Belang van bloedvolume en de interactie ervan met cardiovasculaire aanpassingen

Achtergrond Het is algemeen bekend dat een hoog maximaal zuurstofverbruik (VO2max) gepaard gaat met uitstekende fysieke prestaties in duursportdisciplines. Om een ​​hoge V ̇O2max te bereiken moeten verschillende zaken geoptimaliseerd worden volgens de Fick-vergelijking. Een van de belangrijkste bepalende factoren voor VO2max is het zuurstoftransporterend vermogen van het bloed, dat wordt bepaald door de totale hemoglobinemassa en bij duursporters aanzienlijk hoger is dan bij ongetrainde personen.

Natuurlijk is dit systeem strak gereguleerd om een ​​stabiele bloedsamenstelling te behouden en om het bloedvolume onmiddellijk te herstellen als het verloren gaat door bijvoorbeeld een bloeding, maar het kan ook worden gewijzigd door inspanning en/of blootstelling aan extreme omgevingsomstandigheden. Veranderingen in het bloedvolume en de bloedsamenstelling zijn al zichtbaar na twee weken conventionele training, waarbij een toename van de PV wordt gezien in combinatie met een verhoogd erytropoëtine (EPO) terwijl het aantal rode bloedcellen onaangetast blijft. Dit ondersteunt het voorgestelde idee dat de nier werkt als een "critmeter" en dat een verminderde hematocriet als gevolg van uitzetting van PV daardoor de erytropoëse kan reguleren. Bij reeds getrainde personen, d.w.z. atleten, kunnen PV en Hbmass verder worden verhoogd door herhaalde en/of langdurige blootstelling aan hoogte of warme omgevingsomstandigheden.

Onderzoeksvragen en hypothese

1. Verken geslachts- en individuele verschillen in het tijdsverloop en de relatie tussen cardiovasculaire (centrale en perifere) aanpassingen aan langdurige aërobe training en de daarmee gepaard gaande veranderingen in het bloedvolume.
2. Evalueer verschillen tussen geslachten en factoren die van invloed zijn op individuele verschillen (hoge versus lage responders) - veronderstellend dat vrouwen een afgestompte cardiovasculaire respons hebben op langdurige aërobe training.
3. Wat is de relatieve betekenis van bloedvolume, spiermetabolische en cardiovasculaire aanpassingen voor prestaties en aerobe kracht.

Er wordt een incrementele inspanningstest op een fietsergometer uitgevoerd om de maximale inspanning en VO2max te bepalen. Tijdens de rustperiode worden vier veneuze bloedmonsters van elk 4 ml genomen. Na een korte rustperiode na de inspanningstest worden het bloedvolume en de lichaamssamenstelling van de proefpersoon geëvalueerd met een DXA-scan en CO-rebreathing-techniek.

In de tweede experimentele proeven (bezoek 2) zullen de deelnemers vertrouwd worden gemaakt met het experimentele protocol door in de half liggende positie te fietsen. Voor het experiment ondergaan deelnemers een gestandaardiseerde test van orthostatische tolerantie door een onderlichaam negatieve druk (LBNP) van -15 mmHg gedurende maximaal 10 minuten en -30 mmHg gedurende maximaal 10 minuten. De ventriculaire functie wordt gemeten op beide niveaus van LBNP. Na de orthostatische tolerantietest gaat de proefpersoon halfliggend fietsen op twee submaximale intensiteiten met euhydratie (controle). Minstens 30 minuten na de eerste oefening (nadat de proefpersoon is teruggekeerd naar de hemodynamische niveaus van de basislijn), zullen de proefpersonen een hypertone drank innemen met als doel de PV met ~15% te verhogen (interventie). De ventriculaire functie wordt opnieuw gemeten voordat de tweede aanval van semi-liggende submaximale cyclus wordt gestart met dezelfde intensiteiten als eerder vermeld.

Bij het derde bezoek (bezoek 3) meten we of het bewegingsregime effect heeft op de regulatie van de perifere (arm) doorbloeding. De perifere vasculaire functie wordt bepaald door metingen van de diameter van de arteria brachialis en de bloedsnelheid met behulp van duplex-echografie voor en na flow-gemedieerde dilatatie (FMD), waarbij een manchet rond de bovenarm wordt opgeblazen tot 200 mmHg gedurende 5 minuten om vervolgens leeg te laten lopen. Vasculaire gevoeligheid en endotheliale functie worden vervolgens gemeten door middel van echografie voor en na infusie van de vasoactieve geneesmiddelen Acetylcholine (Ach) (25 en 100 μg min-1 (kg arm-massa)-1), Natrium Nitroprusside (SNP) (0,75, 1,5 en 3,0 μmol min-1 L armmassa-1). Tussen al deze metingen is er een pauze van minimaal 15 min. Voordat de proefpersoon dit bezoek voor de eerste keer verlaat (baseline), worden ook twee spierbiopten van ongeveer 150 mg genomen voor het kweken van cellen en het beoordelen van veranderingen in capillaire dichtheid, spiervezelsamenstelling en mitochondriale dichtheid en functie. Er zal ook één spierbiopsie worden genomen tijdens een bezoek aan het bemonsteringspunt na 2 weken, 1, 2 en 6 maanden na baseline en met twee spierbiopten 12 maanden na de baselineronde, wat een totaal van acht biopsieën oplevert voor elke proefpersoon.

Nadat de eerste ronde van het experiment is afgerond, ondergaan de proefpersonen gedurende 12 maanden een oefenregime, bestaande uit 3-4 begeleide en gecontroleerde fietstrainingen per week. De oefentraining zal op een progressieve manier worden begeleid en gestructureerd om de proefpersonen te laten wennen aan regelmatige en intensieve oefeningen. Proefpersonen zullen opnieuw onderzoeksprocedures ondergaan op 2 weken 1, 2, 6 en 12 maanden na basislijnmetingen om continue analyse van de cardiovasculaire aanpassingen op korte en lange termijn mogelijk te maken. Daarnaast willen we de coronaire bloedstroom, het mitochondriaal volume en de functie van de spieren meten om de effecten te bepalen van centrale versus perifere aanpassingen aan langdurige training bij baseline, 2, 6 en 12 maanden.

Om eventuele centrale cardiovasculaire effecten van perifere effecten te onderscheiden, willen we het bloedvolume acuut normaliseren door aderlaten tijdens het laatste bezoek van de 12 maanden durende training. Voor en na aderlaten worden VO2max en Qmax bepaald om eventuele centrale cardiovasculaire aanpassingen te onderzoeken.

Onderwerpen in dit project worden onderworpen aan de volgende maatregelen: Cardiale en vasculaire echografie, spierbiopten, Katheterisatie met arteriële en veneuze bloedmonsters, CO-rebreathing-techniek, DXA-scan, Elektrocardiogram (ECG), Flow-gemedieerde dilatatie, vasodilatorrespons op intra -arteriële infusie van Ach en SNP, LBNP, prestatietest en flebotomie.