Verimäärän merkitys ja sen vuorovaikutus sydän- ja verisuonitauteihin

Tausta On tunnettua, että korkea maksimaalinen hapenkulutus (VO2max) liittyy erinomaiseen fyysiseen suorituskykyyn kestävyyslajeissa. Korkean V ̇O2max:n saavuttamiseksi useita asioita on optimoitava Fickin yhtälön mukaisesti. Yksi VO2max:n päätekijöistä on veren hapensiirtokyky, joka määräytyy hemoglobiinin kokonaismassasta ja on huomattavasti korkeampi kestävyysurheilijoilla kuin harjoittamattomilla yksilöillä.

Luonnollisesti tämä järjestelmä on tiukasti säädelty ylläpitämään vakaata veren koostumusta ja palauttamaan nopeasti veren tilavuuden, jos se menetetään verenvuodon vuoksi, mutta sitä voidaan muuttaa myös harjoituksen ja/tai äärimmäisten ympäristöolosuhteiden vuoksi. Muutoksia veren tilavuudessa ja koostumuksessa on havaittavissa jo kahden viikon tavanomaisen harjoittelun jälkeen, jolloin PV:n nousu näkyy yhdessä kohonneen erytropoietiinin (EPO) kanssa, kun taas punasolujen määrä pysyy ennallaan. Tämä tukee ehdotettua käsitystä munuaisen toimimisesta "kriteerimittarina" ja sitä, että PV:n laajenemisesta johtuva hematokriitin alentuminen voi siten säädellä erytropoieesia. Jo koulutetuilla yksilöillä, eli urheilijoilla, PV ja Hbmass voivat nousta entisestään toistuvalla ja/tai pitkittyneellä altistumisella korkeudelle tai kuumille ympäristöolosuhteille.

Tutkimuskysymykset ja hypoteesi

1. Tutki sukupuolisia ja yksilöllisiä eroja ajassa ja kardiovaskulaaristen (keskus- ja perifeeristen) sopeutumisten pitkäaikaiseen aerobiseen harjoitteluun ja siihen liittyvien veren tilavuuden muutosten välillä.
2. Arvioi sukupuolten välisiä eroja ja yksilöllisiin eroihin vaikuttavia tekijöitä (korkea vs. alhainen vaste) - olettaen, että naisella on tylsä ​​sydän- ja verisuonivaste pitkäaikaiseen aerobiseen harjoitteluun.
3. Mikä on veritilavuuden, lihasten aineenvaihdunnan ja kardiovaskulaaristen mukautumisten suhteellinen merkitys suorituskyvylle ja aerobiselle teholle?

Maksimityötaajuuden ja VO2max:n määrittämiseksi tehdään asteittainen rasitustesti pyöräergometrillä. Lepoajan aikana otetaan neljä laskimoverinäytettä, kukin 4 ml. Koehenkilöiden verentilavuus ja kehon koostumus arvioidaan DXA-skannauksella ja CO-rebehathing-tekniikalla rasitustestin jälkeisen lyhyen tauon jälkeen.

Toisessa kokeellisessa kokeessa (käynti 2) osallistujat perehdytetään kokeelliseen protokollaan pyöräilemällä puolimakaavassa asennossa. Kokeen osallistujille tehdään standardoitu ortostaattisen sietokyvyn testi alemman kehon alipaineella (LBNP) -15 mmHg enintään 10 minuutin ajan ja -30 mmHg enintään 10 minuutin ajan. Kammiotoiminta mitataan molemmilla LBNP-tasoilla. Ortostaattisen toleranssitestin jälkeen koehenkilö suorittaa puolimakaavan pyöräilyn kahdella submaksimaalisella intensiteetillä euhydraatiolla (kontrolli). Vähintään 30 minuuttia ensimmäisen harjoituksen jälkeen (kun kohde on palannut hemodynaamisille lähtötasoille) koehenkilöt nauttivat hypertonisen juoman tavoitteenaan lisätä PV:tä ~15 % (interventio). Kammiotoiminta mitataan uudelleen ennen kuin toinen puolimakaava submaksimaalinen sykli aloitetaan samoilla intensiteeteillä kuin edellä mainittiin.

