Name: Antecubital 静脉插管高强度运动时血乳酸和血浆胰岛素的评价 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-18T12:30:00.000+00:00
Duration: 4 min 28 s
Description: 学习在肘前静脉插管技术下于高强度间歇运动期间采集血样，以评估血乳酸和血浆胰岛素动态变化。该方法适用于运动生理学与内分泌学研究。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

作者谨此感谢P. Karagiannis博士对论文的审阅，以及T. Hoyo教授提供的技术支持。

本文所描述的所有方法均经当地伦理委员会（同志社大学伦理委员会：15033）批准，并严格遵守《赫尔辛基宣言》所规定标准。所有参与者均签署了知情同意书。参与者为男性业余运动员（年龄：20.1 ± 1.2 岁；体重：69.7 ± 6.2 kg；身高：176.1 ± 5.8 cm；体脂率：13.6 ± 1.5%；VO2max：52.6 ± 6.6 mL/min1/kg1）。
1. 运动方案的建立
注意：本研究包括在高强度间歇运动（HIIE）方案期间，通过肘前静脉采血来评估血液中激素和代谢物的动态变化。
<ol>
	<li>要求受试者在功率自行车上以低强度骑行5分钟进行热身。热身后，让受试者休息5分钟。</li>
	<li>要求受试者在下肢功率自行车上进行以下高强度间歇运动（HIIE）：进行3组持续30秒的高强度运动，每组之间间隔4分钟休息（图1）。 
	注意：30秒运动阶段的强度应设定为此前完成的Wingate测试中平均功率的90%。有关Wingate测试的完整描述，请参见其他文献8。</li>
	<li>为计算30秒运动阶段的负荷，使用以下公式： 
	功 = 力 × 距离（公式1） 
	力 = 质量 × 加速度（公式2） 
	功 = （质量 × 加速度）× 距离（公式3） 
	注意：在此模型中，质量即为负荷（kg），加速度为9.81 m/s2。距离为车轮直径（1.622 m）。由于车轮每踏板旋转一圈转动3.7次，因此每次踏板旋转所对应的距离为3.7 × 1.662。此外，由于踏频为90 rev/min1，需将单次踏板行程乘以90。 
	功 = 负荷 × 9.81 × 3.7 × 1.622 × 90（公式4） 
	负荷 = 功 / (9.81 × 3.7 × 1.622 × 90)（公式5）</li>
</ol>
2. 导管插入术
注意：应提前标记试管和真空采血管，以避免浪费时间。
<ol>
	<li>在选定用于插管的手臂上绑扎止血带。具体操作为：将弹性绷带置于选定手臂的后侧，拉伸绷带后在手臂上绕成环状，并将弹性绷带系紧。</li>
	<li>选择可见的肘正中静脉，并用乙醇或酒精对皮肤进行消毒。</li>
	<li>将已消毒的套管针尖以约15°的角度插入静脉。 
	注意：套管针应从近端向远端方向插入。若插管成功，应可观察到回血现象。</li>
	<li>用手固定套管，轻柔地拔出针芯。 
	注意：为在操作过程中保持针头角度，可在皮肤与针头之间放置棉片。用胶带固定此结构。</li>
	<li>连接含肝素的真空采血管，抽取第一份血样（约2.5 mL）。采样后立即把血样放入冰盒中冷藏，冷藏时间不超过40分钟。若需进行血气分析，请助手协助处理。</li>
	<li>将导管与输液管连接，并向整段管路内注入肝素，以防止血液凝固。关闭蝶形夹。</li>
	<li>使用胶带固定导管。确保此时受试者手臂的活动不会影响后续采血。为确认此状态，请确保任何动作均不会改变针头的位置。</li>
</ol>
3. 血液采样
<ol>
	<li>使用真空采血管去除肝素，直至导管中仅剩血液。当观察到回血时，按照步骤2.5所述收集样本。</li>
	<li>采样后，再次向导管内注入肝素，以防止血液凝固。完成此操作后，可重复步骤2.5以采集多个样本。</li>
	<li>采集最后一份样本后，小心拔出插管，并用酒精清洁皮肤。为避免可能的出血，要求受试者在插管部位保留无菌棉球。</li>
	<li>血液采集至真空采血管后，小心将约1.5 mL血液转移至1.5 mL离心管中，并将管子置于冰上保存。</li>
	<li>利用乳酸检测仪测定剩余血液中的血乳酸浓度。同一天内，处理血液样本以获取血浆（约1.5 mL血液）。</li>
	<li>进行血浆分离时，在4 oC条件下以5000 × g离心5分钟，然后将上清液转移至新的1.5 mL离心管中。</li>
	<li>再进行一次离心，以进一步纯化血浆。</li>
	<li>血浆分离完成后，将样本储存于-80 oC，直至进行激素分析。</li>
	<li>按照制造商说明书（见材料表），使用ELISA试剂盒测定血浆胰岛素水平。</li>
</ol>

