Nuorten ja vanhempien aikuisten fysiologiset vasteet pitkittyneen simuloidun helleaallon aikana (HW1)

TAVOITTEET Interventio 1: Arvioi iän vaikutusta koko kehon lämmönvarastointiin, kehon sisälämpötilaan sekä sydän- ja verisuonijärjestelmän rasituksen ja akuutin tulehduksen kehittymiseen päivän mittaisen (9 tunnin) altistuksen aikana simuloiduille lämpöaalto-olosuhteille.

Toimenpide 2: Selvitä, vähentääkö lyhytkestoinen altistuminen (2 tuntia) ilmastoidulle ympäristölle äärimmäisen kuumuuden jälkeen ikääntyneiden aikuisten fysiologista rasitusta pysyvästi lämpöön palattuaan.

Hypoteesit Interventio 1: Vanhemmat aikuiset kokevat enemmän lämmön varastoitumista 9 tunnin simuloidun helleaallon aikana kuin nuoremmat osallistujat. Tämän seurauksena kehon sisälämpötila on korkeampi vanhemmilla aikuisilla ja ryhmien väliset erot pahenevat altistumisen edetessä. Tutkimme myös toissijaista hypoteesia, jonka mukaan ruumiinlämpötilojen erot ovat rinnakkain suurempien muutosten kanssa sydän- ja verisuonimuuttujissa sekä akuutissa verenkierrossa ja solunsisäisessä tulehduksessa vanhemmilla aikuisilla.

Interventio 2: Kehon lämmön varastointi pahenee vanhemmilla aikuisilla, jotka ovat altistuneet jäähdytyskeskuksen interventiolle palattuaan lämmölle (tuntia 5-6) verrattuna intervention 1 vanhempiin aikuisiin, jotka pysyivät lämmössä. Näin ollen kehon sisälämpötila on vertailukelpoinen (tilastollisesti vastaava) ryhmien välillä altistuksen lopussa.

Menetelmät Osallistujat Yhteensä 20 nuorta (ikä: 18-31 vuotta) ja 40 vanhempaa (ikä: 64-80 vuotta) aikuista rekrytoidaan ehdotettuun hankkeeseen siten, että miehet ja naiset jakautuvat suunnilleen tasaisesti kussakin interventiohaarassa. Nuoret (n = 20) ja vanhemmat (n = 20) aikuiset suorittavat Intervention 1 ja erillinen kohortti vanhempia aikuisia (n = 20) suorittaa Intervention 2. Osallistujat ovat homogeenisia antropomorfisten ominaisuuksien ja tavanomaisen fyysisen aktiivisuuden suhteen. tarkistetaan standardoiduilla kyselylomakkeilla.

Kokeen suunnittelu Esikoetta koskevat ohjeet Kaikkia osallistujia pyydetään välttämään raskasta fyysistä aktiivisuutta ja alkoholia 24 tuntia ennen kaikkia esi- ja kokeellisia istuntoja ja syömään kevyt ateria 2 tuntia ennen kunkin harjoituksen alkua. Osallistujia pyydetään myös nauttimaan vähintään 500 ml vettä kutakin istuntoa edeltävänä iltana ja aamuna riittävän nesteytyksen varmistamiseksi. Riittävä nesteytys varmistetaan laboratorioon saapuessa (virtsan ominaispaino <1,025). Kaikissa harjoituksissa osallistujat käyttävät urheilushortseja (ja naisten urheilutoppia).

Alustava seulonta Kaikki osallistujat suorittavat yhden alustavan arvioinnin vähintään 7 päivää ennen ensimmäistä koeistuntoa. Tämän istunnon aikana he tutustuvat kaikkiin menettelyihin ja mittaustekniikoihin, ja he täyttävät Get Active Questionnairen (GAQ) ja American Heart Associationin osallistumista edeltävän seulontakyselyn arvioidakseen osallistumiskelpoisuuttaan. GAQ:ta käytetään myös tavanomaisen aktiivisuuden arvioimiseen Kohlin fyysisen aktiivisuuden kyselylomakkeen ohella. Osallistujat antavat myös suullisen ja kirjallisen tietoisen suostumuksen tällä hetkellä. Kehon pituus ja massa määritetään lääkärin stadiometrillä ja vastaavasti tehokkaalla punnituspäätteellä, ja näistä mittauksista lasketaan kehon pinta-ala.

