Importância do Volume Sanguíneo e Sua Interação com Adaptações Cardiovasculares

Contexto Está bem estabelecido que um alto consumo máximo de oxigênio (VO2max) está associado a um excelente desempenho físico em modalidades esportivas de resistência. Para atingir um V ̇O2max alto, várias coisas devem ser otimizadas conforme a equação de Fick. Um dos principais determinantes do VO2max é a capacidade de transporte de oxigênio do sangue, que é ditada pela massa total de hemoglobina e é significativamente maior em atletas de resistência do que em indivíduos não treinados.

Naturalmente, este sistema é fortemente regulado para manter uma composição sanguínea estável e para recuperar prontamente o volume sanguíneo se perdido devido a hemorragia, mas também pode ser alterado pelo exercício e/ou exposição a condições ambientais extremas. Alterações no volume e na composição do sangue já podem ser observadas após duas semanas de treinamento de exercícios convencionais, onde aumentos no PV são observados em combinação com eritropoietina elevada (EPO), enquanto o volume de glóbulos vermelhos permanece inalterado. Isso apóia a noção proposta de que o rim atua como um "critômetro" e que um hematócrito reduzido devido à expansão do VP pode, assim, regular a eritropoiese. Em indivíduos já treinados, ou seja, atletas, PV e Hbmass podem aumentar ainda mais por meio de exposição repetida e/ou prolongada à altitude ou condições ambientais quentes.

Questões de pesquisa e hipótese

1. Explore as diferenças individuais e de gênero no curso do tempo e a relação entre as adaptações cardiovasculares (centrais e periféricas) ao treinamento aeróbico de longo prazo e as alterações concomitantes do volume sanguíneo.
2. Avalie as diferenças entre os gêneros e os fatores que influenciam as diferenças individuais (alta versus baixa resposta) - levantando a hipótese de que as mulheres têm uma resposta cardiovascular atenuada ao treinamento aeróbico de longo prazo.
3. Qual é o significado relativo do volume sanguíneo, adaptações metabólicas e cardiovasculares musculares para desempenho e potência aeróbica.

Um teste de exercício incremental em cicloergômetro será realizado para determinar a taxa máxima de trabalho e o VO2máx. Quatro amostras de sangue venoso, cada 4 ml, são colhidas durante o período de repouso. O volume sanguíneo e a composição corporal dos indivíduos são avaliados com uma técnica de varredura DXA e reinalação de CO após um breve período de descanso após o teste de exercício.

Nas segundas tentativas experimentais (visita 2), os participantes serão familiarizados com o protocolo experimental pedalando na posição semi-reclinada. Para o experimento, os participantes serão submetidos a um teste padronizado de tolerância ortostática por uma pressão negativa da parte inferior do corpo (LBNP) de -15mmHg por no máximo 10 min e -30mmHg por no máximo 10 min. A função ventricular é medida em ambos os níveis de LBNP. Após o teste de tolerância ortostática o sujeito realizará ciclismo semi-recumbente em duas intensidades submáximas com euidratação (controle). Pelo menos 30 minutos após a primeira sessão de exercício (após o sujeito ter retornado aos níveis hemodinâmicos basais), os sujeitos irão ingerir uma bebida hipertônica com o objetivo de aumentar o PV em ~ 15% (intervenção). A função ventricular é novamente medida antes que a segunda sessão de ciclagem submáxima semi-recumbente seja iniciada nas mesmas intensidades mencionadas anteriormente.

Na terceira visita (visita 3), mediremos se o regime de exercícios tem efeitos na regulação do fluxo sanguíneo periférico (braço). A função vascular periférica é determinada por medidas do diâmetro da artéria braquial e velocidade do sangue usando ultrassonografia duplex antes e depois da dilatação mediada por fluxo (FMD), onde um manguito posicionado ao redor do braço é inflado a 200 mmHg por 5 min para então ser desinflado. A sensibilidade vascular e a função endotelial são então medidas por ultrassom antes e após a infusão das drogas vasoativas Acetilcolina (Ach) (25 e 100 μg min-1 (kg de massa do braço)-1), Nitroprussiato de Sódio (SNP) (0,75, 1,5 e 3,0 μmol min-1 L braço-massa-1). Entre todas estas medições haverá um intervalo mínimo de 15 min. Antes de o sujeito deixar esta visita pela primeira vez (linha de base), duas biópsias musculares de aproximadamente 150 mg também são feitas para cultivo de células e avaliação de mudanças na densidade capilar, composição da fibra muscular e densidade e função mitocondrial. Uma biópsia muscular também será realizada durante a visita um no ponto de amostragem após 2 semanas, 1, 2 e 6 meses após a linha de base e com duas biópsias musculares aos 12 meses após a rodada de linha de base, perfazendo um total de oito biópsias para cada indivíduo.

Após a conclusão da primeira rodada do experimento, os sujeitos serão submetidos a um regime de exercícios por 12 meses, consistindo em 3-4 sessões de treinamento de ciclismo supervisionadas e monitoradas semanalmente. O treinamento físico será supervisionado e estruturado de forma progressiva para acostumar os sujeitos ao exercício regular e de alta intensidade. Os indivíduos serão submetidos novamente aos procedimentos do estudo em 2 semanas 1, 2, 6 e 12 meses após as medidas basais, a fim de permitir a análise contínua das adaptações cardiovasculares de curto e longo prazo. Além disso, queremos medir o fluxo sanguíneo coronário, o volume mitocondrial muscular - e a função para determinar os efeitos das adaptações centrais versus periféricas ao treinamento de longo prazo na linha de base, 2, 6 e 12 meses.

A fim de discernir quaisquer efeitos cardiovasculares centrais dos periféricos, queremos normalizar agudamente o volume sanguíneo por flebotomia na visita final do treinamento físico de 12 meses. Antes e após a flebotomia, VO2máx e Q̇máx serão determinados para investigar quaisquer adaptações cardiovasculares centrais.

Os sujeitos deste projeto são submetidos às seguintes medidas: ultrassom cardíaco e vascular, biópsias musculares, cateterismo com amostras de sangue arterial e venoso, técnica de reinalação de CO, DXA-scan, eletrocardiograma (ECG), dilatação mediada por fluxo, resposta vasodilatadora a intra -infusão arterial de Ach e SNP, LBNP, teste de desempenho e flebotomia.