高温環境下での運動後のクレアチン補給が認知機能指標と急性腎障害マーカーに及ぼす影響

概要の研究課題／仮説を検証するには、UNI運動生理学実験室への3回の来訪（1回のベースライン、その後2回の実験的試験）が必要となります。

最初の（ベースライン）来訪では、書類作成（インフォームド・コンセント、健康歴質問票、身体活動準備質問票；PAR-Q+）、認知評価技術の習熟、人体計測評価、および最大努力漸増運動試験が行われます。

ベースライン来訪：

- 身長と体重は、立位身長計とInBody生体電気インピーダンス分析全身分析装置を用いて測定されます

• ベースライン／習熟認知テスト：NIH Toolbox Fluid Cognition BatteryとColor Word Stroop Test（CWST）が、ベースライン認知値と習熟のために実施されます。 これは、気が散るものが最小限の静かな部屋でiPadを用いて実施されます
• 自転車エルゴメーターテスト：有酸素性フィットネスは、自転車エルゴメーター上での漸増式最大酸素摂取量テストを用いて評価されます。 被験者には鼻クリップとマウスピースが与えられ、これらは代謝測定装置に接続されます。 心拍数反応とガス交換はテストを通じて監視されます。
• 実験的試験で使用する作業負荷の特定：自転車エルゴメーターテスト後、参加者は座位で10分間休息します。 その後、体重1キログラムあたり4ワット（4 W/kg）および8 W/kgの推定代謝率に対応する作業負荷を特定するために、一連の3分間のサブマキシマル段階を経ます。 ワット数は、ガス交換（VO2と呼吸交換比）の測定により推定されます。 これらの強度は、夏期の作業中の建設労働者のサンプルで観察された平均およびピーク率であったため選択されました。

運動来訪（クレアチンとプラセボ、来訪2＆3）：

各実験的運動来訪は、標準化された朝食の摂取と、運動生理学実験室の高温室に設置された固定自転車エルゴメーター上での90分間の運動で構成されます。 参加者の安全性とデータ収集の一貫性を確保するため、以下に各運動来訪で従う環境条件、安全上の考慮事項、運動プロトコル、および測定手順の概要を示します。

環境条件：

すべての運動テストは、高温運動環境をシミュレートするように設定された制御環境室内で行われます。 室内の条件は38°C（100.4°F）と40%相対湿度（WBGT：約30.2°C）に維持され、Kestrel Drop温度・湿度モニタリングデバイスにより継続的に監視されます。

サプリメント投与：

1. 各運動来訪の7日前、参加者は盲検化された方法でクレアチンまたはプラセボを20g/日摂取するよう求められます。 これは1日4回、5グラムのサプリメントを水とともに摂取します。
2. 試験の少なくとも1週間前、研究チームのメンバーが参加者に5グラム入りのクレアチンまたはプラセボ28袋を提供します。

運動来訪（来訪2および3）：

1. 到着時、参加者は水分補給評価のための尿サンプルを提供します（被験者は、運動生理学実験室内にある個室トイレで、自身で尿サンプルを採取します）。

2. 尿比重（USG）は、標準手順に従って屈折計を用いて測定され、水分補給を確認します。

   4. 生体電気インピーダンス分析：参加者はInBody装置に乗り、体脂肪率を測定します。

   5. 睡眠質問票：参加者は睡眠質問票に記入するよう求められ、クレアチンが睡眠の質や持続時間を変化させたかどうかを把握します。

   6. 標準化された朝食、水、およびサプリメント投与（運動の1時間前）

a. 十分な水分補給が確認された後、参加者は割り当てられたサプリメント（5グラムのクレアチンまたはプラセボ）を標準化された朝食とともに摂取します。 食物とサプリメントの完全な摂取後、研究チームは1時間のタイマーを開始し、運動開始前に完全な60分間待機することを確実にします。

