Summary
Para evaluar la influencia de la intensidad del ejercicio sobre las respuestas fisiológicas y biológicas, se utilizaron dos protocolos de pruebas de ejercicio diferente. Se describen métodos que prueba en un ciclo ergómetro como una prueba de consumo de oxígeno máximo incremental y la resistencia del ejercicio, prueba de resistencia submáxima de estado estacionario.
Abstract
Actividad física regular tiene un efecto positivo sobre la salud humana, pero todavía no están claros los mecanismos que controlan estos efectos. Las respuestas biológicas y fisiológicas al ejercicio agudo predominante están influenciadas por la duración e intensidad del régimen de ejercicio. Como ejercicio es cada vez más considerado como un tratamiento terapéutico o la herramienta de diagnóstico, es importante utilizar metodologías estandarizables para comprender la variabilidad y aumentar la reproducibilidad de los resultados del ejercicio y las medidas de respuestas a tales regímenes. Para ello, Describimos dos bicicleta ejercicio regímenes diferentes que producen resultados fisiológicos diferentes. En una prueba de ejercicio máximo, intensidad del ejercicio se incrementa continuamente con una mayor carga de trabajo dando por resultado una respuesta cardiopulmonar y metabólica creciente (frecuencia cardíaca, volumen sistólico, ventilación, consumo de oxígeno y producción de dióxido de carbono). En contraste, durante pruebas de ejercicio de resistencia, la demanda se incrementa desde en el resto, pero se eleva a una intensidad de ejercicio submáximo fijo que la respuesta cardiopulmonar y metabólica que por lo general mesetas. Junto con los protocolos, ofrecemos sugerencias sobre medición de resultados fisiológicos que incluyen, pero no se limitan a, frecuencia cardíaca, capacidad vital lenta y forzada, mediciones de intercambio de gas y la presión arterial para permitir la comparación de los resultados del ejercicio entre estudios. Hay entonces se puede degustar para evaluar las respuestas de expresión celular, proteína o gen. En general, este enfoque puede ser fácilmente adaptado en ambos efectos de corto y largo plazo de dos ejercicios distintos regímenes.
Introduction
Actividad física se define como cualquier movimiento corporal producido por los músculos esqueléticos que requieren gasto de energía1. El ejercicio es una actividad física que implica movimiento corporal repetitivo realizado para mejorar o mantener uno o más componentes de salud física2. Al mismo tiempo, actividad física no fue recomendada para los que estaban seriamente enfermos. Para las personas con cáncer, insuficiencia cardíaca, o incluso para aquellos que estaban embarazadas, reposo en cama fue preferido sobre actividad física. Práctica clínica ha cambiado drásticamente, como los beneficios del ejercicio sobre la salud en general se están convirtiendo en innegable3. El ejercicio regular ha demostrado ayudar a reducir el riesgo de enfermedad cardiovascular, mortalidad por todas las causas, el riesgo de cáncer y la hipertensión, mejorar el control de azúcar en la sangre, facilitar la pérdida de peso o mantenimiento y evitar el hueso y el músculo pérdida4,5 ,6,7,8.
Los beneficios del ejercicio ahora han llevado a muchos a utilizar el ejercicio como un tipo de "medicina" y una alternativa o complemento de la opción de tratamiento para una variedad de condiciones3. Shulman et al. demostrado que una combinación de ejercicio caminadora y resistencia podría resultar en mejoras en la velocidad de la marcha, la capacidad aeróbica y fuerza muscular que podría mejorar el control motor y calidad de vida en pacientes con enfermedad de Parkinson9 . En pacientes con insuficiencia cardíaca, intolerancia del ejercicio y las intervenciones inadecuadas contribuyen a una pobre calidad de vida10. Resultados iniciales de pacientes con insuficiencia cardíaca sometidos a entrenamiento en la HF-ACTION prueba demostrada mejora de calidad de vida y reducción de hospitalizaciones y mortalidad11. Además, la aplicación del ejercicio a los efectos cardiotóxicos de la quimioterapia con antraciclina (p. ej., doxorrubicina) ha demostrado independientemente de Cuándo se inicie con respecto a la quimioterapia de pacientes Administración (antes, durante o después), el ejercicio puede proporcionar efectos beneficiosos tales como reducir el declive en la capacidad aeróbica, atenuar la disfunción ventricular izquierda y reduce oxidative daños12.
