Impatto dell'esercizio a intervalli ad alta intensità e dell'esercizio continuo a intensità moderata sul livello T della Troponina Cardiaca in una fase iniziale dell'allenamento

Summary

Qui, presentiamo protocolli di intervallo ad alta intensità e esercizio continuo a intensità moderata per osservare la risposta della concentrazione di troponina cardiaca circolante T (cTnT) all'esercizio acuto per 10 giorni. Le informazioni possono aiutare con le interpretazioni cliniche di elevazione cTnT post-esercizio e guidare la prescrizione di esercizio.

Abstract

È stata descritta un'elevazione nella troponina cardiaca T (cTnT), come biomarcatore altamente specifico del danno cardiomiocito, dopo l'esercizio continuo a intensità moderata (MCE). La risposta cTnT indotta dall'esercizio distorce il ruolo diagnostico dell'analisi cTnT. Anche se l'esercizio a intervalli ad alta intensità (HIE) sta crescendo in popolarità e permangono preoccupazioni sulla sua sicurezza, i dati disponibili relativi al rilascio di cTnT dopo l'HIE sono limitati, il che ostacola l'uso di HIE come intervento sanitario. Qui, presentiamo tre protocolli HIE rappresentativi [tradizionale HIE (ripetuto 4 min ciclismo al 90% V-O_2max intervallato con 3 min rest, 200 kJ/sessione); esercizio di intervallo sprint (SIE, ciclo ripetuto di 1 min al 120% V-O_2max intervallato con 1,5 min di riposo, 200 kJ/sessione); e ripetuto esercizio sprint (RSE, 40 x 6 s s s s s s ssperato con 9 s resto)] e un protocollo MCE rappresentativo (esercizio continuo di ciclismo ad un'intensità di 60% V -O_2max, 200 kJ/sessione). Quarantasette giovani donne sedentarie e sovrappeso sono state assegnate casualmente a uno dei quattro gruppi (HIE, SIE, RSE e MCE). Ogni singolo gruppo ha eseguito sei sconsi di rispettivo esercizio, ciascuno dei quali è a 48 h di distanza. Nel frattempo, per quattro gruppi, la durata dell'intero periodo di prova era identica, essendo di 10 giorni. Prima e dopo il primo e ultimo incontro di esercizio, è stata condotta una valutazione del cTnT. Lo studio attuale fornisce un quadro di riferimento che fornisce un quadro chiaro di come una specifica sessione di esercizio influisce sulla concentrazione di cTnT circolante nella fase iniziale dell'allenamento. Le informazioni possono aiutare con le interpretazioni cliniche di elevazione cTnT post-esercizio e guidare la prescrizione di esercizio, soprattutto per HIE.

Introduction

I benefici dell'esercizio fisico regolare sul cuore sono ben documentati¹. Tuttavia, il rischio di eventi cardiaci, come l'infarto miocardico acuto (AMI), aumenta transitoriamente durante un intenso esercizio^2,3. Gli individui con bassi livelli di attività fisica regolare mostrano un rischio maggiore verso L'AMI^2,3. La troponina cardiaca T (cTnT) è il gold standard biochimico nella diagnosi dell'AMI⁴. Tuttavia, vi è una prova crescente che il cTnT è elevato dopo un continuo esercizio prolungato, che indubbiamente distorce il ruolo diagnostico del test cTnT⁵.

Gli insuccessi ripetitivi di esercizio relativamente intenso intervallati da brevi pause sono un elemento tipico dell'esercizio a intervalli ad alta intensità (HIE), che sta crescendo in popolarità in vari campi come la riabilitazione cardiaca, la salute e il fitness^{6 ,7}. L'interesse diffuso per HIE è dovuto in parte alla capacità dell'allenamento HIE di suscitare adattamenti fisiologici benefici simili o superiori al tradizionale allenamento continuo a intensità moderata (MCE), nonostante un volume di esercizio totale ridotto e impegno temporale⁶. Tuttavia, sono state espresse preoccupazioni relative alla sicurezza dell'HIE a causa dell'elevata domanda cardiaca⁸. Ad oggi, i dati disponibili relativi al rilascio di cTnT su HIE sono limitati. Inoltre, nessun precedente studio integrato ha studiato l'effetto di varie modalità di HIE e MCE tradizionale sulla comparsa di cTnT con esercizio fisico. Pertanto, non è chiaro se, con l'equalizzazione del lavoro meccanico totale tra HIE e MCE, diversi formati di esercizio porteranno alla distinzione nelle concentrazioni di cTnT e quale sia la gamma dei valori cTnT elevati. Dato che l'esercizio effettuato a intensità più elevate potrebbe portare a un rischio più elevato di eventi cardiaci^2,3, è pertinente sviluppare una proposta HIE e MCE rappresentativa con la gamma nota di risposte cTnT. La valutazione dell'elevazione cTnT associata all'esercizio potrebbe essere potenzialmente utile nel processo decisionale clinico e assistere i fisiologi clinici nello sviluppo di prescrizioni di esercizio più efficaci e sicure.