Kokeellinen protokolla (interventio 1) Jokainen istunto alkaa klo 07.00-09.00. Laboratorioon saapuessaan osallistuja antaa virtsanäytteen virtsan ominaispainon arviointia varten, jonka jälkeen mitataan alaston kehon massa. Osallistujat asettavat sitten lämpötila-anturin peräsuolen lämpötilan jatkuvaa mittausta varten. Sen jälkeen osallistujat mittaavat ihon lämpötilan ja 5-kytkentäisen kaikukardiogrammin. Kardiovaskulaariset perusparametrit arvioidaan lyhyellä (n. 45 min) kardiovaskulaarisella testillä, joka suoritetaan seuraavasti. Oikeasta keskisormesta mitattuista valtimopaineaaltomuodoista (volume clamp -tekniikka) ja 5-kytkentäisistä kaikukardiogrammitallenteista rekonstruoituja olkavarren systolisia ja diastolisia paineita kerätään 10 minuutin ajan, kun osallistuja lepää hiljaa (spontaani hengitys). Välittömästi sen jälkeen valtimoiden systolinen ja diastolinen paine mitataan kolmena kappaleena manuaalisella auskultaatiolla (n. 30 s mittausten välillä), minkä jälkeen mitataan kyynärvarren ja pohkeen verenvirtaukset vartalon oikealta puolelta automaattisella laskimotukoksen pletysmografialla. Koko testiakun ajan osallistuja istuu molemmat jalat lattialla, paitsi raajan verenvirtausmittausten aikana, jolloin instrumentoidut raajat nostetaan ylös laskimoiden poistumisen helpottamiseksi. Lopuksi otetaan laskimoverinäyte ja kehon massamittaus.

Osallistujat siirretään sitten koko kehon suorakalorimetrikammioon, joka on säädetty 40°C:een ja ~10-15 % kosteuteen. Nämä olosuhteet valittiin simuloimaan lämpöaaltojen huippulämpötiloja, ja ne ovat samanlaisia ​​kuin viimeaikaisten lämpöaaltojen huippuolosuhteet Pohjois-Amerikassa vuonna 2018 (Ottawa, Ontario; 34°C ja 58%, lämpöindeksi: 41°C) ja Euroopassa vuonna 2003 (Pariisi). , Ranska; 38°C ja 25%, lämpöindeksi: 38°C). Osallistuja lepää hiljaa 3 tuntia (tuntia 1-3) kalorimetrikammiossa samalla kun koko kehon lämmöntuotantoa ja lämmönvaihtoa mitataan jatkuvasti. Kolmen tunnin kohdalla osallistuja poistuu kalorimetristä ja lyhyt kardiovaskulaarinen testiakku suoritetaan uudelleen, minkä jälkeen mitataan kehon massa. Tunnit 4-6 lepää lämmössä kalorimetrin vieressä olevassa lämpökammiossa. Tänä aikana osallistujat saavat nauttia kevyen, itse tuotetun lounaan, jossa on vähän vettä. Vesijohtovettä toimitetaan ad libitum lämpökammiossa sijaitsevan itsepalvelueristetyn vesijäähdyttimen kautta. Sitten suoritetaan toinen kardiovaskulaarinen akku, jota seuraa kehon massan mittaus. Osallistuja syöttää sitten uudelleen kalorimetriin, jossa kuluu viimeiset 3 tuntia (tunnit 6-9). Tämän jakson lopussa osallistujille suoritetaan neljäs ja viimeinen sydän- ja verisuonitesti sekä hankitaan lopullinen laskimoverinäyte ja kehon massan mittaus.

