Uitvoeren van maximale en Submaximal uithoudingsvermogen oefening test voor het meten van fysiologische en biologische reacties op Acute oefening bij de mens
Summary
Om te beoordelen van de invloed van de trainingsintensiteit op fysiologische en biologische reacties, waren twee andere oefening testprotocollen gebruikt. Methoden overzicht testen op een cyclus-ergometer als incrementele maximale zuurstof verbruik test en uithoudingsvermogen oefening, steady-state submaximal duurtest worden beschreven.
Abstract
Regelmatige lichamelijke activiteit heeft een positief effect op de menselijke gezondheid, maar de mechanismen beheersen deze effecten blijven onduidelijk. De fysiologische en biologische reacties op acute oefening worden voornamelijk beïnvloed door de duur en intensiteit van de oefeningsregime. Als oefening steeds meer als een therapeutische behandeling en/of diagnostisch hulpprogramma gezien wordt, is het belangrijk dat standardizable methoden worden gebruikt om te begrijpen van de variabiliteit en om de reproduceerbaarheid van de resultaten van de oefening en metingen van Reacties op dergelijke regimes. Te dien einde beschrijven we twee verschillende fietsen oefening regimes die opleveren van verschillende fysiologische uitgangen. In een maximale inspanningstest, wordt voortdurend trainingsintensiteit verhoogd met een grotere werkbelasting, resulterend in een stijgende cardiopulmonale en metabole reactie (hartslag, beroerte volume, ventilatie, zuurstofverbruik en CO2-productie). Daarentegen tijdens oefening continutest, de vraag is gestegen van die onbeweeglijk, maar wordt verhoogd naar een vaste submaximal trainingsintensiteit, resulterend in een cardiopulmonale en metabole reactie die meestal randplateau. Samen met de protocollen bieden we suggesties over het meten van fysiologische uitgangen die omvatten, maar zijn niet beperkt tot, hartslag, traag en Geforceerde vitale capaciteit gas uitwisseling statistieken en bloeddruk om de vergelijking van de oefening uitgangen tussen studies. Biospecimens kan vervolgens worden bemonsterd om te evalueren van de cellulaire, eiwit, en/of gen expressie reacties. Over het algemeen kan deze aanpak gemakkelijk aangepast worden in zowel korte – en lange termijn effecten van twee verschillende oefening regimes.
Introduction
Fysieke activiteit is gedefinieerd als een lichamelijke beweging geproduceerd door skeletspieren waarvoor energie uitgaven1. Oefening is een fysieke activiteit die impliceert repetitieve lichamelijke beweging gedaan om te verbeteren of het behouden van een of meer onderdelen van lichamelijke gezondheid2. Fysieke activiteit was in één keer, niet aanbevolen voor degenen die ernstig ziek waren. Voor mensen met kanker, hartfalen, of zelfs voor diegenen die drachtig waren, was bedrust voorkeur over lichaamsbeweging. Klinische praktijk sindsdien drastisch veranderd, zoals de voordelen van oefening op de algehele gezondheid steeds onmiskenbare3. Regelmatige lichaamsbeweging is gebleken om te helpen verminderen van risico op hart-en vaatziekten, all-cause mortality, risico op kanker en hoge bloeddruk, bloedsuiker controle te verbeteren, vergemakkelijken gewichtsverlies of onderhoud en te voorkomen dat bot en spier verlies4,5 ,6,7,8.
De uitgebreide voordelen van oefening hebben nu veel gebruik maken van de oefening als een soort “geneeskunde” en een alternatief of aanvulling behandelingsoptie voor een verscheidenheid van voorwaarden3geleid. Shulman et al. aangetoond dat een combinatie van loopband en weerstand oefening leiden tot kan verbeteringen in gang snelheid, aërobe capaciteit en spierkracht die zou kunnen van motorische controle verbeteren en algehele kwaliteit van leven bij patiënten met de ziekte van Parkinson9 . Bij hartfalen patiënten bijdragen oefening intolerantie en ontoereikende farmaceutische interventies aan een slechte kwaliteit van het leven-10. Eerste resultaten van hartfalen patiënten ondergaan inspanninstraining bij de HF-ACTION proef aangetoond dat verbetering van de kwaliteit van leven en reducties in hospitalisaties en sterfte11. Bovendien, heeft de toepassing van de oefening te wijzigen van de cardiotoxische effecten van anthracycline-bevattende chemotherapie (bijvoorbeeld Doxorubicine) aangetoond dat ongeacht wanneer het wordt gestart met betrekking tot de chemotherapie patiënten administratie (vóór, tijdens of na), oefening gunstige effecten kan bieden, zoals vermindering van de daling in aërobe capaciteit, de linker ventriculaire dysfunctie verzachtende en vermindering van oxidatieve schade12.
