Pyöräilyn kesto ja luumerkit aktiivisissa nuorissa aikuisissa

Esittely:

Harjoittelun on osoitettu hyödyttävän positiivisesti luuston terveyttä. On hyvin dokumentoitu, että akuutti painonsieto, suuri kuormitus ja dynaaminen rasitus luustoon mobilisoi luun muodostumisen markkereita normaalipainoisilla miehillä ja naisilla. Akuuttien vähävaikutteisen korkean intensiteetin harjoittelun, kuten pyöräilyn, vaikutuksia on myös tutkittu niiden vaikutuksista luun muodostumiseen ja resorptioon, mikä osoittaa yleisen anabolisen vaikutuksen (Mezil et al. 2015). Eräässä tutkimuksessa on tutkittu akuuttia kahden tunnin mittaista kohtalaisen intensiivistä pyöräilyä, joka osoitti lisäkilpirauhashormonin lisääntymistä luun aineenvaihdunnassa, vaikka näiden ohimenevien hormonaalisten muutosten vaikutukset luuhun ovat edelleen tuntemattomia (Barry & Kohrt, 2007). Minimaalinen tutkimus on tutkinut akuuttien kohtalaisen intensiteetin jatkuvan pyöräilyn (70 % VO2 max:sta) vaikutuksia luun aineenvaihduntaan. Toisin kuin nämä akuutit kontrolloidut tutkimukset, ainakin kahdessa tutkimuksessa on raportoitu, että urheilijoilla, jotka harrastavat säännöllisesti painottomia urheilulajeja, kuten pyöräilyä, esiintyy enemmän osteopeniaa lannerangan ja lonkan alueella (Rector et al. 2008; Sherk et al. al. 2013). Toisessa tutkimuksessa tutkittiin yli 17-vuotiaiden ja alle 17-vuotiaiden miespuolisten pyöräilijöiden luuston tilaa verrattuna terveisiin ikään vastaaviin kontrolleihin. Pyöräilijöillä oli alempi luun mineraalitiheys jaloissa, lantiossa ja koko lonkassa. Yli 17-vuotiailla pyöräilijöillä BMD oli 8,9–24,5 % pienempi koko kehossa, lantiossa, reisiluun lonkassa ja jaloissa, mikä viittaa siihen, että nuorten pyöräily voi vaikuttaa negatiivisesti luuston terveyteen ja ihmisen kykyyn saavuttaa luumassan huippu tänä kriittisenä aikana ( Olmedillas et al. 2011). Kuitenkin pieni tutkimus, jossa tutkittiin 5 miespuolista eliittikilpailijaa 6 päivän maantiepyöräilyn vaihekilpailun aikana, samalla kun se täytti energiantarpeen, osoitti luun muodostumisen merkkiaineiden lisääntymistä ja luun resorption merkkiaineiden vähenemistä (Hinton et al. 2010). Näin ollen edellä esitetyt todisteet vaikuttavat ristiriitaisilta. Toisaalta korkean intensiteetin pyöräilyn akuutilla jaksolla on osteogeeninen vaikutus luuhun, kun taas pidemmän aikavälin tutkimukset tai havainnointitiedot, jotka mahdollistavat BMD-muutosten havaitsemiseen tarvittavan ajan, näyttävät osoittavan, että maantiepyöräilyllä voi myös olla osteokatabolinen vaikutus luuhun (Olmedillas et al. 2012). Tämä ristiriita herättää mielenkiintoisia kysymyksiä suurempien pyöräilykuormien vaikutuksista, energiansaannista sekä pidemmän pyöräilyn vaikutuksista luuston terveyteen.

Näyttää siltä, ​​että maantiepyöräilyyn liittyviä olosuhteita, jotka eivät ole ominaisia ​​itse pyöräilyn mekaniikalle, voivat altistaa urheilijan matalalle BMD:lle ajan myötä. Nämä ehdot ovat edelleen epäselviä. Mahdollisia pyöräilijöiden alhaisempaan luun mineraalitiheyteen vaikuttavia tekijöitä ovat alhainen energian saatavuus ja siihen liittyvät hormonaaliset ja ravitsemukselliset vaikutukset, hiilihydraattien saatavuus, painoa kantavien kuormien jättäminen pois pitkistä pyöräilyyn käytetyistä tunteista, painonpudotus sekä liiallinen kalsium tappiot hien ja virtsan kautta. Viimeaikaiset tutkimukset ovat myös osoittaneet hiilihydraattien kulutuksen merkityksestä luun resorption heikentämisessä ja luun terveyden tukemisessa harjoituksen aikana (Heikura ym. 2019). Mielenkiintoista on se tosiasia, että voimistelijat, urheilijat, jotka myös usein harjoittelevat alhaisen energian saatavuuden olosuhteissa, näyttävät saavan suojaavan vaikutuksen voimakkaasta urheilustaan, joka ohittaa luun resorption, joka tyypillisesti liittyy kalorivajeeseen. Tämän urheilulajin suurilla mekaanisilla voimilla on suuret osteogeeniset vaikutukset, jotka ylläpitävät BMD:tä, toisin kuin pyöräilijöillä on havaittu (Robinson et al. 1995). Tämä herättää kysymyksen, onko pyöräilyn painottomuudella, tietyillä pyöräilyyn liittyvillä olosuhteilla tai jollain itse pyöräilyn mekaanisilla puolilla luontaista vaikutusta luuhun näennäisesti kielteisesti?