<ol><li>Wahl, P., Mathes, S., Köhler, K., Achtzehn, S., Bloch, W., Mester, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+active+vs.+passive+recovery+during+Wingate-based+training+on+the+acute+hormonal%2C+metabolic+and+psychological+response%5BTitle%5D)+AND+%22Growth+Horm+IGF+Res%22%5BJournal%5D)">Effects of active vs. passive recovery during Wingate-based training on the acute hormonal, metabolic and psychological response.</a> Growth Horm IGF Res. 23 (6), 201-208 (2013).</li>
<li>Wahl, P., Mathes, S., Achtzehn, S., Bloch, W., Mester, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Active+vs.+passive+recovery+during+high-intensity+training+influences+hormonal+response%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Sports+Med%22%5BJournal%5D)">Active vs. passive recovery during high-intensity training influences hormonal response.</a> Int J Sports Med. 35 (7), 583-589 (2014).</li>
<li>Nalbandian, H. M., Radak, Z., Takeda, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+active+recovery+during+interval+training+on+plasma+catecholamines+and+insulin%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sports+Med+Phys+Fitness%22%5BJournal%5D)">Effects of active recovery during interval training on plasma catecholamines and insulin.</a> J Sports Med Phys Fitness. , (2017).</li>
<li>Stolen, T., Chamari, K., Castagna, C., Wislff, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiology+of+Soccer%5BTitle%5D)+AND+%22Sport+Med%22%5BJournal%5D)">Physiology of Soccer.</a> Sport Med. 35 (6), 501-536 (2005).</li>
<li>Bangsbo, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+physiology+of+soccer--with+special+reference+to+intense+intermittent+exercise%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Physiol+Scand+Suppl%22%5BJournal%5D)">The physiology of soccer--with special reference to intense intermittent exercise.</a> Acta Physiol Scand Suppl. 619, 1-155 (1994).</li>
<li>MacInnis, M. J., Gibala, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiological+adaptations+to+interval+training+and+the+role+of+exercise+intensity%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Physiological adaptations to interval training and the role of exercise intensity.</a> J Physiol. 595 (9), 2915-2930 (2017).</li>
<li>Emberts, T., Porcari, J., Dobers-Tein, S., Steffen, J., Foster, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exercise+intensity+and+energy+expenditure+of+a+tabata+workout%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sports+Sci+Med%22%5BJournal%5D)">Exercise intensity and energy expenditure of a tabata workout.</a> J Sports Sci Med. 12 (3), 612-613 (2013).</li>
<li>Smith, J. C., Hill, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contribution+of+energy+systems+during+a+Wingate+power+test%5BTitle%5D)+AND+%22Br+J+Sports+Med%22%5BJournal%5D)">Contribution of energy systems during a Wingate power test.</a> Br J Sports Med. 25 (4), 196-199 (1991).</li>
<li>Dotan, R., Bar-Or, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Load+optimization+for+the+Wingate+Anaerobic+Test%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Appl+Physiol+Occup+Physiol%22%5BJournal%5D)">Load optimization for the Wingate Anaerobic Test.</a> Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 51 (3), 409-417 (1983).</li>
<li>Carrasco-Benso, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+adipose+tissue+expresses+intrinsic+circadian+rhythm+in+insulin+sensitivity%5BTitle%5D)+AND+%22FASEB+J%22%5BJournal%5D)">Human adipose tissue expresses intrinsic circadian rhythm in insulin sensitivity.</a> FASEB J. 30 (9), 3117-3123 (2016).</li>
<li>Hatfield, D. L., Nicoll, J. X., Kraemer, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+Circadian+Rhythm+on+Power%2C+Force%2C+and+Hormonal+Response+in+Young+Men%5BTitle%5D)+AND+%22J+Strength+Cond+Res%22%5BJournal%5D)">Effects of Circadian Rhythm on Power, Force, and Hormonal Response in Young Men.</a> J Strength Cond Res. 30 (3), 725-732 (2016).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

