長期にわたる模擬熱波中の若者と高齢者の生理学的反応 (HW1)

目的 介入 1: 模擬熱波条件に 1 日中 (9 時間) さらされたときの、全身の蓄熱、深部体温、心臓血管の緊張と急性炎症の発症に対する年齢の影響を評価します。

介入 2: 極度の暑さにさらされた後、空調環境に短時間 (2 時間) さらされると、暑さに戻った高齢者の生理的負担が永続的に軽減されるかどうかを判断します。

仮説 介入 1: 高齢者は、若い参加者と比較して、9 時間の模擬熱波全体を通じてより多くの蓄熱を経験するでしょう。 その結果、深部体温は高齢者の方が高く、曝露が進むにつれてグループ間の差異が悪化します。 また、高齢者では体温の違いが心臓血管変数の大きな変化や急性の循環炎症や細胞内炎症と並行して起こるという二次仮説も検討します。

介入 2: 冷却センター介入を受けた高齢者は、暑さの中に戻ったとき (5 ～ 6 時間目)、介入 1 で暑さの中に留まった高齢者と比較して、体内の蓄熱が悪化します。 その結果、深部体温は曝露終了までにグループ間で同等（統計的に同等）になります。

方法 参加者 合計 20 人の若者 (年齢: 18 ～ 31 歳) と 40 人の高齢者 (年齢: 64 ～ 80 歳) が提案されたプロジェクトに募集され、各介入群の男性と女性の割合はほぼ均等になります。 若年者 (n = 20) と高齢者 (n = 20) が介入 1 を完了し、高齢者からなる別のコホート (n = 20) が介入 2 を完了します。参加者は、擬人化された特徴と習慣的な身体活動レベルが均一になります。標準化されたアンケートを通じて検証されます。

実験計画 試行前の指示 すべての参加者は、すべての予備セッションおよび実験セッションの 24 時間前から激しい身体活動とアルコールを避け、各セッションの開始 2 時間前に軽食を食べるように求められます。 参加者には、十分な水分補給を確保するために、各セッションの前夜と朝に少なくとも 500 ml の水を摂取するよう求められます。 検査室到着時に十分な水分補給が確認されます (尿比重 <1.025)。 すべてのセッションで、参加者はスポーツショーツ（女性の場合はスポーツトップ）を着用します。

予備スクリーニング すべての参加者は、最初の実験セッションの少なくとも 7 日前に 1 つの予備評価を完了します。 このセッション中に、参加者はすべての手順と測定技術に慣れ、Get Active Questionnaire (GAQ) と米国心臓協会の参加前スクリーニング Questionnaire に回答して参加資格を評価します。 GAQ は、コール身体活動アンケートとともに習慣的な活動レベルを評価するためにも使用されます。 参加者はこの時点で口頭および書面によるインフォームドコンセントも提供します。 身長と体重はそれぞれ医師のスタディオメーターと高性能体重計端末を介して測定され、これらの測定値から体表面積が計算されます。

実験プロトコル (介入 1) 各セッションは 07:00 ～ 09:00 に開始されます。 研究室に到着すると、参加者は尿比重を評価するために尿サンプルを提供し、その後、裸体重の測定が行われます。 次に、参加者は直腸温を継続的に測定するために温度プローブを挿入します。 その後、参加者は皮膚温と 5 誘導心エコー図を測定するための機器を装着されます。 ベースラインの心血管パラメータは、以下のように実行される短時間 (約 45 分) の心血管検査バッテリーによって評価されます。 右手中指で測定された動脈圧波形 (ボリュームクランプ技術) と 5 誘導心エコー図記録から再構築された上腕動脈の収縮期圧および拡張期圧が、参加者が安静にしている (自発呼吸) 間に 10 分間収集されます。 その直後、動脈の収縮期圧と拡張期圧が手動聴診によって 3 回測定され (測定間隔は約 30 秒)、その後、体の右側の前腕とふくらはぎの血流が自動静脈閉塞プレチスモグラフィーによって測定されます。 テストバッテリー全体を通じて、参加者は手足の血流の測定中を除き、両足を床に着席し、静脈の排出を促進するために機器を装着した手足を高くします。 最後に、静脈血サンプルと体重測定が行われます。

その後、参加者は 40°C、湿度約 10 ～ 15% に調節された全身直接熱量計チャンバーに移送されます。 これらの条件は、熱波中に経験したピーク温度をシミュレートするために選択されたもので、2018 年の北米 (オンタリオ州オタワ、気温 34 ℃ 58%、暑さ指数 41 ℃) や 2003 年のヨーロッパ (パリ) で最近の熱波のピーク条件に似ています。 、フランス; 38°C および 25%、暑さ指数: 38°C)。 参加者は熱量計チャンバー内で 3 時間 (1 ～ 3 時間目) 静かに休息し、全身の熱生成と熱交換が継続的に測定されます。 3 時間の時点で、参加者は熱量計から出て、簡単な心臓血管検査が再度実行され、続いて体重が測定されます。 4～6時間は、熱量計に隣接した保温室で熱の中で休んで過ごします。 この時間中、参加者は水分の少ない軽い昼食を自分で用意して食べることができます。 水道水は、サーマルチャンバー内にあるセルフサービスの断熱水クーラーを介して自由に提供されます。 次に、別の心臓血管バッテリー検査が実行され、続いて体重が測定されます。 その後、参加者は熱量計に再入力し、最後の 3 時間 (6 ～ 9 時間) を費やします。 この期間の終わりに、参加者は4回目の最後の心血管検査を受け、最後の静脈血サンプルと体重測定が行われます。