Tähän mennessä tutkijat ovat tutkineet akuutin voimakkaan pyöräilyn vaikutuksia luun muodostumisen ja resorption markkereihin sekä kohtalaisen intensiteetin pyöräilyn ja sen vaikutuksia luuhun. Kenttätutkimuksia on tehty siellä, missä energiatarpeet on tyydytetty ja missä energiavaje on ollut. Tutkimuksessa on aukko kohtalaisen intensiivisen pyöräilyn keston vaikutuksesta luuhun, energiatäytteisessä tilassa, kontrolloidussa ympäristössä. Tämän aukon täyttäminen systemaattisella lähestymistavalla auttaisi ymmärtämään paremmin, vaikuttaako kesto metaboliseen luuvasteeseen ja miten.

On olemassa useita menetelmiä luun vasteen mittaamiseksi akuutille mekaaniselle kuormitukselle. Koska luun mineraalitiheyden muutokset eivät ole välittömiä, vaan ne tapahtuvat vain pidemmän ajan kuluessa, tätä mittausta ei voida käyttää luun aineenvaihdunnan muutosten tutkimiseen yhden akuutin harjoituksen jälkeen. Akuutin harjoittelun jälkeen on yleistä mitata kiertäviä luun vaihtuvuusmarkkereita. Nämä markkerit ovat luun muodostumisen tai resorption tuotteita. Luun vaihtuvuusmarkkereita on useita, mutta jotkin yleisemmin käytetyistä ovat prokollageeni I koskemattomat N-terminaaliset (PINP) ja C-terminaaliset silloittavat tyypin I kollageenin (CTX) telopeptidit, jotka International Osteoporosis Foundation (IOF) tunnustaa. ) ja ovat osteoblastisten tai osteoklastisten solujen aktivoitumisen tuotteita. Viime aikoina luun aineenvaihduntaa on tutkittu mittaamalla glykoproteiinia sklerostiinia, joka on Wnt-reitin estäjä, mikä johtaa luun muodostumisen vähenemiseen. Wnt/β-kateniinin signalointiprosessilla on vaikutusta OPG:n (osteoprotegeriinin) mobilisaatioon. OPG sitoutuu ydintekijän kappa-β ligandin (RANKL) reseptoriaktivaattoriin, mikä estää RANKL:ia sitoutumasta RANK:iin (osteoklastisolun pintareseptori), joka toimii houkutusreseptorina. RANKL:n sitoutuminen RANKiin lisäisi muuten luun resorptiota. Siksi kahdella reitillä, Wnt-B-cateninilla ja OPG/RANKL:lla, on yhteys, joka voi auttaa meitä ymmärtämään paremmin luun resorption ja muodostumisen prosesseja.

Tarkoitus: Tämän tutkimuksen tavoitteena on tutkia eroja luun aineenvaihdunnan (CTX, PINP) ja osteokiinien (sklerostiini, OPG ja RANKL) markkereissa kolmen eripituisen (30, 60 ja 120 minuutin) keskivaikean pyöräilykokeen välillä energia- ja hiilihydraattirikkaalla. osavaltio. Kysymys, johon tutkijat pyrkivät vastaamaan, on, onko olemassa kynnystä, jolloin luun kohtalaisen rasituksen jatkuva ärsyke ei saa aikaan ylimääräistä metabolista vastetta luussa tai jopa muuttuu osteokataboliseksi, kun urheilijat ovat täynnä energiaa. Myös muita biokemiallisia vasteita harjoitukseen tutkitaan, mukaan lukien tulehdusmerkkiaineet, glukoosi, anaboliset/hormonaaliset markkerit ja oksidatiivinen stressi.

Menetelmät:

Viisitoista 20-30-vuotiasta aktiivista miespuolista osallistujaa (otoskoko laskettu Mezil et al. 2015 perusteella) saapuu laboratorioon 5 eri kertaa. Ensimmäinen käynti sisältää antropometriset mittaukset ja VO2max-testin. Osallistujat täyttävät 24 tunnin ruokapalautteen ennen vierailua. Osallistujat suorittavat yhden kontrollin ja kolme jatkuvaa pyöräilykoetta (käynnit 2, 3, 4 ja 5) pyöräergometrillä 60–70 prosentilla vastaavasta VO2 max -arvostaan ​​käynnin 1 testin perusteella. Harjoituskertojen järjestys satunnaistetaan.

