Nhiều người duy trì thói quen xỏ giày chạy bộ ngoài trời vào mỗi buổi sáng sớm hoặc chiều muộn để rèn luyện sức khỏe tim mạch. Tuy nhiên, sự xuất hiện ngày càng thường xuyên của các đợt sương mù quang hóa và cảnh báo chỉ số bụi mịn PM2.5 vượt ngưỡng an toàn khiến không ít người băn khoăn liệu việc hít thở gấp gáp trong bầu không khí ô nhiễm có làm hại tim hay không. Đây là thắc mắc rất thực tế của cộng đồng yêu thể thao đường phố hiện nay.
Câu trả lời từ các bằng chứng khoa học cho thấy tập luyện thể chất thường xuyên vẫn mang lại lợi ích chống viêm và bảo vệ thành mạch, nhưng bầu không khí ô nhiễm chứa bụi mịn PM2.5 thực sự có thể làm suy giảm một phần các thích nghi tích cực này. Thậm chí đối với người đã có sẵn bệnh lý tim mạch hoặc cơ địa nhạy cảm, việc gắng sức trong không khí ô nhiễm nặng có thể gây ra những phản ứng bất lợi cấp tính cho hệ tuần hoàn.
Bụi mịn thâm nhập và kích hoạt phản ứng viêm mạch như thế nào?
Bụi mịn PM2.5 là các hạt lơ lửng trong không khí có đường kính khí động học nhỏ hơn hoặc bằng 2,5 micromet. Kích thước siêu nhỏ này cho phép chúng vượt qua hệ thống lông chuyển và dịch nhầy ở đường hô hấp trên để tiến sâu vào các phế nang tận cùng của phổi [1]. Khi đã thâm nhập sâu vào nhu mô phổi, các hạt bụi mịn này có thể khuếch tán thẳng vào dòng tuần hoàn máu để gây ra hàng loạt tác động có hại trên phạm vi toàn thân [1].
Các cơ chế thâm nhập này cuối cùng kích hoạt phản ứng viêm tại phổi và tim, trở thành tác nhân trực tiếp góp phần làm suy giảm chức năng tim bất thường [1]. Bụi mịn PM2.5 được xác nhận là yếu tố môi trường xếp thứ 9 trong các nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên phạm vi toàn cầu [1]. Không những vậy, bằng chứng xác thực về vai trò gây bệnh tim mạch của bụi mịn PM2.5 cũng đã được ghi nhận rõ ràng [2]. Việc hít thở lượng lớn hạt bụi trong quá trình vận động kích thích các phản xạ thần kinh phổi, từ đó khởi phát những rối loạn ở hệ thần kinh tự chủ và thúc đẩy tình trạng căng thẳng oxy hóa tại cơ tim [3].
Khi hệ tuần hoàn bị tấn công bởi bụi mịn, lớp nội mạc lót trong lòng mạch máu có thể bị tổn thương, dẫn đến tình trạng suy giảm chức năng nội mạc [4]. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng giãn mạch và làm mất cân bằng nội môi tim mạch [4]. Tình trạng viêm và căng thẳng oxy hóa kéo dài cũng làm biến đổi khả năng chuyển hóa đường cũng như làm biến đổi các chất chỉ điểm sinh học gây hại trong cơ thể [5].
Lợi ích thể chất đối đầu gánh nặng viêm: Nghiên cứu trên người nói gì?
Mối lo ngại lớn nhất của người chạy bộ là liệu lợi ích bảo vệ tim mạch của thói quen vận động có bị triệt tiêu hoàn toàn khi hít thở bụi mịn hay không. Để làm rõ vấn đề này ở quy mô dân số lớn, một nghiên cứu dịch tễ học công bố năm 2022 đã tiến hành theo dõi 40.209 người trưởng thành tại Đài Loan tham gia chương trình khám sức khỏe tiêu chuẩn từ năm 2001 đến năm 2016 [6]. Mức độ phơi nhiễm bụi mịn PM2.5 được ước tính tại địa chỉ của từng người tham gia thông qua mô hình không-thời gian dựa trên vệ tinh, kết hợp thu thập thông tin thói quen tập luyện bằng bảng câu hỏi chuẩn hóa [6].
Kết quả phân tích cho thấy mức độ vận động thể chất thường xuyên cao hơn có mối liên quan trực tiếp đến việc giảm nồng độ protein phản ứng C (CRP) - một chất chỉ điểm nhạy bén của tình trạng viêm toàn thân [6]. Ngược lại, nồng độ phơi nhiễm PM2.5 cao hơn lại liên quan đến sự gia tăng nồng độ CRP [6]. Đáng chú ý, nhóm có mức độ tập thể dục thấp kết hợp với phơi nhiễm PM2.5 cao có mức CRP cao hơn tới 19,1% so với nhóm tập thể dục nhiều và sống trong môi trường ít ô nhiễm [6].
