Гипоксическая тренировка Supramaximal интенсивности и сосудистая функция оценки в мышей
Summary
Высокой интенсивности обучения в гипоксия — это протокол, который был доказан, чтобы побудить сосудистой адаптации потенциально полезным в некоторых пациентов и улучшить спортсменов неоднократное спринте способность. Здесь мы проверить целесообразность подготовки мышей с использованием протокола и выявления тех сосудов адаптации с помощью ex vivo сосудистой функции оценки.
Abstract
Учебные упражнения является важной стратегией для поддержания здоровья и предотвращения многих хронических заболеваний. Это первая линия лечения, рекомендованные международными руководящими принципами для пациентов, страдающих от сердечно-сосудистых заболеваний, в частности, Нижняя конечность артерии болезни, где пешеходные возможностей пациентов значительно изменены, влияющих на их качество жизни.
Традиционно были использованы низкой непрерывного упражнения и тренировки интервала. Недавно supramaximal обучения также было показано для улучшения выступления спортсменов через сосудистые адаптаций, среди других механизмов. Сочетание этого типа обучения с гипоксией может принести дополнительные и/или синергический эффект, который может представлять интерес для некоторых патологий. Здесь мы опишем, как для выполнения supramaximal интенсивности тренировок в гипоксии на здоровых мышей на 150% от их максимальной скорости, с помощью моторизованных беговой дорожки и поле гипоксии. Мы также показать, как вскрыть мышь с целью извлечения органов, представляющих интерес, особенно в легочной артерии, брюшной аорты и подвздошных артерии. Наконец мы покажем, как выполнять ex vivo сосудистой функции оценки на Проверено сосуды, используя Изометрические напряжения исследования.
Introduction
В гипоксии снижение вдохновили фракция кислорода (O2) приводит к гипоксемии (снижение артериального давления при гипоксии) и изменены O2 транспортного потенциала1. Острая гипоксия индуцирует увеличение симпатичная(ый) вазоконстриктора деятельность направлена на скелетных мышц2 и против «компенсационные» вазодилатации.
При субмаксимальных интенсивности в гипоксии этот «компенсационные» сосудов, по отношению к такой же уровень осуществления в условиях нормоксические, является хорошо установленным3. Этот vasodilation имеет важное значение для обеспечения расширенной кровотока и техническое обслуживание (или ограничить изменения) доставки кислорода к активной мышцы. Аденозин была показана не иметь независимую роль в этом ответе, в то время как оксида азота (NO) кажется первоисточником эндотелия, поскольку значительные притупления дополненной вазодилатация сообщили с ингибирование синтазы (NOS) оксида азота во время гипоксических Упражнение4. Скорее всего, несколько других вазоактивных веществ играют роль в компенсационные сосудов во время гипоксических тренировок.
Это расширение гипоксических упражнения гиперемия пропорциональн к гипоксии индуцированной падения в артериальной O2 содержание и больше, как увеличивается интенсивность упражнений, например во время интенсивной добавочные упражнения в гипоксии.
NO-опосредованной компонент компенсационного вазодилатация регулируется различными путями с растущей интенсивности упражнение3: Если β-адренергических рецепторов стимулировали компонент не появляется исключительно во время низкой интенсивности гипоксических тренировок , источник не способствуя компенсационные дилатации кажется менее зависимыми от β-адренергических механизмов с увеличением интенсивности упражнений. Есть другие кандидаты для стимулирования не релиз во время гипоксических упражнения более высокой интенсивности, как СПС, освобожден из эритроцитов и/или эндотелия производные простагландинов.
Supramaximal упражнение в гипоксии (названный неоднократные спринт подготовки в гипоксии [RSH] в литературе физиологии упражнений) является недавно обучения метод5 обеспечивая повышение производительности в команде или ракетка спортивных игроков. Этот метод отличается от интервала, обучение в гипоксии, выступал на или вблизи максимальная скорость6 (VМакс) так как RSH, выполняемые на максимальной интенсивности приводит к большей мышечной перфузии и оксигенации7 и конкретных мышц транскрипционный анализ 8ответов. Несколько механизмов было предложено разъяснить эффективность RSH: во время спринтов в гипоксии, компенсационные вазодилатацию и связанные выше кровотока выиграют быстро сокращающиеся волокна более медленно сокращающиеся волокна. Следовательно эффективность RSH-видимому выборочный тип волокна и зависит от интенсивности. Мы предположить, что улучшение оперативности сосудистой системы имеет первостепенное значение в RSH.
