Zuurstofopnamekinetiek tijdens submaximale inspanning bij volwassenen met het syndroom van Down

Het syndroom van Down (Ds) is de meest voorkomende chromosomale aandoening en treft ongeveer 1 op de 800 levendgeborenen in de VS. Naast een aantal comorbiditeiten hebben personen met Ds een lage cardiorespiratoire conditie. Hun lage conditie kan niet worden verklaard door lage niveaus van fysieke activiteit, gebrek aan motivatie of gebrek aan begrip van de test, maar heeft eerder een fysiologische oorzaak. Autonome disfunctie is geïdentificeerd als een belangrijke oorzaak van de lage cardiorespiratoire fitheid bij personen met Ds, maar het verklaart het fenomeen niet volledig.

Cardiorespiratoire fitheid wordt bepaald door het vermogen van het lichaam om energie te produceren, wat grotendeels afhangt van het vermogen om zuurstof op te nemen, af te geven en te gebruiken. Dit proces van zuurstoftransport wordt bepaald door het long-, cardiovasculaire en spierstelsel en de mate waarin ze samenwerken. Aan het begin van de training reageren deze drie systemen in een vertraagd patroon, waardoor het lichaam de energieproductie moet compenseren met anaerobe middelen, wat een negatieve invloed heeft op iemands inspanningstolerantie. Dus hoe sneller de aanpassing van deze drie systemen (d.w.z. hoe sneller hun kinetiek), hoe beter iemands vermogen om oefeningen uit te voeren en te verdragen.

De aanpassingssnelheid van deze zuurstoftransportsystemen kan worden gekwantificeerd door de kinetiek van zuurstofopname (pulmonaal), hartminuutvolume (cardiovasculair) en mitochondriaal zuurstofverbruik (spier) te beoordelen, die allemaal een vertraagde, exponentiële toename vertonen naar een stabiele toestand aan het begin van oefening met matige intensiteit. De kinetiek van deze drie systemen is nooit beoordeeld bij personen met Ds en zou waardevolle inzichten kunnen opleveren in hun lage cardiorespiratoire conditie en verminderde inspanningstolerantie.

Het doel van dit onderzoeksvoorstel is daarom om de verschillen in kinetiek van zuurstofopname, hartminuutvolume en mitochondriaal zuurstofgebruik tussen individuen met en zonder Ds te bepalen om de onderliggende fysiologie beter te begrijpen en mogelijk de gezondheid te verbeteren door deze kennis te gebruiken voor inspanningsinterventies.

Algemeen doel: een beter begrip krijgen van de relatie tussen zuurstofopnamekinetiek en cardiorespiratoire fitheid bij personen met Ds.

Doel 1: Vergelijking van de snelheid van zuurstofopname, cardiale output en mitochondriale zuurstofverbruikskinetiek als reactie op submaximale, matige intensiteitsoefeningen tussen volwassenen met en zonder Ds.

Doel 2: Vaststellen van de relatie tussen de snelheid van de zuurstofopnamekinetiek en de maximale zuurstofopname van personen met Ds.

Bepalen hoe zuurstoftransport personen met Ds tijdens inspanning beïnvloedt, zou mogelijk meer richting kunnen geven aan het ontwerpen van oefensessies en interventies, aangezien hun zuurstoftransportsysteem mogelijk meer tijd nodig heeft om het vereiste werkniveau te bereiken.

Algemeen studieontwerp. Deelnemers zullen twee studiebezoeken afleggen, waarbij hun cardiorespiratoire capaciteiten worden getest met behulp van twee verschillende loopbandprotocollen. Vertrouwd raken met al het onderzoekspersoneel en de procedures vindt plaats voordat daadwerkelijke metingen worden uitgevoerd.

Beschrijving bezoeken voor gegevensverzameling. Deelnemers worden getest in een postprandiale toestand (> 3 uur) op 2 afzonderlijke dagen (gescheiden door ten minste 48 uur, maar niet meer dan 2 weken) en onthouden zich van lichaamsbeweging, alcohol en cafeïne gedurende ten minste 24 uur vóór elk studiebezoek . Tijdens het eerste bezoek worden lengte, gewicht en omtrek gemeten. De lichaamssamenstelling zal worden gemeten met behulp van dual energy X-ray absorptiometry (DEXA), en er zal echocardiografie worden uitgevoerd om de aortadiameter te bepalen en om te screenen op eventuele resterende hartafwijkingen die vaak voorkomen bij personen met Ds. Ten slotte voeren de deelnemers een graduele maximale inspanningstest op de loopband uit om de maximale zuurstofopname (VO2peak) en de submaximale trainingsintensiteit voor het tweede bezoek te bepalen.

Bij het tweede bezoek lopen de deelnemers gedurende zes minuten op een intensiteit die overeenkomt met 80% van hun ademhalingsdrempel, terwijl pulmonale zuurstofopname (met behulp van adem-voor-adem gasuitwisselingsanalyse), cardiale output (met behulp van beat-to-beat bloeddrukmeting) en spieroxygenatie (met behulp van nabij-infraroodspectroscopie (NIRS)) wordt gemeten. Deze periode van zes minuten wordt vier keer herhaald, met daartussen 10 minuten rust. De vier periodes zullen worden gebruikt om de drie signalen te middelen, wat de berekening van kinetische parameters verbetert.

Vertrouwdheid. Ouders/verzorgers worden hierbij betrokken om een ​​ondersteunende omgeving voor deelnemers te bieden en om de ouders/verzorgers meer inzicht te geven in het onderzoek. Voorafgaand aan de start van de studie zullen foto's en videoclips van het laboratorium en de studieapparatuur worden verstrekt om de deelnemers te helpen vertrouwd te raken met de laboratoriumomgeving en -apparatuur, en de geïnformeerde toestemmingsinformatie wordt naar de deelnemers en hun ouders/verzorgers gestuurd voor hun beoordeling. De vertrouwdheid voor de deelnemers met het syndroom van Down bestaat uit twee delen: ze oefenen en wennen aan de loopband en de apparatuur voor de graduele maximale inspanningstest (aan het begin van het eerste bezoek), en ze oefenen en wennen aan de procedures voor het submaximale inspanningsprotocol (begin van het tweede bezoek).