Fyziologické odezvy u mladých a starších dospělých během prodloužené simulované vlny veder (HW1)

CÍLE Intervence 1: Vyhodnoťte vliv věku na akumulaci tepla celého těla, teplotu tělesného jádra a rozvoj kardiovaskulární zátěže a akutního zánětu během celodenního (9hodinového) vystavení podmínkám simulované vlny veder.

Intervence 2: Zjistěte, zda krátkodobá expozice (2 hodiny) klimatizovanému prostředí po vystavení extrémnímu horku vede k trvalému snížení fyziologické zátěže u starších dospělých po návratu do tepla.

Hypotézy Intervence 1: Starší dospělí zažijí větší akumulaci tepla během 9hodinové simulované vlny veder ve srovnání s mladšími účastníky. V důsledku toho bude teplota tělesného jádra vyšší u starších dospělých a rozdíly mezi skupinami se budou zhoršovat, jak expozice postupuje. Prozkoumáme také sekundární hypotézu, že rozdíly v tělesné teplotě budou paralelní s většími změnami kardiovaskulárních proměnných a akutním oběhovým a intracelulárním zánětem u starších dospělých.

Intervence 2: Akumulace tělesného tepla bude zhoršena u starších dospělých vystavených zásahu v chladicím centru po návratu do tepla (5-6 hodin) ve srovnání se staršími dospělými z intervence 1, kteří zůstali v teple. V důsledku toho bude teplota tělesného jádra srovnatelná (statisticky ekvivalentní) mezi skupinami na konci expozice.

Metody Účastníci Pro navrhovaný projekt bude přijato celkem 20 mladých (věk: 18-31 let) a 40 starších (věk: 64-80 let) dospělých, s přibližně rovnoměrným rozložením mužů a žen v každé intervenční větvi. Mladí (n = 20) a starší (n = 20) dospělí absolvují intervenci 1 a samostatná kohorta starších dospělých (n = 20) dokončí intervenci 2. Účastníci budou homogenní, pokud jde o antropomorfní charakteristiky, stejně jako úrovně obvyklé fyzické aktivity. ověřeno pomocí standardizovaných dotazníků.

Návrh experimentu Pokyny před zahájením zkoušky Všichni účastníci budou požádáni, aby se 24 hodin před všemi přípravnými a experimentálními sezeními vyhýbali namáhavé fyzické aktivitě a alkoholu a aby jedli lehké jídlo 2 hodiny před začátkem každého sezení. Účastníci budou také požádáni, aby vypili minimálně 500 ml vody večer před a ráno každého sezení, aby byla zajištěna dostatečná hydratace. Přiměřená hydratace bude ověřena po příjezdu do laboratoře (měrná hmotnost moči <1,025). Při všech relacích budou účastníci nosit atletické šortky (a sportovní top pro ženy).

Předběžný screening Všichni účastníci dokončí jedno předběžné hodnocení minimálně 7 dní před prvním experimentálním sezením. Během tohoto sezení se seznámí se všemi postupy a technikami měření a vyplní dotazník Get Active Questionnaire (GAQ) a Pre-participační screeningový dotazník American Heart Association, aby posoudili svou způsobilost k účasti. GAQ bude také použit k posouzení úrovně obvyklé aktivity spolu s Kohlovým dotazníkem fyzické aktivity. Účastníci rovněž poskytnou ústní a písemný informovaný souhlas. Tělesná výška a hmotnost se určí pomocí lékařského stadiometru a vysoce výkonného vážicího terminálu az těchto měření se vypočítá plocha tělesného povrchu.

Experimentální protokol (Intervence 1) Každá relace bude zahájena v 07:00-09:00. Po příjezdu do laboratoře poskytne účastník vzorek moči pro posouzení specifické hmotnosti moči, po kterém bude provedeno měření hmotnosti nahého těla. Účastníci pak vloží teplotní sondu pro kontinuální měření rektální teploty. Poté budou účastníci vybaveni přístroji pro měření teploty kůže a 5svodový echokardiogram. Základní kardiovaskulární parametry budou vyhodnoceny pomocí krátké (~45 minut) kardiovaskulární testové baterie, provedené následovně. Brachiální arteriální systolický a diastolický tlak rekonstruovaný z křivek arteriálního tlaku měřených na pravém prostředníku (technika volume clamp) a záznamy 5svodového echokardiogramu budou shromažďovány po dobu 10 minut, zatímco účastník tiše odpočívá (spontánní dýchání). Bezprostředně poté budou měřeny arteriální systolický a diastolický tlak v triplikátech pomocí manuální auskultace (~30 sekund mezi měřeními), poté budou měřeny průtoky krve z předloktí a lýtka na pravé straně těla pomocí automatizované žilní okluzní pletysmografie. Po celou dobu trvání testovací baterie bude účastník sedět oběma nohama na podlaze, s výjimkou měření průtoku krve končetinami, kde budou instrumentované končetiny zvednuté, aby se usnadnila žilní drenáž. Nakonec bude získán vzorek žilní krve a měření tělesné hmotnosti.