Các nhà nghiên cứu khẳng định mối liên hệ nghịch đảo giữa thói quen tập luyện và nồng độ CRP không bị thay đổi bởi việc phơi nhiễm mạn tính với PM2.5 [6]. Điều này chứng minh rằng việc duy trì tập thể dục đều đặn vẫn là một phương pháp an toàn và hiệu quả để giảm tình trạng viêm toàn thân nhằm cải thiện sức khỏe tim mạch, ngay cả đối với những cư dân sinh sống tại các khu vực tương đối ô nhiễm [6].
Tuy nhiên, đối với những bệnh nhân đang mang sẵn bệnh tim mạch, tác động tiêu cực của bụi mịn trong lúc vận động thể chất lại biểu hiện rõ rệt hơn rất nhiều. Một nghiên cứu quan sát cắt ngang năm 2015 đã đánh giá tác động của nồng độ PM2.5 và nhiệt độ môi trường xung quanh trong 7 ngày đối với kết quả kiểm tra gắng sức tim phổi ở 2.078 bệnh nhân tham gia chương trình phục hồi chức năng tim mạch tại Đại học Michigan từ tháng 1/2003 đến tháng 8/2011 [7].
Kết quả cho thấy mức tiêu thụ oxy đỉnh khi gắng sức đã giảm đáng kể khoảng 14,9% cho mỗi mức tăng 10 microgam/m3 của nồng độ PM2.5 xung quanh (trung vị 10,7 microgam/m3) ghi nhận ở độ trễ 6-7 ngày [7]. Sự gia tăng bụi mịn PM2.5 còn liên quan đến việc giảm ngưỡng thông khí (độ trễ 5-7 ngày), giảm nhịp tim tối đa (độ trễ 2-3 ngày) và làm tăng huyết áp tâm thu đỉnh (độ trễ 4-5 ngày) [7]. Ngoài ra, mức tăng nhiệt độ thêm 10 độ C cũng khiến mức tiêu thụ oxy đỉnh giảm từ 20,6% đến 27,3% [7]. Những biến đổi bất lợi này chứng minh chất lượng không khí suy giảm làm suy giảm nghiêm trọng khả năng gắng sức hiếu khí của bệnh nhân tim mạch [7].
Nguồn phát thải giao thông và nguy cơ thiếu máu cơ tim cấp
Mối nguy hại từ bụi mịn không chỉ nằm ở nồng độ tổng thể mà còn phụ thuộc vào nguồn gốc phát sinh các hạt bụi. Nghiên cứu ULTRA thực hiện tại Helsinki (Phần Lan) từ mùa thu năm 1998 đến mùa xuân năm 1999 đã làm rõ vấn đề này trên 45 người cao tuổi không hút thuốc nhưng mắc bệnh tim mạch vành ổn định [8]. Các đối tượng tham gia được kiểm tra gắng sức dưới mức tối đa định kỳ hai tuần một lần tại phòng khám để ghi nhận các đợt đoạn ST chênh xuống trên điện tâm đồ [8].
Mẫu bụi mịn PM2.5 hàng ngày ngoài trời được thu thập và phân chia theo 5 nguồn phát thải khác nhau [8]. Kết quả chỉ ra rằng nồng độ PM2.5 bắt nguồn từ hoạt động giao thông địa phương và sự vận chuyển xa có mối liên hệ mật thiết với hiện tượng đoạn ST chênh xuống lớn hơn 0,1 mV, với tỷ số chênh ở độ trễ 2 ngày lần lượt là 1,53 (khoảng tin cậy 95%: 1,19-1,97) và 1,11 (khoảng tin cậy 95%: 1,02-1,20) cho mỗi microgam/m3 [8].
Khi sử dụng các mô hình đa chất ô nhiễm, các nhà nghiên cứu phát hiện chỉ số độ hấp thụ (cacbon nguyên tố) - một chỉ dấu đặc trưng của giao thông địa phương và các quá trình đốt cháy khác - có mối liên hệ rõ rệt nhất với hiện tượng đoạn ST chênh xuống [8]. Kết quả này chỉ ra rằng thành phần hạt bụi mịn sinh ra từ các quá trình đốt cháy, đặc biệt là khói bụi từ khí thải phương tiện giao thông, đóng vai trò làm trầm trọng thêm các đợt thiếu máu cục bộ cơ tim [8].
Thí nghiệm tiền lâm sàng: Vận động bảo vệ hay làm tổn thương thêm?
