Kinetyka wychwytu tlenu podczas submaksymalnych ćwiczeń u dorosłych z zespołem Downa

Zespół Downa (Ds) jest najczęstszym zaburzeniem chromosomalnym, dotykającym około 1 na 800 żywych urodzeń w Stanach Zjednoczonych. Oprócz wielu chorób współistniejących, osoby z Ds mają niską wydolność krążeniowo-oddechową. Ich niskiej sprawności nie można tłumaczyć małą aktywnością fizyczną, brakiem motywacji czy niezrozumieniem testu, ale raczej przyczynami fizjologicznymi. Dysfunkcja autonomiczna została zidentyfikowana jako jeden z głównych czynników przyczyniających się do niskiej wydolności krążeniowo-oddechowej u osób z Ds, ale nie wyjaśnia ona w pełni tego zjawiska.

Sprawność krążeniowo-oddechowa zależy od zdolności organizmu do wytwarzania energii, która w dużej mierze zależy od zdolności pobierania, dostarczania i wykorzystywania tlenu. Ten proces transportu tlenu jest regulowany przez układ płucny, sercowo-naczyniowy i mięśniowy oraz stopień, w jakim współpracują ze sobą. Na początku ćwiczeń te trzy systemy reagują w sposób opóźniony, wymagając od organizmu kompensacji produkcji energii za pomocą środków beztlenowych, co negatywnie wpływa na tolerancję wysiłku. Zatem im szybsza adaptacja tych trzech układów (tj. szybsza ich kinetyka), tym lepsza zdolność do wykonywania i tolerowania ćwiczeń.

Szybkość adaptacji tych systemów transportu tlenu można określić ilościowo, oceniając pobór tlenu (płuc), pojemność minutową serca (układ sercowo-naczyniowy) i mitochondrialne zużycie tlenu (mięśnie), które wszystkie wykazują opóźniony, wykładniczy wzrost w kierunku stanu ustalonego na początku ćwiczenia o umiarkowanej intensywności. Kinetyka tych trzech systemów nigdy nie była oceniana u osób z Ds i może dostarczyć cennych informacji na temat ich niskiej wydolności krążeniowo-oddechowej i zmniejszonej tolerancji wysiłku.

Celem tej propozycji badawczej jest zatem określenie różnic w kinetyce poboru tlenu, pojemności minutowej serca i wykorzystania tlenu przez mitochondria między osobami z D i bez D, aby lepiej zrozumieć podstawową fizjologię i potencjalnie poprawić stan zdrowia, wykorzystując tę ​​​​wiedzę do interwencji ruchowych.

Ogólny cel: lepsze zrozumienie związku między kinetyką poboru tlenu a wydolnością krążeniowo-oddechową u osób z Ds.

Cel 1: Porównanie tempa pobierania tlenu, pojemności minutowej serca i kinetyki wykorzystania tlenu przez mitochondria w odpowiedzi na submaksymalne ćwiczenia o umiarkowanej intensywności między dorosłymi z Ds i bez.

Cel 2: Określenie zależności między kinetyką szybkości poboru tlenu a szczytowym poborem tlenu u osób z Ds.

Określenie, w jaki sposób transport tlenu wpływa na osoby z Ds podczas ćwiczeń, może potencjalnie dać więcej wskazówek w projektowaniu sesji ćwiczeń i interwencji, ponieważ ich system transportu tlenu potencjalnie może potrzebować więcej czasu, aby osiągnąć wymagany poziom pracy.

Ogólny projekt badania. Uczestnicy odbędą dwie wizyty studyjne, podczas których zostaną zbadane ich możliwości krążeniowo-oddechowe przy użyciu dwóch różnych protokołów bieżni. Zapoznanie się z całym personelem badawczym i procedurami odbędzie się przed wykonaniem rzeczywistych pomiarów.

Opis wizyt zbierania danych. Uczestnicy będą badani w stanie poposiłkowym (>3 h) przez 2 oddzielne dni (oddzielone co najmniej 48 godzinami, ale nie dłużej niż 2 tygodnie) i powstrzymają się od ćwiczeń fizycznych, alkoholu i kofeiny przez co najmniej 24 h przed każdą wizytą badawczą . Podczas pierwszej wizyty zostanie zmierzony wzrost, waga i obwody. Skład ciała zostanie zmierzony za pomocą absorpcjometrii rentgenowskiej o podwójnej energii (DEXA), a echokardiografia zostanie przeprowadzona w celu określenia średnicy aorty i przesiewu pod kątem potencjalnych resztkowych deficytów serca, powszechnych u osób z Ds. Na koniec uczestnicy wykonają stopniowany maksymalny test wysiłkowy na bieżni, aby określić szczytowy pobór tlenu (VO2peak) i określić submaksymalną intensywność ćwiczeń podczas drugiej wizyty.

Podczas drugiej wizyty uczestnicy będą chodzić z intensywnością odpowiadającą 80% ich progu wentylacji przez sześć minut, podczas gdy pobieranie tlenu przez płuca (za pomocą analizy wymiany gazowej oddech po oddechu), pojemność minutowa serca (za pomocą pomiaru ciśnienia krwi z uderzenia na uderzenie) , oraz mierzone jest natlenienie mięśni (za pomocą spektroskopii w bliskiej podczerwieni (NIRS)). Ta sześciominutowa walka zostanie powtórzona cztery razy, z 10-minutową przerwą między nimi. Cztery walki zostaną wykorzystane do uśrednienia trzech sygnałów, co poprawi obliczenia parametrów kinetycznych.

Zapoznanie się. Rodzice/opiekunowie są zaangażowani w celu zapewnienia uczestnikom sprzyjającego środowiska i lepszego zrozumienia badań przez rodziców/opiekunów. Przed rozpoczęciem badania zostaną dostarczone zdjęcia i klipy wideo sprzętu laboratoryjnego i badawczego, aby pomóc uczestnikom poczuć się komfortowo w środowisku laboratoryjnym i sprzęcie, a informacja o świadomej zgodzie zostanie wysłana do uczestników i ich rodziców/opiekunów w celu ich recenzja. Zapoznanie uczestników z zespołem Downa będzie podzielone na dwie części: ćwiczą i zapoznają się z bieżnią i sprzętem do stopniowanej próby wysiłkowej (sam początek pierwszej wizyty) oraz ćwiczą i zapoznają się z procedury dla protokołu wysiłkowego submaksymalnego (rozpoczęcie drugiej wizyty).