Maitorasvapallokalvon (MFGM) vaikutus suolen esteen suojaamiseen juoksijoilla

Utah State Universityn kampuksella suoritettiin satunnaistettu, kaksoissokkoutettu cross-over-harjoituskoe 14 juoksijalla. Tämä 14 juoksijan joukko valittiin suuremmasta 20 juoksijan populaatiosta, joka värvättiin suorittamaan kaksi ensimmäistä koetta. Kahdella alustavalla käynnillä määritettiin kokeellisen kokeen suorittamiseen tarvittavat parametrit. Ensimmäisen käynnin aikana määritettiin juoksijoiden suoliston läpäisevyyden sekä aerobisen kapasiteetin perusarvo. Toisella käynnillä testattiin kyky suorittaa juoksu 80 % VO2max:lla ja mitattiin rasituksen vaikutus suoliston läpäisevyyteen, plasman LPS:ään ja sydämen lämpötilaan.

Kun testipopulaatio oli valittu, suoritettiin satunnaistettu, kaksoissokkoutettu, ristikkäinen koe, jossa testattiin MFGM:n kykyä estää muutos rasituksen aiheuttamassa suolen läpäisevyydessä.

Jokaisen testausistunnon aikana tarkkailtiin sykettä (HR), työtehoa ja sisälämpötilaa (CT). Sykettä ja TT:tä tarkkailtiin CorTemp™-lämpöpillereillä, jotka urheilijat söivät ennen koetta (http://www.hqinc.net/pages/pill_page.html). Lisäksi veri otettiin lähtötilanteessa (ennen tyhjennyskoetta), välittömästi aika-ajon jälkeen ja uudelleen 1 tunnin ja 5 tunnin kohdalla. Verestä analysoitiin harjoituksen intensiteetin (laktaatti), lihasvaurion (kreatiinikinaasi, sytokiinit) ja suoliston estetoiminnan (lipopolysakkaridi, sytokiinit) indeksit. Lisäksi heti juoksun jälkeen urheilijat nauttivat juoman, jossa oli kaksi hiilihydraattia (laktuloosi ja ramnoosi). Seuraavien kuuden tunnin aikana kerättiin virtsaa ja nämä sokerit mitattiin kaasukromatografialla suoliston läpäisevyyden määrittämiseksi.

Aiheen rekrytointi Kaksikymmentä juoksijaa (18–50-vuotiaat) rekrytoitiin alun perin kampuslehtisten, paikallislehden mainosten ja viikoittaisen urheiluoppaan kautta. Osallistujat, joilla oli sairaushistoriaa, mukaan lukien sydänsairaus, hallitsematon verenpainetauti, diabetes, Crohnin tauti, ärtyvän suolen oireyhtymä, paksusuolitulehdus, keliakia, tulehdukselliset tai autoimmuunisairaudet tai laktoosi-intoleranssi, suljettiin pois tutkimuksesta. Kaikkia koehenkilöitä kehotettiin välttämään kaikkia anti-inflammatorisia lääkkeitä vähintään 24 tunnin ajan ennen testaustoimintaa. Ensimmäisen käynnin aamuna hyväksyttyjen koehenkilöiden kehon koostumus mitattiin BodPodilla (Life Measurement, Inc., Concord, CA). Osallistujia pyydettiin pidättäytymään raskaasta harjoituksesta 48 tuntia ennen ensimmäistä käyntiä. Koehenkilöille annettiin 50 ml:n putki, joka sisälsi 5 g laktuloosia ja 2 g ramnoosisokerikoetinta, ja heitä opastettiin juomaan koetin 4 tuntia aamiaisen lopettamisen jälkeen suolen lähtötilanteen läpäisevyyden määrittämiseksi. Koehenkilöille annettiin virtsankeräysastia ja käskettiin keräämään kaikki virtsa 6 tunnin ajan koettimen nauttimisen jälkeen. Koehenkilöt saivat syödä lounasta vasta 1,5 tuntia sokerianturin juomisen jälkeen. 6 tunnin virtsankeräyksen jälkeen koehenkilöt palasivat testipaikalle ja suorittivat juoksevan VO2 max -testin.

