Intermitentní hypoxie a kontrola rovnováhy

Postup:

Jedná se o křížovou designovou studii, která vyžaduje 2 návštěvy (s odstupem alespoň 1 týdne). Bude přijato 15 mladších dospělých a 15 starších dospělých. Účastníci budou pseudonáhodně rozděleni tak, aby dostávali buď intermitentní hypoxii nebo simulovanou hypoxii během první návštěvy, a poté přešli na příjem simulované nebo intermitentní hypoxie během 2. návštěvy.

Během každé návštěvy účastníci nejprve provedou hodnocení chůze a rovnováhy (PRE), následuje protokol Intermitentní hypoxie (neboli simulovaný) a poté znovu provedou hodnocení chůze a rovnováhy (POST). Celková doba jedné návštěvy je přibližně 2,5 hodiny.

Hodnocení rovnováhy a chůze Proces souhlasu a hodnocení rovnováhy a chůze bude probíhat v BEL 530.

Během hodnocení rovnováhy a chůze budou účastníci požádáni, aby nosili přiléhavé šortky a košili pro přesné umístění značek. Přibližně 39 reflexních značek bude připevněno k cílovým místům na těle jednotlivců (hlava, paže, zápěstí, ruce, trup, pánev, nohy a chodidla) podle modelu Vicon Full-Body Plug-In Gait.

Člen studijního týmu připojí povrchové elektrody na tibialis anterior a m. m. soleus za účelem zaznamenání vzorců aktivace svalů pomocí bezdrátového elektromyografického (EMG) systému (Delsys Inc., Natick, MA). Dále bude člen studijního týmu pomáhat účastníkovi nosit bezpečnostní postroj, který bude připevněn k hornímu nosnému nosníku.

Při hodnocení rovnováhy se účastníci postaví na běžecký pás s nohama na šířku ramen. Bude zaznamenána 30sekundová zkouška v tichém stání. Dále budou účastníci instruováni, aby udržovali vzpřímené držení těla, když se běžecký pás posouvá dopředu nebo dozadu v neznámých časech (přerušované stání). Běžecký pás se posune přibližně o 3 cm. Na základě našeho předchozího experimentu je tato vzdálenost dostatečná ke spuštění reakce bez vyvolání pádu. Tři posuny na běžeckém pásu vpřed a 3 posuny dozadu budou dodány v náhodném pořadí. Nakonec budou účastníci požádáni, aby zavřeli oči a zopakovali zkoušky tichého stání a rozrušeného stání. K záznamu kinematiky celého těla bude použit 10kamerový systém snímání pohybu Vicon Nexus (Vicon, Oxford Metrics, UK). Pozemní reakční síly pod každým pásem budou zaznamenány. Na obou stranách běžeckého pásu je umístěno madlo.

Při hodnocení chůze budou účastníci chodit na běžeckém pásu svou pohodlnou a rychlou rychlostí. Pohodlná rychlost bude stanovena postupným zvyšováním rychlosti běžeckého pásu, dokud účastník nepotvrdí, že dosahuje své pohodlné běžné rychlosti chůze. Vysoká rychlost bude určena postupným zvyšováním rychlosti běžeckého pásu, dokud účastník nepotvrdí, že dosáhne maximální rychlosti, kterou může bezpečně chodit. Pro každou rychlost bude zaznamenána 30sekundová zkouška chůze.

Po vyhodnocení rovnováhy a chůze doprovodí člen testovacího týmu účastníka do BEL819 Clinical Exercise Physiology Laboratory, kde provede intermitentní hypoxii (neboli simulovanou).