Tilastollinen analyysi ja otoskoon laskelmat Ensisijaiset ja toissijaiset muuttujat arvioidaan lineaarisilla sekavaikutusmalleilla. Aika mallinnetaan toistuvana aiheen sisäisenä kiinteänä vaikutuksena, ja ikäryhmä mallinnetaan aiheiden välisenä kiinteänä vaikutuksena. Tulosmuuttujan, osallistujan sukupuolen ja itsensä ilmoittaman viikoittaisen fyysisen aktiivisuuden (min/viikko, GAQ:n kautta arvioituina) lämpöaltistusta edeltävät arvot sisällytetään yhteismuuttujiksi. Osallistujien tunnistaminen mallinnetaan satunnaisena vaikutuksena kaikissa analyyseissä. Akaiken informaatiokriteeriä käytetään satunnaisvaikutuksen ja varianssi/kovarianssirakenteiden määrittämiseen.

Post hoc moninkertaiset vertailut tehdään malliestimoiduilla marginaalikeskiarvoilla. Koska kunkin muuttujan vertailuja on vähän, monikertakorjauksia ei käytetä. Homosedastisuus arvioidaan kaikissa malleissa jäännöspalojen visuaalisella arvioinnilla. Jäännösten likimääräinen normaalijakauma arvioidaan histogrammien ja Q-Q-kaavioiden visuaalisella tarkastuksella. Tiedot logaritoidaan, jos jäännösjakauma poikkeaa mielekkäästi normaalista. Kaikkien analyysien alfa-arvoksi asetetaan 0,050. Kuvaavat tilastot esitetään keskiarvoina ja keskihajonnana. Ryhmien ja/tai aikapisteiden väliset vertailut esitetään keskiarvoina ja 95 %:n luottamusvälinä [alaraja, yläraja].

A priori tehoanalyysi määritti, että tarvittiin 19 nuoren ja 19 vanhemman aikuisen kokonaisotos koko kehon lämmön varastoinnin nopeuden eron havaitsemiseksi ryhmien välillä kunkin kalorimetrijakson lopussa (eli 3. ja 9. 80 % tilastollisella teholla. Kliinisesti merkityksellisten tietojen sijaan (eli mitä pidettäisiin kliinisesti merkityksellisenä muutoksena koko kehon lämmön varastoinnissa) standardoitu vaikutuskoko (Cohenin d=1,06) laskettiin koko kehon lämmön varastoinnin nopeuden eron perusteella. nuorten ja vanhempien aikuisten välillä 3 tunnin lämpöaltistusprotokollan viimeisen 30 minuutin aikana (nuori: -2 [26] kJ/tunti, vanhemmat: 43 [54] kJ/tunti) edellisessä työssämme.

Kokeellinen protokolla (interventio 2) Kokeen suunnittelu Intervention 2 protokolla on identtinen Intervention 1 protokollan kanssa, paitsi että ensimmäisen kalorimetrijakson ja sitä seuranneen kardiovaskulaarisen akun jälkeen osallistujat poistuvat lämpökammiosta ja lepäävät noin 2 tuntia (tunnit 5-6) ilmastoidussa huoneessa (~23°C, ~50% suhteellinen kosteus). Intervention 1 tapaan osallistujat saavat syödä pienen itse tuotetun lounaan tänä aikana ja juoda vettä (hanaa) ad libitum. Kolmas kardiovaskulaarinen akku suoritetaan myös viileässä ympäristössä. Kuten interventiossa 1, osallistujat palaavat kalorimetriin viimeisten 3 tunnin ajaksi, jossa he lepäävät lämmössä kokeellisen istunnon loppuosan.

