A vértérfogat jelentősége és kölcsönhatása a szív- és érrendszeri alkalmazkodással

Háttér Köztudott, hogy a magas maximális oxigénfogyasztás (VO2max) kiváló fizikai teljesítménnyel jár az állóképességi sportágakban. A magas V ̇O2max eléréséhez több dolgot optimalizálni kell, a Fick-egyenlet szerint. A VO2max egyik fő meghatározója a vér oxigénszállító képessége, amelyet a teljes hemoglobin tömeg szab meg, és az állóképességi sportolóknál lényegesen magasabb, mint az edzetlen egyéneknél.

Természetesen ez a rendszer szigorúan szabályozott, hogy fenntartsa a vér állandó összetételét, és azonnal helyreállítsa a vérmennyiséget, ha vérzés miatt elveszik, de testmozgás és/vagy szélsőséges környezeti feltételeknek való kitettség is megváltoztathatja. A vér térfogatának és összetételének változása már két hét hagyományos edzés után is megfigyelhető, ahol a PV-növekedés figyelhető meg emelkedett eritropoetinnel (EPO) kombinálva, miközben a vörösvértestek mennyisége változatlan marad. Ez alátámasztja azt a javasolt elképzelést, hogy a vese "kritérmérőként" működik, és hogy a PV expanziója miatti csökkent hematokrit szabályozhatja az eritropoézist. A már edzett egyéneknél, azaz a sportolóknál a PV és a Hbmass tovább növelhető, ha ismételt és/vagy hosszan tartó magassági vagy meleg környezeti hatásoknak vannak kitéve.

Kutatási kérdések és hipotézisek

1. Fedezze fel a nemi és egyéni különbségeket a hosszú távú aerob edzéshez való kardiovaszkuláris (centrális és perifériás) alkalmazkodás és az ezzel járó vértérfogat-változások időbeli lefolyásában és összefüggésében.
2. Értékelje a nemek közötti különbségeket és az egyéni különbségeket befolyásoló tényezőket (magas vs. alacsony válaszadók) – feltételezve, hogy a nők szív- és érrendszeri válaszreakciója tompa hosszú távú aerob edzésre.
3. Mi a relatív jelentősége a vértérfogatnak, az izomanyagcsere és a kardiovaszkuláris adaptációnak a teljesítmény és az aerob erő szempontjából?

A maximális munkasebesség és a VO2max meghatározása érdekében ciklusergométeren inkrementális terhelési tesztet kell végezni. A pihenőidő alatt négy, egyenként 4 ml-es vénás vérmintát vesznek. Az alanyok vérmennyiségét és testösszetételét DXA-szkenneléssel és CO-visszalégzési technikával értékelik a terhelési tesztet követő rövid pihenőidő után.

A második kísérleti próbában (2. látogatás) a résztvevőket félig fekvő helyzetben kerékpározással ismertetik meg a kísérleti protokollal. A kísérlet során a résztvevők az ortosztatikus tolerancia standardizált tesztjén esnek át -15 Hgmm-es alsó test negatív nyomással (LBNP) maximum 10 percig és -30 Hgmm-es maximum 10 percig. A kamrai funkciót az LBNP mindkét szintjén mérik. Az ortosztatikus tolerancia teszt után az alany félig fekvő kerékpározást hajt végre két szubmaximális intenzitással euhidratálással (kontroll). Legalább 30 perccel az első edzés után (miután az alany visszatér a hemodinamikai alapszintre), az alanyok hipertóniás italt fogyasztanak azzal a céllal, hogy a PV-t ~15%-kal növeljék (beavatkozás). A kamrai funkciót ismét megmérjük, mielőtt a félig fekvő szubmaximális ciklus második rohama megkezdődik, ugyanolyan intenzitással, mint korábban említettük.

A harmadik látogatáson (3. vizit) megmérjük, hogy az edzésprogramnak van-e hatása a perifériás (kar) véráramlás szabályozására. A perifériás vaszkuláris funkciót a brachialis artéria átmérőjének és a vérsebességnek a mérésével határozzák meg duplex ultrahangos vizsgálattal áramlás-közvetített dilatáció (FMD) előtt és után, ahol a felkar körül elhelyezett mandzsettát 200 Hgmm-re fújják fel 5 percre, majd leeresztik. A vaszkuláris érzékenységet és az endothel funkciót ezután ultrahanggal mérik az acetilkolin (Ach) (25 és 100 μg min-1 (kg kar-tömeg)-1), nátrium-nitroprusszid (SNP) (0,75, 1,5 és 3,0 μmol min-1 L kar-tömeg-1). A mérések között legalább 15 perces szünetet kell tartani. Mielőtt az alany először elhagyja ezt a látogatást (alapvonal), két, körülbelül 150 mg-os izombiopsziát is vesznek a sejtek tenyésztése és a kapillárissűrűség, az izomrost-összetétel, valamint a mitokondriális sűrűség és funkció változásainak értékelése céljából. Egy izombiopsziát is vesznek az első látogatás során a mintavételi ponton 2 héttel, 1, 2 és 6 hónappal az alapvonal után, és két izombiopsziával az alapvonal kör után 12 hónappal, ami összesen nyolc biopsziát jelent minden alanynál.

A kísérlet első körének befejezése után az alanyok 12 hónapig tartó edzésprogramon mennek keresztül, amely heti 3-4 felügyelt és monitorozott kerékpáros edzésből áll. A gyakorlati képzést felügyelik és progresszív módon strukturálják, hogy az alanyok rendszeres és nagy intenzitású testmozgáshoz szokjanak. Az alanyok ismét vizsgálati eljárásokon esnek át 2 héttel 1, 2, 6 és 12 hónappal a kiindulási mérések után, hogy lehetővé tegyék a rövid és hosszú távú kardiovaszkuláris adaptációk folyamatos elemzését. Ezenkívül mérni akarjuk a koszorúér-véráramlást, az izom-mitokondriális térfogatot és a funkciót, hogy meghatározzuk a centrális versus perifériás adaptáció hatásait a hosszú távú edzéshez a kiinduláskor, 2, 6 és 12 hónap után.

Annak érdekében, hogy a perifériás centrális kardiovaszkuláris hatásokat felismerjük, a 12 hónapos edzés utolsó látogatásán phlebotomiával szeretnénk akutan normalizálni a vérmennyiséget. A phlebotomia előtt és után a VO2max és Q̇max meghatározásra kerül, hogy megvizsgálják a központi kardiovaszkuláris adaptációkat.

A projekt alanyait a következő intézkedéseknek vetik alá: szív- és érrendszeri ultrahang, izombiopsziák, katéterezés artériás és vénás vérmintákkal, CO-relégzési technika, DXA-szkennelés, elektrokardiogram (EKG), áramlás által közvetített tágulás, értágító válasz intravénás reakcióra -Ach és SNP artériás infúzió, LBNP, teljesítményteszt és phlebotomia.