Учебные упражнения широко изучены в мышей, как у здоровых лиц, так и в патологических мыши модели9,10. Наиболее распространенный способ обучить мышей является использование грызунов беговой дорожке, и традиционно используется режим низк интенсивности обучения, на 40%-60% от VМакс (определяется с помощью испытаний добавочного беговая дорожка11), за 30-60 мин12,13 ,14,15. Максимальная интенсивность тренировки интервала и ее влияние на патологии широко изучены в мышей16,17; Таким образом были разработаны интервал подготовки работающие протоколы для мышей. Эти протоколы обычно состоят из около 10 приступы работает на 80 – 100% VМакс на грызунов моторизованных беговой дорожке, для 1-4 мин, перемежаются с активным или пассивным отдыха16,18.
Интерес к мышей в supramaximal интенсивности (то есть, выше VМакс) в гипоксии происходит от предыдущих результатов, которые микрососудистой сосудорасширяющих компенсации и прерывистый упражнения производительность и более увеличение на supramaximal чем на максимальное или умеренной интенсивности. Однако насколько нам известно, существует нет предыдущего доклада supramaximal подготовки протокола в мышей, в normoxia или в гипоксии.
Первой целью настоящего исследования было проверить целесообразность supramaximal интенсивности обучения в мышей и определение терпимым и адекватного протокола (интенсивность, продолжительность спринта, восстановление, и т.д.). Вторая цель заключалась в оценке воздействия различных учебных режима в normoxia и гипоксии на функции сосудистого. Таким образом мы испытания гипотез, что (1) мышах переносят хорошо supramaximal упражнения в гипоксии, и (2), что этот протокол вызывает большие улучшения в функции сосудистого чем упражнение в normoxia, но и чем упражнение в гипоксии на нижней интенсивности.
Protocol
Representative Results
Discussion
Первая цель этого исследования было оценить целесообразность гипоксических высокой интенсивности обучения у мышей и определить адекватные характеристики протокола, который бы хорошо переносится на мышей. Намеренно так как нет никаких данных, с помощью supramaximal (то есть, больше, чем V?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы хотели бы поблагодарить Данило Gubian и Стефан Altaus от Лозанны университетской больницы (CHUV) Механическая мастерская для помогая создать гипоксических установки. Авторы хотели бы также поблагодарить Диана Macabrey и Мелани Sipion за их помощь в подготовке животных.
Materials
| Cotton swab | Q-tip | ||
| Gas mixer Sonimix 7100 | LSI Swissgas, Geneva, Switzerland | Gas-flow: 10 L/min and 1 L/min for O2 and CO2, respectively | |
| Hypoxic Box | Homemade | Made in Plexiglas | |
| Motorized rodents treadmill Panlab LE-8710 | Bioseb, France | ||
| Oximeter Greisinger GOX 100 | GREISINGER electronic Gmbh, Regenstauf, Germany | ||
| Sedacom software | Bioseb, France | ||
| Strain gauge | PowerLab/8SP; ADInstruments |
References
- Calbet, J. A., et al. Determinants of maximal oxygen uptake in severe acute hypoxia. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 284 (2), 291-303 (2003).
- Hanada, A., Sander, M., González-Alonso, J. Human skeletal muscle sympathetic nerve activity, heart rate and limb haemodynamics with reduced blood oxygenation and exercise. The Journal of Physiology. 551, 635-647 (2003).
- Casey, D. P., Joyner, M. J. Compensatory vasodilatation during hypoxic exercise: mechanisms responsible for matching oxygen supply to demand. The Journal of Physiology. 590 (24), 6321-6326 (2012).
- Casey, D. P., et al. Nitric oxide contributes to the augmented vasodilatation during hypoxic exercise. The Journal of Physiology. 588, 373-385 (2010).
- Girard, O., Brocherie, F., Millet, G. P. Effects of Altitude/Hypoxia on Single- and Multiple-Sprint Performance: A Comprehensive Review. Sports Medicine. 47 (10), 1931-1949 (2017).
- Faiss, R., Girard, O., Millet, G. P. Advancing hypoxic training in team sports: from intermittent hypoxic training to repeated sprint training in hypoxia. British Journal of Sports Medicine. 47, 45-50 (2013).
- Brocherie, F., Girard, O., Faiss, R., Millet, G. P. Effects of Repeated-Sprint Training in Hypoxia on Sea-Level Performance: A Meta-Analysis. Sports Medicine.(Auckland, N.Z). 47 (8), 1651-1660 (2017).
- Brocherie, F., et al. Repeated maximal-intensity hypoxic exercise superimposed to hypoxic residence boosts skeletal muscle transcriptional responses in elite team-sport athletes. Acta Physiologica. 222 (1), 12851 (2018).
- Pellegrin, M., et al. New insights into the vascular mechanisms underlying the beneficial effect of swimming training on the endothelial vasodilator function in apolipoprotein E-deficient mice. Atherosclerosis. 190 (1), 35-42 (2007).