Los beneficios del ejercicio en la salud y el bienestar no son sólo en su aplicación como un tratamiento de medicina, sino también como una herramienta de diagnóstico. Prueba de esfuerzo, por ejemplo, sirve para diagnosticar la intolerancia del ejercicio, isquemia en el corazón, o de entender la causa de la brevedad de la respiración13. Tal vez lo más importante, prueba de esfuerzo puede ser utilizada para identificar la disfunción subclínica. El cuerpo humano es en la mayoría de las situaciones "edificara", tal que la disfunción o Fisiopatología puede a menudo permanecen ocultos y subclínica a una persona por meses o años. Esta observación podría explicar por qué condiciones tales como hipertensión arterial pulmonar o cáncer de páncreas en silencio pueden aumentar en severidad que cuando se notan los síntomas, estas condiciones tienden a ser muy avanzado y extremadamente difícil de tratar2 . En algunas de estas situaciones, la ergometría puede proporcionar un estímulo de estrés para el cuerpo que aumenta la demanda anterior que de la vida diaria y a veces puede identificar la disfunción (cardiaco, respiratorio, metabólico) que no fue considerada en reposo, ayudando a diagnosticar una enfermedad y comience el tratamiento anterior.
Para maximizar totalmente las posibilidades diagnósticas y terapéuticas del ejercicio, métodos estandarizados para cuantificar las respuestas a la actividad física se necesitan para evaluar con precisión las contribuciones del ejercicio para la salud en general inmune. Variaciones en la carga de trabajo, inclinación, duración, tipo de ejercicio y el momento de la recogida de muestras pueden todas las medidas de influencia de respuestas fisiológicas. Aquí, describimos métodos para ejercicios de resistencia máxima y submáxima reunir datos fisiológicos mientras recogía muestras de respuestas biológicas. Esta metodología fue utilizada para entender cómo agudo ejercicio afectada la distribución y frecuencia de poblaciones leucocitarias en periférico sangre14 por poblaciones de células inmunes en diferentes puntos del tiempo de medición antes y después del ejercicio por citometría de flujo con protocolos de flujo de 10 colores que permiten la cuantificación de todos los subconjuntos del leucocito principales al mismo tiempo15. El siguiente protocolo puede utilizarse como un método estandarizado para dos regímenes de ejercicios distintos para la medición de respuestas fisiológicas y biológicas para ejercer.
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Protocol
El protocolo fue aprobado por la Junta de revisión institucional de Mayo y conforme a la declaración de Helsinki. Todos los participantes son provistos por escrito el consentimiento informado antes de participar en las pruebas descritas.
1. calibración y configuración de carro de la metabólica
- Flujo y volumen (pneumotach) calibración
Nota: Equipos y materiales específicos se enumeran en la Tabla de materiales.- Abra la función pulmonar y el software de intercambio de gas para la calibración para la prueba.
- Haga clic en el botón "calibrar" para abrir la ventana de calibración. En la parte inferior de la ventana de calibración, tenga en cuenta la temperatura, presión barométrica y la humedad, asegúrese de que estos valores son precisos usando un barómetro.
- Inserte el umbilical y muestra la línea en el pneumotach y luego inserte el pneumotach en la jeringa de 3 L.
- Antes de iniciar la calibración, pulse el botón "cero flujo" para asegurarse de que no hay ningún flujo va a través de la jeringa.
- Haga clic en "start" para iniciar la calibración. Retirar primero, y luego inyectar. Repetir 4 más veces (5 total), excepto en las tasas de flujo diferentes cada vez. Mantener la tasa de flujo constante para cada respectivo retiro, inyección y luego variar el caudal para la siguiente iteración.
