Summary
Här presenterar vi ett protokoll för att få flera blodprov från antecubital venen under högintensiv intervallträning. Detta protokoll kan vara användbara för mätning av blod metaboliter och endokrina markörer under motion.
Abstract
Mätning av metabola och endokrina markörer under fysisk aktivitet är av betydelse för att förstå de fysiologiska konsekvenserna av olika övning modaliteter. Under några träning modaliteter (t.ex. högintensiv intervallträning), blod metaboliter och hormonella nivåer ändra i korta perioder. I föreliggande studie beskriver vi en metod för att catheterize den antecubital ven, som möjliggör insamling av flera blodprov under träning. Insulin och venös laktat koncentrationer mättes under högintensiv träning genom tillämpning av den beskrivna metoden. Träningen bestod av tre 30 s anfall av hög intensitet motion avgränsade med 4 minuters återhämtning. Efter sista återhämtningsperioden utfördes ett Wingate-test. Blodprov från antecubital venen erhölls före och efter varje 30 s skjutningen och före och efter testet Wingate. Det var därför möjligt att utvärdera plasma insulin och venöst blod laktat variationer under träningen.
Introduction
Mätning av metabola och endokrina markörer under fysisk aktivitet är av betydelse för att förstå de fysiologiska konsekvenserna av olika övning modaliteter. Under vissa motion metoder (t.ex. högintensiva intervallträning (HIIE)) varierar blod metaboliter och hormonella nivåer i relativt kort tid1,2,3.
Många sporter (dvs, fotboll, basket och rugby) består av korta perioder av högintensiv träning avgränsade med låg intensiv träning eller passiv perioder4,5. HIIE presenterar likheter med de ovan nämnda sporterna och används därför ofta som en träningsmetod för idrottare6. Dessutom, på grund av dess likhet med sport, HIIE har använts som en modell för att studera utövandet fysiologi7. Blodprov är viktigt att mäta fysiologiska variabler, och det används ofta för forskningsändamål och utvärdering av fysiska tillstånd. Men kan blodprov under HIIE vara tekniskt svårt på grund av den korta tiden mellan provkollektioner. Som en lösning på detta problem presenterar här vi en metod för att erhålla blodprover av antecubital venös kateterisering i korta perioder medan försökspersonerna utföra HIIE.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alla metoderna som beskrivs här har godkänts av den lokala etiska kommittén (Doshisha universitet etisk kommitté: 15033), och var i strikt överensstämmelse med de normer som fastställts av Helsingforsdeklarationen. Informerat samtycke erhölls från alla deltagare. Deltagarna var manliga motionärer (ålder, 20,1 ± 1,2 år; vikt, 69,7 ± 6,2 kg; höjd, 176,1 ± 5,8 cm; kroppen fett 13,6 ± 1,5% och VO2max, 52,6 ± 6,6 mL/min1/kg1).
1. inrättande av protokollet motion
Obs: Föreliggande studie bestod av utvärderingen av blod hormonella och metaboliter dynamics av blodprovstagning från den antecubital-ven under ett HIIE protokoll.
- Be motivet att utföra en varm upp med 5 min att cykla i ergometern med låg intensitet. Efter uppvärmningen, låta frågan vila i 5 min.
- Be motivet att utföra den följande HIIE i det benet cykelergometer: tre anfall av 30 s högintensiv träning, separerade med 4 min vila (figur 1).
Obs: De 30 s skjutningarna bör fastställas till en intensitet som motsvarar till 90% power genomsnittet av en tidigare utförd Wingate-test. Se någon annanstans8 för en fullständig beskrivning av Wingate test. - För att beräkna arbetsbelastningen för de 30 s skjutningarna, Använd följande ekvationer:
Arbete = kraft x avstånd (ekvation 1)
Kraft = massan x Acceleration (ekvation 2)
Arbete = (massan x Acceleration) x avstånd (ekvation 3)
Obs: I denna modell, massan är arbetsbelastningen (kg), och accelerationen är 9.81 m/s2. Avståndet är hjuldiameter (1.622 m). Eftersom hjulet roterar 3.7 tidsinställda /peal rotation, är avståndet per pedal rotation 3,7 x 1.662. Dessutom, eftersom pedal frekvensen är 90 varv/min1, har vi att multiplicera en pedal avstånd med 90.
Arbete = arbete laddar x 9,81 x 3,7 x 1,622 x 90 (ekvation 4)
Arbetsbelastningen = arbete / (9,81 x 3,7 x 1,622 x 90) (ekvation 5)
2. kateterisering
Obs: Rör och vacutainers bör märkas i förväg för att undvika att förlora tid.
- Linda ett tryckförband på armen som valts för kateterisering. För att göra detta, placera ett elastiskt band på baksidan av den valda arm. Sträcker bandet, gör en ögla med bandet runt armen och knyt elastiskt.
- Markera den synliga antecubital-ven och sterilisera huden med etanol eller alkohol.
- Sätt spetsen på steriliserade kanylen i venen i en ungefärlig vinkel på 15° med huden.
Obs: Kanylen skall införas från den proximalt distala riktning. Om kanylering lyckas bör en kostnadsredovisning med bakåtavräkning av blod observeras. - Säkra kanylen med handen, och ta bort nålen mjukt.
