Definizione del ruolo funzionale del ferro nell'allenamento aerobico e nelle prestazioni fisiche

Contesto: nonostante i miglioramenti generali della malnutrizione nella popolazione cinese, la carenza di ferro (ID) e l'anemia da carenza di ferro (basso contenuto di ferro e bassa emoglobina, IDA) sono ancora ampiamente diffuse in Cina. Secondo studi recenti, la prevalenza dell'anemia nelle donne cinesi in età fertile è del 20% e può raggiungere il 30% nelle aree rurali, con l'85% dei casi di anemia derivanti da ID. Anche il diabete, le malattie cardiache e l'obesità sono molto diffusi in Cina, sebbene il governo cinese stia intraprendendo azioni contro queste epidemie, spesso attraverso interventi che promuovono l'attività fisica. La carenza di ferro senza anemia (IDNA) può compromettere le prestazioni fisiche degli adulti e ridurre il tempo dedicato alle attività fisiche volontarie. Tuttavia, l'integrazione di ferro destinata ad alleviare l'IDNA può essere meno efficace in coloro che sono fisicamente attivi, suggerendo una relazione complessa, ma attualmente non definita, tra stato del ferro, esercizio e capacità di prestazione fisica. Un'analisi combinata dello stato del ferro, dell'esercizio fisico e delle prestazioni fisiche nelle donne cinesi potrebbe illuminare le interazioni tra questi fattori e il loro ruolo nella riduzione del diabete e dell'obesità.

Un trattamento comune per i sintomi della carenza di ferro è il tradizionale trattamento a base di erbe cinese, Ba-Zhen-Ke-Li (BZKL). Mentre gli studi hanno dimostrato che il BZKL influisce sull'espressione di alcune proteine ​​​​correlate al ferro e aumenta le prestazioni di resistenza nei ratti, nessuno studio ha esaminato l'efficacia del BZKL nel migliorare i marcatori del ferro o le prestazioni fisiche negli esseri umani. Questo studio confronterà l'efficacia di BZKL nel migliorare lo stato del ferro e le prestazioni fisiche con quella dell'integrazione di solfato ferroso.

Significato e finalità specifiche:

L'obiettivo della ricerca proposta è chiarire la relazione tra lo stato del ferro, le prestazioni fisiche e l'allenamento all'esercizio aerobico. Conducendo uno studio sull'intervento sul ferro in combinazione con un programma di allenamento fisico, i ricercatori possono esaminare l'effetto modificante dello stato del ferro sui cambiamenti delle prestazioni fisiche dall'allenamento aerobico, nonché l'effetto modificante della partecipazione all'esercizio aerobico nel mantenimento dello stato del ferro. Per raggiungere questo obiettivo, sarà condotto uno studio randomizzato in doppio cieco, controllato con placebo, con collegiali cinesi.

Il lavoro proposto sarà organizzato lungo tre obiettivi specifici:

Obiettivo I: determinare in che modo i cambiamenti nello stato del ferro, da soli o in combinazione con l'esercizio fisico, influenzano le prestazioni fisiche. Ipotesi: i soggetti che migliorano lo stato del ferro e ricevono un allenamento fisico mostreranno miglioramenti nelle prestazioni fisiche maggiori dei miglioramenti additivi derivanti da entrambi i trattamenti da soli. Questo risultato suggerirebbe che gli individui con carenza di ferro traggono maggiori benefici dall'esercizio fisico rispetto a coloro che sono carenti di ferro.

Obiettivo II: determinare in che modo l'allenamento aerobico influisce sul mantenimento dell'omeostasi del ferro. Ipotesi: i soggetti che partecipano all'allenamento fisico mostreranno minori miglioramenti nello stato del ferro dall'integrazione di ferro rispetto ai soggetti sedentari che ricevono la stessa integrazione di ferro. Ciò suggerirebbe che un regolare esercizio fisico abbia un impatto negativo sull'assorbimento del ferro, sull'escrezione del ferro e/o sull'omeostasi del ferro.