Tilastollinen analyysi ja otoskoon laskelmat Intervention 2 tilastoanalyysi suoritetaan sen arvioimiseksi, johtaako keskipäivän altistuminen viileään huoneeseen suurempaan kehon lämmön varastointiin altistuksen jälkeen siten, että fysiologiset vasteet ovat samanlaisia ​​kuin jäähdyttämättömällä ryhmällä lopussa. 9 tunnin lämpöaaltosimulaatiosta. Kumulatiivinen koko kehon lämmönvarastointi arvioidaan käyttämällä lineaarista sekavaikutelmamallia, jossa koeryhmä mallinnetaan kohteiden välisenä kiinteänä vaikutuksena. Kumulatiivinen lämmön varastointi 9 tunnin altistuksen kolmen ensimmäisen tunnin aikana sisällytetään kovariaattina, jotta voidaan ottaa huomioon kaikkien yksilöiden välisten tai sisäisten tekijöiden (esim. sukupuoli, fyysinen aktiivisuus), mitattu tai mittaamaton vaikutus, joka vaikuttaa kokonaisuuteen. -kehon lämmönvaihto ja varastointi. Lämmönvarastoinnin vertailuja ryhmien välillä tehdään malliestimoiduilla marginaalikeskiarvoilla.

Kehon sisälämpötila, joka on arvioitu peräsuolen lämpötilalla (ensisijainen tulos), analysoidaan lineaarisella sekavaikutusmallilla, jossa koeryhmä (kaksi tasoa: jäähdytys ja ei-jäähdytys) mallinnetaan koehenkilöiden välisenä kiinteänä vaikutuksena ja aika toistuvana sisällä. -kohteen kiinteä vaikutus (0-, 1-, 2- ja 3 tunnin jäähdytyksen jälkeinen toimenpide). Kuten lämmön varastoinnin malli, peräsuolen lämpötila ensimmäisen kalorimetriajakson lopussa (eli 9 tunnin altistuksen 3. tunti) sisällytetään kovariaatiksi, joka ottaa huomioon mitatun tai mittaamattoman inter- tai intra- yksittäiset tekijät, jotka vaikuttavat kehon lämpötilavasteisiin lepolämpötilaaltistukseen.

Jäähtymisen vaikutus peräsuolen lämpötilaan arvioidaan sitten kahdella yksipuolisella testillä, jotka suoritetaan sekavaikutusmallilla johdetuilla arvioiduilla marginaalikeskiarvoilla kullakin aikapisteellä. Vastaavuusrajat asetetaan arvoon ±0,3 °C, mikä vastaa tyypillistä päivittäistä sisälämpötilan vaihtelua ja jonka on ehdotettu heijastavan mielekästä/havaittavissa olevaa kehonlämpötilojen muutosta tuoreessa tutkimuksessa, jossa arvioidaan jäähdytysstrategioiden vaikutusta fysiologinen rasitus nuorilla aikuisilla. Toissijaiset muuttujat arvioidaan samalla tavalla. Merkitystasoksi asetetaan P < 0,050. Kuvaavat tilastot esitetään keskiarvona (keskihajonta) ja ryhmien väliset vertailut keskiarvona ± 95 % luottamusvälinä.

A priori tehoanalyysi määritti, että kussakin ryhmässä vaaditaan 18 vanhempaa aikuista (yhteensä 36 osallistujaa) sen varmistamiseksi, ovatko ryhmien väliset peräsuolen lämpötilaerot vastaavat ylä- ja alarajoissa +0,3 °C ja -0,3. °C, vastaavasti 80 % teholla. Tämä vastaa vaikutuskokoa (Cohenin d) 1,0, joka perustuu 0,3 °C:n yhdistettyyn standardipoikkeamaan, joka on määritetty laboratoriomme julkaistuista tiedoista, jotka osoittavat 0,2 °C:n (SD 0,3) eron nuorten ja vanhempien aikuisten ydinlämpötilassa. ja 0,0 °C:n (SD 0,3) eron ydinlämpötilassa ikääntyneiden aikuisten välillä, joilla on tyypin 2 diabetesta ja ilman tyypin 2 diabetesta 3 tunnin levon jälkeen kuumassa ympäristössä.