- Calibración de gas
- Conectar línea de muestra de carro analizador metabólico respiratorio gas espectrómetro masivo en el puerto de calibración/home en el sistema.
- En el software de la función pulmonar, seleccione la ficha O2/CO2 analizadores en la ventana de calibrar. Abra la referencia (sala aire 21% O2, 0.04% CO2) y tanques de gas de calibración (12% O2 y 5% CO2).
- Seleccione el botón calibrar.
Nota: El software funcionará las válvulas de solenoide en el sistema de carro de la metabólica para cambiar entre los gases de referencia y calibración se muestra en el puerto de calibración. De esta forma, el software evaluará cualquier offset, la demora debido a la longitud de la línea de muestra y el tiempo de respuesta 2 – 90% de muestreo. Un mensaje "Calibración exitosa" verde aparecerá cuando la calibración es completa.
- Configuración final
- Quite la línea de muestra desde el puerto de calibración de gas e inserte en el pneumotach. Luego coloque la boquilla en el pneumotach.
- Espere a que el sujeto en llegar para la prueba de ejercicio.
- A la llegada de la materia, informar a ellos sobre el estudio y lo que será su participación, revise el formulario de consentimiento con ellos y le tienen firmarlo, y como el producto de la visita continuamente discutir con ellos qué (s) será hacer siguiente y explicación de la procedimientos antes de hacerlas.
Nota: Criterios de inclusión y exclusión variará según el propósito de la prueba de ejercicio, para este estudio aquellos reclutados eran sanos, no fumadores, no conocidos enfermedad cardiopulmonar o inmune y no toma esteroides o modulación inmune drogas.
2. prueba de función pulmonar (PFT)
Nota: Los métodos de prueba de función pulmonar descritos son un breve resumen de las publicadas por la American Thoracic Society y la sociedad respiratoria Europea, para detalles adicionales, consulte sus publicaciones16,17.
- Maniobra de capacidad vital lenta (CVL)
- Indicar el tema al estar sentado con espalda recta y los pies apoyados en el suelo con las piernas sin cruzar.
- Indicar el tema para poner su boca alrededor de la boquilla y morder; También cabe al tema con un clip de nariz para sellar la cavidad nasal.
- Iniciar la maniobra en el software. Al inicio de la maniobra, indíquele el tema para seguir respirando normalmente.
- Observar respiración de marea del sujeto y le tiene que seguir respirando mientras se espera a llegar a un patrón respiratorio estable.
- Indicar el tema al máximo inhalar y luego exhalar lentamente. El tema se mantenga vaciar sus pulmones hasta que ya no pueden exhalar. Este punto será evidente por una meseta en el rastreo de flujo. En este punto, indicar el sujeto respira máxima.
- Detener la medida y pedir el tema para soltar la boquilla y quite el clip de la nariz para tomar un descanso si es necesario.
Nota: Se realizan un mínimo de tres servicios. Para cumplir las normas de la American Thoracic Society, deben estar de acuerdo dentro del 5% o 150 mL de cada uno de los valores de la capacidad inspiratoria (IC) y mayor VC. Hasta 4 maniobras pueden realizarse con el fin de obtener tres que acepta16,17.
- Maniobra de capacidad vital forzada (FVC)
- Instruir al sujeto para sujetar la boquilla y coloque el clip de la nariz queda en la misma posición sentado.
- Iniciar la maniobra en el software y pedir el tema para seguir respirando normalmente. Asegúrese de que el tema ha establecido un patrón respiratorio estable con un mínimo de cuatro respiraciones marea.
- Indique el tema a inhalar completamente y rápidamente y luego inmediatamente exhala (pausa de < 1 s) lo más rápidamente y con fuerza como sea posible.
- Dígale al paciente y el tema a continuar tratar de ráfaga o empuje todo el aire de sus pulmones alcance una exhalación completa mientras permanece en una postura erguida. Esto es visto como una meseta en la curva volumen-tiempo. Les pedimos que sigan tratando de exhalar para como puedan; ideal para 6 s.
- Una vez que esto se logra, indicar el sujeto respira máxima y detener la maniobra en el software.