De voordelen van oefening in gezondheid en wellness zijn niet alleen in de toepassing ervan als een geneeskunde/behandeling, maar ook als een diagnostisch hulpprogramma. Oefening testen is, bijvoorbeeld, gebruikt voor de diagnose van oefening intolerantie, in het hart, ischemie of te begrijpen van de oorzaak van shortness van adem13. Misschien nog belangrijker, kan testen van de oefening worden gebruikt ter identificatie van subklinische dysfunctie. Het menselijk lichaam is in de meeste situaties “herbouwd”, zodanig dat disfunctie of pathofysiologie vaak verborgen en onopvallende aan een particulier voor maanden of jaren blijven kunt. Deze constatering kan verklaren waarom aandoeningen zoals pulmonale arteriële hypertensie of alvleesklierkanker stil kunnen toenemen in ernst zodanig dat tegen de tijd dat de symptomen worden opgemerkt, deze voorwaarden zijn vaak zeer geavanceerd en zeer moeilijk te behandelen2 . In sommige van deze situaties, kan oefening testen stimulerend stress aan het lichaam waardoor de vraag hierboven dat van het dagelijks leven en soms dysfunctie (cardiale, respiratoire, metabole) dat niet werd gezien in rust identificeren kan, helpen van diagnosticeren van een ziekte en behandeling eerder beginnen.
Om volledig maximaliseert de therapeutische en diagnostische mogelijkheden van oefening, zijn gestandaardiseerde methoden te kwantificeren van de reacties op lichaamsbeweging nodig om nauwkeurig beoordelen van de bijdragen van oefening voor de gezondheid van de algehele immuun. Variaties in de werkbelasting, neiging, duur, type van oefening en de timing van sample collectie kunnen alle metingen van de invloed van fysiologische reacties. We schetsen hier, methoden voor maximale en submaximal uithoudingsvermogen oefeningen fysiologische om gegevens te verzamelen terwijl het verzamelen van monsters voor biologische reacties. Deze methode werd gebruikt om te begrijpen hoe acuut oefening beïnvloed de distributie en de frequentie van de populaties van de leukocyten in het perifere bloed14 door het meten van immuun cel populaties op verschillende tijdstippen vóór en na het sporten door stroom cytometry met 10-kleur stroom protocollen waarmee de kwantificering van alle grote leukocyte deelverzamelingen gelijktijdig15. Het volgende protocol kan worden gebruikt als een gestandaardiseerde methode voor twee verschillende oefening regimes voor het meten van fysiologische en biologische reacties uit te oefenen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Er is een groot potentieel voor oefening om te worden opgenomen als een aanvulling/alternatief therapeutisch instrument. Inderdaad, een opkomende hoeveelheid bewijs sterk suggereert dat lichamelijke activiteit goede gezondheid bevordert. Het gebruik van de oefening als een geneeskunde of diagnostisch hulpprogramma zou vereisen een goed begrip van het juiste bedrag of “dosis” van de oefening om het gewenste effect te bereiken. De optimale dosis van oefening moet worden geschat, zoals teveel oefening schadelijk zijn kan vo…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Deze studie werd gefinancierd door de Mayo kliniek afdeling laboratoriumgeneeskunde en pathologie en andere diverse interne bronnen.
Materials
| Metabolic cart/portable system | MCG Diagnostics | Mobile Ultima CPX System | The flow calibration syringe, and calibration gases should come with system. There are numerous possible options/alternatives. |
| Pulmonary function software (Breeze Suite) | MCG Diagnostics | Software used will depend on the metabolic system | |
| Upright cycle ergometer | Lode ergoline | 960900 | Numerous possible options/alternatives |
| 12-Lead ECG | GE Healthcare | CASE Exercise Testing System | Used for 12 lead ECG capture, control bike. Having a full 12-lead is ideal for maximal exercise test so can monitor for arhythmias, but alternative for just HR would be a wireless chest strap heart rate monitor |
| Pulse oximeter | Masimo | MAS-9500 | Usually multiple probe options: finger, forehead, ear lobe. Usually avoid finger as tight handlebar grip can cause measurement inaccuracies |
| Pneumotach (preVent Flow Sensor) | MCG Diagnostics | 758100-003 | Alternative systems can use a turbine |
| Nose piece (disposable) | MCG Diagnostics | 536007-001 | Numerous possible options/alternatives |
| Mouthpeice with saliva trap | MCG Diagnostics | 758301-001 | Suggest filling the saliva trap with paper towel/gauze and tape cap to limit dripping |
| Headband | Cardinal Health | 292866 | Used to secure the forehead pulse oximeter and the lines for the cart |
| Stethescope | 3M Littman | 3157SM | Numerous possible options/alternatives |
| Blood pressure cuff | HCS | HCS9005-7 | Cuff size will depend on the population planning to test |
| ECG Electrodes | Cardinal Health | M2570 | only needed with lead based ECG/HR monitoring |
| K2EDTA tube 5mL | Becton Dickinson | 368661 | |
| *The table provides a list of the supplies and equipment utilized in this protocol and comments related to the equipment. Brand name/company is provided, but the use of other brands will not affect the results, key is to keep it consistent throughout testing in a particular study. | |||
References
- Caspersen, C. J., Powell, K. E., Christenson, G. M. Physical activity, exercise, and physical fitness: definitions and distinctions for health-related research. Public Health Reports. 100 (2), 126-131 (1985).
