Tutaj prezentujemy protokoły ćwiczeń interwałowych o wysokiej intensywności i ćwiczeń ciągłych o umiarkowanej intensywności, aby obserwować reakcję stężenia krążącej troponiny sercowej T (cTnT) na ostre ćwiczenia przez 10 dni. Informacje te mogą pomóc w klinicznej interpretacji podwyższenia cTnT po wysiłku fizycznym i pomóc w przepisaniu ćwiczeń.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Wpływ ćwiczeń interwałowych o wysokiej intensywności i ćwiczeń ciągłych o umiarkowanej intensywności na poziom troponiny T w sercu na wczesnym etapie treningu
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Opisano wzrost stężenia troponiny sercowej T (cTnT), jako wysoce specyficznego biomarkera uszkodzenia kardiomiocytów, po ćwiczeniach ciągłych o umiarkowanej intensywności (MCE). Odpowiedź cTnT wywołana wysiłkiem fizycznym zniekształca diagnostyczną rolę testu cTnT. Chociaż ćwiczenia interwałowe o wysokiej intensywności (HIE) zyskują na popularności i nadal istnieją obawy co do ich bezpieczeństwa, dostępne dane dotyczące uwalniania cTnT po HIE są ograniczone, co utrudnia stosowanie HIE jako interwencji zdrowotnej. W tym miejscu przedstawiamy trzy reprezentatywne protokoły HIE [tradycyjny HIE (powtarzane 4 minuty jazdy na rowerze przy 90% V̇O2max przeplatane 3 minutami odpoczynku, 200 kJ/sesję); ćwiczenie interwałowe sprintu (SIE, powtarzana 1 minuta jazdy na rowerze przy 120% V̇O2max przeplatane 1,5 minutą odpoczynku, 200 kJ/sesję); i powtarzane ćwiczenie sprinterskie (RSE, 40 x 6 s sprinty totalne przeplatane 9 s odpoczynku)] oraz jeden reprezentatywny protokół MCE (ciągłe ćwiczenie na rowerze w intensywność 60% V̇O2max, 200 kJ/sesję). Czterdzieści siedem młodych kobiet prowadzących siedzący tryb życia i z nadwagą zostało losowo przydzielonych do jednej z czterech grup (HIE, SIE, RSE i MCE). Każda grupa wykonała sześć serii odpowiednich ćwiczeń, przy czym każda z nich była oddalona od siebie o 48 godzin. Tymczasem dla czterech grup czas trwania całego okresu testowania był identyczny i wynosił 10 dni. Przed i po pierwszej i ostatniej próbie ćwiczeń przeprowadzono ocenę cTnT. Obecne badanie stanowi punkt odniesienia, dając jasny obraz tego, jak konkretna sesja ćwiczeń wpływa na stężenie krążącego cTnT na wczesnym etapie treningu. Informacje te mogą pomóc w klinicznej interpretacji powysiłkowego podwyższenia cTnT i ukierunkować przepisywanie ćwiczeń, szczególnie w przypadku HIE.
Wprowadzenie
Korzyści płynące z regularnych ćwiczeń na serce są dobrze udokumentowane1. Jednak ryzyko zdarzeń sercowych, takich jak ostry zawał mięśnia sercowego (AMI), przejściowo wzrasta podczas intensywnego wysiłku fizycznego2,3. Osoby o niskim poziomie regularnej aktywności fizycznej wykazują większe ryzyko w stosunku do AMI2,3. Troponina sercowa T (cTnT) jest biochemicznym złotym standardem w diagnostyce AMI4. Istnieje jednak coraz więcej dowodów na to, że cTnT jest podwyższony po ciągłych, długotrwałych ćwiczeniach, co niewątpliwie zniekształca diagnostyczną rolę testu cTnT5.