Obiettivo III: Determinare se BZKL può essere utilizzato come alternativa alla supplementazione di ferro per migliorare lo stato del ferro o le prestazioni fisiche delle donne carenti di ferro e non anemiche. Ipotesi: le donne che ricevono BZKL miglioreranno lo stato del ferro e le misure delle prestazioni fisiche più di quelle che ricevono il placebo.

La ricerca proposta negli Obiettivi 1 e 2 è importante perché non esiste una spiegazione nota per le relazioni osservate tra ferro, allenamento fisico e prestazioni fisiche nell'IDNA. Questa ricerca consentirà di chiarire il ruolo che lo stato del ferro gioca nel modificare gli effetti dell'esercizio fisico sulle prestazioni fisiche e se la partecipazione all'esercizio influisce sull'efficacia dell'integrazione di ferro nel migliorare lo stato del ferro.

Il significato a lungo termine di questa ricerca è che stabilire queste relazioni favorirà l'attuale comprensione di come lo stato del ferro influisce ed è influenzato dall'esercizio aerobico e dalle prestazioni fisiche. Questa conoscenza potrebbe portare a migliori interventi sull'attività fisica, che aiutano a ridurre le malattie croniche come l'obesità e il diabete nelle popolazioni con un'elevata prevalenza di ID, come gli Stati Uniti e la Cina. Aiuterà anche a informare gli interventi di ferro progettati per alleviare l'ID nelle popolazioni fisicamente attive, come i lavoratori cinesi rurali e le donne nei paesi sviluppati che partecipano all'allenamento aerobico per migliorare la forma fisica.

Disegno e metodi della ricerca:

I partecipanti saranno soggetti di sesso femminile di età compresa tra 18 e 26 anni con ferro corporeo basso ma livelli normali di emoglobina (Hb), (ferritina <20 μg/L e Hb > 120 g/L) che sono altrimenti sani.

Lo studio sarà uno studio randomizzato in doppio cieco, controllato con placebo con un disegno 3x2. I calcoli della potenza si sono basati sullo studio pilota condotto dai ricercatori a Shanghai nel 2013 e su uno studio di Brownlie et al. La dimensione del campione è stata calcolata per richiedere 24 donne per gruppo, che è stata ampliata a 29 soggetti per gruppo per consentire l'abbandono del campione. I soggetti saranno randomizzati a ricevere 50 mg di capsule di solfato ferroso due volte al giorno (20 mg di ferro elementare/giorno), 6 mg di BaZhen KeLi o capsule di placebo identiche per 8 settimane. La metà di ciascun gruppo di integratori verrà inoltre assegnata in modo casuale a ricevere 8 settimane di allenamento aerobico (5 giorni/settimana, 25 minuti/giorno) o nessun allenamento.

Alle settimane 0, 4 e 8 i soggetti completeranno quanto segue:

1. Misure antropometriche (altezza, peso, spessore pliche cutanee)
2. Attività fisica e questionari sull'assunzione dietetica di 4 giorni
3. Prelievo di sangue venoso a riposo per la valutazione dello stato del ferro
4. Test da sforzo (test VO2max e test di efficienza energetica)

Per affrontare gli obiettivi 1 e 2, i ricercatori confronteranno l'efficienza energetica, la massima capacità di utilizzare l'ossigeno, la soglia ventilatoria e le concentrazioni di lattato nel sangue al basale, dopo l'integrazione (o placebo) e dopo l'allenamento (o nessun allenamento). Il disegno dello studio 3x2 consentirà di determinare se i soggetti che ricevono ferro traggono maggiori benefici dall'allenamento fisico. Gli investigatori esamineranno anche se la partecipazione all'allenamento fisico influisce sull'omeostasi del ferro o riduce lo stato del ferro.