Di conseguenza, illustreremo i protocolli dei tre tipi rappresentativi di HIE e un tipo rappresentativo di MCE per raccogliere dati fisiologici osservando le risposte cTnT. Considerando che il rischio di eventi cardiaci acuti è più alto nelle persone che non si impegnano in un esercizio regolare^2,3 e il rilascio complessivo di cTnT indotto dall'esercizio fisico riduce con la formazione regolare⁹, questo studio reclutato sedentarie, donne in sovrappeso che hanno completato un programma di allenamento di 10 giorni. Ciò ha fornito la prospettiva di lavorare nella fase iniziale della formazione e di rivolgersi a un gruppo poco studiato.

Protocol

Il protocollo (n. 31771319) fu approvato dall'Hebei Normal University Review Board e conforme alla Dichiarazione di Helsinki. Tutti i partecipanti hanno fornito il consenso informato scritto prima di partecipare al test descritto.

1. Screening e preparazione dei partecipanti per l'esperimento

1. Per il reclutamento, assicurarsi che i partecipanti soddisfino i seguenti criteri di inclusione: di età compresa tra i 18 e i 25 anni, un indice minimo di massa corporea (BMI) di 23 kg/m, che è il limite di sovrappeso per gli adulti asiatici¹⁰, peso corporeo costante (2 kg) per la maggior parte ultimi tre mesi, nessun allenamento o attività fisica regolare, nessun accertato di malattie ormonali, ortopediche o cardiovascolari, diabete, iperlipidaemia, ipertensione o sindrome dell'ovaio policistico, così come, nessun uso corrente di prescritti farmaci (comprese le pillole contraccettive) e nessuna storia di fumo.
2. Assegnare in modo casuale 47 partecipanti idonei a uno dei seguenti quattro gruppi: HIE tradizionale (n - 12), esercizio di intervallo sprint (SIE, n - 11), esercizio sprint ripetuto (RSE, n - 12) o MCE (n - 12) gruppo.
3. Regolare e registrare l'altezza del sedile appropriato sugli ergometri in bicicletta in modo che il partecipante pedali con una leggera curvatura del ginocchio (10 gradi) a piena discesa del pedale.
4. Indicare ai partecipanti di eseguire due sessioni di esercizio iniziali (come descritto al punto 3) per familiarizzarli con il rispettivo tipo di esercizio ciclistico (HIE, SIE, RSE o MCE).

2. Procedure sperimentali

1. In primo luogo, indicare a ogni partecipante di eseguire un test incrementale continuo su un ergometro del ciclo di test di stress per valutare l'assorbimento massimo di ossigeno (V-O_2max).
   1. Riscaldare per 5 min a 25 W. Quindi avviare il test eseguendo fasi continue di 2 min (incremento di 20 W per fase) a partire da 50 W con una frequenza del pedale di 60 rpm fino all'esaurimento volitivo.
   2. Utilizzare un analizzatore metabolico respiro per respiro per misura per misurare il consumo di ossigeno durante l'esercizio.
   3. Calcolare il valore medio di 30 s in_base al valore medio di 30 s più alto. Quindi, calcolare un'uscita di potenza che genera il 60%, 90% e 120% V -O_2max nei gruppi MCE, HIE e SIE, rispettivamente, utilizzando l'equazione di regressione lineare attraverso il tracciato dello stato costante V-O2 rispetto all'uscita di potenza¹¹.
2. Almeno 5 giorni dopo le valutazioni pre-intervento, istruire i gruppi HIE, SIE, RSE e MCE ad avviare la loro rispettiva formazione.
   NOTA: Iniziare tutti i test di esercizio alla stessa ora del giorno (ad esempio, 11:00 A.M.). Nel frattempo, assicurarsi che i test siano condotti in laboratorio con temperature e temperature controllate da temperature (20 e 50% di umidità relativa). Chiedi a tutti i partecipanti di attenersi alle loro attività quotidiane e alle loro abitudini alimentari durante l'esperimento.
   1. Istruire il partecipante ad astenersi da qualsiasi esercizio faticoso per 48 h, dopo un riscaldamento di routine, istruire i gruppi HIE, SIE, RSE e MCE a impegnarsi nella loro rispettiva sessione di esercizio su un ciclo ergometer come organizzato. Eseguire il protocollo di esercizio come descritto nel passaggio 3.
   2. Eseguire 6 sessioni di esercizio effettuate in un arco di tempo di 10 giorni per tutti e quattro i gruppi. Selezionare le sessioni di esercizi 1^st (1ST) e 6^th (6TH) per osservare la risposta cTnT all'esercizio acuto (Figura 1).

