Respostas fisiológicas em adultos jovens e idosos durante uma onda de calor simulada prolongada (HW1)

OBJETIVOS Intervenção 1: Avaliar o efeito da idade no armazenamento de calor de todo o corpo, na temperatura central do corpo e no desenvolvimento de tensão cardiovascular e inflamação aguda durante a exposição de um dia (9 horas) a condições simuladas de ondas de calor.

Intervenção 2: Determinar se a exposição de curta duração (2 horas) a um ambiente com ar condicionado após a exposição ao calor extremo resulta em reduções duradouras na tensão fisiológica em adultos mais velhos após o retorno ao calor.

Hipóteses Intervenção 1: Os adultos mais velhos experimentarão maior armazenamento de calor durante a onda de calor simulada de 9 horas em comparação com os participantes mais jovens. Consequentemente, a temperatura central do corpo será maior nos adultos mais velhos e as diferenças entre os grupos serão exacerbadas à medida que a exposição progride. Também exploraremos a hipótese secundária de que as diferenças na temperatura corporal serão acompanhadas por maiores alterações nas variáveis ​​cardiovasculares e inflamação circulatória e intracelular aguda em adultos mais velhos.

Intervenção 2: O armazenamento de calor corporal será exacerbado nos idosos expostos à intervenção do centro de resfriamento após o retorno ao calor (5-6 horas) em comparação com os idosos da Intervenção 1 que permaneceram no calor. Consequentemente, a temperatura central do corpo será comparável (estatisticamente equivalente) entre os grupos ao final da exposição.

Métodos Participantes Um total de 20 adultos jovens (idade: 18-31 anos) e 40 adultos mais velhos (idade: 64-80 anos) serão recrutados para o projeto proposto, com uma distribuição aproximadamente uniforme de homens e mulheres em cada braço de intervenção. Adultos jovens (n ​​= 20) e mais velhos (n = 20) completarão a Intervenção 1 e uma coorte separada de adultos mais velhos (n = 20) concluirá a Intervenção 2. Os participantes serão homogêneos quanto às características antropomórficas, bem como aos níveis habituais de atividade física, verificada por meio de questionários padronizados.

Projeto Experimental Instruções pré-teste Todos os participantes serão solicitados a evitar atividade física extenuante e álcool por 24 horas antes de todas as sessões preliminares e experimentais e comer uma refeição leve 2 horas antes do início de cada sessão. Os participantes também serão solicitados a consumir um mínimo de 500 ml de água na noite anterior e na manhã de cada sessão para garantir uma hidratação adequada. A hidratação adequada será verificada na chegada ao laboratório (gravidade específica da urina <1,025). Para todas as sessões, os participantes usarão shorts esportivos (e um top esportivo para mulheres).

Triagem preliminar Todos os participantes completarão uma avaliação preliminar no mínimo 7 dias antes da primeira sessão experimental. Durante esta sessão, eles serão familiarizados com todos os procedimentos e técnicas de medição e preencherão o Questionário Get Active (GAQ) e o Questionário de triagem pré-participação da American Heart Association para avaliar sua elegibilidade para participar. O GAQ também será usado para avaliar os níveis de atividade habitual juntamente com o Questionário de Atividade Física de Kohl. Os participantes também fornecerão consentimento informado verbal e por escrito neste momento. A altura e a massa corporal serão determinadas por meio de um estadiômetro médico e um terminal de pesagem de alto desempenho, respectivamente, e a partir dessas medidas será calculada a área de superfície corporal.