Các nghiên cứu thực nghiệm trên động vật giúp chúng ta quan sát sâu hơn các phản ứng ở cấp độ mô học và tế bào khi cơ thể vận động trong môi trường có bụi mịn. Một nghiên cứu thực hiện năm 2019 trên 32 chuột cống Wistar đực 6 tuần tuổi được chia thành 4 nhóm để đánh giá tác dụng bảo vệ của rèn luyện thể lực [4]. Nhóm chuột tập luyện được cho chạy máy chạy bộ với cường độ ngắt quãng vừa phải từ tuần 1 đến tuần 6, sau đó được nhỏ PM2.5 lặp lại ba lần cách ngày vào tuần thứ 7 [4].
Kết quả thí nghiệm cho thấy việc tập luyện thể lực đã ngăn ngừa hiệu quả tình trạng rối loạn chức năng giãn mạch phụ thuộc nội mạc và tình trạng suy giảm sinh khả dụng của nitric oxide do phơi nhiễm PM2.5 sau đó gây ra [4]. Tập luyện cũng thúc đẩy chức năng của lipoprotein tỷ trọng cao (HDL) thông qua việc tăng mức cholesterol HDL, tăng khả năng vận chuyển ngược cholesterol và giảm chỉ số oxy hóa [4]. Mặc dù việc nhỏ bụi mịn hay tập luyện không gây thay đổi đáng kể lên huyết áp, nghiên cứu chứng minh thói quen vận động từ trước giúp bảo vệ thành mạch chống lại tổn thương nội mạc do PM2.5 [4].
Tuy vậy, tác động của bụi mịn vẫn có thể làm triệt tiêu một phần các phản ứng thích nghi tích cực. Trong một nghiên cứu công bố năm 2022 trên 32 chuột cống Wistar đực được chia làm 4 nhóm, các cá thể phơi nhiễm được nhỏ 50 microgam PM2.5 qua đường mũi hàng ngày trong suốt 12 tuần kết hợp chạy máy chạy bộ với cường độ 70% công suất tối đa (5 ngày/tuần) [5]. Kết quả cho thấy nhóm tập luyện có phơi nhiễm bụi mịn vẫn có mức tăng khối lượng cơ thể thấp hơn, khả năng gắng sức cao hơn và nồng độ glycogen trong cơ tim và cơ bụng chân cao hơn nhóm không tập [5]. Tại cơ tim, việc tập luyện giúp tăng nồng độ chất chống oxy hóa GSH và làm giảm nồng độ các chất gây viêm như TBARS và TNF-alpha [5].
Mặc dù vậy, tại cơ bụng chân, việc phơi nhiễm PM2.5 lại kích thích gia tăng hàm lượng các gốc oxy hóa phản ứng (ROS) và hoạt tính men superoxide dismutase, khiến các nhà khoa học đi đến kết luận rằng việc tiếp xúc với PM2.5 đã làm cùn mòn một phần các thích nghi về chuyển hóa và phản ứng viêm do tập luyện sức bền mang lại [5].
Vấn đề còn trở nên phức tạp hơn khi xét đến cường độ tập luyện. Một nghiên cứu năm 2017 trên 32 chuột đực 30 ngày tuổi được chia thành 6 nhóm để theo dõi tác động của tập luyện cường độ vừa và cường độ cao trong 12 tuần khi phơi nhiễm với 5 microgam PM2.5 hàng ngày [3]. Kết quả ghi nhận nhóm tập cường độ vừa kết hợp phơi nhiễm PM2.5 có mức độ peroxy hóa lipid ở tim cao hơn so với nhóm chỉ tập vừa hoặc chỉ phơi nhiễm PM2.5 đơn thuần [3]. Trái lại, việc tập luyện cường độ cao lại thúc đẩy hồ sơ chống viêm khi làm giảm nồng độ protein sốc nhiệt ngoại bào (eHSP70) và chỉ số H-index, bất chấp việc chuột bị phơi nhiễm với lượng nhỏ PM2.5 [3].
Những đối tượng nào cần đặc biệt thận trọng khi tập luyện?
Không phải tất cả mọi người đều có khả năng chịu đựng như nhau trước tác động đồng thời của vận động và ô nhiễm không khí. Bằng chứng khoa học chỉ ra rằng những người có bệnh nền chuyển hóa hoặc bệnh tim từ trước sẽ chịu rủi ro lớn hơn rất nhiều. Một nghiên cứu năm 2020 trên chuột béo phì do thiếu hụt leptin đã tiến hành cho phơi nhiễm với không khí lọc hoặc PM2.5 ở nồng độ trung bình 32 microgam/m3 (6 giờ/ngày, 5 ngày/tuần) kéo dài trong 9 tháng [1]. Sau đó, các cá thể chuột được phân vào các nhóm ít vận động hoặc tập máy chạy bộ nhẹ nhàng trong 8 tuần tiếp theo [1].