Powtarzające się napady stosunkowo intensywnych ćwiczeń przeplatane krótkimi przerwami są typowym elementem ćwiczeń interwałowych o wysokiej intensywności (HIE), które zyskują na popularności w różnych dziedzinach, takich jak rehabilitacja kardiologiczna, zdrowie i sprawność6,7. Powszechne zainteresowanie HIE wynika częściowo ze zdolności treningu HIE do wywoływania korzystnych adaptacji fizjologicznych podobnych lub lepszych od tradycyjnego treningu ciągłego o umiarkowanej intensywności (MCE), pomimo zmniejszonej całkowitej objętości ćwiczeń i zaangażowania czasowego6. Jednak obawy związane z bezpieczeństwem HIE zostały wyrażone ze względu na wysokie zapotrzebowanie na serce8. Do tej pory dostępne dane związane z uwalnianiem cTnT po HIE są ograniczone. Co więcej, żadne wcześniejsze zintegrowane badanie nie badało wpływu różnych modalności HIE i tradycyjnego MCE na pojawienie się cTnT podczas ćwiczeń. W związku z tym nie jest jasne, czy przy wyrównaniu całkowitej pracy mechanicznej między HIE i MCE, różne formaty ćwiczeń doprowadzą do rozróżnienia stężeń cTnT i jaki jest zakres podwyższonych wartości cTnT. Biorąc pod uwagę, że ćwiczenia wykonywane z większą intensywnością mogą prowadzić do większego ryzyka zdarzeń sercowych2,3, istotne jest opracowanie reprezentatywnych propozycji HIE i MCE ze znanym zakresem odpowiedzi cTnT. Ocena podwyższenia cTnT związanego z wysiłkiem fizycznym może być potencjalnie pomocna w podejmowaniu decyzji klinicznych i pomóc fizjologom klinicznym w opracowywaniu bardziej skutecznych i bezpiecznych zaleceń dotyczących ćwiczeń.
W związku z tym opisujemy protokoły trzech reprezentatywnych typów HIE i jednego reprezentatywnego typu MCE, aby zbierać dane fizjologiczne podczas obserwacji odpowiedzi cTnT. Biorąc pod uwagę, że ryzyko ostrych incydentów sercowych jest wyższe u osób, które nie angażują się w regularne ćwiczenia2,3, a ogólne uwalnianie cTnT wywołane ćwiczeniami zmniejsza się przy regularnym treningu9, w badaniu tym wzięły udział kobiety prowadzące siedzący tryb życia i nadwagę, które ukończyły 10-dniowy program treningowy. Dało to perspektywę pracy na wczesnym etapie szkolenia i skierowania do niedostatecznie zbadanej grupy.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Protokół (nr 31771319) został zatwierdzony przez Komisję Recenzencką Hebei Normal University i był zgodny z Deklaracją Helsińską. Wszyscy uczestnicy wyrazili pisemną świadomą zgodę przed przystąpieniem do opisanego badania.
1. Przesiewowe badanie uczestników i przygotowanie do eksperymentu
- W celu rekrutacji należy upewnić się, że uczestnicy spełniają następujące kryteria włączenia: wiek od 18 do 25 lat, wskaźnik masy ciała (BMI) wynoszący co najmniej 23 kg/m², co stanowi próg nadwagi dla osób dorosłych z Azji10, stała masa ciała (± 2 kg) w ciągu ostatnich trzech miesięcy, brak treningu sportowego lub regularnej aktywności fizycznej, brak w wywiadzie chorób hormonalnych, ortopedycznych lub sercowo-naczyniowych, cukrzycy, hiperlipidemii, nadciśnienia tętniczego lub zespołu policystycznych jajników, a także brak aktualnego stosowania leków na receptę (w tym tabletek antykoncepcyjnych) i brak historii palenia tytoniu.
- Losowo przydziel 47 kwalifikujących się uczestników do jednej z czterech następujących grup: tradycyjnego HIE (n = 12), sprint interval exercise (SIE, n = 11), repeated sprint exercise (RSE, n = 12) lub MCE (n = 12).
- Dostosuj i zanotuj odpowiednią wysokość siodełka na ergometrach rowerowych, tak aby uczestnik pedałował z lekkim zgięciem kolana (~10°) przy pełnym opuszczeniu pedału.
- Poleć uczestnikom wykonanie dwóch wstępnych sesji ćwiczeń (zgodnie z opisem w kroku 3), aby zapoznali się z odpowiednim rodzajem ćwiczeń na rowerze (HIE, SIE, RSE lub MCE).
2. Procedury eksperymentalne
- W pierwszej kolejności poleć każdemu uczestnikowi wykonanie ciągłego testu inkrementalnego na ergometrze rowerowym do testów wysiłkowych w celu oceny maksymalnego poboru tlenu (V̇O2max).
- Przeprowadź rozgrzewkę przez 5 min przy obciążeniu 25 W. Następnie rozpocznij test, wykonując ciągłe 2-minutowe stopnie (zwiększenie o 20 W na każdym stopniu), zaczynając od 50 W przy częstotliwości pedałowania 60 rpm aż do dobrowolnego wyczerpania.
