Definiowanie funkcjonalnej roli żelaza w treningu aerobowym i sprawności fizycznej

Tło: Pomimo ogólnej poprawy niedożywienia w populacji chińskiej, niedobór żelaza (ID) i niedokrwistość z niedoboru żelaza (niski poziom żelaza i niski poziom hemoglobiny, IDA) są nadal szeroko rozpowszechnione w Chinach. Według ostatnich badań częstość występowania anemii u chińskich kobiet w wieku rozrodczym wynosi 20%, a na obszarach wiejskich może sięgać nawet 30%, przy czym 85% przypadków anemii wynika z ID. Cukrzyca, choroby serca i otyłość są również bardzo rozpowszechnione w Chinach – chociaż chiński rząd podejmuje działania przeciwko tym epidemiom, często poprzez interwencje promujące aktywność fizyczną. Niedobór żelaza bez niedokrwistości (IDNA) może upośledzać sprawność fizyczną dorosłych i skraca czas poświęcany na dobrowolną aktywność fizyczną. Jednak suplementacja żelaza mająca na celu złagodzenie IDNA może być mniej skuteczna u osób aktywnych fizycznie, co sugeruje skomplikowany, ale obecnie niezdefiniowany związek między stanem żelaza, ćwiczeniami i zdolnością fizyczną. Połączona analiza stanu żelaza, treningu fizycznego i sprawności fizycznej chińskich kobiet może rzucić światło na interakcje między tymi czynnikami i ich rolę w redukcji cukrzycy i otyłości.

Jednym z powszechnych sposobów leczenia objawów niedoboru żelaza jest tradycyjne chińskie leczenie ziołowe, Ba-Zhen-Ke-Li (BZKL). Chociaż badania wykazały, że BZKL wpływa na ekspresję niektórych białek związanych z żelazem i zwiększa wytrzymałość u szczurów, żadne badania nie sprawdzały skuteczności BZKL w poprawie wskaźników żelaza lub sprawności fizycznej u ludzi. To badanie porówna skuteczność BZKL w poprawie poziomu żelaza i sprawności fizycznej z suplementacją siarczanem żelazawym.

Znaczenie i cele szczegółowe:

Celem proponowanych badań jest wyjaśnienie związku między stanem żelaza, sprawnością fizyczną i aerobowym treningiem wysiłkowym. Przeprowadzając badanie dotyczące interwencji żelaza w połączeniu z programem ćwiczeń fizycznych, badacze mogą zbadać modyfikujący wpływ poziomu żelaza na zmiany wydolności fizycznej po treningu aerobowym, a także modyfikujący wpływ udziału ćwiczeń aerobowych na utrzymanie statusu żelaza. Aby osiągnąć ten cel, zostanie przeprowadzone randomizowane, podwójnie ślepe, kontrolowane placebo badanie z chińskimi studentkami.

Proponowane prace będą zorganizowane wokół trzech konkretnych celów:

Cel I: Określenie, w jaki sposób zmiany poziomu żelaza, samodzielnie lub w połączeniu z treningiem fizycznym, wpływają na wydolność fizyczną. Hipoteza: Osoby, które zarówno poprawiają poziom żelaza, jak i ćwiczą fizycznie, wykażą poprawę sprawności fizycznej większą niż dodatkowa poprawa wynikająca z każdego z tych zabiegów oddzielnie. Wynik ten sugerowałby, że osoby bogate w żelazo odnoszą większe korzyści z treningu fizycznego niż osoby z niedoborem żelaza.

Cel II: Określenie wpływu ćwiczeń aerobowych na utrzymanie homeostazy żelaza. Hipoteza: Osoby uczestniczące w treningu fizycznym wykażą mniejszą poprawę statusu żelaza dzięki suplementacji żelaza niż osoby prowadzące siedzący tryb życia, które otrzymują taką samą suplementację żelaza. Sugerowałoby to, że regularny trening fizyczny negatywnie wpływa na wchłanianie żelaza, wydalanie żelaza i/lub homeostazę żelaza.