Figura 1: Diagramma schematico delle procedure di studio. HIE - esercizio intervallo ad alta intensità; SIE : esercizio dell'intervallo di sprint; RSE - esercizio di sprint ripetuto; MCE - esercizio continuo a intensità moderata. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

4. Registrare un elettrocardiogramma continuo (ECG) durante l'esercizio con un monitor elettrocardiografo portatile (ECG).
5. Disegnare campioni di sangue venoso prima e subito dopo l'esercizio, così come 3 h e 4 h dopo la sessione di esercizio selezionata per valutare il siero cTnT. Con i soggetti in posizione seduta, disegnare 5 mL di sangue venoso dalla vena antecubitale per ogni campione.
   NOT: I tempi dei campioni di sangue post-esercizio sono conformi al nostro lavoro precedente, che hanno dimostrato che le concentrazioni di cTnT nel sangue hanno raggiunto il loro picco di 3 o 4 h dopo l'esercizio acuto in uno studio di laboratorio¹².
6. Per la separazione del siero, lasciare che il sangue si coaguli a temperatura ambiente. Centrifugare i campioni di sangue a 3.500 x g per 20 min.
7. Aspirare il siero e conservarlo a -80 gradi centigradi per la successiva analisi del CTnT.
8. Utilizzare un analizzatore per eseguire la misurazione quantitativa del cTnT con un'immunoanalisi ad alta sensibilità basata sulla tecnologia dell'elettrochemiluminescenza. Prendere 1 mL del siero e metterlo in una provetta speciale per la misurazione cTnT. Quindi inserire il tubo nell'analizzatore e premere il pulsante di avvio.
   NOT: La proteina cTnT umana stessa è costituita da 288 aminoacidi. Due anticorpi monoclonali sono utilizzati per il saggio che sono specificamente diretti contro la troponina cardiaca umana T. Gli anticorpi riconoscono la parte centrale della proteina T⁴della troponina cardiaca, mirando specificamente a due epitopi nelle posizioni degli amminoacidi 125-131 e 136-147.

3. Protocolli di esercizio

1. In ogni sessione di esercizio, indicare ai 4 gruppi di seguire i passaggi riportati di seguito.
   1. Completa un riscaldamento identico di 10 minuti al 50-60% del_totale HR (percentuale della frequenza cardiaca massima individuale durante la sessione di esercizio) e 5 min fresco a 20 W.
   2. Dopo il riscaldamento. Avere un periodo di recupero di 2 min, dove i partecipanti rimangono seduti ma stazionari sul ciclo ergometro.
   3. Dirigere i partecipanti ad accelerare il più presto possibile all'inizio di ogni incontro di esercizio per raggiungere l'intensità prevista. Durante questo periodo un ricercatore imposta il rispettivo protocollo di esercizio in un computer PC e poi conta, "5-4-3-2-1-Go!". Al comando di "Go!", i partecipanti iniziano ad esercitare e attivare il sistema computerizzato.
      NOT: Per MCE, HIE e SIE, accelerare all'intensità pianificata (vedere il passaggio 2.1.3), vale a dire rispettivamente 60%, 90% e 120% V-O_2max, rispettivamente. Per RSE, accelerare all'esercizio "all-out" (vedere il passaggio 3.4). L'ergometro è collegato a un computer PC con un software specifico.
   4. Istruire i partecipanti a rimanere seduti mentre si fermano mentre si pedalano e ad assicurarsi i piedi ai pedali utilizzando clip di guida, e incoraggiare verbalmente i partecipanti a dare uno sforzo massimo per esercitare all'intensità desiderata durante tutta la sessione.
2. Protocollo HIE: Ripetere 4 attacchi di esercizio su un ergometro del ciclo di test di stress ad un'intensità del 90% V-O_2max, seguita da un recupero passivo di 3 minuti (riposo completo) fino a quando non viene raggiunto il mirato 200 kJ di lavoro.
3. Protocollo SIE: ripetere 1 min attacchi di esercizio su un ergometro del ciclo di test di stress ad un'intensità del 120% di V-O_2max, seguito da un recupero passivo di 1,5 min fino a quando non viene raggiunto il mirato 200 kJ di lavoro.
4. Protocollo RSE: Ripetere 6 s "all-out" sprint intervallati da 9 s periodi di recupero passivo su un ergometro del ciclo di test Wingate, con una resistenza di 1,0 kg fino a raggiungere le 40 ripetizioni mirate, e il lavoro meccanico totale è stato registrato.
5. Protocollo MCE: Eseguire un esercizio di ciclismo continuo, fino a raggiungere un obiettivo di 200 kJ di lavoro, ad un'intensità del 60% V-O_2max.