Osallistujat noudattavat käyntiä edeltävänä päivänä 2-5 tasapainoista ruokavaliota, joka perustuu osallistujien ruokapäiväkirjaan 24 tuntia ennen ensimmäistä vierailua. Osallistujien ruokapäiväkirjaan tehdään muutoksia, jotta ne täyttäisivät makroravintoainekoostumuksen 65 % CHO, 25 % PRO ja 15 % rasvaa, jotta varmistetaan, että he saapuvat laboratorioon täynnä energiaa ennen vierailuja 2–5. Osallistujat myös hänelle annetaan nesteytysohjeet 24 tunnin ajaksi ennen laboratorioon saapumista, ja häntä pyydetään pidättymään kaikesta voimakkaasta toiminnasta 24 tunnin ajan ennen kaikkia käyntejä laboratoriossa.

Vierailujen 2–5 aikana osallistujat saapuvat laboratorioon paastotena lepotilaan liittyvää verenottoa varten, jota seuraa tavallinen aamiainen. Kolmekymmentä minuuttia aamiaisen jälkeen otetaan aamiaisen jälkeinen verikoe, jota seuraa päivän vastaava protokolla (kontrolli, 30, 60 tai 120 minuutin pyöräily). Lisää verinäytteitä otetaan alla kuvatulla tavalla. Nesteytymisen ylläpitämiseksi pyöräilykokeiden aikana osallistujille tarjotaan 500 ml (30 minuutin kokeessa) 1 litraan (60 ja 120 minuutin kokeissa) vettä juotavaksi libitum. Näiden käyntien arvo on nähdä, onko luuaineenvaihdunnassa muutoksia ajan mittaan kontrollin ja kolmen eri pyöräilyn kestoprotokollan välillä.

Verinäytteet: Kontrolliistunnon aikana otetaan yhteensä 7 verinäytettä: yksi laboratorioon saapumisen yhteydessä, yksi aterian jälkeen, mutta ennen 2 tunnin kontrollijakson alkua ja viisi kontrolliistunnon aikana 30 min, 60 min, 120 min, 150 min ja 180 min. Jokaisen pyöräilykokeen aikana jokaiselta osallistujalta otetaan yhteensä viisi (5) verinäytettä: yksi laboratorioon saapumisen yhteydessä, yksi aterian jälkeen, mutta ennen pyöräilyä ja 3 pyöräilyn jälkeen 5 minuutin, 30 minuutin ja 60 minuutin kohdalla. pyöräilyn päätyttyä.

Verinäytteet otetaan katetrilla (IV), jonka suorittaa pätevä ensihoitaja. Katetrosointi tehdään potilaan saapuessa laboratorioon ja ehdotetaan perustason elintoimintoja ennen IV-sijoitusta ja sen jälkeen, mieluiten henkilön ollessa makuuasennossa arvioinnin ja IV-asetuksen ajan. IV-sijoitus mieluiten vasempaan tai oikeaan kyynärvarteen (takakäteen, jos muita kohtia ei näy) enintään kahdella IV-yrityksellä käyntiä kohden. Suonensisäinen asennus on suoritettava aseptisin menetelmin turvallisuusstandardien mukaisesti. IV-kanyyli kiinnitetään tegadermilla, hypoallergeenisella teipillä ja yhteensopivalla verkkotyyppisellä elastisella kankaalla, joka tarjoaa lisäsuojaa siirtymiseltä raskaan hikoilun ja kohteen liikkumisen aikana. Kanyyli lukittaisiin suolaliuoksella ja jatkeella pääsyä varten verenoton aikana (katso aikataulu alla). Jokaisessa verinäytteessä tulee käyttää yhtä ensimmäistä tyhjennysastiaa jätteenpoistona IV-lukon suolaliuoksen vuoksi, ja toinen säiliö on puhdas laskimonäyte. Kun näytteenotto on valmis, suolaliuosta syötetään takaisin hieman korkeammalla paineella suolaliuoksen lukkoon kanyylin läpinäkyvyyden säilyttämiseksi seuraavaa vetoa varten. Aseptisia menetelmiä käytetään kaikissa toimenpiteissä.

Kaikki verinäytteet sisältävät 5-10 ml verta seerumi- ja plasmaputkilla. Jokaisessa näytteessä tutkitaan luun vaihtuvuuden markkereita, anabolisia/hormonaalisia markkereita, tulehdusmarkkereita ja oksidatiivista stressiä. Vuorokausirytmin hallitsemiseksi harjoitus ja siihen liittyvät verinäytteet otetaan samaan aikaan päivästä klo 9.00-13.00.

Antropometriset mittaukset: Pituus mitataan stadiometrillä 0,1 cm:n tarkkuudella ilman kenkiä. Kehon massa (kg), suhteellinen kehon rasva (%) ja rasvaton massa (kg) mitataan Bod Podilla (ilman syrjäytyspletysmografiamenetelmä). Kaikki osallistujat tutustuvat Bod Podiin istumalla kammiossa ennen testiä nähdäkseen, ovatko he klaustrofobisia. Osallistujat voivat valita samaa sukupuolta olevan tutkijan antropometristen mittausten suorittamiseen.