Účastníci budou poté přeneseni do celotělové přímé kalorimetrické komory, regulované na 40°C a ~10-15% vlhkosti. Tyto podmínky byly vybrány k simulaci špičkových teplot během vln veder a jsou podobné špičkovým podmínkám v nedávných vlnách veder v Severní Americe v roce 2018 (Ottawa, Ontario; 34 °C a 58 %, teplotní index: 41 °C) a v Evropě v roce 2003 (Paříž , Francie; 38 °C a 25 %, tepelný index: 38 °C). Účastník bude v klidu odpočívat po dobu 3 hodin (hodiny 1-3) v kalorimetrické komoře, přičemž se nepřetržitě měří produkce a výměna tepla celého těla. Po 3 hodinách účastník opustí kalorimetr a znovu se provede krátká baterie kardiovaskulárního testu, po níž bude následovat měření tělesné hmotnosti. 4-6 hodin strávíte odpočinkem v teple v tepelné komoře sousedící s kalorimetrem. Během této doby bude účastníkům umožněno konzumovat lehký oběd s nízkým obsahem vody. Voda z vodovodu bude dodávána ad libitum prostřednictvím samoobslužného izolovaného vodního chladiče umístěného v tepelné komoře. Poté bude provedena další kardiovaskulární baterie a následně měření tělesné hmotnosti. Účastník poté znovu vstoupí do kalorimetru, kde stráví poslední 3 hodiny (6-9 hodin). Na konci tohoto období účastníci podstoupí čtvrtou a poslední baterii kardiovaskulárních testů a bude zajištěn konečný vzorek žilní krve a měření tělesné hmotnosti.

Statistická analýza a výpočty velikosti vzorku Primární a sekundární proměnné budou hodnoceny pomocí lineárních modelů se smíšenými efekty. Čas bude modelován jako opakovaný fixní efekt v rámci subjektu a věková skupina bude modelována jako fixní efekt mezi subjekty. Jako kovariáty budou zahrnuty hodnoty expozice před zahřátím výsledné proměnné, pohlaví účastníka a týdenní fyzická aktivita (min/týden, jak je hodnoceno prostřednictvím GAQ). Identifikace účastníků bude ve všech analýzách modelována jako náhodný efekt. Akaikeho informační kritérium bude použito pro určení náhodného efektu a rozptylových/kovariančních struktur.

Post hoc vícenásobná srovnání budou provedena na modelově odhadovaných mezních průměrech. Vzhledem k malému počtu srovnání pro každou proměnnou nebudou multiplicitní korekce použity. Homoscedasticita bude u všech modelů hodnocena vizuálním hodnocením zbytkových ploch. Přibližná normální distribuce reziduí bude hodnocena pomocí vizuální kontroly histogramů a Q-Q grafů. Data budou log-transformována v případě, že se distribuce reziduí významně odchyluje od normálu. Pro všechny analýzy bude alfa nastaveno na 0,050. Popisná statistika bude prezentována jako průměr a standardní odchylka. Srovnání mezi skupinami a/nebo časovými body budou prezentována jako průměr a 95% interval spolehlivosti [spodní limit, horní limit].

Apriorní analýza výkonu určila, že k detekci rozdílu v rychlosti akumulace tepla celého těla mezi skupinami na konci každého sezení na kalorimetru (tj. 3. a 9. hodina) bylo zapotřebí celkového vzorku 19 mladých a 19 starších dospělých. s 80% statistickou silou. Namísto klinicky významných dat (tj. co by bylo považováno za klinicky významnou změnu v akumulaci tepla celého těla) byla vypočtena standardizovaná velikost účinku (Cohenovo d=1,06) na základě rozdílu v rychlosti akumulace tepla v celém těle. mezi mladými a staršími dospělými během posledních 30 minut 3hodinového protokolu vystavení teplu (mladí: -2 [26] kJ/hod, starší: 43 [54] kJ/hod) v naší předchozí práci.

