Значение объема крови и его взаимодействие с сердечно-сосудистой адаптацией

Предыстория Хорошо известно, что высокое максимальное потребление кислорода (VO2max) связано с отличной физической работоспособностью в спортивных дисциплинах на выносливость. Чтобы достичь высокого значения V ̇O2max, необходимо оптимизировать несколько вещей, как в соответствии с уравнением Фика. Одной из основных детерминант VO2max является кислородная емкость крови, которая определяется общей массой гемоглобина и значительно выше у выносливых спортсменов, чем у нетренированных лиц.

Естественно, эта система жестко регулируется для поддержания постоянного состава крови и быстрого восстановления объема крови в случае его потери, например, из-за кровотечения, но также может быть изменена физическими упражнениями или воздействием экстремальных условий окружающей среды. Изменения в объеме и составе крови можно наблюдать уже после двух недель обычных тренировок, когда увеличение PV наблюдается в сочетании с повышенным уровнем эритропоэтина (ЭПО), в то время как объем эритроцитов остается неизменным. Это подтверждает предложенное представление о почках, действующих как «критометр», и о том, что сниженный гематокрит из-за расширения PV может, таким образом, регулировать эритропоэз. У уже тренированных людей, то есть у спортсменов, PV и Hbmass могут быть дополнительно увеличены за счет многократного и/или длительного пребывания на высоте или в жарких условиях окружающей среды.

Вопросы исследования и гипотеза

1. Изучите гендерные и индивидуальные различия во времени и взаимосвязь между сердечно-сосудистой (центральной и периферической) адаптацией к длительным аэробным тренировкам и сопутствующими изменениями объема крови.
2. Оцените различия между полами и факторы, влияющие на индивидуальные различия (высокие и низкие респонденты) - предполагая, что у женщин притупляется сердечно-сосудистая реакция на длительные аэробные тренировки.
3. Каково относительное значение объема крови, мышечного метаболизма и адаптации сердечно-сосудистой системы для производительности и аэробной мощности.

Будет проведен дополнительный тест на велоэргометре для определения максимальной рабочей скорости и VO2max. В период покоя берут четыре пробы венозной крови по 4 мл каждая. Объем крови и состав тела испытуемых оцениваются с помощью DXA-сканирования и метода повторного дыхания CO после короткого периода отдыха после теста с физической нагрузкой.

Во втором экспериментальном испытании (посещение 2) участники будут ознакомлены с протоколом эксперимента, проехав на велосипеде в полулежачем положении. Для эксперимента участники пройдут стандартизированный тест на ортостатическую толерантность с помощью отрицательного давления в нижней части тела (LBNP) -15 мм рт.ст. в течение максимум 10 минут и -30 мм рт.ст. в течение максимум 10 минут. Функция желудочков измеряется на обоих уровнях LBNP. После теста на ортостатическую толерантность испытуемый будет выполнять езду на велосипеде в полулежачем положении с двумя субмаксимальными интенсивностями при эугидратации (контроль). По крайней мере, через 30 минут после первой тренировки (после того, как субъект вернется к исходному уровню гемодинамики), субъекты будут принимать гипертонический напиток с целью увеличения PV примерно на 15% (вмешательство). Функция желудочков снова измеряется до начала второго цикла субмаксимальных циклов в полулежачем положении с той же интенсивностью, что и ранее.

Во время третьего посещения (посещение 3) мы измерим, влияет ли режим упражнений на регуляцию периферического (рука) кровотока. Функция периферических сосудов определяется путем измерения диаметра плечевой артерии и скорости кровотока с использованием дуплексной ультрасонографии до и после дилатации, опосредованной потоком (FMD), когда манжета, расположенная вокруг плеча, надувается до 200 мм рт. ст. в течение 5 минут, а затем сдувается. Сосудистая чувствительность и функция эндотелия затем измеряются с помощью ультразвука до и после инфузии вазоактивных препаратов ацетилхолина (АХ) (25 и 100 мкг мин-1 (кг массы руки)-1), нитропруссида натрия (SNP) (0,75, 1,5 и 3,0 мкмоль мин-1 л массы руки-1). Между всеми этими измерениями будет перерыв не менее 15 мин. Перед тем, как субъект покидает этот визит в первый раз (исходный уровень), также берутся две биопсии мышц примерно по 150 мг для культивирования клеток и оценки изменений в плотности капилляров, составе мышечных волокон, а также плотности и функции митохондрий. Одна биопсия мышц также будет взята во время визита, одна в точке отбора проб через 2 недели, 1, 2 и 6 месяцев после исходного уровня и две биопсии мышц через 12 месяцев после раунда исходного уровня, всего восемь биопсий для каждого субъекта.

После завершения первого раунда эксперимента испытуемые будут проходить режим упражнений в течение 12 месяцев, состоящий из 3-4 тренировок на велосипеде под наблюдением и контролем еженедельно. Упражнения будут проходить под наблюдением и структурированы постепенно, чтобы приучить испытуемых к регулярным и высокоинтенсивным упражнениям. Субъекты снова будут проходить процедуры исследования через 2 недели, 1, 2, 6 и 12 месяцев после исходных измерений, чтобы обеспечить непрерывный анализ краткосрочной и долгосрочной адаптации сердечно-сосудистой системы. Кроме того, мы хотим измерить коронарный кровоток, объем мышечных митохондрий и функцию, чтобы определить влияние центральной и периферической адаптации к длительным тренировкам на исходном уровне, через 2, 6 и 12 месяцев.

Чтобы отличить какие-либо центральные сердечно-сосудистые эффекты от периферических, мы хотим резко нормализовать объем крови путем флеботомии во время последнего посещения 12-месячной тренировки. До и после флеботомии будут определяться VO2max и Q̇max для изучения любых центральных сердечно-сосудистых адаптаций.

Субъекты в этом проекте подвергаются следующим мерам: УЗИ сердца и сосудов, биопсия мышц, катетеризация с образцами артериальной и венозной крови, метод повторного дыхания угарным газом, DXA-сканирование, электрокардиограмма (ЭКГ), дилатация, опосредованная потоком, ответ сосудорасширяющего -артериальная инфузия АХ и НПН, ЛБНП, проба работоспособности и флеботомия.