Toinen käynti (noin viikko ensimmäisen käynnin jälkeen) Noin 3 tuntia aamiaisen päättymisen jälkeen koehenkilöt raportoivat testipaikalle, että heiltä otettiin verinäyte (plasman LPS-perustason määrittämiseksi), mitattiin paino ja he nielevät lämpötila-anturin. Osallistujat aloittivat harjoitushaasteen (60 minuutin juoksu 80 % VO2 max:lla) noin 4 tuntia aamiaisen päättymisen jälkeen. Harjoitushaaste suoritettiin ilmastoidussa huoneessa 22 °C ilman tuuletinta. Koehenkilöitä tarkkailtiin sen varmistamiseksi, että he juoksivat 80 % VO2 max -arvolla ja heidän ei annettu kuluttaa vettä altistuksen aikana. Välittömästi harjoitushaasteen jälkeen osallistujat söivät sokerianturit. Paino mitattiin, otettiin veri (harjoituksen jälkeinen plasma-LPS) ja koehenkilöitä opastettiin keräämään virtsansa seuraavien kuuden tunnin ajan. Uudelleenhydraation ja virtsan tuotannon helpottamiseksi koehenkilöitä neuvottiin korvaamaan 150 % nestehäviöistään (paino ennen harjoittelua ja sen jälkeen) veden nauttimisella.

20 koehenkilön seulonnan jälkeen viidentoista koehenkilön populaatio suostui osallistumaan cross-over-tutkimukseen. Yksi koehenkilö jäi kesken raskauden vuoksi ja neljä koehenkilöä pääsi osallistumaan aikatauluristiriitojen vuoksi. Yksi koehenkilö jäi kesken nilkkamurtuman jälkeen, joka ei liittynyt tutkimukseen.

Kolmas ja neljäs käynti olivat kokeen jakoosuus, jossa verrattiin MFGM:ää ajoneuvoon. 3. ja 4. käynti olivat identtiset 2. käynnin kanssa, paitsi että osallistujat joivat joko nesteenkorvausajoneuvoa tai nesteenvaihtoa + MFGM:ää 1 tunti ennen harjoitushaastetta ja uudelleen välittömästi harjoituksen jälkeen. Osallistujat ja kokeellisia protokollia hallinnoiva henkilökunta sokeutettiin hoidoista käyttämällä koodattuja, läpinäkymättömiä juoma-astioita. Koehenkilöt suorittavat neljännen käynnin viikkoa myöhemmin ja nauttivat ajoneuvon juoman tai ajoneuvon + MFGM:n.

Tutkimuksen crossover-osuudessa urheilijoille tarjottiin toinen kahdesta juomasta. Kontrollijuoma on muotoiltu nykyisten urheiluravitsemussuositusten mukaan sekä ennen harjoittelua että sen jälkeen. Se sisälsi heraproteiinia, sakkaroosia, maltodekstriinejä, suklaamaomia ja pienen määrän voiöljyä. Testijuoma oli identtinen makroravinnesisällöltään, mutta se sisälsi maitopohjaista ainesosaa nimeltä "maitorasvapallokalvo". Tämä materiaali on eristetty vointuotannon sivutuotteesta, ja se sisältää runsaasti fosfolipidejä. Juomat tarjottiin kolme tuntia ennen harjoituskoetta sekä välittömästi sen jälkeen. Testijuoma sisälsi Arla Foodsin (Lacprodan PL-20) valmistamaa MFGM-rikasta jauhetta, joka sisältää noin 20 % fosfolipidejä ja 60 % proteiinia. Hiirillä tehdyissä tutkimuksissa Dial et al ovat havainneet vaikutuksia suoliston suojaukseen 1 tunnissa, kun eläimille annetaan fosfolipidejä 100 mg/kg ruumiinpainoa. Toinen juoma sovittiin makroravintoainepitoisuuden suhteen, mutta se ei sisältänyt fosfolipidijauhetta.