Experimentální protokol (Intervence 2) Experimentální design Protokol pro Intervence 2 je identický s protokolem Intervence 1 s tím rozdílem, že po prvním kalorimetrickém sezení a následné kardiovaskulární baterii účastníci opustí termální komoru a stráví přibližně 2 hodiny (5-6 hodin) odpočinkem. v klimatizované místnosti (~23°C, ~50% relativní vlhkost). Podobně jako u intervence 1 bude účastníkům během této doby umožněno sníst si malý oběd a konzumovat vodu (kohoutku) ad libitum. Třetí kardiovaskulární baterie bude rovněž provedena v chlazeném prostředí. Stejně jako v intervenci 1 pak účastníci znovu vstoupí do kalorimetru na poslední 3 hodiny, kde budou po zbytek experimentálního sezení odpočívat v teple.

Statistická analýza a výpočty velikosti vzorku Provede se statistická analýza pro intervenci 2, aby se posoudilo, zda polední vystavení chlazené místnosti vede k většímu ukládání tělesného tepla po expozici tak, že fyziologické reakce jsou na konci podobné jako u nechlazené skupiny. 9hodinové simulace vlny veder. Kumulativní celotělová akumulace tepla bude hodnocena pomocí lineárního modelu smíšených efektů s experimentální skupinou modelovanou jako fixní efekt mezi subjekty. Kumulativní akumulace tepla během prvních tří hodin 9hodinové expozice bude zahrnuta jako kovariát pro zohlednění vlivu jakýchkoli inter- nebo intraindividuálních faktorů (např. pohlaví, úrovně fyzické aktivity), měřených nebo neměřených, ovlivňujících celek. - výměna a akumulace tělesného tepla. Porovnání akumulace tepla mezi skupinami bude provedeno pomocí modelu odhadnutých mezních průměrů.

Teplota tělesného jádra, jak je odhadnuta rektální teplotou (primární výsledek), bude analyzována pomocí lineárního modelu smíšených efektů s experimentální skupinou (dvě úrovně: chlazení a bez chlazení) modelovanou jako fixní efekt mezi subjekty a čas jako opakující se uvnitř. -fixní efekt subjektu (0-, 1-, 2- a 3-hodinový zásah po ochlazení). Stejně jako u modelu pro akumulaci tepla bude rektální teplota na konci prvního kalorimetrického sezení (tj. 3. hodina 9hodinové expozice) zahrnuta jako kovariát pro zohlednění vlivu jakýchkoli naměřených nebo neměřených inter- nebo intra- individuální faktory ovlivňující teplotní odezvy těla na vystavení teplu v klidu.

Vliv ochlazení na rektální teplotu bude poté posouzen pomocí dvou jednostranných testů provedených na modelu smíšených efektů odvozeném od odhadovaných mezních průměrů v každém časovém bodě. Hranice ekvivalence budou nastaveny na ±0,3 °C, což odpovídá typické denní změně teploty jádra a bylo navrženo, aby odráželo smysluplnou/detekovatelnou změnu tělesné teploty v nedávné studii hodnotící vliv strategií chlazení na fyziologická zátěž u mladých dospělých. Sekundární proměnné budou hodnoceny obdobně. Hladina významnosti bude nastavena na P < 0,050. Popisné statistiky budou prezentovány jako průměr (směrodatná odchylka) a srovnání mezi skupinami budou prezentována jako průměr ± 95% interval spolehlivosti.

Apriorní analýza síly určila, že je vyžadována celková velikost vzorku 18 starších dospělých v každé skupině (celkem 36 účastníků), aby se potvrdilo, zda jsou rozdíly v rektální teplotě mezi skupinami ekvivalentní v rámci horní a dolní meze +0,3 °C a -0,3 °C s výkonem 80 %. To odpovídá velikosti účinku (Cohenovo d) 1,0 na základě sdružené směrodatné odchylky 0,3 °C, stanovené z publikovaných údajů z naší laboratoře prokazující 0,2 °C (SD 0,3) rozdíl v teplotě jádra mezi mladými a staršími dospělými a 0,0 °C (SD 0,3) rozdílu vnitřní teploty mezi staršími dospělými s diabetem 2. typu a bez něj po 3 hodinách odpočinku v horkém prostředí.