Obs: För att bibehålla vinkeln på nålen under träningen, bomull vävnader får användas mellan huden och nålen. Fixa denna struktur med ett band. - Anslut en vacutainer med heparin och aspirera för första blodprovet (cirka 2,5 mL). Omedelbart efter, kylskåp blodprovet genom att sätta det i en ice box för högst 40 minuter. Be en assistent om hjälp, om blodgaser ska analyseras.
- Anslut en slang till katetern och injicera heparin till hela längden av röret för att undvika koagulation. Nära fjärilen.
- Med tejp, stabilisera katetern. Se till att på denna punkt, arm rörlighet föremål stör inte blodinsamling. För att bekräfta detta villkor, vara säker på att nålen ställning inte påverkas av någon rörelse.
3. blod provtagningar
- Ta bort Heparinet genom att använda ett vacutainer tills det finns endast blod i katetern. När blod flashback observeras, samla in provet som beskrivs i steg 2.5.
- Efter provsamlingen, injicera heparin igen i katetern röret att undvika koagulation. Efter denna åtgärd, kan steg 2.5 upprepas för flera prover samling.
- Efter det sista provet samlas in, försiktigt bort kanylering röret och rengör huden med alkohol. För att undvika eventuella blödningar, be motivet hålla steriliserad bomull på den plats där kateterisering gjordes.
- Efter blod samlas i vacutainer rören, försiktigt passerar cirka 1,5 mL blod till ett 1,5 mL rör och hålla rören på is.
- Åtgärd blod laktat från återstående blodet med laktat detektor. Samma dag, skaffa plasma blodproverna (cirka 1,5 mL blod).
- För plasma separation, Centrifugera blodprov för 5 min på 5000 x g på 4 oC och separat supernatanten i en ny 1,5 mL tub.
- Upprepa centrifugeringen ännu en gång för att rena plasma.
- Efter plasma avskiljandet, lagra proverna på-80 oC tills den hormon analysen.
- Mäta plasma insulinet med en ELISA-kit som per tillverkarens protokollet (se Tabell för material).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Som representativa resultat använde vi detta protokoll för att mäta blod laktat och insulin variation i sex ämnen under en HIIE i en cykelergometer. Toppeffekt och medeleffekten för Wingate test var 732 ± 120 och 549 ± 84 watt, respektive. Genomsnittlig effekt användes för att beräkna uteffekten (494 ± 75 watt) under de 30 s anfall av HIIE.
Figur 2 visar plasma insulin och blod laktat variation under HIIE. Plasma insulin (figur 2A) minskade under de första och tredje 30 s anfall men ökade under den andra skjutningen och återhämtningen. Däremot, plasma laktat (figur 2B) minskade under de andra och tredje 30 s anfall, men ökade under första 30 s skjutningen och återhämtningen.
Figur 1: utöva protokollet. Röda pilarna visar blod prover insamlingstillfället. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2: experimentella resultat. (A) Plasma insulin (ulU/mL). (B) blod laktat (mmol/L). Varje färg representerar ett annat ämne. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I denna studie, den antecubital ven var kateteriserade och blodprov samlades framgångsrikt under en hög intervallträning. Som ett exempel på användningen av denna metod analyseras blodprov blod laktat och (efter plasma separation) för plasma insulin. Den största fördelen med denna metod är att det tillåter insamling av blodprov i korta perioder. Samtidigt har den vissa begränsningar. Exempelvis begränsade övning formerna som tillåter dess användning; antalet assistent behövs och specialiserad personal som krävs; och risken för låg provvolymen till följd av lågt blodtryck i underarmarna.
För en framgångsrik blod provtagning, bör motivets arm vara i statisk position. Eftersom underarmen rörlighet minskas, i sin nuvarande form metoden kan tillämpas endast på några övningar modaliteter. Här beskrev vi hur man kan tillämpa metoden när övningen utförs i en cykelergometer, men med modifikation, det skulle kunna användas på ett löpband som kör maskin. I båda fallen behövs personal med erfarenhet i blodinsamling.
När det gäller motion protokollet finns det några överväganden som bör åtgärdas. Om flera prövningar kommer att utvärderas (t.ex., med och utan aktiv återhämtning mellan anfall), är tidpunkten för beslutet för testning kritisk. För att undvika dagaktiva hormonella variationer10,11, rekommenderas det att utföra alla prövningar på samma timme på olika dagar. Dessutom påverkas ämnesomsättningen av tiden av dagen och måltider konsumeras. Därför rekommenderas fasta innan testerna. Dessutom, för att förbättra reproducerbarhet, rekommenderas en förtrogenhet period med protokollet utövandet av försökspersonerna före testning. Under denna period, bör experimentella ämnen utföra (progressivt) liknande övning att huvudmätningen.
Sammanfattningsvis beskrev vi en effektiv metod för att erhålla flera venöst blodprover under träning. Den här metoden kan vara användbar för insamling av prov som kan användas för att studera flera molekyler under träning (t.ex., metaboliter, hormoner, proteiner och RNA).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har något att avslöja.
Acknowledgments
Författarna vill erkänna Dr. P. Karagiannis för läsning på papper och Professor T. Hoyo för 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).