Nota: La prueba debe repetirse al menos dos veces más, asegurándose de que están de acuerdo dentro del 5% o 150 mL de cada uno de los dos mayores CVF y VEF1 valores. Hasta 8 maniobras pueden realizarse para conseguir dos que estén de acuerdo.
- Maniobra de ventilación voluntaria máxima (MVV)
Nota: El objetivo de esta maniobra es que el sujeto mueva todo el aire tan rápidamente como sea posible. Le entrenó para tratar de tomar respiraciones grandes como sea posible mientras todavía respirando rápidamente.- Instruir al sujeto para sujetar la boquilla y coloque el clip de la nariz manteniendo la misma posición sentada.
- Iniciar la maniobra en el software.
Nota: Una barra de cuenta regresiva en la parte superior indica el número de respiraciones necesarias (generalmente tres) antes de datos medidas de colección comience. - Con una respiración para entrar en la cuenta regresiva, dirigir al paciente a empezar a respirar profunda y rápidamente a través de la boquilla. Esto continuará durante 12 s.
- Anime al paciente durante el procedimiento a respirar profundamente y rápido. Si el sujeto es incapaz de continuar, detener la prueba.
- Al final de 12 s, instruir al paciente a reanudar la respiración normal. Pueden sentir luz cabezas, así que les anima a sentarse y respire lenta y profundamente.
Nota: Para la repetibilidad de que la prueba debe realizarse un mínimo de dos veces y la variabilidad sugiere debe ser menos del 20%.
3. pruebas de ejercicio
- Colocación del electrodo
- Preparar la piel para los electrodos por pelo de afeitar del sitio de colocación del electrodo si está presente. Frotar el sitio con una almohadilla de alcohol y luego con un abrasivo para remover las células muertas de la piel.
Nota: Electrodo puede colocarse una vez que esto se termina, pero asegúrese de que el electrodo gel adecuado y no se seca. - Equipar al tema con los electrodos para un electrocardiograma de 12 derivaciones con la siguiente colocación de electrodos.
- Posición de electrodos de plomo de miembro como sigue: RA: fosa subclavicular derecha; LA: fosa subclavicular de lado izquierdo; RL: espalda derecha justo por encima de la espina dorsal ilíaca superior posterior; LL: lateral izquierdo justo por encima de la espina dorsal ilíaca superior posterior
- Precordiales posición conduce así: V1: derecho del esternón en el 4 º Espacio intercostal; V2: izquierda del esternón en el 4 º Espacio intercostal (en línea con V1); V3: lado izquierdo entre V2 y V4; V4: izquierda en el 5 º Espacio intercostal en la línea de midclavicular (típicamente debajo de la mama, pezón); V5: coloque horizontalmente con V4 en la línea axilar anterior (abajo del borde de la axila (pliegue axilar anterior de la parte superior del brazo); V6: coloque horizontalmente con V4 y V5 en la media línea auxiliar.
- Preparar la piel para los electrodos por pelo de afeitar del sitio de colocación del electrodo si está presente. Frotar el sitio con una almohadilla de alcohol y luego con un abrasivo para remover las células muertas de la piel.
