Sirppisolun ominaisuus ja harjoitus, kuuman ympäristön vaikutus (TDex)

Johdanto

Sirppisolusairaus on perinnöllinen sairaus, jolle on tunnusomaista epänormaali hemoglobiini, jota kutsutaan hemoglobiini S:ksi tai sirppihemoglobiiniksi koehenkilöiden punasoluissa. Homotsygoottinen muoto (hemoglobiini SS) aiheuttaa sirppisoluanemiaa ja on vaikein sirppisolusairaus. Hemoglobiini-SC-sairaus ja hemoglobiini-Sβ-talassemia ovat kaksi muuta yleistä sirppisolusairauden muotoa. Sirppisolupiirteen kantajat ovat henkilöitä, jotka ovat perineet hemoglobiini S:n toiselta vanhemmalta ja normaalin hemoglobiini A:n toiselta (heterotsygoottinen AS). Nämä ihmiset ovat yleensä terveitä. Kuitenkin yhä useammin on raportoitu vakavia komplikaatioita, erityisesti ponnistelujen ja korkealla oleskelun aikana, kuten hemorheologisia ja mikroverenkiertohäiriöitä sekä rabdomyolyysiä. Punasolujen sairastumisen prosenttiosuus havaittiin sirppisolupiirteen (AS) kantajilla verrattuna normaaleihin yksilöihin 45 minuutin kävelyn jälkeen 33 °C:n lämpötilassa. AS-henkilöt osoittivat myös punaisen veren muodonmuutosten heikkenemistä levossa, lopussa ja 24 tuntia maksimaalisen harjoituksen jälkeen verrattuna normaaleihin yksilöihin AA, mikä osoittaa näiden näennäisesti terveiden koehenkilöiden punasolujen haavoittuvuuden. Myös punasolujen jäykkyys ja veren viskositeetti lisääntyivät AS-ryhmässä AA-ryhmään verrattuna, minkä seurauksena verisuonionnettomuuksien riski kasvaa. Urheilijoilla ja sotilaallisilla taistelijoilla on havaittu sirppisoluominaisuuksiin liittyvää harjoituksen romahtamista ja äkillistä kuolemaa. Monet kirjoittajat ovat raportoineet useista AS-henkilöiden äkillisistä kuolemantapauksista harjoituksen aikana, mutta tarkat syyt ovat edelleen hyvin huonosti ymmärrettyjä.

Trooppisessa ilmastossa harjoittelua koskevina rajoituksina havaittiin tehon väheneminen ja volemia johtuen kuivumisesta, veren tilavuuden siirtymisestä ihoalueille. On myös raportoitu hiilihydraattiaineenvaihdunnan heikkenemistä.

Tavoitteemme tässä työssä ovat:

• Luonnehtia mikrovaskulaarista vastetta harjoitteluun kuumassa ympäristössä sirppisoluominaisuuksista aktiivisilla nuorilla aikuisilla,
• Korostaaksesi biologisia mekanismeja, jotka ovat taustalla sirppisolun ominaisuuden kantajien mikrovaskulaaristen vastespesifisyyksien perusteella,
• Kuvaamaan kuumassa ympäristössä harjoittelun aiheuttamien aterian jälkeisten aineenvaihduntahäiriöiden verisuonivaikutuksia,
• Ymmärtää paasto ja aterian jälkeinen glukoosiaineenvaihdunta levossa, harjoituksen aikana ja sen jälkeen,
• Testaa palautumista neutraalissa lämpöympäristössä (22 °C) keinona normalisoida verisuonten toimintaa harjoituksen jälkeen.

Kokeellinen protokolla

Tutkimukseen otetaan mukaan 30 miespuolista vapaaehtoista (15 tervettä: AA ja 15 sirppisolujen ominaisuuksien kantajaa: AS), jotka ovat tupakoimattomia, iältään 18-30 vuotta, BMI 19 - 25 kg/m2 ja asuvat Karibialla vähintään 6 kuukautta. Kaikki koehenkilöt ovat hyvässä kunnossa ja fyysisesti aktiivisia (≥ 3 h/viikko), eikä heillä ole aiemmin ollut lämpöhalvausta harjoituksen aikana. He eivät käytä lääkkeitä eivätkä käytä säännöllisesti alkoholia.