Kết quả siêu âm tim cho thấy những con chuột béo phì ít vận động bị phơi nhiễm PM2.5 có sự gia tăng đường kính cuối tâm thu (LVESd) và cuối tâm trương (LVEDd) của thất trái so với nhóm hít không khí sạch [1]. Đồng thời, biểu hiện của các dấu ấn viêm mạch máu như ICAM1, VCAM và CRP cũng tăng cao rõ rệt ở nhóm phơi nhiễm bụi mịn [1]. Đáng chú ý, chế độ tập thể dục cường độ nhẹ không cải thiện được tình trạng rối loạn chức năng tim ở những con chuột béo phì đã phơi nhiễm với PM2.5 suốt 9 tháng [1].
Dựa trên các dữ liệu này, nhóm đối tượng cần đặc biệt cẩn trọng bao gồm:
- Người mắc bệnh mạch vành hoặc tiền sử thiếu máu cơ tim cục bộ, do bụi mịn từ khí thải giao thông dễ kích hoạt hiện tượng thiếu máu cơ tim khi gắng sức [8].
- Bệnh nhân đang trong giai đoạn phục hồi chức năng tim mạch hoặc có suy giảm chức năng thất trái, bởi nồng độ PM2.5 tăng có thể làm giảm khả năng tiêu thụ oxy đỉnh và tăng vọt huyết áp tâm thu [7].
- Người có thể trạng béo phì hoặc rối loạn chuyển hóa mạn tính, bởi tổn thương tim do phơi nhiễm bụi mịn kéo dài rất khó hồi phục chỉ bằng các bài tập thể lực nhẹ nhàng [1].
Hướng dẫn áp dụng thực tế để bảo vệ tim mạch khi chạy bộ
Mặc dù việc phơi nhiễm mạn tính với PM2.5 làm suy giảm một phần các phản ứng chuyển hóa có lợi [5], các bằng chứng dịch tễ quy mô lớn vẫn khẳng định duy trì thói quen tập luyện mang lại lợi ích giảm viêm vượt trội so với lối sống thụ động [6]. Điều cốt lõi là người chạy bộ cần áp dụng các chiến lược thông minh để giảm thiểu tối đa lượng bụi hít vào.
Trước hết, cần chủ động theo dõi chất lượng không khí hàng ngày qua các ứng dụng đo lường uy tín. Nếu nồng độ PM2.5 ngoài trời tăng vọt trong các đợt cảnh báo ô nhiễm nặng, việc chuyển đổi không gian tập luyện vào trong nhà có sử dụng hệ thống lọc không khí là giải pháp tối ưu. Hiệp hội Tim mạch Hoa Kỳ đã đưa ra tuyên bố khoa học khẳng định sự cần thiết của các biện pháp bảo vệ cá nhân nhằm ngăn ngừa các tác hại tim mạch do bụi mịn PM2.5 gây ra [2].
Về địa điểm, người tập tuyệt đối nên tránh chạy bộ dọc theo các tuyến đường giao thông có mật độ xe cộ đông đúc. Các hạt bụi sinh ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu của phương tiện giao thông chính là yếu tố làm trầm trọng thêm tình trạng thiếu máu cơ tim [8]. Thay vào đó, hãy ưu tiên các không gian có nhiều cây xanh, công viên kín cách xa trục đường chính.
Về thời điểm, nên tránh các khung giờ cao điểm có lượng xe lưu thông lớn hoặc thời điểm sáng sớm khi hiện tượng nghịch nhiệt giữ các chất ô nhiễm lại sát mặt đất. Đồng thời, cần lưu ý yếu tố thời tiết bởi sự kết hợp giữa nhiệt độ môi trường tăng cao và nồng độ PM2.5 làm suy giảm nghiêm trọng khả năng gắng sức của hệ tuần hoàn [7]. Cuối cùng, người có bệnh nền tim mạch hoặc chuyển hóa cần tham khảo ý kiến của bác sĩ chuyên khoa để xây dựng bài tập có cường độ phù hợp nhất với thể trạng cá nhân.
Tóm lại, lợi ích của việc chạy bộ rèn luyện tim mạch không bị triệt tiêu hoàn toàn bởi bụi mịn PM2.5, nhưng ô nhiễm không khí chắc chắn làm suy giảm các thích nghi tích cực của cơ thể [5], [6]. Thay vì từ bỏ việc vận động, người dân nên chủ động điều chỉnh địa điểm, thời gian và cường độ tập luyện để bảo vệ tối đa sức khỏe hệ tuần hoàn. Lắng nghe cơ thể và lựa chọn môi trường trong lành chính là chìa khóa vàng để việc rèn luyện luôn an toàn và hiệu quả.