- Prueba ciclismo máxima incremental: 1 visita
Nota: Realizar una prueba de ejercicio máximo viene con riesgos. El Colegio Americano de medicina deportiva describe cómo identificar a personas en riesgo de un evento adverso durante la prueba13. Los que se consideraría tener riesgo significativo: conocido de enfermedad cardiovascular, pulmonar o metabólica; principales síntomas: dolor en el pecho, dificultad para respirar (sollozo) en reposo o con ejercicio leve, mareos o síncope, ortopnea, edema de tobillo, palpitaciones o taquicardia, claudicación intermitente, soplo cardíaco conocido, fatiga inusual o sollozo con las actividades habituales; o por lo menos dos de las enfermedades cardiovasculares riesgo factores: historia familiar de infarto de miocardio o muerte súbita, edad (hombres ≥ 45, mujeres ≥ 55), actual fumador, (estilo de vida sedentario< 30 min of moderate intensity physical activity 3 days a week for at least 3 months), obesity (BMI ≥ 30 kg/m 30="" min="" of="" moderate="" intensity="" physical="" activity="" 3="" days="" a="" week="" for="" at="" least="" 3="" months),="" obesity="" (bmi="" ≥="" 30="">2), hipertensión (presión arterial sistólica (PAS) ≥ 140 mmHg o presión arterial diastólica (PAD) ≥ 90 mmHg), dislipidemia (colesterol total ≥ 200 mg/dL; LDL ≥ 130 mg/dL; HDL < 40="" mg/dl,="" or="" on="" lipid="" lowering="" medication),="" prediabetes="" (fasting="" blood="" glucose=""> 100 mg/dL). Ejercicio máximo toda la prueba debe realizarse bajo la supervisión de un profesional de la salud entrenada en clínico la prueba del ejercicio, con al menos dos personas presentes, uno para monitorear el ECG y el otro para tomar la presión arterial y monitoreo del paciente. Para aquellos que son de mayor riesgo, un médico debe también estar presente durante la prueba, mientras que en las que están en menor riesgo, la prueba puede realizarse sin un médico presente; se prefiere que el médico cercano y disponible inmediatamente si es necesario. El personal que realiza la prueba debe tener vital básico apoyar con un desfibrilador externo automatizado (AED) en la sala y personal realizando por lo menos uno o más debe tener avance vital cardíaco apoyar la formación. Las realización de las pruebas deben conocer el plan para responder a una emergencia médica y los correspondientes números de contacto.- Colocar al tema de la bici asegurándose de que el asiento y el manillar se coloca cómodamente.
Nota: La sugerencia general para altura del asiento es tal que la pierna tiene una curva leve en la parte inferior de la carrera del pedal y el asiento debe ajustarse horizontalmente, para que cuando el brazo de la biela está paralelo al suelo la rodilla debe caer sobre los metatarsos que deben ser o ver el eje del pedal. El manillar debe ser a la misma altura que el asiento o un poco más y lo suficientemente cerca para que el sujeto tiene una curva leve en los codos. La posición del manillar depende de la experiencia del jinete, los ciclistas más experimentados querrán ser más doblada sobre, donde están los que no la bici a menudo preferirá una posición más erguida. - Colocar un oxímetro de pulso en frente del sujeto. Limpie el lugar de colocación con un paño con alcohol para quitar cualquier maquillaje o la suciedad, etc. y asegúrelo a la frente con una diadema.
- Revisar el procedimiento de prueba de ejercicio con el tema. Informar al sujeto que necesitan respirar a través de la boquilla para toda la duración de la prueba y respirar sólo a través de su boca como la nariz va a ser conectada con el clip de la nariz.
Nota: Usar un clip de boquilla y la nariz no es la única opción; máscaras están disponibles que cubren la nariz y la boca permitiendo al participante a respirar a través de ya sea la boca o nariz18. Mediciones de intercambio de gas continuamente son medidos y registrados a través del software de la función pulmonar. Frecuencia cardiaca (FC) y el ritmo serán monitoreados continuamente por el electrocardiograma de 12 derivaciones (ECG). Saturación periférica de oxígeno (SpO2) se monitorearán continuamente con el oxímetro de pulso. Estas señales externas (HR, SpO2) pueden vincularse con el carro de la metabólico para que todas las mediciones están documentadas juntos. Si esto no es posible, HR y SpO2 deben anotarse en una hoja de cálculo cada minuto. - Extraer una muestra de sangre de 5 mL de la vena antecubital (base Ejercicio sangre draw).
- Después de 2 min de descanso, comenzar la recopilación de datos. A continuación, iniciar el protocolo de ejercicio e instruir al participante para comenzar a pedalear. Les pedimos llegar a una tasa de pedal entre 60 y 80 RPM.
