Summary
Her præsenterer vi en protokol for at få flere blodprøver fra antecubital vene under høj intensitet intervaltræning. Denne protokol kan være nyttige til måling af blod metabolitter og endokrine markører under motion.
Abstract
Måling af metaboliske og endokrine markører under fysisk aktivitet er af relevans for at forstå de fysiologiske konsekvenser af forskellige øvelse modaliteter. Under nogle motion modaliteter (f.eks. høj intensitet interval træning), blod metabolitter og hormonelle niveauer ændrer i korte perioder. I den foreliggende undersøgelse beskriver vi en metode til at catheterize den antecubital vene, som giver mulighed for samling af flere blodprøver under træningen. Insulin og venøse laktat koncentrationer blev målt under høj intensitet træning ved anvendelse af den beskrevne metode. Træningen bestod af tre 30 s anfald af høj intensitet øvelse adskilt af 4 min af recovery. Efter den sidste tilbagebetalingsperioden, blev en Wingate test udført. Blodprøver fra antecubital vene blev fremstillet før og efter hver 30 s bout og før og efter Wingate test. Som følge heraf var det muligt at evaluere plasma insulin og venøse blod laktat variationer under træningen.
Introduction
Måling af metaboliske og endokrine markører under fysisk aktivitet er af relevans for at forstå de fysiologiske konsekvenser af forskellige øvelse modaliteter. Under nogle motion modaliteter (f.eks. høj intensitet interval træning (HIIE)) svinger blod metabolitter og hormonelle niveauer i relativt kort tid1,2,3.
Mange sports (dvs., fodbold, basketball og rugby) består af korte perioder med høj intensitet øvelse adskilt af lav intens motion og/eller passive perioder4,5. HIIE præsenterer ligheder med førnævnte sport og er derfor udbredt som en undervisningsmetode for atleter6. Desuden, på grund af sin lighed med sport, HIIE har været brugt som en model til at studere motion fysiologi7. Udtagning af blodprøve er kritisk at måle fysiologiske variabler, og det er ofte anvendes til forskningsformål og evalueringen af den fysiske tilstand. Udtagning af blodprøve under HIIE kan dog teknisk set vanskelig på grund af den korte tid mellem prøve samlinger. Som en løsning på dette problem præsenterer her vi en metode til at få blodprøver af antecubital venøse kateterisation i korte perioder, mens emner udfører HIIE.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle metoder beskrevet her er blevet godkendt af de lokale etiske udvalg (Doshisha Universitet etisk udvalg: 15033), og var i nøje overensstemmelse med de standarder fastsat af Helsinki-erklæringen. Blev indhentet informeret samtykke fra alle deltagere. Deltagerne var mandlige fritidsatleter (alder, 20,1 ± 1,2 år, vægt, 69.7 ± 6,2 kg, højde, 176.1 ± 5,8 cm; krop fedt 13.6 ± 1,5% og VO2max, 52,6 ± 6,6 mL/min.1/kg1).
1. etablering af motion-protokollen
Bemærk: Den nuværende undersøgelse bestod af evalueringen af blod hormonelle og metabolitter dynamics ved udtagning af blodprøve fra antecubital venen under en HIIE protokol.
- Spørg emne til at udføre en varm op med 5 min cykling i ergometer ved lav intensitet. Efter warm-up, lade emnet hvile i 5 min.
- Spørger emne til at udføre den følgende HIIE i ben cyklus ergometer: tre anfald af 30 s høj intensitet øvelse, adskilt af 4 min hvile (figur 1).
Bemærk: De 30 s anfald bør fastsættes ved en intensitet svarende til 90% magt gennemsnittet af en tidligere udført Wingate test. Henvise andre steder8 for en fuldstændig beskrivelse af Wingate test. - For at beregne arbejdsbyrden for de 30 s anfald, skal du bruge følgende ligninger:
Arbejde = Force x afstand (ligning 1)
Kraft = masse x Acceleration (ligning 2)
Arbejde = (masse x Acceleration) x afstand (ligning 3)
Bemærk: I denne model, er massen arbejdsbelastning (kg), og accelerationen er 9,81 m/s2. Afstanden er hjuldiameter (1.622 m). Fordi hjulet roterer 3,7 tidsindstillet /peal rotation, er afstanden pr. pedal rotation 3,7 x 1.662. Derudover, fordi den pedal frekvens er 90 omdr. / min.1, har vi formere en pedal afstand af 90.