Mitatut päätepisteet Muutos suolen läpäisevyydessä Lepotilan, perustason suoliston läpäisevyyden määrittämiseen käytettiin Pals-menetelmää. Tämä menetelmä määrittää suoliston läpäisevyyden syöttämällä sulamattomia sokereita laktuloosia ja ramnoosia ja arvioi suolen ja mahalaukun läpäisevyyden saamalla nämä sokerikoettimet virtsaan. Terveessä suoliston epiteelissä laktuloosilla on hyvin rajoitettu kuljetus suoliston esteen läpi. Ramnoosi läpäisee ohutsuolen epiteelin solujen läpi ja toimii sisäisenä kontrollina mahalaukun tyhjenemisnopeuden, suoliston läpikulkuajan ja munuaisten toiminnan huomioon ottamiseksi. Suurempi laktuloosimolekyyli voi ylittää suolen epiteelin vain solunulkoista reittiä tiukkojen liitoskohtien kautta. Siksi korkeampi laktuloosin suhde virtsaan talteenotettuun ramnoosiin viittaa heikentyneeseen suoliston estetoimintoon. Liikuntastressin on osoitettu lisäävän merkittävästi virtsan laktuloosin/ramnoosin suhdetta. Kuten ehdottamamme rasitusrasitusmalli, tätä menetelmää on käytetty osoittamaan, että juokseminen 80 % VO2max:lla tunnin ajan kaksinkertaistaa suolen läpäisevyyden lähtötasoon verrattuna.

Muutos plasman LPS:ssä: Endotoksemian arvioimiseksi plasman LPS-pitoisuudet mitattiin kineettisellä aktiivisuudella Niemanin kuvaamalla tavalla. Plasman LPS mitattiin verestä, joka otettiin ennen harjoittelua (perustaso), välittömästi sen jälkeen sekä 1 ja 5 tunnin kuluttua harjoituskokeen jälkeen. Plasman LPS:n on osoitettu lisääntyvän kestävyysharjoittelun jälkeen, ja sen oletetaan olevan seurausta suolistobakteerien poikkeavasta bakteerien siirtymisestä heikentyneen suolistoesteen kautta. Kohonnut plasma LPS lähtötasosta välittömästi harjoituksen jälkeen on osoitettu aiemmin puolimaratonin, täysmaratonin jälkeen. Odotettiin, että plasman LPS-tasot nousevat rasitusstressin jälkeen ja korreloivat kehon ydinlämpötilaan ja suoliston esteen eheyden laktuloosi/ramnoosi-indeksiin.

Muutos tulehduksellisissa sytokiineissa: IL-6:n, TNFa:n, IL-10:n, IL-17:n, INFy:n, IL-3:n, MCP-1:n, IL-15:n ja GMCSF:n plasmatasot mitattiin lähtötasosta ja 1 tunnin kuluttua harjoituksen jälkeisistä näytteistä. . Sytokiinipitoisuudet määritettiin kaupallisen toimittajan (Quansys Biosystems, Logan, UT) multiplex-entsyymi-immunosorbenttimäärityksellä (ELISA). Nämä sytokiinit valittiin aiemman tutkimuksen perusteella, jossa tutkittiin suoliston vuotoa ja MFGM:n kulutusta LPS-stimuloidussa suolen vuotokokeessa hiirillä. Kaikki sytokiinit lisääntyivät merkittävästi eläimillä, joilla oli vuotava suolet, paitsi GMCSF, ja ne vähenivät merkittävästi MFGM-ruokituilla eläimillä verrokkeihin verrattuna. Lisäksi Ng ym. osoittivat kohonneita plasman IL-10- ja IL-6-pitoisuuksia (50 % ja 65,2 % nousu lähtötasosta) juoksijoilla välittömästi puolimaratonin jälkeen. Samoin IL-6:n ja TNFa:n plasmatasojen on osoitettu nousevan lähtötasosta välittömästi maratonin jälkeen. Alustavien tietojen ja edellä mainittujen tutkimusten perusteella odotettiin, että tulehduksellisten sytokiinien pitoisuudet mitataan rasitusaltistuksen jälkeen ja oletettiin, että MFGM kumoaa tämän vaikutuksen muihin palautusjuomiin verrattuna.