4. Analisi statistiche

1. Eseguire l'analisi dei dati utilizzando un pacchetto software statistico. Valutare la normalità dei dati utilizzando il test Kolmogorov-Smirnov¹². Utilizzare P < 0.05 per valutare la significatività statistica.
2. Confrontare le differenze nella_media HR (frequenza cardiaca media durante la sessione di esercizio) e %HR_max tra i quattro gruppi (HIE, SIE, RSE e MCE) e le due sessioni di esercizio osservate (1ST e 6TH) utilizzando ANOVA bidirezionale, con misure ripetute. Utilizzare il test post-hoc Newman-Keuls per i casi in cui l'effetto principale è significativo.
3. Confrontare cTnT tra i punti temporali (pre-esercizio e picco post-esercizio) e due sessioni di esercizio osservate (1ST e 6TH) utilizzando i ranghi firmati Wilcoxon non parametrici a causa della distribuzione distorta dei dati cTnT. Inoltre, il test Kruskal-Wallis è stato utilizzato per valutare la rilevanza statistica delle differenze nei livelli di cTnT tra i quattro gruppi (HIE, SIE, RSE e MCE), e il test Mann-Whitney U è stato utilizzato per confronti a coppie, se del caso.

Results

Durante i partecipanti (n - 47) lo studio sono stati riscontrati eventi cardiaci avversi (ad esempio, dolore al torace e segno di ischemia miocardiale su ECG) durante i test nei quattro gruppi. Come previsto, i dati della frequenza cardiaca acuta (HR), inclusa la_media HR e %HR_max, nella valutazione 1ST sono simili (tutti P > 0,05) a quelli nella valutazione 6TH in tutti e quattro i gruppi. Inoltre, i dati HR nei gruppi RSE e MCE sono rispettivamente i più alti e più bassi tra i quattro g...

Discussion

I ripetitivi brevi a lunghi periodi di esercizio piuttosto ad alta intensità intervallati da periodi di recupero sono coinvolti in HIE, che è suddiviso in hiE tradizionali (sforzi vicini al massimo") e SIE ("sforzi sovramassali"), utilizzando una classificazione comune schema⁶. Inoltre, RSE è una forma particolarmente intensa di SIE, dove l'attività è "all-out" ma dura solo per 3 a 7 s⁶. Per quanto ne sappiamo, questo è il primo studio integrato per delineare protocolli di ...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Cobas E 601 analyser	Roche Diagnostics, Penzberg, Germania		Utilizzato per misurare la concentrazione di troponina T cardiaca circolante
Monark 839E Stress Test Cycle Ergometer	Monark Exercise AB, Vansbro, Svezia		Utilizzato per tutti i protocolli di esercizio tranne l'esercizio di sprint ripetuto
Monark 894E Wingate Testing Cycle Ergometer	Monark Exercise AB, Vansbro, Svezia		Utilizzato solo per il protocollo di esercizi di sprint ripetuti
Analizzatore metabolico Quark-PFT-ergo	Cosmed, Roma, Italia	C09072-02-99
Pacchetto software SPSS Statistics 20.0	IBM Corp., Armonk, USA
Zephyr BioHarness 3.0	Zephyr Technology, Auckland, Nuova Zelanda	9800.0189/9600.0190	Monitor per elettrocardiografo