Protocolo Experimental (Intervenção 1) Cada sessão terá início às 07:00-09:00. Ao chegar ao laboratório, o participante fornecerá uma amostra de urina para avaliação da gravidade específica da urina, após a qual será obtida a medida da massa corporal nua. Os participantes então inserirão uma sonda de temperatura para a medição contínua da temperatura retal. A partir daí, os participantes serão instrumentados para aferição da temperatura cutânea e ecocardiograma de 5 derivações. Os parâmetros cardiovasculares basais serão avaliados por meio de uma breve bateria de testes cardiovasculares (~45 min), realizada da seguinte forma. As pressões arteriais sistólica e diastólica braquial reconstruídas a partir de formas de onda de pressão arterial medidas no dedo médio direito (técnica de braçadeira de volume) e gravações de ecocardiograma de 5 derivações serão coletadas por 10 minutos enquanto o participante descansa tranquilamente (respiração espontânea). Imediatamente depois, as pressões arteriais sistólica e diastólica serão medidas em triplicata por meio de ausculta manual (~ 30 segundos entre as medidas), após o que os fluxos sanguíneos do antebraço e da panturrilha no lado direito do corpo serão medidos por meio de pletismografia de oclusão venosa automatizada. Durante toda a bateria de testes, o participante ficará sentado com os dois pés apoiados no chão, exceto durante as medidas de fluxo sanguíneo dos membros, onde os membros instrumentados serão elevados para facilitar a drenagem venosa. Por fim, será obtida uma amostra de sangue venoso e medida da massa corporal.

Os participantes serão então transferidos para a câmara do calorímetro direto de corpo inteiro, regulada para 40°C e ~ 10-15% de umidade. Essas condições foram escolhidas para simular as temperaturas de pico experimentadas durante as ondas de calor e são semelhantes às condições de pico nas ondas de calor recentes na América do Norte em 2018 (Ottawa, Ontário; 34°C e 58%, índice de calor: 41°C) e na Europa em 2003 (Paris , França; 38°C e 25%, índice de calor: 38°C). O participante descansará silenciosamente por 3 horas (horas 1-3) dentro da câmara do calorímetro, enquanto a produção e a troca de calor de todo o corpo são medidas continuamente. Na marca de 3 horas, o participante sairá do calorímetro e a bateria breve de testes cardiovasculares será realizada novamente, seguida de uma medição da massa corporal. As horas 4-6 serão gastas descansando no calor na câmara térmica adjacente ao calorímetro. Durante esse período, os participantes poderão consumir um almoço leve e auto-suficiente com baixo teor de água. A água da torneira será fornecida ad libitum através de um refrigerador de água isolado de autoatendimento localizado na câmara térmica. Outra bateria cardiovascular será então realizada seguida de uma medição da massa corporal. O participante então entrará novamente no calorímetro onde serão gastas as 3 horas finais (horas 6-9). Ao final deste período, os participantes serão submetidos a uma quarta e última bateria de testes cardiovasculares e será coletada uma amostra final de sangue venoso e medida de massa corporal.

Análise estatística e cálculo do tamanho da amostra Variáveis ​​primárias e secundárias serão avaliadas usando modelos lineares de efeitos mistos. O tempo será modelado como um efeito fixo intra-sujeito repetido e o grupo de idade será modelado como um efeito fixo entre-sujeitos. Os valores de exposição pré-calor da variável de resultado, sexo do participante e atividade física semanal autorreferida (min/semana, conforme avaliado por meio do GAQ) serão incluídos como covariáveis. A identificação do participante será modelada como um efeito aleatório em todas as análises. O critério de informação de Akaike será utilizado para determinar efeitos aleatórios e estruturas de variância/covariância.

Comparações múltiplas post hoc serão feitas em médias marginais estimadas pelo modelo. Dado o pequeno número de comparações para cada variável, correções de multiplicidade não serão empregadas. A homocedasticidade será avaliada para todos os modelos por avaliação visual dos gráficos de resíduos. A distribuição normal aproximada de resíduos será avaliada por meio de inspeção visual de histogramas e gráficos Q-Q. Os dados serão transformados em log no caso de a distribuição de resíduos se desviar significativamente da normalidade. Para todas as análises, o alfa será definido em 0,050. As estatísticas descritivas serão apresentadas como médias e desvios padrão. As comparações entre grupos e/ou momentos serão apresentadas como médias e intervalos de confiança de 95% [limite inferior, limite superior].

Uma análise de poder a priori determinou que um tamanho total de amostra de 19 jovens e 19 adultos mais velhos era necessário para detectar uma diferença na taxa de armazenamento de calor corporal total entre os grupos no final de cada sessão do calorímetro (ou seja, horas 3 e 9) com poder estatístico de 80%. Em vez de dados clinicamente significativos (ou seja, o que seria considerado uma mudança clinicamente significativa no armazenamento de calor de corpo inteiro), o tamanho do efeito padronizado (d de Cohen = 1,06) foi calculado com base na diferença na taxa de armazenamento de calor de corpo inteiro entre adultos jovens e idosos durante os 30 minutos finais de um protocolo de exposição ao calor de 3 horas (jovens: -2 [26] kJ/hora, idosos: 43 [54] kJ/hora) em nosso trabalho anterior.

