Kinetik der Sauerstoffaufnahme während submaximaler Belastung bei Erwachsenen mit Down-Syndrom

Das Down-Syndrom (Ds) ist die häufigste Chromosomenstörung und betrifft etwa 1 von 800 Lebendgeburten in den USA. Zusätzlich zu einer Reihe von Komorbiditäten weisen Personen mit Ds eine geringe kardiorespiratorische Fitness auf. Ihre geringe Fitness kann nicht durch mangelnde körperliche Aktivität, mangelnde Motivation oder mangelndes Verständnis des Tests erklärt werden, sondern hat vielmehr eine physiologische Ursache. Eine autonome Dysfunktion wurde als Hauptursache für die geringe kardiorespiratorische Fitness bei Personen mit Ds identifiziert, sie erklärt das Phänomen jedoch nicht vollständig.

Die kardiorespiratorische Fitness wird durch die Fähigkeit des Körpers zur Energieproduktion bestimmt, die weitgehend von der Fähigkeit abhängt, Sauerstoff aufzunehmen, abzugeben und zu nutzen. Dieser Prozess des Sauerstofftransports wird durch das Lungen-, Herz-Kreislauf- und Muskelsystem und den Grad ihrer Zusammenarbeit gesteuert. Zu Beginn des Trainings reagieren diese drei Systeme verzögert, sodass der Körper die Energieproduktion durch anaerobe Mittel ausgleichen muss, was sich negativ auf die Belastungstoleranz einer Person auswirkt. Je schneller also die Anpassung dieser drei Systeme erfolgt (d. h. je schneller ihre Kinetik), desto besser ist die Fähigkeit, Übungen durchzuführen und zu tolerieren.

Die Anpassungsrate dieser Sauerstofftransportsysteme kann durch die Beurteilung der Sauerstoffaufnahme (pulmonal), des Herzzeitvolumens (kardiovaskulär) und der Kinetik der mitochondrialen Sauerstoffverwertung (Muskel) quantifiziert werden, die alle zu Beginn einen verzögerten, exponentiellen Anstieg in Richtung Steady State zeigen Training mittlerer Intensität. Die Kinetik dieser drei Systeme wurde bei Personen mit Ds noch nie untersucht und könnte wertvolle Erkenntnisse über deren geringe kardiorespiratorische Fitness und reduzierte Belastungstoleranz liefern.

Das Ziel dieses Forschungsvorschlags besteht daher darin, die Unterschiede in der Kinetik der Sauerstoffaufnahme, des Herzzeitvolumens und der mitochondrialen Sauerstoffnutzung zwischen Personen mit und ohne Ds zu bestimmen, um die zugrunde liegende Physiologie besser zu verstehen und möglicherweise die Gesundheit zu verbessern, indem dieses Wissen für Trainingsinterventionen genutzt wird.

Gesamtziel: den Zusammenhang zwischen der Sauerstoffaufnahmekinetik und der kardiorespiratorischen Fitness bei Personen mit Ds besser zu verstehen.

Ziel 1: Vergleich der Geschwindigkeit der Sauerstoffaufnahme, des Herzzeitvolumens und der mitochondrialen Sauerstoffverwertungskinetik als Reaktion auf submaximales Training mittlerer Intensität zwischen Erwachsenen mit und ohne Ds.

Ziel 2: Bestimmung des Zusammenhangs zwischen der Geschwindigkeit der Sauerstoffaufnahmekinetik und der maximalen Sauerstoffaufnahme von Personen mit Ds.

Die Bestimmung, wie sich der Sauerstofftransport auf Personen mit Ds während des Trainings auswirkt, könnte möglicherweise mehr Orientierung für die Gestaltung von Trainingseinheiten und Interventionen geben, da ihr Sauerstofftransportsystem möglicherweise mehr Zeit benötigt, um das erforderliche Arbeitsniveau zu erreichen.

Allgemeines Studiendesign. Die Teilnehmer absolvieren zwei Studienbesuche, bei denen ihre kardiorespiratorischen Kapazitäten mithilfe zweier verschiedener Laufbandprotokolle getestet werden. Bevor die eigentlichen Messungen durchgeführt werden, werden alle Studienmitarbeiter und -verfahren kennengelernt.

Beschreibung der Datenerfassungsbesuche. Die Teilnehmer werden im postprandialen Zustand (>3 Stunden) an zwei verschiedenen Tagen getestet (im Abstand von mindestens 48 Stunden, aber nicht länger als zwei Wochen) und verzichten vor jedem Studienbesuch mindestens 24 Stunden lang auf Bewegung, Alkohol und Koffein . Beim ersten Besuch werden Größe, Gewicht und Umfang gemessen. Die Körperzusammensetzung wird mithilfe der Dual-Energy-Röntgenabsorptiometrie (DEXA) gemessen und eine Echokardiographie wird durchgeführt, um den Aortendurchmesser zu bestimmen und um mögliche verbleibende Herzdefizite festzustellen, die bei Personen mit Ds häufig vorkommen. Abschließend führen die Teilnehmer einen abgestuften maximalen Laufband-Trainingstest durch, um die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2peak) und die submaximale Trainingsintensität für den zweiten Besuch zu bestimmen.

Beim zweiten Besuch werden die Teilnehmer sechs Minuten lang mit einer Intensität laufen, die 80 % ihrer Beatmungsschwelle entspricht, während die pulmonale Sauerstoffaufnahme (mittels Atemzug-für-Atemzug-Gasaustauschanalyse) und das Herzzeitvolumen (mittels Schlag-zu-Schlag-Blutdruckmessung) gemessen werden. und die Sauerstoffversorgung der Muskeln (mittels Nahinfrarotspektroskopie (NIRS)) wird gemessen. Dieser sechsminütige Kampf wird viermal wiederholt, mit einer Pause von 10 Minuten dazwischen. Die vier Kämpfe werden zur Mittelung der drei Signale verwendet, was die Berechnung kinetischer Parameter verbessert.

Kennenlernen. Eltern/Betreuer werden einbezogen, um den Teilnehmern ein unterstützendes Umfeld zu bieten und das Verständnis der Eltern/Betreuer für die Forschung zu verbessern. Vor Beginn der Studie werden Fotos und Videoclips des Labors und der Studienausrüstung zur Verfügung gestellt, um den Teilnehmern zu helfen, sich mit der Laborumgebung und -ausrüstung vertraut zu machen, und die Informationen zur Einverständniserklärung werden den Teilnehmern und ihren Eltern/Betreuern zugesandt Rezension. Die Einweisung der Teilnehmer mit Down-Syndrom gliedert sich in zwei Teile: Sie üben und gewöhnen sich an das Laufband und die Ausrüstung für den abgestuften Maximalbelastungstest (gleich zu Beginn des ersten Besuchs) und sie üben und gewöhnen sich daran Verfahren für das submaximale Übungsprotokoll (Beginn des zweiten Besuchs).