- Pedersen, B. K., Saltin, B. Exercise as medicine – evidence for prescribing exercise as therapy in 26 different chronic diseases. Scandinavian Journal Medicine & Science in Sports. 25, 1-72 (2015).
- Barlow, C. E., et al. Cardiorespiratory fitness is an independent predictor of hypertension incidence among initially normotensive healthy women. American Journal of Epidemiology. 163 (2), 142-150 (2006).
- Blair, S. N., et al. Changes in physical fitness and all-cause mortality. A prospective study of healthy and unhealthy. 273 (14), 1093-1098 (1995).
- Marson, E. C., Delevatti, R. S., Prado, A. K., Netto, N., Kruel, L. F. Effects of aerobic, resistance, and combined exercise training on insulin resistance markers in overweight or obese children and adolescents: A systematic review and meta-analysis. Preventive Medicine. 93, 211-218 (2016).
- Peel, J. B., et al. A prospective study of cardiorespiratory fitness and breast cancer mortality. Medicine and Science in Sports and Exercise. 41 (4), 742-748 (2009).
- Sui, X., et al. Cardiorespiratory fitness and adiposity as mortality predictors in older adults. JAMA. 298 (21), 2507-2516 (2007).
- Shulman, L. M., et al. Randomized clinical trial of 3 types of physical exercise for patients with Parkinson disease. JAMA Neurology. 70 (2), 183-190 (2013).
- Fleg, J. L., et al. Exercise training as therapy for heart failure: current status and future directions. Circulation. Heart Failure. 8 (1), 209-220 (2015).
- Flynn, K. E., et al. Effects of exercise training on health status in patients with chronic heart failure: HF-ACTION randomized controlled trial. JAMA. 301 (14), 1451-1459 (2009).
- Scott, J. M., et al. Modulation of anthracycline-induced cardiotoxicity by aerobic exercise in breast cancer: current evidence and underlying mechanisms. Circulation. 124 (5), 642-650 (2011).
- American College of Sports Medicine. . ACSM’s guidelines for exercise testing and prescription. , (2013).
- Gustafson, M. P., et al. A systems biology approach to investigating the influence of exercise and fitness on the composition of leukocytes in peripheral blood. Journal for Immunotherapy of Cancer. 5, 30 (2017).
- Freidenreich, D. J., Volek, J. S. Immune responses to resistance exercise. Exercise Immunology Review. 18, 8-41 (2012).
- Campbell, J. P., et al. Acute exercise mobilises CD8+ T lymphocytes exhibiting an effector-memory phenotype. Brain Behavior and Immunity. 23 (6), 767-775 (2009).
- Gustafson, M. P., et al. A method for identification and analysis of non-overlapping myeloid immunophenotypes in humans. PLoS One. 10 (3), e0121546 (2015).
- Miller, M. R., et al. Standardisation of spirometry. European Respiratory Journal. 26 (2), 319-338 (2005).
- Miller, M. R., et al. General considerations for lung function testing. European Respiratory Journal. 26 (1), 153-161 (2005).
- Borg, G. Ratings of perceived exertion and heart rates during short-term cycle exercise and their use in a new cycling strength test. International Journal of Sports Medicine. 3 (3), 153-158 (1982).
- Norton, K., Norton, L., Sadgrove, D. Position statement on physical activity and exercise intensity terminology. Journal of Science and Medicine in Sport. 13 (5), 496-502 (2010).
- Lansley, K. E., Dimenna, F. J., Bailey, S. J., Jones, A. M. A ‘new’ method to normalise exercise intensity. International Journal of Sports Medicine. 32 (7), 535-541 (2011).
- Poole, D. C., Burnley, M., Vanhatalo, A., Rossiter, H. B., Jones, A. M. Critical Power: An Important Fatigue Threshold in Exercise Physiology. Medicine and Science in Sports and Exercise. 48 (11), 2320-2334 (2016).
- Gustafsson, A., et al. Effects of Acute Exercise on Circulating Soluble Form of the Urokinase Receptor in Patients With Major Depressive Disorder. Biomarker Insights. 12, 1177271917704193 (2017).
- Hallberg, L., et al. Exercise-induced release of cytokines in patients with major depressive disorder. Journal of Affective Disorders. 126 (1-2), 262-267 (2010).
- Bengtsson Lindberg, M., Wilke, L., Vestberg, S., Jacobsson, H., Wisén, A. Exercise-induced Release of Cytokines/Myokines in a Single Exercise Test before and after a Training Intervention in Patients with Mild Cognitive Impairment. International Journal of Physical Therapy & Rehabilitation. 3, (2017).