Protocolo Experimental (Intervenção 2) Projeto experimental O protocolo para a Intervenção 2 é idêntico ao da Intervenção 1, exceto que após a primeira sessão de calorímetro e subsequente bateria cardiovascular, os participantes sairão da câmara térmica e passarão aproximadamente 2 horas (horas 5-6) descansando em uma sala com ar condicionado (~23°C, ~50% de umidade relativa). Semelhante à Intervenção 1, os participantes poderão comer um pequeno almoço auto-suficiente durante esse período e consumir água (torneira) ad libitum. A terceira bateria cardiovascular também será realizada no ambiente refrigerado. Como na Intervenção 1, os participantes entrarão novamente no calorímetro nas 3 horas finais, onde descansarão no calor pelo restante da sessão experimental.

Análise estatística e cálculos de tamanho de amostra A análise estatística para a Intervenção 2 será realizada para avaliar se a exposição ao meio-dia a uma sala resfriada resulta em maior armazenamento de calor corporal após a exposição, de modo que as respostas fisiológicas sejam semelhantes às do grupo não resfriado no final da simulação de onda de calor de 9 horas. O armazenamento cumulativo de calor de corpo inteiro será avaliado usando um modelo linear de efeitos mistos com grupo experimental modelado como um efeito fixo entre sujeitos. O armazenamento cumulativo de calor durante as primeiras três horas da exposição de 9 horas será incluído como uma covariável para contabilizar a influência de quaisquer fatores inter ou intraindividuais (por exemplo, sexo, níveis de atividade física), medidos ou não medidos, afetando todo -troca e armazenamento de calor corporal. Comparações de armazenamento de calor entre os grupos serão feitas usando médias marginais estimadas pelo modelo.

A temperatura central do corpo, estimada pela temperatura retal (resultado primário), será analisada com um modelo linear de efeitos mistos com grupo experimental (dois níveis: resfriamento e sem resfriamento) modelado como um efeito fixo entre sujeitos e o tempo como repetido dentro -efeito fixo sujeito (intervenção pós-resfriamento de 0, 1, 2 e 3 horas). Como o modelo para armazenamento de calor, a temperatura retal no final da primeira sessão de calorimetria (ou seja, hora 3 da exposição de 9 horas) será incluída como uma covariável para explicar a influência de qualquer medida ou não medida inter ou intra- fatores individuais que afetam as respostas da temperatura corporal à exposição ao calor em repouso.

O efeito do resfriamento na temperatura retal será então avaliado por meio de dois testes unilaterais realizados nas médias marginais estimadas derivadas do modelo de efeitos mistos em cada ponto de tempo. Os limites de equivalência serão definidos em ± 0,3°C, o que corresponde à variação diária típica da temperatura central e foi sugerido que reflete uma mudança significativa/detectável nas temperaturas corporais em um estudo recente avaliando a influência das estratégias de resfriamento na tensão fisiológica em adultos jovens. As variáveis ​​secundárias serão avaliadas de forma semelhante. O nível de significância será estabelecido em P < 0,050. As estatísticas descritivas serão apresentadas como média (desvio padrão) e as comparações entre os grupos serão apresentadas como média ± intervalo de confiança de 95%.

Uma análise de poder a priori determinou que um tamanho total de amostra de 18 adultos mais velhos em cada grupo (36 participantes no total) é necessário para confirmar se as diferenças entre os grupos na temperatura retal são equivalentes dentro dos limites superior e inferior de +0,3°C e -0,3 °C, respectivamente, com 80% de potência. Isso corresponde a um tamanho de efeito (d de Cohen) de 1,0, com base no desvio padrão combinado de 0,3°C, determinado a partir de dados publicados de nosso laboratório, demonstrando uma diferença de 0,2°C (DP 0,3) na temperatura central entre adultos jovens e idosos e uma diferença de 0,0°C (SD 0,3) na temperatura central entre idosos com e sem diabetes tipo 2 após 3 horas de repouso em um ambiente quente.