- Użyj metabolicznego analizatora oddechowego w trybie oddech-po-oddechu do pomiaru zużycia tlenu podczas wysiłku.
- Oblicz V̇O2max na podstawie najwyższej średniej wartości z 30 s. Następnie oblicz moc, która wywołuje odpowiednio 60%, 90% i 120% V̇O2max w grupach MCE, HIE i SIE, stosując równanie regresji liniowej poprzez wykreślenie zależności V̇O2 w stanie ustalonym od mocy wyjściowej11.
- Co najmniej 5 dni po ocenach przedinterwencyjnych poleć grupom HIE, SIE, RSE i MCE rozpoczęcie odpowiedniego treningu.
UWAGA: Wszystkie testy wysiłkowe rozpoczynaj o tej samej porze dnia (np. o 11:00). Jednocześnie upewnij się, że testy są przeprowadzane w laboratorium z kontrolowaną temperaturą i wilgotnością (20 °C i 50% wilgotności względnej). Poproś wszystkich uczestników o zachowanie stałej aktywności codziennej oraz nawyków żywieniowych przez cały czas trwania eksperymentu.- Poleć uczestnikowi powstrzymanie się od jakiegokolwiek intensywnego wysiłku przez 48 h; po rutynowej rozgrzewce poleć grupom HIE, SIE, RSE i MCE przystąpienie do odpowiedniej sesji ćwiczeń na ergometrze rowerowym zgodnie z ustaleniami. Wykonaj protokół ćwiczeń zgodnie ze szczegółami opisanymi w kroku 3.
- Przeprowadź 6 sesji ćwiczeń w odstępach czasu obejmujących 10 dni dla wszystkich czterech grup. Wybierz 1.szą (1ST) i 6.szą (6TH) sesję ćwiczeń, aby zaobserwować odpowiedź cTnT na ostry wysiłek (Rysunek 1).
Rycina 1: Schemat procedur badawczych. HIE = wysokointensywny trening interwałowy; SIE = trening interwałowy w sprincie; RSE = powtarzany trening sprintowy; MCE = ciągły wysiłek o umiarkowanej intensywności. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
- Rejestruj ciągły zapisy elektro kardiogramu (EKG) podczas wysiłku za pomocą przenośnego monitora do EKG.
- Pobierz próbki krwi żylnej przed i bezpośrednio po wysiłku, a także 3 h i 4 h po wybranej sesji wysiłkowej w celu oceny stężenia cTnT w surowicy. Przy badanych osób w pozycji siedzącej pobierz 5 mL krwi żylnej z żyły łokciowej dla każdej próbki.
UWAGA: Terminy pobrania próbek krwi po wysiłku były zgodne z naszymi wcześniejszymi pracami, które w badaniu laboratoryjnym wykazały, że stężenia cTnT we krwi osiągały szczyt 3 lub 4 h po ostrym wysiłku12. - W celu oddzielenia surowicy pozostaw krew do skrzepnięcia w temperaturze pokojowej. Odwiruj próbki krwi przy 3,500 x g przez 20 min.
- Odsącz surowicę i przechowuj w temperaturze -80 °C do późniejszej analizy cTnT.
- Użyj analizatora do ilościowego pomiaru cTnT za pomocą wysokoczułego testu immunoenzymatycznego opartego na technologii elektrochemiluminescencji. Pobierz 1 mL surowicy i przelej ją do specjalnej probówki do pomiaru cTnT. Następnie włóż probówkę do analizatora i naciśnij przycisk start.
UWAGA: Ludzkie białko cTnT składa się z 288 aminokwasów. W teście stosuje się dwa przeciwciała monoklonalne skierowane specyficznie przeciwko ludzkiej troponinie T serca. Przeciwciała rozpoznają środkową część białka troponiny T serca4, celując konkretnie w dwa epitopy w pozycjach aminokwasowych 125-131 oraz 136-147.
3. Protokoły ćwiczeń
- Podczas każdej sesji ćwiczeń poleć 4 grupom postępowanie zgodnie z poniższymi krokami.
- Wykonaj identyczną 10 min rozgrzewkę przy 50-60% HRmax (procent indywidualnego maksymalnego tętna podczas sesji ćwiczeń) oraz 5 min schładzania przy 20 W.
- Po rozgrzewce zapewnij 2 min okresu regeneracji, podczas którego uczestnicy pozostają w pozycji siedzącej, ale nieruchomo na ergometrze rowerowym.