在本研究中，对肘前静脉进行了插管，并在高强度间歇运动期间成功采集了血样。作为该方法应用的一个示例，血样被用于分析血液乳酸浓度，并在血浆分离后检测血浆胰岛素水平。该方法的主要优势在于能够在短时间内连续采集血样。但同时，该方法也存在一些局限性，例如适用的运动方式有限；需要较多的辅助人员以及经过专门培训的技术人员；此外，由于前臂血压较低，可能导致采血量不足的风险。
为了成功采集血样，受试者的手臂应保持静止状态。由于当前方法限制了前臂的活动性，因此仅适用于少数几种运动模式。本文描述了当运动在功率自行车上进行时如何应用该方法，但经过适当调整后，也可用于跑步机。在这两种情况下，均需要有血液采集经验的专业人员操作。
关于运动方案，有一些需要考虑的因素。如果要评估多次试验（例如，无论组间是否进行主动恢复，测试时机的选择都至关重要。为避免昼夜节律引起的激素水平波动10,11建议在不同日期的同一时间段进行所有试验...

在运动过程中测量代谢和内分泌标志物有助于理解不同运动方式的生理学意义。在某些运动方式（例如，高强度间歇运动（HIIE））期间，血液代谢物和激素水平会在相对较短的时间内发生波动1,2,3。
许多体育运动（即， 足球、篮球和橄榄球等运动由短时间的高强度运动与低强度运动和/或休息间歇交替组成4,5高强度间歇训练（HIIE）与上述运动具有相似性，因此被广泛用作运动员的训练方法6此外，由于HIIE与体育运动具有相似性，它已被用作研究运动生理学的模型7血液采样对于测量生理学指标至关重要，常用于科研及身体状况评估。然而，在高强度间歇运动（HIIE）过程中，由于采样间隔时间较短，血液采样在技术上具有挑战性。针对这一问题，本文介绍一种通过肘前静脉置管在短时间内获取血液样本的方法，使受试者在进行HIIE的同时可顺利完成采样。

<table><tbody><tr><td>功率自行车</td><td>Monark</td><td>MONARK Ergomedic 874 E</td><td></td></tr><tr><td>导管</td><td>Terumo</td><td>SR-FF2032</td><td></td></tr><tr><td>真空采血管</td><td>Terumo</td><td>PZ-D03</td><td></td></tr><tr><td>导管连接管</td><td>Terumo</td><td>SP-PTW30L02</td><td></td></tr><tr><td>肝素</td><td>Terumo</td><td>PF-10HF10UA</td><td></td></tr><tr><td>胰岛素ELISA试剂盒</td><td>Abnova</td><td>ELISA Kit KA0921</td><td></td></tr></tbody></table>

通过肘前静脉导管术评估高强度运动期间的血乳酸和血浆胰岛素水平

Evaluation of Blood Lactate and Plasma Insulin During High-intensity Exercise by Antecubital Vein Catheterization

