Betydelsen av blodvolym och dess interaktion med kardiovaskulära anpassningar

Bakgrund Det är väl etablerat att en hög maximal syreförbrukning (VO2max) är förknippad med utmärkt fysisk prestation i uthållighetsidrottsgrenar. För att uppnå en hög V ̇O2max måste flera saker optimeras enligt Fick-ekvationen. En av de viktigaste bestämningsfaktorerna för VO2max är blodets syrebärande förmåga, som dikteras av den totala hemoglobinmassan och är betydligt högre hos uthållighetsidrottare än otränade individer.

Naturligtvis är detta system hårt reglerat för att bibehålla en stabil blodsammansättning och för att snabbt återställa blodvolymen om den förloras på grund av t.ex. blödning, men det kan också förändras genom träning och/eller exponering för extrema miljöförhållanden. Förändringar i blodvolym och sammansättning kan ses redan efter två veckors konventionell träningsträning där ökningar av PV ses i kombination med förhöjt erytropoietin (EPO) medan volymen röda blodkroppar förblir opåverkad. Detta stöder den föreslagna föreställningen om att njuren fungerar som en "kritmeter" och att en reducerad hematokrit på grund av expansion av PV därigenom kan reglera erytropoes. Hos redan tränade individer, dvs idrottare, kan PV och Hb-massa ökas ytterligare genom upprepad och/eller långvarig exponering för höjder eller varma miljöförhållanden.

Forskningsfrågor och hypoteser

1. Utforska kön och individuella skillnader i tidsförloppet och sambandet mellan kardiovaskulära (centrala och perifera) anpassningar till långvarig aerob träning och de åtföljande förändringarna i blodvolymen.
2. Utvärdera skillnader mellan kön och faktorer som påverkar individuella skillnader (hög kontra låg-svarare) - hypotesen att kvinnor har en trubbig kardiovaskulär respons på långvarig aerob träning.
3. Vilken är den relativa betydelsen av blodvolym, muskelmetaboliska och kardiovaskulära anpassningar för prestation och aerob kraft.

Ett inkrementellt träningstest på en cykelergometer kommer att utföras för att bestämma den maximala arbetshastigheten och VO2max. Fyra venösa blodprov, vardera 4 ml, tas under viloperioden. Försökspersonernas blodvolym och kroppssammansättning utvärderas med en DXA-skanning och CO-återandningsteknik efter en kort vila efter träningstestet.

I de andra experimentella försöken (besök 2) kommer deltagarna att bekanta sig med det experimentella protokollet genom att cykla i halvt liggande läge. För experimentet kommer deltagarna att genomgå ett standardiserat test av ortostatisk tolerans med ett underkroppsundertryck (LBNP) på -15 mmHg i maximalt 10 minuter och -30 mmHg i maximalt 10 minuter. Ventrikulär funktion mäts vid båda nivåerna av LBNP. Efter det ortostatiska toleranstestet kommer försökspersonen att utföra semi-liggande cykling vid två submaximala intensiteter med euhydrering (kontroll). Minst 30 minuter efter det första träningspasset (efter att försökspersonen har återgått till hemodynamiska baslinjenivåer), kommer försökspersonerna att inta en hyperton dryck med målet att öka PV med ~15 % (intervention). Ventrikulär funktion mäts återigen innan den andra delen av halvt liggande submaximal cykling initieras med samma intensiteter som tidigare nämnts.

I det tredje besöket (besök 3) kommer vi att mäta om träningsregimen har effekter på perifer (arm) blodflödesreglering. Den perifera vaskulära funktionen bestäms av mätningar av artärens brachialis diameter och blodhastighet med hjälp av duplex ultraljud före och efter flödesmedierad dilatation (FMD) där en manschett placerad runt överarmen blåses upp till 200 mmHg i 5 minuter för att sedan tömmas. Vaskulär känslighet och endotelfunktion mäts sedan med ultraljud före och efter infusion av de vasoaktiva läkemedlen Acetylkolin (Ach) (25 och 100 μg min-1 (kg arm-massa)-1), Sodium Nitroprusside (SNP) (0,75, 1,5 och 3,0 μmol min-1 L arm-massa-1). Mellan alla dessa mätningar blir det en paus på minst 15 min. Innan försökspersonen lämnar detta besök för första gången (baslinje) tas också två muskelbiopsier på cirka 150 mg för odling av celler och bedömning av förändringar i kapillärtäthet, muskelfibersammansättning och mitokondriell densitet och funktion. En muskelbiopsi kommer också att tas under besök ett vid provtagningsplatsen efter 2 veckor, 1, 2 och 6 månader efter baslinjen och med två muskelbiopsier 12 månader efter baslinjeomgången vilket ger totalt åtta biopsier för varje försöksperson.

Efter att den första omgången av experimentet har avslutats kommer försökspersonerna att genomgå ett träningsprogram i 12 månader, bestående av 3-4 övervakade och övervakade cykelträningspass i veckan. Träningen kommer att övervakas och struktureras på ett progressivt sätt för att vänja försökspersonerna vid regelbunden och högintensiv träning. Försökspersonerna kommer återigen att genomgå studieprocedurer vid 2 veckor 1, 2, 6 och 12 månader efter baslinjemätningar för att möjliggöra kontinuerlig analys av de kort- och långsiktiga kardiovaskulära anpassningarna. Dessutom vill vi mäta koronarblodflöde, muskelmitokondriell volym - och funktion för att bestämma effekterna av centrala kontra perifera anpassningar till långvarig träning vid baslinjen, 2, 6 och 12 månader.

För att urskilja eventuella centrala kardiovaskulära effekter från perifera vill vi akut normalisera blodvolymen genom flebotomi vid det sista besöket av den 12 månader långa träningsträningen. Före och efter flebotomi kommer VO2max och Q̇max att bestämmas för att undersöka eventuella centrala kardiovaskulära anpassningar.

Ämnen i detta projekt utsätts för följande åtgärder: Hjärt- och vaskulärt ultraljud, muskelbiopsier, Kateterisering med arteriella och venösa blodprover, CO-återandningsteknik, DXA-skanning, Elektrokardiogram (EKG), Flödesmedierad dilatation, vasodilatorrespons på intra -arteriell infusion av Ach och SNP, LBNP, prestationstest och flebotomi.