Importancia del volumen sanguíneo y su interacción con las adaptaciones cardiovasculares

Antecedentes Está bien establecido que un alto consumo máximo de oxígeno (VO2max) está asociado con un excelente rendimiento físico en las disciplinas deportivas de resistencia. Para lograr un VO2máx alto, se deben optimizar varias cosas de acuerdo con la ecuación de Fick. Uno de los principales determinantes del VO2max es la capacidad de transporte de oxígeno de la sangre, que está dictada por la masa total de hemoglobina y es significativamente mayor en los atletas de resistencia que en las personas sin entrenamiento.

Naturalmente, este sistema está estrictamente regulado para mantener una composición sanguínea constante y para recuperar rápidamente el volumen de sangre si se pierde debido a, por ejemplo, una hemorragia, pero también puede verse alterado por el ejercicio o la exposición a condiciones ambientales extremas. Los cambios en el volumen y la composición de la sangre ya se pueden ver después de dos semanas de entrenamiento físico convencional, donde se observan aumentos en el PV en combinación con niveles elevados de eritropoyetina (EPO), mientras que el volumen de glóbulos rojos no se ve afectado. Esto apoya la noción propuesta de que el riñón actúa como un "critímetro" y que un hematocrito reducido debido a la expansión de PV por lo tanto puede regular la eritropoyesis. En individuos ya entrenados, es decir, atletas, PV y Hbmass se pueden aumentar aún más a través de la exposición repetida o prolongada a la altitud o condiciones ambientales cálidas.

Preguntas de investigación e hipótesis.

1. Explore las diferencias individuales y de género en el transcurso del tiempo y la relación entre las adaptaciones cardiovasculares (centrales y periféricas) al entrenamiento aeróbico a largo plazo y los cambios concomitantes en el volumen de sangre.
2. Evaluar las diferencias entre géneros y los factores que influyen en las diferencias individuales (respondedores altos frente a bajos), con la hipótesis de que las mujeres tienen una respuesta cardiovascular embotada al entrenamiento aeróbico a largo plazo.
3. ¿Cuál es la importancia relativa del volumen de sangre, las adaptaciones metabólicas y cardiovasculares de los músculos para el rendimiento y la potencia aeróbica?

Se realizará una prueba de ejercicio incremental en un cicloergómetro para determinar la tasa de trabajo máxima y el VO2max. Se toman cuatro muestras de sangre venosa, cada una de 4 ml, durante el período de descanso. El volumen sanguíneo y la composición corporal de los sujetos se evalúan con una técnica de DXA-scan y CO-rebreathing después de un breve período de descanso después de la prueba de ejercicio.

En la segunda prueba experimental (visita 2), los participantes se familiarizarán con el protocolo experimental pedaleando en posición semiinclinada. Para el experimento, los participantes se someterán a una prueba estandarizada de tolerancia ortostática mediante una presión negativa en la parte inferior del cuerpo (LBNP) de -15 mmHg durante un máximo de 10 min y -30 mmHg durante un máximo de 10 min. La función ventricular se mide en ambos niveles de LBNP. Después de la prueba de tolerancia ortostática, el sujeto realizará ciclismo semirrecostado a dos intensidades submáximas con euhidratación (control). Al menos 30 minutos después de la primera sesión de ejercicio (después de que el sujeto haya regresado a los niveles hemodinámicos iniciales), los sujetos ingerirán una bebida hipertónica con el objetivo de aumentar el PV en ~15 % (intervención). La función ventricular se mide de nuevo antes de que se inicie la segunda tanda de ciclismo submáximo semirreclinado a las mismas intensidades que se mencionaron anteriormente.

En la tercera visita (visita 3) mediremos si el régimen de ejercicio tiene efectos sobre la regulación del flujo sanguíneo periférico (brazo). La función vascular periférica se determina mediante medidas del diámetro de la arteria braquial y la velocidad de la sangre mediante ultrasonografía dúplex antes y después de la dilatación mediada por flujo (FMD), en la que se infla un manguito colocado alrededor de la parte superior del brazo a 200 mmHg durante 5 min para luego desinflarlo. La sensibilidad vascular y la función endotelial se miden por ultrasonido antes y después de la infusión de los fármacos vasoactivos Acetilcolina (Ach) (25 y 100 μg min-1 (kg de masa del brazo)-1), nitroprusiato de sodio (SNP) (0,75, 1,5 y 3,0 μmol min-1 L brazo-masa-1). Entre todas estas medidas habrá un descanso de mínimo 15 min. Antes de que el sujeto abandone esta visita por primera vez (línea de base), también se toman dos biopsias musculares de aproximadamente 150 mg para el cultivo de células y la evaluación de los cambios en la densidad capilar, la composición de la fibra muscular y la densidad y función mitocondrial. También se tomará una biopsia muscular durante la visita uno en el punto de muestreo después de 2 semanas, 1, 2 y 6 meses después de la línea base y con dos biopsias musculares a los 12 meses después de la ronda inicial, lo que hace un total de ocho biopsias para cada sujeto.

Después de que haya concluido la primera ronda del experimento, los sujetos se someterán a un régimen de ejercicio durante 12 meses, que consistirá en 3-4 sesiones semanales de entrenamiento de ciclismo supervisadas y monitoreadas. El entrenamiento físico será supervisado y estructurado de manera progresiva para acostumbrar a los sujetos al ejercicio regular y de alta intensidad. Los sujetos volverán a someterse a los procedimientos del estudio a las 2 semanas, 1, 2, 6 y 12 meses después de las medidas iniciales para permitir un análisis continuo de las adaptaciones cardiovasculares a corto y largo plazo. Además, queremos medir el flujo sanguíneo coronario, el volumen mitocondrial muscular y la función para determinar los efectos de las adaptaciones centrales versus periféricas al entrenamiento a largo plazo al inicio, a los 2, 6 y 12 meses.

Para discernir cualquier efecto cardiovascular central de los periféricos, queremos normalizar de forma aguda el volumen de sangre mediante flebotomía en la visita final del entrenamiento físico de 12 meses. Antes y después de la flebotomía, se determinarán el VO2max y el Q̇max para investigar cualquier adaptación cardiovascular central.

Los sujetos de este proyecto están sujetos a las siguientes medidas: ecografía cardíaca y vascular, biopsias musculares, cateterismo con muestras de sangre arterial y venosa, técnica de reinhalación de CO, DXA-scan, electrocardiograma (ECG), dilatación mediada por flujo, respuesta vasodilatadora a intra -infusión arterial de Ach y SNP, LBNP, prueba de rendimiento y flebotomía.