在运动过程中测量代谢和内分泌标志物有助于理解不同运动方式的生理学意义。在某些运动方式（例如，高强度间歇运动）中，血液代谢物和激素水平会在短时间内发生变化。本研究描述了一种经肘前静脉插管的方法，可在运动过程中多次采集血液样本。通过应用该方法，测定了高强度运动期间的胰岛素和静脉乳酸浓度。运动方案包括3次持续30秒的高强度运动，每次之间有4分钟的恢复期。在最后一次恢复期后，进行一次Wingate测试。在每次30秒运动前后以及Wingate测试前后，均从肘前静脉采集血液样本。结果表明，该方法可用于评估运动过程中血浆胰岛素和静脉血乳酸浓度的变化。

作为代表性结果，我们采用本方案测量了六名受试者在功率自行车上进行高强度间歇运动（HIIE）期间的血乳酸和胰岛素变化。Wingate 测试的峰值功率和平均功率分别为 732 ± 120 瓦特和 549 ± 84 瓦特。HIIE 中 30 秒冲刺阶段的功率输出（494 ± 75 瓦特）基于平均功率进行计算。
图2显示了高强度间歇运动（HIIE）期间血浆胰岛素和血液乳酸的变化。血浆胰岛素（图2A）在第1次和第3次30秒运动期间下降，但在第2次运动期间及恢复期升高；而血浆乳酸（图2B）在第2次和第3次30秒运动期间下降，但在第1次30秒运动期间及恢复期升高。
<i...

本文介绍了一种在高强度间歇训练期间从肘前静脉采集多份血液样本的方案。该方案可用于运动过程中血液代谢物和内分泌标志物的测定。

运动过程中代谢与内分泌标志物的测量对于理解不同运动方式的生理学意义具有重要意义……

本实验的总体目标是在受试者进行功率自行车运动期间，从同一受试者身上采集多次静脉血样本。该方法有助于解答关于多孔生理学以及不同运动模式下激素和代谢物变化的关键问题。该技术的主要优势在于，即使在运动过程中，也能够采集多次血液样本。本次操作演示由与我们实验室合作的 Rie Oosaki 完成。为了评估在高强度间歇运动过程中肘前静脉的血液、激素及代谢物动态变化，首先让受试者在功率自行车上以低强度进行五分钟的热身运动。经过五分钟休息后，让受试者以先前完成的温盖特测试（Wingate test）所确定的平均功率的90%强度，进行3次持续30秒的高强度运动，每次运动之间间隔四分钟休息时间。采集血样时，在选定用于插管的上臂绑上止血带，并确定肘正中静脉的位置。用酒精对皮肤进行消毒，将已灭菌的套管针尖端插入肘正中静脉，进针角度约为与皮肤成15度。若插管成功，应可见回血现象。拔出针头后，固定套管，并在针头下方放置一块棉纸。用一个空的收集管冲洗掉肝素，然后将一个新的血液收集容器连接到套管上。抽吸约 2.5 ml 血液，关闭蝶形针，立即将样本置于冰上。然后，将肝素注入导管的整个长度，以防止血液样本凝固，并让受试者开始下一组运动间歇。在采集完最后一个样本后，小心拔出导管，并用更多酒精对皮肤进行消毒。轻轻将一块无菌棉球按压在采血部位以减少出血，并将每份样本中的 1.5 ml 血液转移至预冷的 1.5 ml 微量离心管中，置于冰上。使用乳酸检测试剂盒测定每份1 ml血液样本的血乳酸水平，并将1.5 ml血液样本分装后进行两次离心。将上清液转移至新的微量离心管中，再次离心后将上清液转移至新管。随后将纯化的血浆样本于-80摄氏度保存，直至通过ELISA法进行血浆胰岛素分析。在此代表性实验中，所有六名患者的外周血样本在第一次和第三次30秒高强度间歇运动期间，血浆胰岛素水平均下降，而在第二次间歇运动后的恢复期则升高。然而，血浆乳酸在第二次和第三次30秒高强度间歇运动期间下降，在第一次30秒间歇运动期间及恢复期则升高。进行该操作时，需注意保持血液样本温度不低于40°C。在完成此操作后，可采用其他方法（如Brodgar分析法）来进一步探究运动过程中pH水平的变化。观看本视频后，您应能够充分掌握在自行车功率计运动期间如何连续采集肘前静脉血样的方法。

