Respuestas fisiológicas en adultos jóvenes y mayores durante una ola de calor simulada prolongada (HW1)

OBJETIVOS Intervención 1: Evaluar el efecto de la edad en el almacenamiento de calor en todo el cuerpo, la temperatura central del cuerpo y el desarrollo de tensión cardiovascular e inflamación aguda durante la exposición de un día (9 horas) a condiciones de olas de calor simuladas.

Intervención 2: Determinar si la exposición de corta duración (2 horas) a un ambiente con aire acondicionado después de la exposición al calor extremo da como resultado reducciones duraderas en la tensión fisiológica en adultos mayores al regresar al calor.

Hipótesis Intervención 1: Los adultos mayores experimentarán un mayor almacenamiento de calor durante la ola de calor simulada de 9 horas en comparación con los participantes más jóvenes. En consecuencia, la temperatura central del cuerpo será mayor en los adultos mayores y las diferencias entre los grupos se exacerbarán a medida que avance la exposición. También exploraremos la hipótesis secundaria de que las diferencias en la temperatura corporal estarán acompañadas de mayores alteraciones en las variables cardiovasculares e inflamación aguda circulatoria e intracelular en los adultos mayores.

Intervención 2: El almacenamiento de calor corporal se exacerbará en los adultos mayores expuestos a la intervención del centro de enfriamiento al regresar al calor (horas 5-6) en comparación con los adultos mayores de la Intervención 1 que permanecieron en el calor. En consecuencia, la temperatura central del cuerpo será comparable (estadísticamente equivalente) entre los grupos al final de la exposición.

Métodos Participantes Se reclutará un total de 20 adultos jóvenes (edad: 18-31 años) y 40 adultos mayores (edad: 64-80 años) para el proyecto propuesto, con una distribución aproximadamente uniforme de hombres y mujeres en cada brazo de intervención. Los adultos jóvenes (n = 20) y mayores (n = 20) completarán la Intervención 1 y una cohorte separada de adultos mayores (n = 20) completará la Intervención 2. Los participantes serán homogéneos en cuanto a características antropomórficas y niveles habituales de actividad física como verificado a través de cuestionarios estandarizados.

Diseño experimental Instrucciones previas a la prueba Se pedirá a todos los participantes que eviten la actividad física extenuante y el alcohol durante las 24 horas previas a todas las sesiones preliminares y experimentales y que coman una comida ligera 2 horas antes del comienzo de cada sesión. También se pedirá a los participantes que consuman un mínimo de 500 ml de agua la noche anterior y la mañana de cada sesión para garantizar una hidratación adecuada. Se verificará una adecuada hidratación a su llegada al laboratorio (gravedad específica de la orina <1,025). Para todas las sesiones, los participantes usarán pantalones cortos deportivos (y una camiseta deportiva para mujeres).

Evaluación preliminar Todos los participantes completarán una evaluación preliminar un mínimo de 7 días antes de la primera sesión experimental. Durante esta sesión, se familiarizarán con todos los procedimientos y técnicas de medición y completarán el Cuestionario Get Active (GAQ) y el Cuestionario de evaluación previa a la participación de la American Heart Association para evaluar su elegibilidad para participar. El GAQ también se utilizará para evaluar los niveles de actividad habitual junto con el Cuestionario de actividad física de Kohl. Los participantes también proporcionarán su consentimiento informado verbal y escrito en este momento. La altura y la masa corporal se determinarán mediante un estadiómetro médico y un terminal de pesaje de alto rendimiento, respectivamente, y a partir de estas medidas se calculará la superficie corporal.

Protocolo Experimental (Intervención 1) Cada sesión comenzará a las 07:00-09:00. Al llegar al laboratorio, el participante proporcionará una muestra de orina para la evaluación de la gravedad específica de la orina, después de lo cual se obtendrá una medición de la masa corporal desnuda. Luego, los participantes insertarán una sonda de temperatura para la medición continua de la temperatura rectal. Posteriormente, los participantes serán instrumentados para la medición de la temperatura de la piel y el ecocardiograma de 5 derivaciones. Los parámetros cardiovasculares de referencia se evaluarán a través de una breve batería de pruebas cardiovasculares (~45 min), realizada de la siguiente manera. Las presiones sistólica y diastólica arterial braquial reconstruidas a partir de formas de onda de presión arterial medidas en el dedo medio derecho (técnica de fijación de volumen) y registros de ecocardiograma de 5 derivaciones se recopilarán durante 10 minutos mientras el participante descansa en silencio (respiración espontánea). Inmediatamente después, las presiones arteriales sistólica y diastólica se medirán por triplicado mediante auscultación manual (~30 segundos entre medidas), después de lo cual se medirán los flujos sanguíneos del antebrazo y la pantorrilla en el lado derecho del cuerpo mediante pletismografía de oclusión venosa automatizada. Durante toda la batería de pruebas, el participante estará sentado con ambos pies en el suelo, excepto durante las mediciones del flujo sanguíneo de las extremidades, donde las extremidades instrumentadas estarán elevadas para facilitar el drenaje venoso. Finalmente, se obtendrá una muestra de sangre venosa y la medición de la masa corporal.

