Auswirkungen einer Kreatin-Supplementierung auf kognitive Maßnahmen und Marker für akute Nierenverletzungen nach körperlicher Betätigung bei Hitze

Die skizzierten Forschungsfragen/Hypothesen erfordern 3 Besuche (1 Basisbesuch, dann 2 experimentelle Versuche) im UNI-Übungsphysiologielabor.

Der erste (Basis-)Besuch umfasst das Ausfüllen von Papierkram (informierte Einwilligung, Gesundheitsanamnese-Fragebogen, Fragebogen zur Sporttauglichkeit; PAR-Q+), Einarbeitung in kognitive Bewertungstechniken, anthropometrische Bewertungen und einen maximalen, abgestuften Belastungstest.

Basisbesuch:

- Größe und Gewicht werden mit einem Standstadiometer und InBody-Bioimpedanzanalysen-Ganzkörperanalysator gemessen

• Basis-/Einarbeitung Kognitiver Test: Die NIH Toolbox Fluid Cognition Battery und der Color Word Stroop Test (CWST) werden für Basis-Kognitionswerte und Einarbeitung durchgeführt. Dies wird über ein iPad in einem ruhigen Raum mit minimalen Ablenkungen durchgeführt.
• Fahrradergometertest: Die aerobe Fitness wird mit einem abgestuften, maximalen Sauerstoffverbrauchstest auf einem Fahrradergometer bewertet. Den Probanden wird eine Nasenklammer und ein Mundstück gegeben, die an einen Stoffwechselwagen angeschlossen werden. Herzfrequenzreaktion und Gasaustausch werden während des Tests überwacht.
• Identifizierung der Arbeitsbelastungen für experimentelle Versuche: Nach dem Fahrradergometertest ruhen die Teilnehmer 10 Minuten in sitzender Position. Sie durchlaufen dann eine Reihe von 3-minütigen submaximalen Stufen, um Arbeitsbelastungen zu identifizieren, die einer geschätzten Stoffwechselrate von 4 Watt/Kilogramm Körpergewicht (4 W/kg) und 8 W/kg entsprechen. Watt werden über die Messung des Gasaustauschs (VO2 und respiratorischer Austauschquotient) geschätzt. Diese Intensitäten wurden gewählt, da sie die durchschnittlichen und Spitzenraten waren, die bei einer Stichprobe von Bauarbeitern während der Arbeit im Sommer beobachtet wurden.

Übungsbesuche (Kreatin und Placebo, Besuche 2 & 3):

Jeder experimentelle Übungsbesuch besteht aus einer Supplementierung mit einem standardisierten Frühstück und 90 Minuten Übung auf einem stationären Fahrradergometer in der Wärmekammer des Übungsphysiologielabors. Um die Sicherheit der Teilnehmer und die Konsistenz der Datenerfassung zu gewährleisten, skizziert das Folgende die Umweltbedingungen, Sicherheitsüberlegungen, Übungsprotokolle und Messverfahren, die für jeden Übungsbesuch befolgt werden.

Umweltbedingungen:

Alle Übungstests finden in einer kontrollierten Umweltkammer statt, die eine heiße Übungsumgebung simuliert. Die Bedingungen in der Kammer werden bei 38 °C (100,4 °F) und 40 % relativer Luftfeuchtigkeit (WBGT: ~30,2 °C) gehalten und kontinuierlich über ein Kestrel Drop-Temperatur- und Feuchtigkeitsüberwachungsgerät überwacht.

Supplementverabreichung:

1. Während der 7 Tage vor jedem Übungsbesuch wird der Teilnehmer gebeten, 20 g/Tag Kreatin oder Placebo in verblindeter Weise einzunehmen. Dies wird viermal täglich mit 5 Gramm Supplement eingenommen, die mit Wasser eingenommen werden.
2. Mindestens eine Woche vor dem Versuch stellt ein Mitglied des Forschungsteams dem Teilnehmer 28 Beutel mit 5 Gramm Kreatin oder Placebo zur Verfügung.

Übungsbesuche (Besuche 2 und 3):

1. Bei Ankunft geben die Teilnehmer eine Urinprobe zur Hydratationsbewertung ab (die Probanden sammeln ihre eigene Urinprobe in einem privaten Einzelzimmerbad im Übungsphysiologielabor).

2. Das Urinspezifische Gewicht (USG) wird mit einem Refraktometer nach Standardverfahren gemessen, um die Hydratation zu bestätigen.

   4. Bioelektrische Impedanzanalyse: Die Teilnehmer treten auf ein InBody-Gerät, das den Körperfettanteil misst.

   5. Schlaffragebogen: Die Teilnehmer werden gebeten, einen Schlaffragebogen auszufüllen, um eine Vorstellung zu bekommen, ob Kreatin die Schlafqualität oder -dauer verändert hat.

   6. Standardisiertes Frühstück, Wasser und Supplementverabreichung (1 Stunde vor der Übung)

a. Sobald eine ausreichende Hydratation bestätigt ist, konsumieren die Teilnehmer das zugewiesene Supplement (5 Gramm Kreatin oder Placebo) mit einem standardisierten Frühstück. Nach vollständigem Verzehr von Nahrung und Supplement startet das Forschungsteam den 1-Stunden-Timer, um sicherzustellen, dass volle 60 Minuten gewartet werden, bevor mit der Übung begonnen wird.