evaluation-blood-lactate-plasma-insulin-during-high-intensity

Research

科研

JoVE Journal

Immunology and Infection

免疫学与感染

Antecubital 静脉插管高强度运动时血乳酸和血浆胰岛素的评价

高胰岛素-正常血糖钳夹技术是评估胰岛素作用的“金标准”。通过以恒定速率输注胰岛素，促进葡萄糖的摄取。为抵消由此引起的血糖下降而输注的外源性葡萄糖量，可反映胰岛素敏感性。本文介绍在清醒、自由活动的大鼠中进行该操作的过程。...

清醒大鼠的高胰岛素-正常血糖钳夹技术

高胰岛素-正葡萄糖钳夹技术，或称胰岛素钳夹，是评估胰岛素作用的金标准...

清醒非束缚小鼠的高胰岛素-正常血糖钳夹实验

本方案使专注于运动与体育科学的研究人员能够确定三种不同能量系统在多种运动过程中对总能量消耗的相对贡献。...

确定运动过程中各能量系统的贡献

胰岛素诱导的血管舒张可调节肌肉灌注，并增加血液与组织间质之间溶质交换可用的微血管表面积（微血管招募）。本文介绍了结合活体显微镜与对比增强超声技术，以同时评估胰岛素在较大血管和微循环中的作用。...

结合活体显微成像与对比增强超声技术研究小鼠后肢胰岛素诱导的血管舒张及肌肉灌注

我们提出了一种用于测试健全个体以及截瘫和四肢瘫个体上肢肌肉在3分钟持续时间内有氧和无氧功率的实验方案。该方案针对有无残疾个体的上肢运动，在应用方面提供了具体的调整方法。...

脊髓损伤者与健全个体的三分钟全力上肢摇柄运动测试实验方案

本文介绍了一种使用富含乳酸盐的血液进行后处理的方案，这是一种新型的心脏保护方法。该方案包括 间歇性再灌注以及适时冠状动脉内注射乳酸林格氏液，可应用于接受直接经皮冠状动脉介入治疗的ST段抬高型心肌梗死患者。...

乳酸盐富集血液后处理在ST段抬高型心肌梗死中的心肌保护作用

肌肉葡萄糖摄取的完整调控对维持机体葡萄糖稳态至关重要。本方案介绍了在分离并孵育的成熟骨骼肌中，评估胰岛素和收缩刺激的葡萄糖摄取方法，用于阐明各种生理干预对机体葡萄糖代谢的影响。...

小鼠分离并孵育的成熟骨骼肌中胰岛素和收缩刺激的葡萄糖摄取测定

在冠状动脉痉挛激发试验期间，心肌乳酸生成（冠状动脉-静脉血清乳酸水平差值）被认为是反映乙酰胆碱诱发的微血管痉挛所致心肌缺血的高度敏感指标。本文介绍了评估心肌乳酸生成以诊断冠状动脉微血管痉挛的操作步骤。...

心肌乳酸生成量测定用于冠状动脉微血管痉挛的诊断

水分状态失衡可能对氧摄取量和脉搏的直接与间接决定因素，以及缺血性心脏病的发病率和死亡率预后因素产生短期影响。本方案描述了通过生物电阻抗向量分析及运动负荷试验期间 cardiopulmonary...

通过生物电阻抗向量分析评估接受运动负荷试验的缺血性心脏病患者的 hydration 状态

本研究描述了一项随机对照试验方案，旨在评估力量运动量对肥胖个体胰岛素敏感性的急性影响。...

研究力量训练对肥胖成人胰岛素敏感性急性影响的随机对照试验

学习在肘前静脉插管技术下于高强度间歇运动期间采集血样，以评估血乳酸和血浆胰岛素动态变化。该方法适用于运动生理学与内分泌学研究。

通过肘前静脉导管术评估高强度运动期间的血乳酸和血浆胰岛素水平

探索更多视频