- Poleć uczestnikom jak najszybsze przyspieszenie na początku każdego bloku ćwiczeń, aby osiągnąć zamierzoną intensywność. W tym czasie badacz ustawia odpowiedni protokół ćwiczeń w komputerze PC, a następnie odlicza: „5-4-3-2-1-Start!”. Na komendę „Start!” uczestnicy rozpoczynają ćwiczenia i aktywują system komputerowy.
UWAGA: W przypadku MCE, HIE i SIE przyspiesz do zaplanowanej intensywności (patrz krok 2.1.3), tj. odpowiednio 60%, 90% i 120% V̇O2max. W przypadku RSE przyspiesz do wysiłku maksymalnego „all-out” (patrz krok 3.4). Ergometr jest połączony z komputerem PC z dedykowanym oprogramowaniem. - Poleć uczestnikom pozostanie w pozycji siedzącej podczas pedałowania i zabezpiecz ich stopy do pedałów za pomocą pasków, a następnie werbalnie zachęcaj uczestników do maksymalnego wysiłku w celu ćwiczenia z pożądaną intensywnością przez całą sesję.
- Protokół HIE: Powtarzaj 4 min bloki ćwiczeń na ergometrze rowerowym do prób wysiłkowych przy intensywności 90% V̇O2max, po których następuje 3 min pasywnej regeneracji (całkowity odpoczynek), aż do osiągnięcia docelowej pracy 200 kJ.
- Protokół SIE: Powtarzaj 1 min bloki ćwiczeń na ergometrze rowerowym do prób wysiłkowych przy intensywności 120% V̇O2max, po których następuje 1,5 min pasywnej regeneracji, aż do osiągnięcia docelowej pracy 200 kJ.
- Protokół RSE: Powtarzaj 6 s sprinty maksymalne „all-out” przeplatane 9 s okresami pasywnej regeneracji na ergometrze rowerowym Wingate z obciążeniem 1,0 kg, aż do osiągnięcia docelowej liczby 40 powtórzeń, rejestrując całkowitą pracę mechaniczną.
- Protokół MCE: Wykonaj ciągłe ćwiczenia na rowerze przy intensywności 60% V̇O2max, aż do osiągnięcia docelowej pracy 200 kJ.
4. Analizy statystyczne
- Przeprowadzić analizę danych przy użyciu pakietu oprogramowania statystycznego. Oceń normalność rozkładu danych za pomocą testu Kołmogorowa–Smirnowa12. Do oceny istotności statystycznej przyjmij P < 0,05.
- Porównać różnice w HRmean (średnia częstość akcji serca podczas sesji ćwiczeń) oraz %HRmax pomiędzy czterema grupami (HIE, SIE, RSE i MCE) oraz dwiema obserwowanymi sesjami ćwiczeń (1ST i 6TH), stosując dwuczynnikową analizę wariancji (ANOVA) z powtarzanymi pomiarami. W przypadkach, gdy efekt główny jest istotny, zastosować test post-hoc Newmana–Keulsa.
- Porównać poziom cTnT w poszczególnych punktach czasowych (przed ćwiczeniami i w szczycie po ćwiczeniach) oraz w dwóch obserwowanych sesjach ćwiczeń (1ST i 6TH), stosując nieparametryczny test znaków rang Wilcoxona ze względu na skośny rozkład danych cTnT. Ponadto, do oceny istotności statystycznej różnic w poziomach cTnT pomiędzy czterema grupami (HIE, SIE, RSE i MCE) wykorzystano test Kruskala-Wallisa, a do porównań parzystych, tam gdzie było to odpowiednie, zastosowano test U Manna-Whitneya.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Wszyscy uczestnicy (n = 47) ukończyli badanie i w żadnej z czterech grup podczas testów nie stwierdzono niepożądanych zdarzeń kardiologicznych (np. bólu w klatce piersiowej i oznak niedokrwienia mięśnia sercowego w EKG). Zgodnie z oczekiwaniami, dane dotyczące częstości akcji serca (HR) podczas wysiłku ostrego, w tym HRmean oraz %HRmax, w 1. ocenie były zbliżone (wszystkie P > 0,05) do danych w 6. ocenie we wszystkich czterech grupach. Ponadto dane HR w grupach RSE i MCE były odpowiedni...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Powtarzające się krótkie i długie serie ćwiczeń o raczej wysokiej intensywności, przeplatane okresami regeneracji, są związane z HIE, który dzieli się na tradycyjne HIE ("prawie maksymalne" wysiłki) i SIE ("supramaksymalne" wysiłki), przy użyciu wspólnego schematu klasyfikacyjnego6. Ponadto RSE jest szczególnie intensywną formą SIE, w której aktywność jest "na całego", ale trwa tylko od 3 do 7 s6. Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, jest to pierwsze zintegrowane badanie, w kt...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.