7. サプリメント投与後、運動前：

1. 認知：参加者は、静かで気が散らない環境でiPadを用いて、ベースラインColor Word Stroop TaskおよびNIH Toolbox Fluid Cognition Batteryテストを完了します。
2. 血圧および血液採取：

i. 参加者は10分間着座します。 ii. 血圧が記録・測定されます。 iii. 毛細血管血液サンプルが耳たぶまたは指先から採取され、血液組成を測定します。

c. 尿採取：個室トイレで、参加者はビーカーに排尿します。 尿はその後、急性腎障害のマーカーを後で分析するために-80°Cで保存されます。

d. 裸体重量：参加者は個室トイレに入り、裸体重量を測定し、自己挿入式直腸温度計を挿入して深部体温を測定するよう指示されます： e. モニタリングデバイス： i. 参加者は心拍数モニターを含むPolarチェストストラップを装着します。

ii. 参加者は、胸部、腕、大腿部、脚に配置される4つの非侵襲性皮膚温度iButtonセンサーを装着します。

8. 運動前ベースライン測定

1. 参加者は高温室に入り、椅子に座ります
2. 着座中、以下のベースライン測定が収集されます：

i. Profile of Mood States（POMS）質問票 ii. Color-Word Stroop Test（CWST）（認知テスト） iii. Thermal Comfort & Strain Scale（TCS）（知覚される熱ストレスを理解するため） iv. Rating of Perceived Exertion（RPE） v. 心拍数（HR）および深部体温（Tc） vi. 室温および湿度 vii. Visual Analogue Scale for Fatigue（VAS-F） viii. Gastrointestinal Symptoms Questionnaire（GIQ） ix. Environmental Symptoms Questionnaire（ESQ）

9. 運動プロトコル

1. 参加者は固定自転車で90分間、VO2maxテストで決定された、4W/kgおよび8 W/kgの作業負荷に対応する事前決定された強度でペダリングします。 具体的には、参加者は4 W/kgで20分間、8 W/kgで10分間からなる3回の30分間サイクルを完了します。 参加者は試験中に水を飲まないよう求められますが、参加者が希望する場合は水が利用可能です。
2. HRとTcは運動中継続的に監視されます
3. 10分ごとに、以下の測定が収集・記録されます：

i. HR ii. Tc iii. RPE iv. TCS v. 室温および湿度 vi. Visual Analogue Scale for Fatigue（VAS-F） d. 各30分サイクルの終了時、参加者はペダリングしながらCWSTを完了します。

e. 各30分サイクルの15-25分目（4 W/kgでの最後の5分と8 W/kgでの最初の5分）に、参加者はベースライン有酸素テストで使用されたものと同じマウスピースと鼻クリップに接続されます。 これは試験中の推定代謝率を計算するために使用されます。

10. 運動後高温室内測定：

1. 90分間の運動プロトコルを完了した後、参加者は10分間室内に着座したままになります
2. 運動後5分目から、以下が収集されます：

i. HR ii. Tc iii. RPE iv. TCS v. CWST vi. 室温および湿度 vii. Visual Analogue Scale for Fatigue（VAS-F） viii. POMS ix. GIQ x. ESQ xi. 血圧 xii. I-STAT毛細血管血液測定

11. 運動後水分補給評価

1. 参加者は、USG、尿流量を用いて水分補給を再評価し、将来の分析のために尿を保存するための尿サンプルを提供します（上記のように）。
2. また、運動前と同じ手順で2回目の裸体重量を測定します。
3. また、尿サンプルを提供します。
4. その後、参加者は標準化された量の水（体重75kg未満の個人には500 mL、75kg以上の個人には1 L）を与えられ、運動試験終了後の1時間以内に摂取します。

5. この間、参加者は衣類の着替えが許可されます

   12. 尿を提供し着替えた後、参加者はすべての認知評価を完了します。

   13. 運動後1時間の水分補給評価

a. 別の血液採取測定が実施されます。 b. 参加者は、USG、尿流量を用いて水分補給を再評価し、将来の分析のために尿を保存するための尿サンプルを提供します。

14. その後、被験者は2回目の運動来訪（28日のウォッシュアウト期間後-21日のウォッシュアウト、その後7日のサプリメント摂取）の予定を組まれます。