Definice funkční role železa v aerobním tréninku a fyzické výkonnosti

Pozadí: Navzdory celkovému zlepšení podvýživy v čínské populaci jsou v Číně stále široce rozšířené deficity železa (ID) a anémie z nedostatku železa (nízký obsah železa a nízký hemoglobin, IDA). Podle nedávných studií je prevalence anémie u čínských žen v plodném věku 20 % a ve venkovských oblastech může dosahovat až 30 %, přičemž 85 % případů anémie je způsobeno ID. Cukrovka, srdeční choroby a obezita jsou také velmi rozšířené v Číně - ačkoli čínská vláda podniká opatření proti těmto epidemiím, často prostřednictvím intervencí podporujících fyzickou aktivitu. Nedostatek železa bez anémie (IDNA) může zhoršit fyzickou výkonnost dospělých a zkrátit čas strávený dobrovolnými fyzickými aktivitami. Suplementace železa určená ke zmírnění IDNA však může být méně účinná u těch, kteří jsou fyzicky aktivní, což naznačuje složitý, ale v současnosti nedefinovaný vztah mezi stavem železa, cvičením a kapacitou fyzického výkonu. Kombinovaná analýza stavu železa, cvičebního tréninku a fyzické výkonnosti u čínských žen by mohla osvětlit interakce mezi těmito faktory a jejich úlohou při snižování diabetu a obezity.

Jedním z běžných způsobů léčby příznaků nedostatku železa je tradiční čínská bylinná léčba Ba-Zhen-Ke-Li (BZKL). Zatímco studie ukázaly, že BZKL ovlivňuje expresi některých proteinů souvisejících se železem a zvyšuje vytrvalostní výkon u potkanů, žádné studie nezkoumaly účinnost BZKL při zlepšování markerů železa nebo fyzické výkonnosti u lidí. Tato studie bude porovnávat účinnost BZKL při zlepšování stavu železa a fyzické výkonnosti s účinností suplementace síranem železnatým.

Význam a konkrétní cíle:

Cílem navrhovaného výzkumu je objasnit vztah mezi stavem železa, fyzickou výkonností a aerobním cvičením. Provedením intervenční studie železa v kombinaci s programem cvičebního tréninku mohou vědci zkoumat modifikující účinek stavu železa na změny fyzické výkonnosti z aerobního cvičení a také modifikující účinek účasti na aerobním cvičení na udržení stavu železa. K dosažení tohoto cíle bude provedena randomizovaná dvojitě zaslepená, placebem kontrolovaná studie s čínskými vysokoškolskými ženami.

Navrhovaná práce bude organizována podle tří konkrétních cílů:

Cíl I: Zjistit, jak změny ve stavu železa, samostatně nebo v kombinaci s cvičebním tréninkem, ovlivňují fyzický výkon. Hypotéza: Subjekty, které jak zlepšují stav železa, tak absolvují cvičební trénink, budou vykazovat zlepšení fyzického výkonu větší než aditivní zlepšení vyplývající z jedné léčby samostatně. Tento výsledek by naznačoval, že jedinci plnící železo těží ze cvičení více než ti, kteří mají nedostatek železa.

Cíl II: Zjistit, jak aerobní cvičení ovlivňuje udržení homeostázy železa. Hypotéza: Subjekty účastnící se cvičebního tréninku budou vykazovat menší zlepšení stavu železa v důsledku suplementace železem než subjekty se sedavým zaměstnáním, které dostávají stejnou suplementaci železa. To by naznačovalo, že pravidelný pohybový trénink negativně ovlivňuje vstřebávání železa, vylučování železa a/nebo homeostázu železa.

Cíl III: Zjistit, zda lze BZKL použít jako alternativu k suplementaci železa pro zlepšení stavu železa nebo fyzické výkonnosti u neanemických žen s nedostatkem železa. Hypotéza: U žen, které dostávají BZKL, se zlepší stav železa a měření fyzické výkonnosti více než u žen, které dostávají placebo.

Navrhovaný výzkum v cílech 1 a 2 je důležitý, protože neexistuje žádné známé vysvětlení pozorovaných vztahů mezi železem, cvičebním tréninkem a fyzickou výkonností v IDNA. Tento výzkum umožní objasnit roli, kterou hraje stav železa při modifikaci účinků cvičebního tréninku na fyzickou výkonnost, a také to, zda účast na cvičení ovlivňuje účinnost suplementace železem při zlepšování stavu železa.

Dlouhodobý význam tohoto výzkumu spočívá v tom, že vytvoření těchto vztahů podpoří současné chápání toho, jak stav železa ovlivňuje a je ovlivňován aerobním cvičením a fyzickou výkonností. Tyto znalosti by mohly vést ke zlepšení intervencí v oblasti fyzické aktivity, které pomohou snížit chronická onemocnění, jako je obezita a diabetes, v populacích s vysokou prevalencí ID, jako jsou USA a Čína. Pomůže také informovat o intervencích železa určených ke zmírnění ID u fyzicky aktivní populace, jako jsou čínské venkovské dělnice a ženy v rozvinutých zemích, které se účastní aerobního tréninku pro zlepšení kondice.

Design a metody výzkumu:

Účastníky budou ženy ve věku 18-26 let s nízkou hladinou železa v těle, ale normálními hladinami hemoglobinu (Hb) (feritin <20 μg/l a Hb > 120 g/l), které jsou jinak zdravé.

Studie bude randomizovaná dvojitě zaslepená, placebem kontrolovaná studie s designem 3x2. Výpočty výkonu vycházely z pilotní studie provedené výzkumníky v Šanghaji v roce 2013 a studie Brownlie et al. Velikost vzorku byla vypočtena tak, aby vyžadovala 24 žen na skupinu, která byla rozšířena na 29 subjektů na skupinu, aby bylo možné vzorek vypustit. Subjekty budou randomizovány tak, aby dostávaly buď 50 mg kapsle síranu železnatého dvakrát denně (20 mg elementárního železa/den), 6 mg BaZhen KeLi nebo identické kapsle s placebem po dobu 8 týdnů. Polovina každé skupiny suplementů bude také náhodně rozdělena tak, aby absolvovala 8 týdnů aerobního cvičení (5 dní/týden, 25 minut/den) nebo žádný trénink.

V týdnech 0, 4 a 8 subjekty dokončí následující:

1. Antropometrická měření (výška, hmotnost, tloušťka kožní řasy)
2. Dotazníky o fyzické aktivitě a 4denním příjmu stravy
3. Klidový odběr žilní krve pro posouzení stavu železa
4. Zátěžové testování (test VO2max a test energetické účinnosti)

Pro řešení cílů 1 a 2 budou výzkumníci porovnávat energetickou účinnost, maximální schopnost využívat kyslík, ventilační práh a koncentrace laktátu v krvi na začátku, po suplementaci (nebo placebu) a po cvičení (nebo bez tréninku). Design studie 3x2 umožní určit, zda subjekty, které dostávají železo, mají větší prospěch z tréninku cvičení. Vyšetřovatelé budou také zkoumat, zda účast na cvičení ovlivňuje homeostázu železa nebo snižuje stav železa.