Arbejde = arbejdsbelastning x 9,81 x 3,7 x 1.622 x 90 (ligning 4)
Arbejdsbyrde = arbejde / (9,81 x 3,7 x 1.622 x 90) (ligning 5)
2. kateterisation
NOTE: Rør og vacutainere skal være mærket på forhånd for at undgå at miste tid.
- Wrap en tourniquet til arm valgt for kateterisation. For at gøre dette, sted en elastik bag på den valgte arm. Stretching bandet, gøre en sløjfe med bandet rundt om armen og binde elastisk.
- Vælg den synlige antecubital vene og sterilisere huden med ethanol eller alkohol.
- Indsæt spidsen af den steriliseret kanyle i venen på en omtrentlig vinkel på 15° med huden.
Bemærk: Kanylen bør indsættes fra den proksimale til distal retning. Hvis cannulation er vellykket, bemærkes en arbejdscentrene af blod. - Sikre kanyle med hånden, og fjerne nålen sagte.
Bemærk: For at opretholde vinklen af nålen under træningen, bomuld væv kan bruges i mellem huden og nålen. Lave denne struktur med en tape. - Tilslut et vacutainer med heparin og aspirat til den første blodprøve (ca 2,5 mL). Umiddelbart efter, opbevares i køleskab blodprøven ved at sætte det i en ice box for ikke mere end 40 minutter. Spørg en assistent for hjælp, hvis blod gasser vil blive analyseret.
- Tilslut en slange til kateteret og injicere heparin den fulde længde af røret for at undgå blodets koagulation. Tæt på sommerfuglen.
- Ved hjælp af tape, stabilisere kateteret. Sikre, at på dette tidspunkt, arm mobilitet af emnet griber ikke ind i samlingen blod. For at bekræfte denne betingelse, være sikker på, at nålen position ikke påvirkes af enhver bevægelse.
3. blodet prøveudtagninger
- Fjerne heparin ved hjælp af en vacutainer, indtil der kun blod i kateteret. Når blodet flashback er observeret, indsamle prøven som beskrevet i trin 2,5.
- Efter prøvetagning, injicere heparin igen ind i kateteret røret at undgå blodets koagulation. Efter denne handling kan skridt 2.5 gentages for flere prøver samling.
- Efter den sidste prøve er indsamlet, forsigtigt fjerne cannulation rør og ren hud med alkohol. For at undgå eventuel blødning, Spørg emne at holde steriliseret bomuld på det sted, hvor kateterisation foregik.
- Når blod er indsamlet i vacutainer rør, omhyggeligt passere ca. 1,5 mL blod til en 1,5 mL tube og holde rør på is.
- Foranstaltning blod laktat fra de resterende blod ved hjælp af en laktat detektor. Den samme dag, få plasma blodprøver (omkring 1,5 mL blod).
- Plasma adskillelse, centrifugeres blodprøver i 5 min på 5000 x g på 4 oC og adskille supernatanten i en ny 1,5 mL tube.
- Gentag centrifugering endnu en gang for at rense plasmaet.
- Efter adskillelse plasma opbevares prøver på-80 oC indtil hormon analyse.
- Måle plasma insulin ved hjælp af en ELISA kit som pr fabrikantens protokol (Se Tabel af materialer).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Som repræsentative resultater brugte vi denne protokol til at måle blod laktat og insulin variation i seks fag under en HIIE i en cyklus ergometer. Spidseffekt og gennemsnitlige strøm til Wingate test var 732 ± 120 og 549 ± 84 watt, henholdsvis. Gennemsnitlige magt blev brugt til at beregne effekt (494 ± 75 watt) under de 30 s anfald af HIIE.
Figur 2 viser plasma insulin og blod laktat variation under HIIE. Plasma insulin (figur 2A) faldt i de første og tredje 30 s anfald men steg i den anden kamp og fredninger. På den anden side plasma laktat (figur 2B) faldt under de anden og tredje 30 s anfald, men steg i de første 30 s bout og fredninger.
Figur 1: udøve protokol. Røde pile angiver tidspunktet for blod prøver samling. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2: forsøgsresultater. (A) Plasma insulin (ulU/mL). (B) blod laktat (mmol/L). Hver farve repræsenterer et andet emne. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I denne undersøgelse, antecubital venen var catheterized, og blodprøver blev med succes indsamlet under en høj interval træning. Som et eksempel på anvendelsen af denne metode, blev blodprøver analyseret for blod laktat og (efter plasma adskillelse) for plasma insulin. Den største fordel ved denne metode er, at det giver samling af blodprøver i korte perioder. På samme tid har det nogle begrænsninger. For eksempel, begrænset motion modaliteter, der tillader dets anvendelse; antallet af assistent behov, og specialiseret uddannet personale påkrævet; og risikoen for lav sample volumen som følge af lavt blodtryk i underarmene.