Podziękowania
Ta praca była wspierana przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (Grant nr 31771319).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Analizator Cobas E 601 | Roche Diagnostics, Penzberg, Niemcy | Służy do pomiaru stężenia krążącej troponiny T w sercu | |
| Ergometr cyklu testów wysiłkowych Monark 839E | Monark Exercise AB, Vansbro, Szwecja | Używany we wszystkich protokołach ćwiczeń z wyjątkiem powtarzających się ćwiczeń sprinterskich | |
| Ergometr Monark 894E Wingate Testing Cycle | Monark Exercise AB, Vansbro, Szwecja | Używany tylko do protokołu powtarzających się ćwiczeń sprinterskich | |
| Quark-PFT-ergo Metabolic Analyser | Cosmed, Rzym, Włochy | C09072-02-99 | |
| Pakiet oprogramowania SPSS Statistics 20.0 | IBM Corp., Armonk, Stany Zjednoczone | ||
| Zephyr BioHarness 3.0 | Zephyr Technology, Auckland, Nowa Zelandia | 9800.0189/9600.0190 | Monitor elektrokardiografu |
Bibliografia
- Blair, S. N., Morris, J. N. Healthy hearts--and the universal benefits of being physically active: physical activity and health. Annals of Epidemiology. 19 (4), 253-256 (2009).
- Siscovick, D. S., Weiss, N. S., Fletcher, R. H., Lasky, T. The incidence of primary cardiac arrest during vigorous exercise. The New England Journal of Medicine. 311 (14), 874-877 (1984).
- Albert, C. M., et al. Triggering of sudden death from cardiac causes by vigorous exertion. The New England Journal of Medicine. 343 (19), 1355-1361 (2000).
- Thygesen, K., et al. Fourth universal definition of myocardial infarction (2018). European Heart Journal. 40 (3), 237-269 (2019).
- Gresslien, T., Agewall, S. Troponin and exercise. International Journal of Cardiology. 221, 609-621 (2016).
- MacInnis, M. J., Gibala, M. J. Physiological adaptations to interval training and the role of exercise intensity. The Journal of Physiology. 595 (9), 2915-2930 (2017).
- Poon, E. T., Sheridan, S., Chung, A. P., Wong, S. H. Age specific affective responses and self-efficacy to acute high-intensity interval training and continuous exercise in insufficiently active young and middle-aged men. Journal of Exercise Science and Fitness. 16 (3), 106-111 (2018).
- Gaesser, G. A., Angadi, S. S. High-intensity interval training for health and fitness: can less be more. Journal of Applied Physiology(1985). 111 (6), 1540-1541 (2011).
- Mehta, R., et al. Post-exercise cardiac troponin release is related to exercise training history. International Journal of Sports Medicine. 33 (5), 333-337 (2012).
- World Health Organization. The Asia-Pacific perspective: redefining obesity and its treatment. World Health Organization. , Health Communications Australia. Sydney. (2000).
- Medbo, J. I., et al. Anaerobic capacity determined by maximal accumulated O2 deficit. Journal of Applied Physiology. 64 (1), 50-60 (1985).
- Tian, Y., Nie, J., Huang, C., George, K. P. The kinetics of highly sensitive cardiac troponin T release after prolonged treadmill exercise in adolescent and adult athletes. Journal of Applied Physiology. 113 (3), 418-425 (2012).
- Nie, J., et al. The impact of high-intensity interval training on the cTnT response to acute exercise in sedentary obese young women. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports. 29 (2), 160-170 (2019).
- Zhang, H., et al. The cTnT response to acute exercise at the onset of an endurance training program: evidence of exercise preconditioning. European Journal of Applied Physiology. 119 (4), 847-855 (2019).
- Nie, J., et al. Impact of high-intensity interval training and moderate-intensity continuous training on resting and postexercise cardiac troponin T concentration. Experimental Physiology. 103 (3), 370-380 (2018).
- Levinger, I., et al. What Doesn't Kill You Makes You Fitter: A Systematic Review of High-Intensity Interval Exercise for Patients with Cardiovascular and Metabolic Diseases. Clinical Medicine Insights: Cardiology. 9, 53-63 (2015).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