Nota: Para este estudio, el protocolo de prueba de ejercicio máximo utilizado fue que una carga inicial de 50 W 30 W aumenta cada 2 minutos. El protocolo utilizado puede variar dependiendo de la población y los objetivos de la prueba. Para personas mayores o poblaciones de pacientes, la primera etapa se puede realizar permitirle a los individuos conseguir sus piernas en movimiento antes de añade más resistencia. En individuos sanos jóvenes, esto generalmente no es necesario como 50 W es una carga de trabajo lo suficientemente bajo como para calentar. Pedalea a 0 W manteniendo la tasa deseada de pedal es realmente más difícil que a partir de la resistencia desde el principio. - Tienen una asistencia técnico medir la presión arterial (PA) 1 minuto en cada etapa mientras que un segundo técnico asiste a la prueba. Luego, preguntará el tema a su nivel de esfuerzo en la escala de Borg valorar de percibe un esfuerzo (RPE) donde 6 indica que el esfuerzo se percibe como fácil (como (s) él está sentado, de pie sin hacer nada) y 20 indica que el esfuerzo percibido es en la trabajo más duro que pueden imaginar haciendo18. Tomar una impresión de ECG de 12 derivaciones dentro de los últimos 30 segundos de cada etapa.
- Continuar la prueba hasta el agotamiento del sujeto que es señalado por tener al menos dos de los siguientes se producen: cuando ya no puede mantener el 60-80 rpm en la bicicleta, VO2 del tema mesetas y no aumenta con un aumento en la carga de trabajo, su cociente de intercambio respiratorio (RER) es igual o superior a 1.1 – 1.2, o los temas valoración del esfuerzo percibido (RPE) ≥ 18.
- Detener la prueba si produce alguna de las siguientes13: Inicio de síntomas de dolor de angina o de pecho; caída de PAS ≥ 10 mmHg con un aumento en el trabajo; aumento excesivo de la BP: PAS > 250 mmHg o PAD > 115 mmHg; dificultad para respirar, sibilancias, pierna calambres, o claudicación; signos de mala perfusión: mareo, confusión, náuseas, cianosis, piel fría o pegajosa; falta de recursos humanos para aumentar con el aumento de intensidad del ejercicio; cambio en el ritmo cardíaco con síntomas; peticiones tema dejar; tema vocaliza o fatiga severa se observa; equipo de prueba no funciona correctamente.
- Al llegar al agotamiento, pasar a la fase de recuperación: la resistencia a la carga de trabajo inicial de la gota y mandar el tema a seguir ciclo para otro 2 minutos.
- Dibujar otro 5 mL de sangre del paciente (drenaje de sangre post ejercicio) mediante punción venosa antecubital.
- Directo el tema volver en 3 h y 24 h después de la finalización de la prueba para la sangre adicional 5 mL dibuja. Indique el tema a no participar en más ejercicios hasta completar la 3rd post ejercicio sangre dibujar a las 24 h.
Nota: Estos eran los momentos elegidos para que este estudio evaluar la línea del tiempo de los cambios en las células inmunes. Los parámetros de interés y preguntas determinará cuando toma de muestras debe ocurrir.
- Colocar al tema de la bici asegurándose de que el asiento y el manillar se coloca cómodamente.
- Prueba de ciclismo submáximo de resistencia estacionaria, visite 2
- Realice los pasos 1 para la calibración, 3.1 para la realización de ECG, 3.2.1 para el montaje de la bicicleta y 3.2.2 para la instalación de oxímetro de pulso de frente.
- Revisar el procedimiento de prueba de ejercicio con el tema. Informar al sujeto que será ser bicicleta durante 45 minutos, pero a diferencia de la prueba de ejercicio máximo, sólo se pedirá que se respiran a través de la boquilla con el clip de la nariz para las secciones de prueba y no continuamente.
Nota: Como con la prueba de ejercicio máximo, HR y el ritmo serán constantemente monitoreados por el ECG de 12 derivaciones. SpO2 se monitorearán continuamente con el oxímetro de pulso. - Extraer 5 mL de muestra de sangre venosa de la vena antecubital (línea de base resistencia ejercicio submáximo sangre dibuje) antes de comenzar la prueba.
- Indicar el sujeto Sujete la boquilla de la boca y coloque el clip de la nariz.