For en vellykket blod prøve samling bør certifikatholderens arm i statisk position. Fordi underarmen mobilitet er reduceret, i sin nuværende form metoden kan anvendes kun til et par øvelser modaliteter. Her beskrev vi, hvordan du anvender metoden, når træningen udføres i en cyklus ergometer, men med ændring, det kunne bruges på et løbebånd kører maskinen. I begge tilfælde kræves personale med erfaring i blod samling.
Med hensyn til motion-protokollen er der nogle overvejelser, som bør behandles. Hvis flere forsøg vil blive evalueret (f.eks.med og uden aktive opsving mellem anfald), er tidspunktet for beslutningen for afprøvning kritisk. For at undgå temperaturprofil hormonelle udsving10,11, anbefales det at udføre alle forsøg på den samme time på forskellige dage. Derudover er stofskifte påvirket af tidspunktet på dagen og måltider indtages. Derfor, fastende anbefales før testene. Derudover for at forbedre reproducerbarhed, anbefales en fortrolighed periode med motion-protokollen af emner før testning. I denne periode, bør eksperimentelle emner udføre (gradvis) samme øvelse til selve prøvningen.
Afslutningsvis vil beskrevet vi en effektiv metode til at opnå flere venøse blodprøver under træningen. Denne metode kan være nyttig til indsamling af prøver, der kan bruges til at studere adskillige molekyler under træning (f.eks., metabolitter, hormoner, proteiner og RNA).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ikke noget at oplyse.
Acknowledgments
Forfatterne vil gerne anerkende Dr. P. Karagiannis for at læse papiret og Professor T. Hoyo for hans teknisk support.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Cycle ergometer | Monark | MONARK Ergomedic 874 E | |
| Catheter | Terumo | SR-FF2032 | |
| Vacutainer | Terumo | PZ-D03 | |
| Tube for catheter | Terumo | SP-PTW30L02 | |
| Heparin | Terumo | PF-10HF10UA | |
| Insulin ELISA kit | Abnova | ELISA Kit KA0921 |
References
- Wahl, P., Mathes, S., Köhler, K., Achtzehn, S., Bloch, W., Mester, J. Effects of active vs. passive recovery during Wingate-based training on the acute hormonal, metabolic and psychological response. Growth Horm IGF Res. 23 (6), 201-208 (2013).
- Wahl, P., Mathes, S., Achtzehn, S., Bloch, W., Mester, J. Active vs. passive recovery during high-intensity training influences hormonal response. Int J Sports Med. 35 (7), 583-589 (2014).
- Nalbandian, H. M., Radak, Z., Takeda, M. Effects of active recovery during interval training on plasma catecholamines and insulin. J Sports Med Phys Fitness. , (2017).
- Stolen, T., Chamari, K., Castagna, C., Wislff, U. Physiology of Soccer. Sport Med. 35 (6), 501-536 (2005).
- Bangsbo, J. The physiology of soccer--with special reference to intense intermittent exercise. Acta Physiol Scand Suppl. 619, 1-155 (1994).
- MacInnis, M. J., Gibala, M. J. Physiological adaptations to interval training and the role of exercise intensity. J Physiol. 595 (9), 2915-2930 (2017).
- Emberts, T., Porcari, J., Dobers-Tein, S., Steffen, J., Foster, C. Exercise intensity and energy expenditure of a tabata workout. J Sports Sci Med. 12 (3), 612-613 (2013).
- Smith, J. C., Hill, D. W. Contribution of energy systems during a Wingate power test. Br J Sports Med. 25 (4), 196-199 (1991).
- Dotan, R., Bar-Or, O. Load optimization for the Wingate Anaerobic Test. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 51 (3), 409-417 (1983).
- Carrasco-Benso, M. P., et al. Human adipose tissue expresses intrinsic circadian rhythm in insulin sensitivity. FASEB J. 30 (9), 3117-3123 (2016).
- Hatfield, D. L., Nicoll, J. X., Kraemer, W. J. Effects of Circadian Rhythm on Power, Force, and Hormonal Response in Young Men. J Strength Cond Res. 30 (3), 725-732 (2016).
