Supramaximal פעילות גופנית בעצימות ובשפתיים והערכת תפקוד כלי הדם בעכברים
Summary
אימון בעצימות גבוהה ב היפוקסיה הוא פרוטוקול כי הוכח לזירוז שעשוי להיות מועיל אצל חלק מהחולים וסקולרית עיבודים וכדי לשפר ספורטאים חזר על יכולת הריצה. כאן, אנו לבחון את הכדאיות של עכברים הדרכה באמצעות פרוטוקול, לזהות את אלה עיבודים לכלי הדם באמצעות ex-vivo הערכת תפקוד כלי הדם.
Abstract
תרגיל אימון הוא לאסטרטגיה חשובה לשמירה על הבריאות ולמניעת מחלות כרוניות רבות. . זה הקו הראשון של הטיפול המומלץ על ידי הנחיות בינלאומיות עבור חולים הסובלים ממחלות לב וכלי דם, ליתר דיוק, להפחית מחלות עורקים הגפיים, איפה יכולת ההליכה המטופלים היא שונה במידה ניכרת, המשפיעים על שלהם איכות החיים.
באופן מסורתי, פעילות גופנית רציפה נמוכה והן מרווח אימון שימשו. לאחרונה, supramaximal הכשרה גם הוכח לשפר הופעות ספורטאים באמצעות עיבודים לכלי הדם, בין מנגנונים אחרים. השילוב של סוג זה של אימון עם היפוקסיה יכול להביא השפעה נוספים ו/או הסינרגי, אשר יכול להיות עניין של פתולוגיות מסוימות. כאן, אנו נתאר כיצד לבצע הדרכות אינטנסיביות supramaximal ב היפוקסיה על עכברים בריאים לפחות 150% של המהירות המקסימלית שלהם, בעזרת הליכון ממונע ותיבת ובשפתיים. אנו גם מראים כיצד לנתח את העכבר כדי לאחזר את האיברים של עניין, במיוחד את עורק הריאה, העורק הראשי, העורק iliac. לבסוף, אנו מראים כיצד לבצע ex-vivo הערכת תפקוד כלי הדם על מכלי הדם שאוחזרו באמצעות מחקרים איזומטרי מתיחות.
Introduction
היפוקסיה, השבר בהשראת ירידה של חמצן (O2) מוביל ל hypoxemia (הוריד לחץ עורקי היפוקסיה) שינו O2 התחבורה קיבולת1. היפוקסיה חריפה מעוררת פעילות מוגברת מצר את כלי הדם סימפטי מופנה כלפי שרירי השלד2 ו vasodilatation ‘פיצוי’ מתנגד.
בעוצמה submaximal ב היפוקסיה, זו vasodilatation ‘פיצוי’, יחסית באותה הרמה של פעילות גופנית בתנאים normoxic, הוא וותיקה3. התרחבות זו חיונית כדי להבטיח זרימת דם מוגבר ותחזוקה של (או להגביל את שינוי) של אספקת החמצן לשרירים הפעילים. אדנוזין הוצגה אין תפקיד עצמאי בתגובה זו, בעוד תחמוצת החנקן (NO) נראה אנדותל המקור העיקרי מאז blunting משמעותית של vasodilatation מוגבר דווח עם תחמוצת החנקן עיכוב סינתאז (NOS) במהלך ובשפתיים תרגיל4. מספר חומרים vasoactive אחרים הם ככל הנראה תפקיד vasodilatation המפצה בתרגיל ובשפתיים.
Hyperemia זה התרגיל ובשפתיים משופרת פרופורציונליים היפוקסיה-induced לסתיו בתוכן2 עורקים O והוא גדול יותר כמו עליות עוצמת פעילות גופנית, לדוגמה במהלך פעילות גופנית אינטנסיבית מצטבר של היפוקסיה.
הרכיב בתיווך לא של vasodilatation המפצה מוסדר דרך מסלולים שונים עם הגדלת פעילות גופנית בעוצמה3: אם β adrenergic קולטן-מגורה אין רכיב מופיעה עליונה בתרגיל ובשפתיים בעוצמה נמוכה , המקור לא לתרום הרחבה הבולמוס נראה פחות תלויים במנגנוני β adrenergic כפי מגביר עוצמת פעילות גופנית. ישנם מועמדים אחרים ולשם עירור אין שחרור בתרגיל ובשפתיים בעצימות גבוהה יותר, כגון ATP שוחרר אריתרוציטים ו/או אנדותל-derived פרוסטגלנדינים.