Muutos plasman kreatiinikinaasissa: Kreatiinikinaasi mitattiin näytteistä, jotka otettiin ennen rasitusta, välittömästi sen jälkeen ja 1 tunti sen jälkeen. Kreatiinikinaasi mitattiin käyttämällä kaupallista kolorimetristä kittiä (Sigma) 96-kuoppaisessa UV/vis-levylukijassa (Molecular Devices). Lisääntynyt plasman kreatiinikinaasi on vakiintunut indeksi harjoituksen aiheuttamista lihasvaurioista. Samankaltaisessa tutkimuksessa pyöräilijöillä, jotka ajoivat 85 % VO2 max -arvolla uupumiseen glykogeenin loppumisen jälkeen edellisenä päivänä, oli vähemmän plasman kreatiinikinaasia, kun he nauttivat suklaamaitoa palautusjuomana verrattuna hiilihydraattikorvausjuomaan.

Plasman laktaatti: Anaerobisen aineenvaihdunnan arvioimiseksi plasman laktaatti mitataan lähtötilanteessa, välittömästi rasituksen jälkeen ja 2 tuntia sen jälkeen. Laktaatti mitataan käyttämällä entsymaattista testipakkausta (r-Biopharm, Marshall, MI).

Tässä tutkimuksessa mitattu ensisijainen päätetapahtuma oli laktuloosi/ramnoosin suhde virtsassa ja plasman LPS:ssä. Tiedot analysoitiin yhden tekijän ANOVA:lla ja merkittäviä eroja tutkittiin post-hoc-testauksella. Kehon ytimen lämpötila mitattiin reaaliajassa ja se korreloi suoliston hypoksian ja suolen vuotamisen kanssa.

Kaikki verestä mitatut komponentit (laktaatti, LPS, sytokiinit ja CK) analysoitiin kahden tekijän ANOVA:lla käyttäen aikaa ja käsittelyä muuttujina. Laktaatti otettiin mukaan, koska sitä pidetään yleisesti anaerobisen aktiivisuuden indeksinä. Yksi muu kiinnostava parametri on kreatiinikinaasi. Kuten johdannossa mainittiin, tämä entsyymi havaitaan verestä intensiivisen harjoittelun jälkeen ja sen uskotaan korreloivan lihasvaurioiden kanssa. Lisäksi ainakin kahdessa suklaamaidolla tehdyssä tutkimuksessa on havaittu, että plasman CK on pienempi suklaamaitoa juovilla urheilijoilla verrattuna muihin palautusjuomiin.

Hoitosuunnitelma Kaikki kolme PI:tä olivat aktiivisesti mukana tämän tutkimuksen suunnittelussa ja toteutuksessa sekä näytteiden käsittelyssä ja analysoinnissa. Dr. Ward vastasi MFGM-juoman formuloinnista. Lisäksi tohtori Ward vastasi virtsan GC-FID-analyysistä. Lisäksi tohtori Ward ohjaa tämän projektin tukemaa jatko-opiskelijaa.

Tri Bressel värväsi urheilijat ja auttoi testien järjestämisessä. Lisäksi tohtori Bressel valvoi kaikkia suorituskykykokeita ja harjoitustietojen keräämistä.

Tohtori Hintze vastasi veri- ja virtsanäytteistä. Opiskelija (ja ehkä tohtori Hintze) suoritti LPS-laktaatti- ja CK-määritykset. Lisäksi tohtori Hintze vastasi verinäytteen asianmukaisesta luovuttamisesta ja näytteen toimittamisesta Quansys Biosystemsille sytokiinianalyysiä varten.

Kaikki kolme PI:tä tekivät yhteistyötä tietojen analysoinnissa ja käsikirjoituksen valmistelussa.