Intermitentní hypoxie Intermitentní hypoxie bude provedena v BEL819 Clinical Exercise Physiology Laboratory. V této laboratoři je rutinně prováděna intermitentní hypoxie (IRB protokoly 2017090015, 2018110129, 2019070088 a 202005018). Intermitentní hypoxie sestávající z omezeného počtu (5-10/den) krátkých (4-10 minut) záchvatů mírné hypoxie (hladiny kyslíku mezi 10-12 %) vede ke kumulativním a trvalým prospěšným fyziologickým reakcím. Předběžná data shromážděná v Laboratoři klinické fyziologie cvičení ukazují, že frakce kyslíku 11±1 % odpovídá saturaci arteriální kyslíkem 80±2 % u jedinců středního věku. Účastníci budou během celého dechového protokolu sedět. Hypoxický vzduch bude vdechován přes masku připojenou k dvoucestnému ventilu bez zpětného dýchání, který bude sám připojen k 5litrovému nedifuznímu plynovému vaku (Hans Rudolph, Inc, USA). Dýchací vak bude připojen k certifikované lékařské nádrži na plyn obsahující 11 % kyslíku a zbytek dusíku. Protokol intermitentní hypoxie se bude skládat z osmi 4minutových cyklů dýchání hypoxického vzduchu proložených normoxickými cykly dýchání vzduchu v místnosti. Po čtyřech minutách hypoxie budou účastníci přepnuti zpět na dýchání vzduchu v místnosti až do opětovného nasycení, což trvá přibližně jednu minutu. Jakmile arteriální saturace kyslíkem dosáhne základní úrovně, účastníci budou přepnuti zpět na dýchání hypoxického vzduchu a začne další hypoxický cyklus. Na rozdíl od chronické hypoxické expozice jsou rizika spojená s akutní hypoxickou expozicí ve třech 4minutových cyklech minimální a během intermitentní hypoxie nebyly u našich účastníků hlášeny žádné nežádoucí účinky.

Během simulovaného stavu bude v průběhu protokolu dodáván stlačený vzduch (21 % kyslíku) z plynové nádrže místo 11 % kyslíku. Účastníci nedostanou informace o tom, jaký stav (přerušovaná hypoxie nebo simulace) během zkoušek zažívají.

Plicní výměna plynů Měření výměny plynů v plicích dech po dechu, jako je objem kyslíku a oxidu uhličitého, dechová frekvence, dechový objem, minutová ventilace a podíl vdechovaného kyslíku, budou stanoveny z pneumotachometru (Ultima Cardio2, MGC Diagnostics, MN, USA) po celou dobu intermitentní hypoxie. Pneumotachometr bude namontován mezi masku a nedýchající ventil dýchacího okruhu. Pneumotachometr, náustek a ventil proti opětovnému vdechování budou dezinfikovány v 10% roztoku bělidla a vody po dobu 60 minut a mezi každým použitím důkladně opláchnuty vodou z vodovodu po dobu 5 minut. Každý účastník bude mít roušku, kterou bude používat pouze on sám.

Hemodynamika Arteriální křivka získaná prstovou pletysmografií z prostředníku levé ruky bude průběžně zaznamenávána (NOVA, Finapres Medical Systems, Amsterdam, Nizozemsko) během intermitentní hypoxie. Systolický, diastolický a střední arteriální tlak, srdeční frekvence, tepový objem, srdeční výdej a celkový periferní odpor budou odvozeny z tvaru arteriální vlny, což je metoda, která byla ověřena proti invazivním měřením [9]. Všechna data budou zaznamenána v LabChart (Powerlab, ADInstruments Inc., CO, USA) pro pozdější analýzu.

Arteriální saturace kyslíkem Arteriální saturace kyslíkem bude nepřetržitě monitorována pulzní oxymetrií (NOVA, Finapres Medical Systems, Amsterdam, Nizozemsko) po celou dobu intermitentní hypoxie. Sonda pulzního oxymetru bude přiložena na ukazováček levé ruky.

Po přerušované hypoxii (nebo simulované hypoxii) doprovodí člen testovacího týmu účastníka zpět do BEL530, aby provedl vyhodnocení rovnováhy a chůze. Po vyhodnocení odebere člen testovacího týmu účastníkovi elektrody a markery.