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Studies on the regulation of myocardial blood flow in man

I: Training effects on blood flow and metabolism of the healthy heart at rest and during standardized heavy exercise

Untersuchungen zur Regulation der Myokarddurchblutung des Menschen

I.: Trainingseinflüsse auf Durchblutung und Stoffwechsel des gesunden Herzens in Ruhe und während standardisierter schwerer Körperarbeit

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Basic Research in Cardiology Aims and scope Submit manuscript

Summary

In 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 individual's 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.

Zusammenfassung

In 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.

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  1. H. W. Heiss

    Present address: Department of Internal Medicine, Divisions of Clinical Cardiology and Performance Medicine, University of Freiburg, Hugstetter Straße 55, D-7800, Freiburg, (Germany)

Authors and Affiliations

  1. Department of Internal Medicine, Divisions of Clinical Cardiology and Performance Medicine, University of Freiburg, Hugstetter Straße 55, D-7800, Freiburg, (Germany)

    J. Barmeyer, K. Wink, G. Hell, F. J. Cerny, J. Keul & H. Reindell

Authors
  1. H. W. Heiss
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  2. J. Barmeyer
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  3. K. Wink
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  4. G. Hell
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  5. F. J. Cerny
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  6. J. Keul
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  7. H. Reindell
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Heiss, H.W., Barmeyer, J., Wink, K. et al. Studies on the regulation of myocardial blood flow in man. Basic Res Cardiol 71, 658–675 (1976). https://doi.org/10.1007/BF01906411

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