Luego, los participantes serán transferidos a la cámara calorimétrica directa de cuerpo entero, regulada a 40°C y ~10-15% de humedad. Estas condiciones se eligieron para simular las temperaturas máximas experimentadas durante las olas de calor y son similares a las condiciones máximas de las olas de calor recientes en América del Norte en 2018 (Ottawa, Ontario; 34 °C y 58 %, índice de calor: 41 °C) y Europa en 2003 (París). , Francia; 38°C y 25%, índice de calor: 38°C). El participante descansará tranquilamente durante 3 horas (horas 1-3) dentro de la cámara del calorímetro mientras se mide continuamente la producción y el intercambio de calor de todo el cuerpo. A las 3 horas, el participante saldrá del calorímetro y se realizará nuevamente la breve batería de pruebas cardiovasculares seguida de una medición de la masa corporal. Se pasarán de 4 a 6 horas descansando al calor en la cámara térmica adyacente al calorímetro. Durante este tiempo, los participantes podrán consumir un almuerzo ligero con bajo contenido de agua. El agua del grifo se proporcionará ad libitum a través de un enfriador de agua aislado de autoservicio ubicado en la cámara térmica. Luego se realizará otra batería cardiovascular seguida de una medición de la masa corporal. Luego, el participante volverá a ingresar al calorímetro donde pasará las últimas 3 horas (horas 6-9). Al final de este período, los participantes se someterán a una cuarta y última batería de pruebas cardiovasculares y se obtendrá una muestra de sangre venosa final y una medición de la masa corporal.

Análisis estadístico y cálculo del tamaño de la muestra Las variables primarias y secundarias se evaluarán mediante modelos lineales de efectos mixtos. El tiempo se modelará como un efecto fijo repetido dentro del sujeto y el grupo de edad se modelará como un efecto fijo entre sujetos. Los valores de exposición previa al calor de la variable de resultado, el sexo del participante y la actividad física semanal autoinformada (min/semana, evaluada mediante el GAQ) se incluirán como covariables. La identificación de los participantes se modelará como un efecto aleatorio en todos los análisis. El criterio de información de Akaike se utilizará para determinar el efecto aleatorio y las estructuras de varianza/covarianza.

Se realizarán comparaciones múltiples post hoc sobre las medias marginales estimadas del modelo. Dado el pequeño número de comparaciones para cada variable, no se emplearán correcciones de multiplicidad. La homocedasticidad se evaluará para todos los modelos mediante una evaluación visual de las parcelas residuales. La distribución normal aproximada de los residuos se evaluará mediante inspección visual de histogramas y gráficos Q-Q. Los datos se transformarán logarítmicamente en caso de que la distribución de residuos se desvíe significativamente de la normalidad. Para todos los análisis, alfa se establecerá en 0,050. Las estadísticas descriptivas se presentarán como medias y desviaciones estándar. Las comparaciones entre grupos y/o puntos de tiempo se presentarán como medias e intervalos de confianza del 95 % [límite inferior, límite superior].

Un análisis de poder a priori determinó que se requería un tamaño de muestra total de 19 jóvenes y 19 adultos mayores para detectar una diferencia en la tasa de almacenamiento de calor de todo el cuerpo entre los grupos al final de cada sesión de calorímetro (es decir, horas 3 y 9) con un 80% de poder estadístico. En lugar de datos clínicamente significativos (es decir, lo que se consideraría un cambio clínicamente significativo en el almacenamiento de calor en todo el cuerpo), se calculó el tamaño del efecto estandarizado (d de Cohen = 1,06) en función de la diferencia en la tasa de almacenamiento de calor en todo el cuerpo entre adultos jóvenes y mayores durante los 30 minutos finales de un protocolo de exposición al calor de 3 horas (jóvenes: -2 [26] kJ/hora, mayores: 43 [54] kJ/hora) en nuestro trabajo anterior.

