Cinetica di assorbimento dell'ossigeno durante l'esercizio submassimale negli adulti con sindrome di Down

La sindrome di Down (Ds) è il disturbo cromosomico più comune, che colpisce circa 1 su 800 nati vivi negli Stati Uniti. Oltre a una serie di comorbidità, gli individui con Ds hanno una bassa fitness cardiorespiratoria. La loro bassa forma fisica non può essere spiegata da bassi livelli di attività fisica, mancanza di motivazione o mancanza di comprensione del test, ma ha piuttosto una causa fisiologica. La disfunzione autonomica è stata identificata come uno dei principali fattori che contribuiscono alla bassa forma fisica cardiorespiratoria negli individui con DS, ma non spiega completamente il fenomeno.

L'idoneità cardiorespiratoria è determinata dalla capacità del corpo di produrre energia, che si basa in gran parte sulla capacità di assorbire, fornire e utilizzare ossigeno. Questo processo di trasporto dell'ossigeno è governato dal sistema polmonare, cardiovascolare e muscolare e dal grado in cui lavorano insieme. All'inizio dell'esercizio, questi tre sistemi rispondono in modo ritardato, richiedendo al corpo di compensare la produzione di energia attraverso mezzi anaerobici, che influiscono negativamente sulla propria tolleranza all'esercizio. Pertanto, più rapido è l'adattamento di questi tre sistemi (cioè più rapida è la loro cinetica), migliore è la capacità di eseguire e tollerare l'esercizio.

Il tasso di adattamento di questi sistemi di trasporto dell'ossigeno può essere quantificato valutando la cinetica dell'assorbimento di ossigeno (polmonare), della gittata cardiaca (cardiovascolare) e dell'utilizzo dell'ossigeno mitocondriale (muscolare), che mostrano tutti un aumento ritardato ed esponenziale verso lo stato stazionario all'inizio della esercizio di moderata intensità. La cinetica di questi tre sistemi non è mai stata valutata in individui con DS e potrebbe fornire preziose informazioni sulla loro bassa forma fisica cardiorespiratoria e ridotta tolleranza all'esercizio.

Lo scopo di questa proposta di ricerca è quindi determinare le differenze nella cinetica dell'assorbimento di ossigeno, della gittata cardiaca e dell'utilizzo dell'ossigeno mitocondriale tra individui con e senza DS per comprendere meglio la fisiologia sottostante e potenzialmente migliorare la salute utilizzando questa conoscenza per interventi di esercizio.

Obiettivo generale: comprendere meglio la relazione tra la cinetica dell'assorbimento di ossigeno e l'idoneità cardiorespiratoria nei soggetti con Ds.

Obiettivo 1: confrontare il tasso di assorbimento di ossigeno, la gittata cardiaca e la cinetica di utilizzo dell'ossigeno mitocondriale in risposta all'esercizio submassimale di intensità moderata tra adulti con e senza Ds.

Obiettivo 2: Determinare la relazione tra il tasso di cinetica di consumo di ossigeno e il picco di consumo di ossigeno di individui con Ds.

Determinare in che modo il trasporto di ossigeno colpisce le persone con DS durante l'esercizio potrebbe potenzialmente dare più indicazioni nella progettazione di sessioni di esercizio e interventi, poiché il loro sistema di trasporto dell'ossigeno potrebbe potenzialmente richiedere più tempo per raggiungere il livello di lavoro richiesto.

Disegno generale dello studio. I partecipanti completeranno due visite di studio, durante le quali le loro capacità cardiorespiratorie saranno testate utilizzando due diversi protocolli di tapis roulant. La familiarizzazione con tutto il personale e le procedure dello studio avrà luogo prima che vengano eseguite le misurazioni effettive.

Descrizione visite raccolta dati. I partecipanti saranno testati in uno stato postprandiale (> 3 ore) in 2 giorni separati (separati da almeno 48 ore, ma non più di 2 settimane) e si asterranno da esercizio fisico, alcol e caffeina per almeno 24 ore prima di ogni visita di studio . Durante la prima visita verranno misurati altezza, peso e circonferenze. La composizione corporea sarà misurata utilizzando l'assorbimetria a raggi X a doppia energia (DEXA) e l'ecocardiografia sarà eseguita per determinare il diametro aortico e per schermare eventuali potenziali deficit cardiaci residui comuni negli individui con Ds. Infine, i partecipanti eseguiranno un test di esercizio su tapis roulant massimo graduato per determinare il picco di assorbimento di ossigeno (VO2peak) e per determinare l'intensità dell'esercizio submassimale per la seconda visita.

La seconda visita vedrà i partecipanti camminare su un'intensità associata all'80% della loro soglia ventilatoria per sei minuti durante l'assorbimento di ossigeno polmonare (utilizzando l'analisi dello scambio di gas respiro per respiro), la gittata cardiaca (utilizzando la misurazione della pressione sanguigna da battito a battito) , e viene misurata l'ossigenazione muscolare (utilizzando la spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS)). Questo periodo di sei minuti verrà ripetuto quattro volte, con 10 minuti di riposo in mezzo. I quattro periodi verranno utilizzati per calcolare la media dei tre segnali, il che migliora il calcolo dei parametri cinetici.

Familiarizzazione. I genitori/tutori sono coinvolti al fine di fornire un ambiente favorevole ai partecipanti e migliorare la comprensione della ricerca da parte dei genitori/tutori. Prima dell'inizio dello studio, verranno fornite fotografie e videoclip del laboratorio e delle attrezzature di studio per aiutare i partecipanti a sentirsi a proprio agio con l'ambiente e le attrezzature del laboratorio e le informazioni sul consenso informato vengono inviate ai partecipanti e ai loro genitori/tutori per il loro revisione. La familiarizzazione per i partecipanti con sindrome di Down sarà divisa in due parti: si eserciteranno e si abitueranno con il tapis roulant e l'attrezzatura per il test di esercizio massimo graduato (all'inizio della prima visita), e si eserciteranno e si abitueranno con il procedure per il protocollo di esercizio submassimale (inizio della seconda visita).