Bedriva Maximal och Submaximal uthållighetsträning tester för att mäta fysiologiska och biologiska Svaren till akut övning i människor

Summary

För att bedöma påverkan av träningens intensitet på fysiologiska och biologiska svar, utnyttjades två olika övning testprotokoll. Metoder disposition motion testning på en cykelergometer som inkrementella maximal syre förbrukning test och uthållighet, steady-state submaximal uthållighetsprov beskrivs.

Abstract

Regelbunden fysisk aktivitet har en positiv effekt på människors hälsa, men de mekanismer som styr dessa effekter förblir oklart. De fysiologiska och biologiska Svaren till akut motion påverkas huvudsakligen av varaktighet och intensitet av träningsprogram. Som övning allt är tänkt som en terapeutisk behandling eller diagnostiskt verktyg, är det viktigt att standardizable metoder utnyttjas att förstå variationen och öka motion utgångar reproducerbarhet och mätningar av Svaren till sådana regimer. Därför beskriver vi två olika cykling träning regimer som ger olika fysiologiska effekter. I en maximal konditionstest ökas träningens intensitet kontinuerligt med en större arbetsbelastning vilket resulterar i ett ökande hjärt och metabola svar (hjärtfrekvens, slagvolym, ventilation, syre och koldioxid produktion). Däremot under tester uthållighet motion, efterfrågan ökas från som i vila, men höjs till en fast submaximal träningsintensitet vilket resulterar i ett hjärt och metabola svar som vanligtvis platåer. Tillsammans med protokollen ger vi förslag på att mäta fysiologiska utgångar som inkluderar, men är inte begränsade till, hjärtfrekvens, långsam och forcerad vitalkapacitet, gas exchange mätvärden och blodtryck att möjliggöra jämförelse av motion utgångar mellan studier. Biospecimens avsmakar sedan för att bedöma cellular, protein eller gen uttryck svaren. Sammantaget kan detta tillvägagångssätt anpassas enkelt till både kort – och långsiktiga effekter av två distinkta träning regimer.

Introduction

Fysisk aktivitet definieras som någon kroppslig rörelse producerad av skelettmuskler som kräver energi utgifter¹. Motion är en fysisk aktivitet som involverar repetitiva kroppslig rörelse som gjorts för att förbättra eller upprätthålla en eller flera komponenter för fysisk hälsa². En gång var fysisk aktivitet rekommenderas inte för dem som var allvarligt sjuk. För personer med cancer, hjärtsvikt, eller ens för dem som var gravid, föredrogs sängläge under fysisk aktivitet. Klinisk praxis har sedan drastiskt förändrats, eftersom fördelarna med motion på övergripande hälsa blir onekligen³. Regelbunden motion har visat sig minska risk för kardiovaskulär sjukdom, totalmortalitet, risken för cancer och hypertoni, förbättra blodsockerkontrollen, underlätta viktminskning eller underhåll och förhindra ben och muskel förlust^{4,5 ,6,7,8}.

De omfattande förmånerna av motion har nu lett många att utnyttja motion som en typ av ”medicin” och ett alternativ eller komplement behandlingsalternativ för en mängd villkor³. Shulman et al. visat att en kombination av löpband och motstånd motion kan leda till förbättringar i gångarten hastighet, aerob kapacitet och muskelstyrka som skulle kunna förbättra motorstyrning och övergripande livskvalitet hos patienter med Parkinsons sjukdom⁹ . Hos hjärtsviktspatienter bidrar motion intolerans och otillräcklig farmaceutiska insatser till en dålig livskvalitet¹⁰. Första resultaten från hjärtsviktspatienter som genomgår träning i HF-ACTION rättegång visade förbättring i livskvalitet och minskningar av sjukhusinläggningar och dödlighet¹¹. Dessutom kan har tillämpningen av motion att ändra kardiotoxiska effekter av antracyklin-innehållande kemoterapi (t ex doxorubicin) visat att oavsett när det inleds med avseende på patienterna kemoterapi Administration (före, under eller efter), motion kan ge positiva effekter såsom att minska nedgången i aerob kapacitet, förmildrande vänsterkammardysfunktion och minska oxidativ skada¹².