Supramaximal תרגיל היפוקסיה (בשם אימון ריצה חוזרת ונשנית של היפוקסיה [RSH] בספרות לפיזיולוגיה תרגיל) היא האחרונה הכשרה בשיטה5 מתן שיפור ביצועים שחקנים או רעש-ספורט קבוצתי. שיטה זו שונה מרווח הכשרה היפוקסיה בנטילת או ליד למהירות מירבית6 (Vmax) מאז RSH בנטילת בעוצמה מירבית מוביל זלוף השריר גדול יותר, חמצון7 , תעתיק ספציפיים שרירים תגובות8. מספר מנגנונים הוצעו להסביר את האפקטיביות של RSH: במהלך ספרינטים של היפוקסיה, הבולמוס vasodilation ואת משויכת זרימת הדם גבוה יותר יהנו הסיבים במהירות עווית יותר מאשר הסיבים איטי עווית. כתוצאה מכך, יעילות RSH צפוי להיות סלקטיבי הסיבים מסוג ועוצמה התלויים. אנו משערים כי התגובה משופר של מערכת כלי הדם הוא בעל חשיבות עליונה ב- RSH.
תרגיל אימון נחקרה בהרחבה בעכברים, גם אצל אנשים בריאים וגם העכבר פתולוגיים מודלים9,10. הדרך הנפוצה ביותר לאלף עכברים הוא באמצעות ההליכון מכרסמים, משטר מסורתי שימשה הוא אימון בעצימות נמוכה, ב 40%-60% של Vmax (שנקבע באמצעות מבחן הליכון מצטבר11), במשך 30-60 דקות12,13 14, ,15. מרווח אימון אינטנסיביות מקסימלי והשפעתה על פתולוגיות נרחב נחקרו עכברים16,17; לכן, פותחו מרווח אימון ריצה פרוטוקולים עבור עכברים. פרוטוקולים אלה מורכבות בדרך כלל כ-10 התקפי פועל ב 80%-100% של Vmax על הליכון ממונע מכרסמים, ‘ מזערי ‘ 1 – 4, וביניהם מנוחה פסיבית או אקטיבית16,18.
הריבית בעכברים פעילות גופנית בעוצמה supramaximal (קרי, מעל Vmax) ב היפוקסיה נובע תוצאות קודמות כי הפיצוי vasodilatory microvascular את הביצועים תרגיל לסירוגין הן יותר מוגבר- supramaximal מאשר על עוצמות מקסימלי או בינונית. עם זאת, הידע שלנו, יש אין הדו ח הקודם של פרוטוקול אימונים supramaximal בעכברים, גם normoxia או היפוקסיה.
המטרה הראשונה של המחקר הנוכחי הייתה לבחון את הכדאיות של supramaximal עוצמת האימון בעכברים ובבני הקביעה של פרוטוקול נסבל והולם (בעוצמה, משך הריצה, שחזור, וכו ‘.). המטרה השנייה הייתה להעריך את ההשפעות של אימון שונים משטר normoxia, היפוקסיה על הפונקציה כלי הדם. לכן, אנו לבחון את ההשערות (1) עכברים לסבול טוב supramaximal תרגיל היפוקסיה ומשרה (2) פרוטוקול זה שיפור גדול יותר בתפקוד כלי הדם מאשר תרגיל normoxia, אלא גם מאשר תרגיל היפוקסיה-בעוצמות נמוכות.
Protocol
Representative Results
Discussion
המטרה הראשונה של מחקר זה היה כדי להעריך את הכדאיות של אימון בעצימות גבוהה ובשפתיים בעכברים וכדי לקבוע את המאפיינים נאותה של פרוטוקול זה להיות נסבל היטב על ידי עכברים. בכוונה, כיוון שאין נתונים באמצעות supramaximal (קרי, יותר מאשר Vmax) עוצמת האימון בעכברים, נאלצנו לבצע ניסויים על סמך הפרוטוק?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים רוצה להודות דנילו Gubian, סטפן Altaus מבית חולים אוניברסיטת לוזאן (CHUV) המלאכה מכני שעזרת ליצור את תוכנית ההתקנה ובשפתיים. המחברים רוצה גם להודות Macabrey דיאן, מלאני Sipion על עזרתם באימון בעלי החיים.
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).