統計分析とサンプル サイズの計算 一次変数と二次変数は、線形混合効果モデルを使用して評価されます。 時間は反復される被験者内固定効果としてモデル化され、年齢層は被験者間の固定効果としてモデル化されます。 結果変数の熱曝露前の値、参加者の性別、および自己報告された週ごとの身体活動量 (GAQ で評価された分/週) が共変量として含まれます。 参加者の識別は、すべての分析において変量効果としてモデル化されます。 赤池の情報量基準は、変量効果と分散/共分散構造を決定するために使用されます。

事後多重比較は、モデルの推定周辺平均に対して行われます。 各変数の比較数が少ないため、多重度補正は使用されません。 等分散性は、残差プロットの視覚的評価によってすべてのモデルについて評価されます。 残差のおおよその正規分布は、ヒストグラムと Q-Q プロットの目視検査によって評価されます。 残差の分布が正規性から大幅に逸脱した場合、データは対数変換されます。 すべての解析で、アルファは 0.050 に設定されます。 記述統計は平均値と標準偏差として表示されます。 グループ間および/または時点間の比較は、平均値および 95% 信頼区間 [下限、上限] として表示されます。

アプリオリな検出力分析により、各熱量計セッションの終了時（つまり、3 時間目と 9 時間目）にグループ間の全身熱貯蔵率の違いを検出するには、合計サンプルサイズ 19 人の若者と 19 人の高齢者が必要であることが判明しました。 80% の統計的検出力を備えています。 臨床的に意味のあるデータ (つまり、全身の蓄熱における臨床的に意味のある変化とみなされるもの) の代わりに、全身の蓄熱率の差に基づいて標準化された効果量 (コーエンの d=1.06) が計算されました。前回の研究では、3 時間の熱曝露プロトコル (若者: -2 [26] kJ/時、高齢者: 43 [54] kJ/時) の最後の 30 分間における若者と高齢者の間での結果を示しました。

実験プロトコル (介入 2) 実験デザイン 介入 2 のプロトコルは、最初の熱量計セッションとそれに続く心血管バッテリーの後に、参加者が温室から出て、約 2 時間 (5 ～ 6 時間目) の休息を過ごす点を除いて、介入 1 のプロトコルと同じです。エアコンの効いた部屋 (~23°C、~50% 相対湿度)。 介入 1 と同様に、参加者はこの時間中に自分で用意した少量の昼食を食べ、水 (水道水) を自由に摂取することができます。 3 番目の心臓血管バッテリーも冷却された環境で実行されます。 介入 1 と同様に、参加者は最後の 3 時間熱量計に再び入り、実験セッションの残りの時間は熱の中で休息します。

統計分析とサンプルサイズの計算 介入 2 の統計分析は、昼間に冷房の効いた部屋に曝露すると、曝露後の体温の蓄積が増加し、生理学的反応が最後までに非冷却群の反応と同様になるかどうかを評価するために実行されます。 9時間の熱波シミュレーションの結果。 全身の累積蓄熱は、実験グループを被験者間の固定効果としてモデル化した線形混合効果モデルを使用して評価されます。 9 時間の曝露のうち最初の 3 時間の累積蓄熱量は、全体に影響を与える測定済みまたは未測定の個人間または個人内の要因 (性別、身体活動レベルなど) の影響を考慮する共変量として組み込まれます。 -体の熱交換と蓄熱。 グループ間の蓄熱量の比較は、モデル推定限界平均を使用して行われます。

直腸温によって推定される深部体温（主要結果）は、被験者間の固定効果としてモデル化された実験グループ（冷却と非冷却の 2 つのレベル）および時間内での反復としてモデル化された線形混合効果モデルを使用して分析されます。 -被験者の固定効果（冷却介入後0時間、1時間、2時間、および3時間）。 蓄熱のモデルと同様に、最初の熱量測定セッション終了時（つまり、9 時間の曝露の 3 時間目）の直腸温度は、測定された、または測定されていない内部または内部の熱量の影響を考慮する共変量として含まれます。安静時の熱曝露に対する体温反応に影響を与える個々の要因。

次に、直腸温度に対する冷却の影響を、混合効果モデルから導き出された各時点での推定周辺平均値に対して実行される 2 つの片側検定によって評価します。 等価限界は±0.3℃に設定されますが、これは中核体温の典型的な日ごとの変動に相当し、体温の有意な/検出可能な変化を反映していることが、冷却戦略の影響を評価する最近の研究で示唆されています。若者の生理的緊張。 二次変数も同様に評価されます。 有意水準は P < 0.050 に設定されます。 記述統計は平均 (標準偏差) として表示され、グループ間の比較は平均 ± 95% 信頼区間として表示されます。

アプリオリな検出力分析により、直腸温のグループ間の差が+0.3℃と-0.3℃の上限と下限内で等しいかどうかを確認するには、各グループの高齢者合計18人のサンプルサイズ（合計36人の参加者）が必要であることが判明しました。 80% の電力でそれぞれ °C。 これは、若年者と高齢者の深部体温の0.2℃（SD 0.3）の差を示す私たちの研究室の公表データから決定された0.3℃のプール標準偏差に基づく効果サイズ（コーエンのd）1.0に相当します。そして、2型糖尿病のある高齢者とそうでない高齢者では、暑い環境で3時間休んだ後の深部体温に0.0℃（SD 0.3）の差があった。