Protocolo Experimental (Intervención 2) Diseño experimental El protocolo para la Intervención 2 es idéntico al de la Intervención 1 excepto que después de la primera sesión de calorímetro y la batería cardiovascular subsiguiente, los participantes saldrán de la cámara térmica y pasarán ~2 horas (horas 5-6) descansando en una habitación con aire acondicionado (~23°C, ~50% de humedad relativa). De manera similar a la Intervención 1, los participantes podrán comer un pequeño almuerzo proporcionado por ellos mismos durante este tiempo y consumir agua (del grifo) ad libitum. La tercera batería cardiovascular también se realizará en el ambiente refrigerado. Al igual que en la Intervención 1, los participantes volverán a ingresar al calorímetro durante las últimas 3 horas, donde descansarán en el calor durante el resto de la sesión experimental.

Análisis estadístico y cálculos del tamaño de la muestra Se realizará un análisis estadístico para la Intervención 2 para evaluar si la exposición al mediodía a una habitación refrigerada da como resultado un mayor almacenamiento de calor corporal después de la exposición, de modo que las respuestas fisiológicas sean similares a las del grupo no refrigerado al final. de la simulación de ola de calor de 9 horas. El almacenamiento de calor acumulativo de todo el cuerpo se evaluará utilizando un modelo lineal de efectos mixtos con un grupo experimental modelado como un efecto fijo entre sujetos. El almacenamiento de calor acumulativo durante las primeras tres horas de la exposición de 9 horas se incluirá como una covariable para tener en cuenta la influencia de cualquier factor interindividual o intraindividual (p. ej., sexo, niveles de actividad física), medido o no medido, que afecte a todo el - Intercambio y almacenamiento de calor corporal. Las comparaciones de almacenamiento de calor entre grupos se realizarán utilizando las medias marginales estimadas del modelo.

La temperatura central del cuerpo, estimada por la temperatura rectal (resultado principal), se analizará con un modelo lineal de efectos mixtos con un grupo experimental (dos niveles: enfriamiento y no enfriamiento) modelado como un efecto fijo entre sujetos y el tiempo como un -efecto fijo del sujeto (0, 1, 2 y 3 horas de intervención posterior al enfriamiento). Al igual que el modelo para el almacenamiento de calor, la temperatura rectal al final de la primera sesión de calorimetría (es decir, la hora 3 de la exposición de 9 horas) se incluirá como una covariable para tener en cuenta la influencia de cualquier medida o no medida inter o intra- factores individuales que afectan las respuestas de la temperatura corporal a la exposición al calor en reposo.

A continuación, se evaluará el efecto del enfriamiento sobre la temperatura rectal a través de dos pruebas unilaterales realizadas en las medias marginales estimadas derivadas del modelo de efectos mixtos en cada momento. Los límites de equivalencia se establecerán en ±0,3 °C, lo que corresponde a la variación diaria típica de la temperatura central y se ha sugerido que refleja un cambio significativo/detectable en la temperatura corporal en un estudio reciente que evalúa la influencia de las estrategias de enfriamiento en tensión fisiológica en adultos jóvenes. Las variables secundarias serán evaluadas de manera similar. El nivel de significación se fijará en P < 0,050. Las estadísticas descriptivas se presentarán como media (desviación estándar) y las comparaciones entre grupos se presentarán como media ± intervalo de confianza del 95 %.

Un análisis de potencia a priori determinó que se requiere un tamaño de muestra total de 18 adultos mayores en cada grupo (36 participantes en total) para confirmar si las diferencias entre grupos en la temperatura rectal son equivalentes dentro de los límites superior e inferior de +0,3 °C y -0,3 °C, respectivamente, con 80% de potencia. Esto corresponde a un tamaño del efecto (d de Cohen) de 1,0, basado en la desviación estándar combinada de 0,3 °C, determinada a partir de datos publicados de nuestro laboratorio que demuestran una diferencia de 0,2 °C (DE 0,3) en la temperatura central entre adultos jóvenes y mayores y una diferencia de 0,0 °C (SD 0,3) en la temperatura central entre adultos mayores con y sin diabetes tipo 2 después de 3 horas de descanso en un ambiente caluroso.