- Comenzar la recolección de datos e inicie el protocolo de ejercicio. Instruir al participante para comenzar a pedalear y pedir para llegar a una tasa de pedal entre 60 y 80 RPM.
Nota: Para este estudio el protocolo de estado constante de resistencia es 45 minutos con un 3 a 5 min de calentamiento a 50 w. Tras el calentamiento, la potencia se incrementa hasta el 60% de máxima carga de trabajo del sujeto, determinado a partir de la visita 1. Esto es diferente de la visita 1 en que la carga de trabajo es constante y el combate está programado para una duración determinada, en lugar de aumentar la carga de trabajo hasta que se alcanza el pico de VO2 . - Medir BP (uso el mismo técnico como antes) y pedir al tema a nivel de informe esfuerzo intermitente (cada 3 – 5 minutos) durante todo el ejercicio.
- Instruya el tema para soltar la boquilla de 10 min deth a 25 min deth y volver a tomar la boquilla de lath 25 min a 30 min deth y durante los últimos 5 minutos de la pelea de 45 minutos (40th min a 45 min deth ).
Nota: Mediciones de intercambio de Gas son intermitentemente monitoreados sólo cuando el sujeto está en la boquilla; Monitoreo intermitente se realiza como la boquilla puede ser seco e incómodo para el sujeto cuando se usa por períodos más largos de tiempo. Puesto que el objetivo de este tipo de prueba de ejercicio es que el tema alcance especifica la intensidad del ejercicio y entonces sostener que como un estado de equilibrio, intercambio del gas del sujeto no necesita ser monitoreado continuamente a menos que sea una medida de resultado primaria. En el caso de este estudio fue el estímulo y no el resultado de interés. - Asegúrese de que la prueba se mantiene en un estado estacionario mediante el control de las siguientes métricas:
- Compruebe que el VO2 no ha aumentado significativamente (+ /-5 mL/min/kg) cuando el sujeto está de vuelta en la boquilla.
- Comprobar que recursos humanos del tema no aumentan por más de 5 bpm.
- Observar para el tema que aparece cansado o está aumentando su grado de RPE.
- Deje caer la carga de trabajo por ~ 5-10% para completar 45 minutos de bicicleta, si ocurre cualquiera de los anteriores.
- Después de 45 min, instruir a los participantes para completar un período de recuperación de 2 min de pedaleo fácil y dibuje 5 mL de sangre venosa (drenaje de sangre post ejercicio).
- Dar las mismas instrucciones de ejercicio post al igual que en la visita 1 , es decir, no realizar ejercicio hasta que después de la hora 24 h punto y volver al laboratorio para que la sangre dibuja 3 h y 24 h post ejercicio.
4. Análisis de sangre
- Muestras de sangre de proceso para el análisis.
Nota: Los métodos potenciales pueden incluir, pero no se limitan a, citometría de flujo de leucocitos, citoquinas análisis de muestras de plasma y análisis de expresión génica de leucocitos en circulación. Además, el tiempo óptimo de puntos deba determinarse empíricamente.
