tái cấu trúc của hệ thống mạch máu là cơ sở cho cách tập luyện cải thiện tưới máu mô và có liên quan đến việc hiểu sức khỏe mạch máu và phản ứng của cơ và tim đối với nhu cầu thay đổi. Mục này mô tả sinh lý học của sự thích nghi mạch máu như tài liệu tham khảo và không cung cấp các chỉ định tập luyện hoặc lời khuyên y tế cá nhân hóa.

Evidence & guidelines

Giải thích cơ chế dựa trên các nghiên cứu sinh lý học tế bào và tích hợp và các đánh giá tổng hợp sự tạo mạch cơ xương, bao gồm công trình nền tảng của Hudlicka và các đồng nghiệp và tổng hợp gần đây hơn của Olfert và các đồng nghiệp; các nghiên cứu cấu trúc như của Hoppeler và các đồng nghiệp ghi nhận những thay đổi mao mạch đi kèm với tập luyện sức bền. Những điều này mô tả bằng chứng sinh lý học chứ không phải hướng dẫn lâm sàng.

History

Các nghiên cứu cấu trúc về cơ được rèn luyện đã xác định rằng tập thể dục sức bền làm tăng mật độ mao mạch, và các đánh giá vào đầu những năm 1990 đã củng cố sự tạo mạch trong cơ xương và cơ tim như một quá trình thích nghi riêng biệt được điều chỉnh bởi các tín hiệu cơ học và trao đổi chất. Việc xác định sau này yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu là một chất trung gian trung tâm, và sự tinh chỉnh các kích thích và hành vi tế bào liên quan, đã tạo ra quan điểm đương đại về sự tạo mạch do tập thể dục như một sự tái cấu trúc vi mạch máu được điều hòa.

Debates

Yếu tố kích hoạt chính cho sự phát triển mao mạch do tập thể dục là gì?

Tầm quan trọng tương đối của các tín hiệu cơ học như sức căng cắt và kéo giãn so với các tín hiệu trao đổi chất như thiếu oxy trong việc khởi phát sự phát triển mao mạch, và cách chúng tương tác, vẫn là một chủ đề đang được tiếp tục nghiên cứu.

Key figures

• Olga Hudlicka
• I. Mark Olfert
• Stuart Egginton
• Ylva Hellsten
• Hans Hoppeler

Seminal works

• hudlicka-1992
• olfert-2016
• hoppeler-1985

Frequently asked questions

Sự tạo mạch trong bối cảnh tập luyện thể dục là gì?

Đó là sự phát triển của các mao mạch mới từ các mạch máu hiện có để đáp ứng với tập thể dục lặp đi lặp lại, làm tăng số lượng mao mạch phục vụ mỗi sợi cơ và cải thiện việc cung cấp oxy và chất dinh dưỡng.

Tại sao tập luyện sức bền làm tăng số lượng mao mạch trong cơ?

Tập thể dục tạo ra các tín hiệu cơ học như tăng sức căng cắt và các tín hiệu trao đổi chất như giảm áp lực oxy, kích hoạt các yếu tố tăng trưởng mạch máu như VEGF, thúc đẩy mao mạch phát triển để cung cấp máu phù hợp với khả năng trao đổi chất cao hơn của cơ được rèn luyện.