Kolmannella käynnillä (käynti 3) mitataan, onko harjoitusohjelmalla vaikutuksia perifeerisen (käsivarren) verenvirtauksen säätelyyn. Ääreisverisuonten toiminta määritetään mittaamalla olkapäävaltimon halkaisija ja veren nopeus käyttämällä kaksisuuntaista ultraäänitutkimusta ennen ja jälkeen virtausvälitteisen laajentumisen (FMD), jossa olkavarren ympärille asetettu mansetti puhalletaan paineeseen 200 mmHg 5 minuutiksi, jotta se tyhjennetään. Verisuonten herkkyys ja endoteelin toiminta mitataan sitten ultraäänellä ennen ja jälkeen vasoaktiivisten lääkkeiden asetyylikoliini (Ach) (25 ja 100 μg min-1 (kg käsipaino)-1), natriumnitroprussidi (SNP) (0,75, 1,5 ja 3,0 μmol min-1 l käsivarren massa-1). Kaikkien näiden mittausten välillä pidetään vähintään 15 minuutin tauko. Ennen kuin koehenkilö poistuu tältä vierailulta ensimmäistä kertaa (perustaso), otetaan myös kaksi noin 150 mg:n lihasbiopsiaa solujen viljelyä ja kapillaaritiheyden, lihassäikeen koostumuksen ja mitokondrioiden tiheyden ja toiminnan muutosten arvioimiseksi. Yksi lihasbiopsia otetaan myös käynnin aikana näytteenottopaikalla 2 viikon, 1, 2 ja 6 kuukauden kuluttua lähtötilanteesta ja kaksi lihasbiopsiaa 12 kuukauden kuluttua lähtötilanteesta, jolloin kullekin koehenkilölle tehdään yhteensä kahdeksan biopsiaa.

Ensimmäisen koekierroksen päätyttyä koehenkilöt käyvät läpi 12 kuukauden harjoitusohjelman, joka koostuu 3-4 ohjatusta ja valvotusta pyöräilyharjoituksesta viikoittain. Harjoitusharjoittelu ohjataan ja strukturoidaan progressiivisesti, jotta koehenkilöt tottuu säännölliseen ja intensiiviseen harjoitteluun. Koehenkilöt joutuvat uudelleen tutkimustoimenpiteisiin 2 viikon kuluttua 1, 2, 6 ja 12 kuukauden kuluttua lähtötason mittauksista, jotta lyhyen ja pitkän aikavälin kardiovaskulaarisia mukautuksia voidaan analysoida jatkuvasti. Lisäksi haluamme mitata sepelvaltimon verenkiertoa, lihasten mitokondrioiden tilavuutta ja toimintaa määrittääksemme sentraalisten ja perifeeristen sopeutumisten vaikutukset pitkäaikaiseen harjoitteluun lähtötilanteessa, 2, 6 ja 12 kuukauden kohdalla.

Eristääksemme perifeeristen keskusten sydän- ja verisuonivaikutukset, haluamme akuutisti normalisoida veren tilavuuden flebotomialla 12 kuukauden harjoittelun viimeisellä käynnillä. Ennen ja jälkeen flebotomiaa määritetään VO2max ja Q̇max mahdollisten keskusten sydän- ja verisuonimuutosten tutkimiseksi.

Tämän projektin kohteet ovat seuraavien toimenpiteiden kohteena: Sydämen ja verisuonten ultraääni, lihasbiopsiat, katetrointi valtimo- ja laskimoverinäytteillä, CO-uudelleenhengitystekniikka, DXA-skannaus, elektrokardiogrammi (EKG), virtausvälitteinen laajentuminen, verisuonia laajentava vaste - Ach:n ja SNP:n valtimoinfuusio, LBNP, suorituskykytesti ja flebotomia.