Osallistujille tehdään neljä kokeellista istuntoa:

1. Tutustumisistunto paastoamalla lämpimässä ympäristössä (33 °C), jossa mitataan lepoparametreja, kuten reaktiivinen hyperemiaindeksi, tärykalvon lämpötila, syke, aivojen ja lihasten hapetus, pulssiaallon nopeus ja EKG. Sitten suoritetaan harjoituksen intensiteetin (VO2max) testi ja lääkärin haastattelu.

   Muut 3 harjoitusta suoritetaan aikaisin aamulla paaston aikana 45 minuutin harjoituksella ergopyörällä. Harjoitus sisältää 15 minuuttia lämmittelyä, jonka jälkeen osallistujia pyydetään polkemaan mahdollisimman nopeasti 6 sekunnin ajan. 6 sekunnin testi toistetaan kahdesti tai useammin ja palautuu joka kerta. Harjoituksen aikana nesteytystä valvotaan (2,5 ml vettä / kg 15 minuutin välein), hapenkulutusta mitataan; ja mikrovaskulaarinen toiminta ja verinäytteet, jotka on otettu kokeen eri aikoina kussakin istunnossa (T0, T60, T75, T90, T120). Tämän tutkimuksen suunnittelu on crossover-tutkimus, joka on jaettu 3 istuntoon satunnaistetussa järjestyksessä:

2. Harjoitus suoritetaan kuumassa ympäristössä (33 °C) palautuessa samassa ympäristössä.
3. Harjoitus ja palautuminen kontrolloidussa (lämpöneutraalissa) ympäristössä (22 °C)
4. Kuumassa ympäristössä (33 °C) suoritettu harjoitus palautuen lämpöneutraalissa ympäristössä (22 °C).

Jokaisen istunnon päätteeksi kullekin osallistujalle annetaan standardoitu ateria.

Tämä tutkimus tehdään Helsingin julistuksessa kehitettyjen ohjeiden mukaisesti ja kaikki menettelyt on hyväksytty Itä-III:n henkilösuojakomiteassa. Kaikilta osallistujilta hankitaan kirjallinen tietoinen suostumus.

Biokemialliset toimenpiteet

Verinäytteitä käytetään hemorheologisiin kokeisiin (veren viskositeetti, jäykkyys, punasolujen aggregoituvuus ja sirppiminen jne.) Kreatiinikinaasin (CK-MM, MB), myoglobiinin ja troponiinin annostelu suoritetaan rabdomyolyysin asteen ja sydämen eheys.

Glykemia ja laktatemia määritetään liuskojen avulla. Kortisoli-, insuliini-, adrenaliini-, glukagoni- ja laktaattidehydrogenaasi (LDH) -määritykset suoritetaan käyttämällä asianmukaisia ​​sarjoja.

Plasman tulehdusprofiili määritetään mittaamalla markkereita, kuten myeloperoksidaasia (MPO), malondialdehydiä (MDA), edistyneitä hapetusproteiinituotteita (AOPP), nitrotyrosiinia ja endoteliini-1:tä käyttämällä tarkoituksenmukaisia ​​sarjoja.

Adheesiomolekyylit, kuten VCAM-1, ICAM-1 ja P-selektiini, mitataan Diaclonen tai Eurobion ELISA-sarjan avulla.

Punasolujen oksidatiivinen stressi arvioidaan mittaamalla glutationisuhde GSSH/GSSG, superoksididismutaasi (SOD), katalaasi ja glutationiperoksidaasi (GPx).

Tilastollinen analyysi Tiedot ilmaistaan ​​keskiarvoina keskivirheineen. Tilastolliset analyysit suoritetaan SPSS:llä MAC:lle ja p < 0,05 katsotaan tilastollisesti merkitseväksi.

Kaikki tiedot analysoidaan käyttämällä toistuvia mittauksia ANOVA:ta ja sen jälkeen Post hoc -vertailuja Studentin parilliseen t-testiin. Kolmogorov-Smirnovin, Newman Keulsin ja Duncanin testejä sovelletaan tarvittaessa.

Odotetut lopputulokset

• Parempi ymmärrys fysiopatologisista mekanismeista, jotka johtavat vakaviin verisuonitapahtumiin fyysisen harjoittelun jälkeen trooppisessa ilmastossa terveillä sirppisolun kantajilla.
• Polkujen avaaminen sirppisolupotilaille soveltuvien fyysisten aktiviteettiohjelmien ja ravitsemustoimenpiteiden tunnistamiseksi kuumassa ympäristössä.
• Ymmärtäminen mekanismeista, jotka johtavat glukoosiaineenvaihdunnan häiriöihin trooppisessa ilmastossa AA- ja AS-potilailla.