Cel III: Określenie, czy BZKL może być stosowany jako alternatywa dla suplementacji żelaza w celu poprawy stanu żelaza lub sprawności fizycznej kobiet z niedoborem żelaza, bez anemii. Hipoteza: Kobiety, które otrzymują BZKL, poprawią stan żelaza i wskaźniki sprawności fizycznej bardziej niż te, które otrzymują placebo.

Proponowane badania w Celach 1 i 2 są ważne, ponieważ nie jest znane wyjaśnienie obserwowanych zależności między żelazem, treningiem fizycznym i sprawnością fizyczną w IDNA. Badania te pozwolą wyjaśnić rolę, jaką status żelaza odgrywa w modyfikacji wpływu treningu wysiłkowego na wydolność fizyczną, a także czy udział w wysiłku fizycznym wpływa na skuteczność suplementacji żelaza w poprawie stanu żelaza.

Długoterminowe znaczenie tych badań polega na tym, że ustalenie tych zależności pogłębi obecne zrozumienie wpływu poziomu żelaza i wpływu ćwiczeń aerobowych i wydolności fizycznej. Ta wiedza może prowadzić do ulepszonych interwencji związanych z aktywnością fizyczną, które pomogą zmniejszyć liczbę chorób przewlekłych, takich jak otyłość i cukrzyca, w populacjach o wysokiej częstości występowania ID, takich jak Stany Zjednoczone i Chiny. Pomoże to również w informowaniu o interwencjach żelaza mających na celu złagodzenie ID w populacjach aktywnych fizycznie, takich jak chińscy robotnicy wiejscy i kobiety w krajach rozwiniętych, które uczestniczą w treningu aerobowym w celu poprawy sprawności.

Projekt badawczy i metody:

Uczestnikami będą kobiety w wieku 18-26 lat z niskim poziomem żelaza w organizmie, ale z prawidłowym poziomem hemoglobiny (Hb) (ferrytyna <20 μg/l i Hb > 120 g/l), które poza tym są zdrowe.

Badanie będzie randomizowaną, podwójnie ślepą próbą kontrolowaną placebo, z planem 3x2. Obliczenia mocy oparto na badaniu pilotażowym przeprowadzonym przez badaczy w Szanghaju w 2013 r. oraz badaniu prowadzonym przez Brownliego i in. Wielkość próby obliczono tak, aby wymagała 24 kobiet na grupę, którą rozszerzono do 29 osób na grupę, aby umożliwić porzucenie próby. Pacjenci zostaną losowo przydzieleni do grup otrzymujących 50 mg kapsułki z siarczanem żelazawym dwa razy dziennie (20 mg żelaza pierwiastkowego dziennie), 6 mg BaZhen KeLi lub identyczne kapsułki placebo przez 8 tygodni. Połowa z każdej grupy suplementów zostanie również losowo przydzielona do 8-tygodniowego treningu aerobowego (5 dni w tygodniu, 25 minut dziennie) lub bez treningu.

W tygodniach 0, 4 i 8 pacjenci wykonają następujące czynności:

1. Pomiary antropometryczne (wzrost, waga, grubość fałdu skórnego)
2. Aktywność fizyczna i 4-dniowe kwestionariusze spożycia
3. Pobranie spoczynkowej krwi żylnej w celu oceny poziomu żelaza
4. Próby wysiłkowe (test VO2max i test wydolności energetycznej)

Aby odnieść się do Celów 1 i 2, badacze porównają wydajność energetyczną, maksymalną zdolność do wykorzystania tlenu, próg wentylacji i stężenia mleczanu we krwi na początku badania, po suplementacji (lub placebo) i po treningu fizycznym (lub bez treningu). Projekt badania 3x2 pozwoli określić, czy osoby otrzymujące żelazo odnoszą większe korzyści z treningu fizycznego. Badacze zbadają również, czy udział w treningu fizycznym wpływa na homeostazę żelaza lub obniża poziom żelaza.