- Picard, M., et al. Acute exercise remodels mitochondrial membrane interactions in mouse skeletal muscle. Journal of Applied Physiology. 115 (10), 1562-1571 (2013).
- Ayachi, M., Niel, R., Momken, I., Billat, V. L., Mille-Hamard, L. Validation of a Ramp Running Protocol for Determination of the True VO2max in Mice. Frontiers in Physiology. 7, (2016).
- Pellegrin, M., et al. Running Exercise and Angiotensin II Type I Receptor Blocker Telmisartan Are Equally Effective in Preventing Angiotensin II-Mediated Vulnerable Atherosclerotic Lesions. Journal of Cardiovascular Pharmacology and Therapeutics. 22 (2), (2016).
- Semin, I., Acikgöz, O., Gönenc, S. Antioxidant enzyme levels in intestinal and renal tissues after a 60-minute exercise in untrained mice. Acta Physiologica Hungarica. 88 (1), 55-62 (2001).
- Cho, J., et al. Treadmill Running Reverses Cognitive Declines due to Alzheimer Disease. Medicine & Science in Sports & Exercise. 47 (9), 1814-1824 (2015).
- Schill, K. E., et al. Muscle damage, metabolism, and oxidative stress in mdx mice: Impact of aerobic running. Muscle & Nerve. 54 (1), 110-117 (2016).
- Cho, J., Kim, S., Lee, S., Kang, H. Effect of Training Intensity on Nonalcoholic Fatty Liver Disease. Medicine & Science in Sports & Exercise. 47 (8), 1624-1634 (2015).
- Sabatier, M. J., Redmon, N., Schwartz, G., English, A. W. Treadmill training promotes axon regeneration in injured peripheral nerves. Experimental Neurology. 211 (2), 489-493 (2008).
- Rolim, N., et al. Aerobic interval training reduces inducible ventricular arrhythmias in diabetic mice after myocardial infarction. Basic Research in Cardiology. 110 (4), 44 (2015).
- Lab Animal Research. Blood Withdrawal I. JoVE Science Education Database Available from: https://www.jove.com/science-education/10246/blood-withdrawal-i (2018)
- Peyter, A. -. C., et al. Muscarinic receptor M1 and phosphodiesterase 1 are key determinants in pulmonary vascular dysfunction following perinatal hypoxia in mice. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 295 (1), 201-213 (2008).
- Faiss, R., et al. Significant Molecular and Systemic Adaptations after Repeated Sprint Training in Hypoxia. PLOS ONE. 8 (2), (2013).
- Faiss, R., et al. Repeated Double-Poling Sprint Training in Hypoxia by Competitive Cross-country Skiers. Medicine & Science in Sports & Exercise. 47 (4), 809-817 (2015).
- Billat, V. L., Mouisel, E., Roblot, N., Melki, J. Inter- and intrastrain variation in mouse critical running speed. Journal of Applied Physiology. 98 (4), 1258-1263 (2005).
- Ferguson, S. K., et al. Effects of living at moderate altitude on pulmonary vascular function and exercise capacity in mice with sickle cell anemia. The Journal of Physiology. , (2018).
- Lightfoot, J. T., Turner, M. J., Debate, K. A., Kleeberger, S. R. Interstrain variation in murine aerobic capacity. Medicine & Science in Sports & Exercise. 33 (12), (2001).
- Wojewoda, M., et al. Running Performance at High Running Velocities Is Impaired but V’O2max and Peripheral Endothelial Function Are Preserved in IL-6-/- Mice. PLOS ONE. 9 (2), (2014).
- Muller, C. R., Américo, A. L. V., Fiorino, P., Evangelista, F. S. Aerobic exercise training prevents kidney lipid deposition in mice fed a cafeteria diet. Life Sciences. 211, 140-146 (2018).
- Petrosino, J. M., et al. Graded Maximal Exercise Testing to Assess Mouse Cardio-Metabolic Phenotypes. PLOS ONE. 11 (2), 0148010 (2016).
- Poole, D. C., Jones, A. M. Oxygen Uptake Kinetics. Comprehensive Physiology. , (2012).
- Copp, S. W., Hirai, D. M., Musch, T. I., Poole, D. C. Critical speed in the rat: implications for hindlimb muscle blood flow distribution and fibre recruitment. The Journal of Physiology. 588, 5077-5087 (2010).
- Kregel, K., et al. . Resource Book for the Design of Animal Exercise Protocols. , (2006).
- Lamy, S., et al. Air puffs as refinement of electric shocks for stimulation during treadmill exercise test. The FASEB Journal. 30, 1014 (2016).
- Koenen, K., et al. Sprint Interval Training Induces A Sexual Dimorphism but does not Improve Peak Bone Mass in Young and Healthy Mice. Scientific Reports. 7, (2017).