7. Nach Supplementierung, aber vor der Übung:

1. Kognition: Die Teilnehmer absolvieren einen Basis-Farbwort-Stroop-Test und NIH Toolbox Fluid Cognition Battery-Test über iPad in einer ruhigen und ablenkungsfreien Umgebung.
2. Blutdruck und Blutentnahme:

i. Die Teilnehmer sitzen 10 Minuten. ii. Blutdruck wird aufgezeichnet und gemessen. iii. Eine Kapillarblutprobe wird vom Ohrläppchen oder Fingertip entnommen, um die Blutzusammensetzung zu messen.

c. Urinsammlung: In einer privaten Toilette entleeren die Teilnehmer ihre Blase in einen Becher. Urin wird dann bei -80 °C gelagert, bis später Marker für akute Nierenverletzung analysiert werden.

d. Nacktkörpergewicht: Die Teilnehmer werden angewiesen, ein privates Badezimmer zu betreten, um das Nacktkörpergewicht zu messen und selbst ein rektales Thermistor zur Messung der Kerntemperatur einzuführen: e. Überwachungsgeräte: i. Die Teilnehmer werden mit einem Polar-Brustgurt ausgestattet, der einen Herzfrequenzmonitor enthält.

ii. Die Teilnehmer werden mit 4 nicht-invasiven Hauttemperatur-iButton-Sensoren ausgestattet, die auf Brust, Arm, Oberschenkel und Bein platziert werden.

8. Vor-Übungs-Basismessungen

1. Die Teilnehmer betreten die Wärmekammer und setzen sich auf einen Stuhl
2. Im Sitzen werden folgende Basismessungen gesammelt:

i. Profile of Mood States (POMS) Fragebogen ii. Color-Word Stroop Test (CWST) (ein Kognitionstest) iii. Thermal Comfort & Strain Scale (TCS) (um wahrgenommenen Hitzestress zu verstehen) iv. Rating of Perceived Exertion (RPE) v. Herzfrequenz (HR) und Kerntemperatur (Tc) vi. Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit vii. Visual Analogue Scale for Fatigue (VAS-F) viii. Gastrointestinal Symptoms Questionnaire (GIQ) ix. Environmental Symptoms Questionnaire (ESQ)

9. Übungsprotokoll

1. Die Teilnehmer fahren 90 Minuten auf einem stationären Fahrrad bei vorherbestimmten Intensitäten, die Arbeitsbelastungen von 4W/kg und 8 W/kg entsprechen, wie durch den VO2max-Test bestimmt. Speziell absolviert der Teilnehmer 3, 30-minütige Zyklen bestehend aus 20 Minuten bei 4 W/kg und 10 Minuten bei 8 W/kg. Den Teilnehmern wird gesagt, dass sie während des Versuchs kein Wasser trinken sollen, aber Wasser wird verfügbar sein, wenn Teilnehmer es wollen.
2. HR und Tc werden während der Übung kontinuierlich überwacht
3. Alle 10 Minuten werden folgende Messungen gesammelt und aufgezeichnet:

i. HR ii. Tc iii. RPE iv. TCS v. Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit vi. Visual Analogue Scale for Fatigue (VAS-F) d. Am Ende jedes 30-minütigen Zyklus absolvieren die Teilnehmer den CWST während des Radfahrens.

e. Während der Minuten 15-25 jedes 30-minütigen Zyklus (die letzten 5 Min bei 4 W/kg und die ersten 5 Min bei 8 W/kg) wird der Teilnehmer an dasselbe Mundstück und dieselbe Nasenklammer angeschlossen, die für den Basisaerobictest verwendet wurden. Dies wird verwendet, um die geschätzte Stoffwechselrate während des Versuchs zu berechnen.

10. Nach-Übungs-Hitzemessungen (in der Wärmekammer):

1. Nach Abschluss des 90-minütigen Übungsprotokolls bleiben die Teilnehmer 10 Minuten in der Kammer sitzen
2. Beginnend bei der 5-Minuten-Nach-Übungs-Marke wird Folgendes gesammelt:

i. HR ii. Tc iii. RPE iv. TCS v. CWST vi. Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit vii. Visual Analogue Scale for Fatigue (VAS-F) viii. POMS ix. GIQ x. ESQ xi. Blutdruck xii. I-STAT Kapillarblutmessung

11. Nach-Übungs-Hydratationsbewertungen

1. Die Teilnehmer geben eine Urinprobe ab, um die Hydratation mit USG, Urinflussrate neu zu bewerten und Urin für zukünftige Analysen zu lagern (wie oben beschrieben).
2. Sie erhalten auch ein zweites Nacktkörpergewicht nach demselben Verfahren wie vor der Übung.
3. Sie geben auch eine Urinprobe ab.
4. Danach erhalten die Teilnehmer ein standardisiertes Wasservolumen (500 mL für Personen < 75 kg, 1 L für Personen ≥75 kg), das sie bis zum Ende der Stunde nach Ende des Übungsversuchs einnehmen sollen.

5. Während dieser Zeit dürfen die Teilnehmer Kleidung wechseln

   12. Nach Abgabe von Urin und Umziehen absolvieren die Teilnehmer alle Kognitionsbewertungen.

   13. 1-Stunde-Nach-Übungs-Hydratationsbewertungen

a. Eine weitere Blutentnahmemessung wird durchgeführt. b. Die Teilnehmer geben eine Urinprobe ab, um die Hydratation mit USG, Urinflussrate neu zu bewerten und Urin für zukünftige Analysen zu lagern.

14. Die Probanden werden dann für ihren zweiten Übungsbesuch eingeplant (nach 28-tägiger Washout-Periode - 21 Tage Washout dann 7 Tage Supplementierung).