Betydningen af ​​blodvolumen og dens interaktion med kardiovaskulære tilpasninger

Baggrund Det er veletableret, at et højt maksimalt iltforbrug (VO2max) er forbundet med fremragende fysisk præstation i udholdenhedssportsdiscipliner. For at opnå en høj V ̇O2max skal flere ting optimeres som ifølge Fick-ligningen. En af de vigtigste determinanter for VO2max er blodets iltbærende kapacitet, som er dikteret af den samlede hæmoglobinmasse og er signifikant højere hos udholdenhedsatleter end utrænede individer.

Naturligvis er dette system stramt reguleret for at opretholde en stabil blodsammensætning og for omgående at genvinde blodvolumen, hvis det tabes på grund af f.eks. blødning, men det kan også ændres ved træning og/eller udsættelse for ekstreme miljøforhold. Ændringer i blodvolumen og sammensætning kan ses allerede efter to ugers konventionel træningstræning, hvor stigninger i PV ses i kombination med forhøjet erythropoietin (EPO), mens volumen af ​​røde blodlegemer forbliver upåvirket. Dette understøtter den foreslåede forestilling om, at nyren fungerer som et "critmeter", og at en reduceret hæmatokrit på grund af ekspansion af PV derved kan regulere erythropoiesis. Hos allerede trænede individer, dvs. atleter, kan PV og Hbmasse øges yderligere gennem gentagen og eller længerevarende eksponering for højder eller varme miljøforhold.

Forskningsspørgsmål og hypoteser

1. Udforsk køns- og individuelle forskelle i tidsforløbet og forholdet mellem kardiovaskulære (centrale og perifere) tilpasninger til langvarig aerob træning og de samtidige blodvolumenændringer.
2. Evaluer forskelle mellem køn og faktorer, der påvirker individuelle forskelle (høj vs. lav responderende) - hypotese om, at kvinder har en afstumpet kardiovaskulær reaktion på langvarig aerob træning.
3. Hvad er den relative betydning af blodvolumen, muskelmetaboliske og kardiovaskulære tilpasninger for ydeevne og aerob kraft.

En trinvis træningstest på et cykelergometer vil blive udført for at bestemme den maksimale arbejdshastighed og VO2max. Fire venøse blodprøver på hver 4 ml tages i hvileperioden. Forsøgspersonernes blodvolumen og kropssammensætning evalueres med en DXA-scanning og CO-genåndingsteknik efter en kort hvileperiode efter træningstesten.

I de andet eksperimentelle forsøg (besøg 2) vil deltagerne blive bekendt med den eksperimentelle protokol ved at cykle i den halvt liggende stilling. Til eksperimentet vil deltagerne gennemgå en standardiseret test af ortostatisk tolerance ved et underkropsundertryk (LBNP) på -15 mmHg i maksimalt 10 minutter og -30 mmHg i maksimalt 10 minutter. Ventrikulær funktion måles ved begge niveauer af LBNP. Efter den ortostatiske tolerancetest vil forsøgspersonen udføre semi-liggende cykling ved to submaksimale intensiteter med euhydrering (kontrol). Mindst 30 minutter efter det første træningspas (efter at forsøgspersonen er vendt tilbage til baseline hæmodynamiske niveauer), vil forsøgspersonerne indtage en hypertonisk drik med det formål at øge PV med ~15 % (intervention). Ventrikulær funktion måles igen, før det andet anfald af semi-liggende submaksimal cykling påbegyndes ved samme intensiteter som før nævnt.

I det tredje besøg (besøg 3) vil vi måle, om træningsregimet har effekter på perifer (arm) blodgennemstrømningsregulering. Den perifere vaskulære funktion bestemmes ved målinger af brachialis arteriediameter og blodhastighed ved hjælp af duplex ultralydsografi før og efter flow-medieret dilatation (FMD), hvor en manchet placeret omkring overarmen pustes op til 200 mmHg i 5 minutter for derefter at blive tømt. Vaskulær følsomhed og endotelfunktion måles derefter ved ultralyd før og efter infusion af de vasoaktive lægemidler Acetylcholin (Ach) (25 og 100 μg min-1 (kg arm-masse)-1), Sodium Nitroprusside (SNP) (0,75, 1,5 og 3,0 μmol min-1 L arm-masse-1). Mellem alle disse målinger vil der være en pause på minimum 15 min. Inden forsøgspersonen forlader dette besøg for første gang (baseline) tages der også to muskelbiopsier på ca. 150 mg til dyrkning af celler og vurdering af ændringer i kapillærtæthed, muskelfibersammensætning og mitokondriel tæthed og funktion. En muskelbiopsi vil også blive taget under besøg et ved prøvetagningsstedet efter 2 uger, 1, 2 og 6 måneder efter baseline og med to muskelbiopsier 12 måneder efter baseline-runden, hvilket giver i alt otte biopsier for hvert forsøgsperson.

Efter den første forsøgsrunde er afsluttet, vil forsøgspersonerne gennemgå et træningsregime i 12 måneder, bestående af 3-4 overvågede og overvågede cykeltræningssessioner ugentligt. Træningen vil blive overvåget og struktureret på en progressiv måde for at vænne forsøgspersonerne til regelmæssig og højintensiv træning. Forsøgspersoner vil igen gennemgå undersøgelsesprocedurer 2 uger 1, 2, 6 og 12 måneder efter baseline-målinger for at muliggøre kontinuerlig analyse af de kort- og langsigtede kardiovaskulære tilpasninger. Derudover ønsker vi at måle koronar blodgennemstrømning, muskelmitokondriel volumen - og funktion for at bestemme effekterne af centrale versus perifere tilpasninger til langtidstræning ved baseline, 2, 6 og 12 måneder.

For at skelne eventuelle centrale kardiovaskulære effekter fra perifere, ønsker vi at akut normalisere blodvolumen ved flebotomi ved det sidste besøg af den 12 måneder lange træningstræning. Før og efter flebotomi vil VO2max og Q̇max blive bestemt for at undersøge eventuelle centrale kardiovaskulære tilpasninger.

Emner i dette projekt er udsat for følgende tiltag: Hjerte- og kar-ultralyd, muskelbiopsier, kateterisering med arterielle og venøse blodprøver, CO-genåndingsteknik, DXA-scanning, Elektrokardiogram (EKG), Flow-medieret udvidelse, vasodilatorrespons på intra -arteriel infusion af Ach og SNP, LBNP, præstationstest og flebotomi.