Fördelarna med motion i hälsa och friskvård är inte bara i sin ansökan som en medicin/behandling, men också som ett diagnostiskt verktyg. Motion testning, till exempel används för att diagnostisera motion intolerans, ischemi i hjärtat, eller att förstå orsaken till andnöd andetag¹³. Kanske viktigare, kan motion testning användas för att identifiera subklinisk dysfunktion. Den mänskliga kroppen är i de flesta situationer ”överbyggd”, sådan att dysfunktion eller patofysiologi ofta kan förbli dolda och unapparent till en individ i månader eller år. Denna observation kan förklara varför villkor såsom pulmonell arteriell hypertension eller pankreascancer tyst kan öka svårighetsgrad så att när symtomen märkas, dessa villkor tenderar att vara mycket avancerade och extremt svårt att behandla² . I vissa av dessa situationer, kan motion testning ge en stress stimulans till kroppen vilket ökar efterfrågan ovan som dagliga och ibland kan identifiera dysfunktion (kardiella, andningsvägar, metabola) som inte sågs i vila, att hjälpa till att diagnostisera en sjukdom och påbörja behandling tidigare.

För att fullständigt maximera den terapeutiska och diagnostiska potentialen av motion, behövs standardiserade metoder för att kvantifiera Svaren till fysisk aktivitet för att korrekt bedöma bidragen från övning till övergripande immunsystemet hälsa. Variationer i arbetsbelastning, lutning, varaktighet, typ av träning och tidpunkten för provtagning kan alla inflytande mätningar av fysiologiska reaktioner. Här, beskriver vi metoder för maximal och submaximal uthållighet övningar att samla fysiologiska data samtidigt samla in prover för biologiska svar. Denna metod användes för att förstå hur akut motion påverkas distribution och frekvensen av leukocyt populationer i perifert blod¹⁴ genom att mäta immunceller populationer vid olika tidpunkter före och efter träning med flödescytometri med 10-färg flödet protokoll som tillåter kvantifiering av alla stora leukocyt grupper samtidigt¹⁵. Följande protokoll kan användas som en standardiserad metod för två distinkta träning regimer för att mäta fysiologiska och biologiska svar för att utöva.

Protocol

Protokollet godkändes av de Mayo institutionella Review Board och överensstämde med Helsingforsdeklarationen. Alla deltagare som skrivit informerat samtycke innan de deltar i tester beskrivna. 1. kalibrering och inställning av metabola Cart Flöde och volym (pneumotach) kalibreringObs: Specifika material och utrustning listas i Material tabell. Öppna lungfunktion och gas exchange programvaran för att kalibrera för testet. Klicka på knap…

Representative Results

Tillämpningen av maximal eller submaximal uthållighet motion testning ger en stimulans eller stressfaktor där kroppen reagerar för att möta de ökade fysiologiska kraven. Olika former av motion kan användas för att jämföra fysiologiska och biologiska svaren på en viss övning av sig självt eller när en drog/intervention används eller att utvärdera skillnader i svaren mellan olika övning laster. Maximal och uthållighet motion laster skiljer sig i längd (kort/lång respekti…

Discussion

Det finns stor potential för övning att införlivas som ett komplement/alternativ terapeutiska verktyg. En växande mängd bevis tyder faktiskt starkt att fysisk aktivitet främjar god hälsa. Användningen av motion som ett läkemedel eller diagnostikverktyg skulle kräva en förståelse för rätt mängd eller ”dos” av motion för att uppnå önskad effekt. Den optimala dosen av motion bör beräknas, eftersom för mycket träning kan vara skadlig för bättre hälsa. Som sådan, kan ett träningsprogram behöva …

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.