血液量の重要性と心血管適応との相互作用

背景 高い最大酸素消費量 (VO2max) が持久系スポーツ分野における優れた身体パフォーマンスと関連していることは十分に確立されています。 高い V ̇O2max を達成するには、Fick 方程式に従っていくつかのことを最適化する必要があります。 VO2max の主な決定要因の 1 つは血液の酸素運搬能力で、これは総ヘモグロビン量によって決まり、持久力のあるアスリートの方がトレーニングを受けていない人よりも著しく高くなります。

当然のことながら、このシステムは安定した血液組成を維持し、出血などにより血液量が失われた場合に即座に回復するように厳密に制御されていますが、運動や極端な環境条件への曝露によっても変化する可能性があります。 血液量と組成の変化は、従来の運動トレーニングを 2 週間行った後にすでに見られ、エリスロポエチン (EPO) の上昇と組み合わせて PV の増加が見られますが、赤血球量は影響を受けません。 これは、腎臓が「クリトメーター」として機能し、PVの拡大によるヘマトクリットの低下が赤血球生成を調節する可能性があるという提案された概念を裏付けるものである。 すでに訓練を受けている人、つまりアスリートの場合、高地または高温の環境条件に繰り返しまたは長期間さらされると、PV と Hbmass がさらに増加する可能性があります。

研究上の疑問と仮説

1. 長期の有酸素トレーニングに対する心血管（中枢および末梢）の適応とそれに伴う血液量の変化との時間経過および関係における性別および個人差を調査します。
2. 性別間の差異と、個人差に影響を与える要因（応答性が高い人と低い人）を評価します。女性は長期の有酸素トレーニングに対する心血管反応が鈍化しているという仮説を立てます。
3. 血液量、筋肉の代謝および心臓血管の適応は、パフォーマンスと有酸素能力にとって相対的にどのような重要性を持っていますか。

最大作業量と VO2max を決定するために、サイクルエルゴメーターでの増分運動テストが実施されます。 休憩時間中に 4 つの静脈血サンプル (各 4 ml) を採取します。 被験者の血液量と体組成は、運動テスト後の短い休息の後、DXA スキャンと CO 再呼吸技術を使用して評価されます。

2 番目の実験トライアル (訪問 2) では、参加者は半横臥位でサイクリングすることで実験プロトコルに慣れます。 実験では、参加者は最長 10 分間 -15mmHg、最長 10 分間 -30mmHg の下半身陰圧 (LBNP) による起立耐性の標準テストを受けます。 心室機能は両方の LBNP レベルで測定されます。 起立性耐容性テストの後、被験者は脱水状態で 2 つの最大以下の強度で半横臥位サイクリングを実行します (対照)。 最初の運動後少なくとも 30 分後 (被験者がベースラインの血行動態レベルに戻った後)、被験者は PV を ~15% 増加させることを目的として高張性飲料を摂取します (介入)。 心室機能は、半横臥位の最大下サイクリングの 2 回目の試合が前述と同じ強度で開始される前に再度測定されます。

3 回目の訪問 (訪問 3) では、運動療法が末梢 (腕) の血流調節に影響を与えるかどうかを測定します。 末梢血管機能は、上腕の周りに配置されたカフを 200 mmHg まで 5 分間膨張させてから収縮させる流れ媒介拡張 (FMD) の前後に、二重超音波検査を使用して上腕動脈の直径と血流速度を測定することによって決定されます。 次に、血管作動薬アセチルコリン (Ach) (25 および 100 μg min-1 (kg arm-mas)-1)、ニトロプルシド ナトリウム (SNP) (0.75、1.5、および3.0 μmol min-1 L arm-mass-1)。 これらすべての測定の間には、少なくとも 15 分の休憩が入ります。 被験者が初めてこの訪問を離れる前（ベースライン）、細胞の培養と毛細血管密度、筋線維組成、ミトコンドリア密度および機能の変化の評価のために、約 150 mg の筋生検が 2 回採取されます。 １回の筋生検は、ベースラインから２週間後、１、２、および６ヶ月後のサンプリングポイントで、１回目の訪問中に採取され、ベースラインラウンドの１２ヶ月後に２回の筋生検が行われ、各被験者に対して合計８回の生検が行われる。

第 1 ラウンドの実験が終了した後、被験者は 12 か月間、毎週 3 ～ 4 回の監督および監視されたサイクリング トレーニング セッションからなる運動療法を受けます。 運動トレーニングは、対象者が定期的かつ高強度の運動に慣れるように、段階的に監督され、構成されます。 被験者は、短期および長期の心血管適応の継続的な分析を可能にするために、ベースライン測定の2週間後、1、2、6、および12か月後に再び研究手順を受けます。 さらに、冠状動脈血流、筋ミトコンドリア量、およびベースライン、2、6、および 12 か月での長期トレーニングに対する中枢適応と末梢適応の効果を判定する機能を測定したいと考えています。

中枢心血管への影響を末梢から識別するために、12 か月の運動トレーニングの最終来院時に瀉血によって血液量を急激に正常化したいと考えています。 瀉血の前後で、VO2max と Q̇max を測定して、中枢心血管の適応を調査します。

このプロジェクトの被験者は以下の措置を受けます:心臓および血管の超音波検査、筋生検、動脈および静脈の血液サンプルによるカテーテル法、CO再呼吸法、DXAスキャン、心電図(ECG)、血流媒介拡張、血管拡張剤の体内への反応-AchおよびSNPの動注、LBNP、パフォーマンステスト、および瀉血。