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Representative Results
La aplicación de la prueba de ejercicio máximo o submáximo resistencia proporciona un estímulo o estresor en el cual el cuerpo reacciona para satisfacer las crecientes demandas fisiológicas. Diversos modos de ejercicio pueden utilizarse para comparar las respuestas fisiológicas y biológicas para un ejercicio particular por sí mismo o cuando se utiliza una intervención de droga, o para evaluar las diferencias en las respuestas entre las cargas de ejercicio diferente. Cargas de ejercicio máximo y la resistencia se diferencian en la duración (corto o largo respectivamente) e intensidad (alta y baja respectivamente), mientras que el modo (es decir, ciclismo), se mantiene constante. Al diseñar un estudio con prueba de esfuerzo, es importante establecer lo que son los objetivos de la utilización del ejercicio y qué tipo de respuesta se desea. La tabla 1 pone de relieve las diferencias y similitudes entre la prueba de ejercicio máximo y la resistencia submáxima, pero los investigadores también deben ser conscientes de los efectos de diferentes modalidades de ejercicio tendrá sobre los parámetros de evaluación. En un ejercicio de máximo prueba, donde la demanda o ejercicio intensidad aumentan continuamente con incrementa carga de trabajo (resistencia/potencia en una moto, velocidad o grado en una cinta rodante) la respuesta metabólica y cardiorrespiratoria (frecuencia cardíaca, volumen sistólico, ventilación, consumo de oxígeno y producción de dióxido de carbono) también continuamente aumentar (figura 1A). Por el contrario, durante una prueba de ejercicio de resistencia submáxima la demanda se incrementa desde en el resto, pero se eleva a fijos intensidad del ejercicio. Como tal, la respuesta cardiopulmonar tiene un aumento inicial, pero luego mesetas como el cuerpo se adapta para satisfacer la demanda constante (figura 1B). La diferencia en la intensidad y demanda entre resistencia máxima y submáxima ergometría también es evidente al examinar el cambio en la calificación de esfuerzo percibido (RPE) y el cociente de intercambio respiratorio (RER) sobre la pelea del ejercicio respectivo que calcula el combustible para abastecer el cuerpo con energía. En una prueba de ejercicio máximo RPE y RER se incrementará constantemente hasta el final de la prueba (figura 2A), donde como en una resistencia submáxima de ejercicio prueba estos parámetros se de la meseta (figura 2B).
Aunque no es necesario, puede ser beneficioso realizar una prueba de función pulmonar antes de realizar una prueba de ejercicio. Ejercicio provoca una respuesta cardiaca y pulmonar y el rendimiento durante la prueba de ejercicio puede ser limitado por la función metabólica y la capacidad de respuesta del corazón, los pulmones o ambos. Al evaluar si existe una limitación pulmonar, es útil saber descansa función pulmonar que puede identificar limitaciones obstructivas o restrictivas a través de la capacidad vital lenta (CVL) y maniobras de capacidad vital forzada (CVF). Realizar la maniobra de ventilación voluntaria máxima (MVV) para determinar la capacidad ventilatoria es útil como esto entonces puede ser utilizado para determinar cuánta reserva ventilatoria está presente o si el individuo está invadiendo con sus límites ventilatorias. Sin embargo, este valor se puede estimar de la FEV1. Antes de realizar pruebas de función pulmonar, se deben revisar los métodos estandarizados para espirometría proporcionados por la American Thoracic Society y la sociedad respiratoria Europea16,17.
Figura 1: Gas Exchange y los datos de frecuencia cardíaca para pruebas de ejercicio máximo y submáximo resistencia. Cambios fisiológicos en respuesta al aumento de la carga de trabajo (resistencia en vatios) en la prueba máxima (A) y los cambios observan en una prueba de resistencia (con el tiempo) (B). Los paneles muestran el cambio en el consumo de oxígeno (VO2, abiertos triángulos hacia abajo), producción de dióxido de carbono (VCO2, triángulos negros) en el eje y izquierdo y ventilación (VE, círculos negros) y ritmo cardíaco (HR, círculos gris) en el eje derecho. Consumo pico de oxígeno (VO2 Peak) y prueba de trabajo submáximo de duración o resistencia aparecen en cada panel de la figura. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: Parámetros de intensidad del ejercicio máximo y pruebas de ejercicio de resistencia
Dos paneles muestran el cambio en la calificación de esfuerzo percibido (RPE, asterisco) en el eje y izquierdo y cociente de intercambio respiratorio (RER, triángulo negro hacia abajo) en el eje derecho y en respuesta al aumento de trabajo (Watts) para la prueba de ejercicio máximo (A) y tiempo (min) para la prueba de resistencia submáxima (B) en el eje x. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Prueba de ejercicio máximo | Semejanzas | Prueba de resistencia de ejercicio submáximo |
| – Duración objetivo 10-20 min | – Recursos humanos observados | – Duración 30 min |
| – Aumento de intensidad: rampa o etapas | – BP medido a intervalos regulares | – De estado estacionario, desea intensidad elegido y sostenido |
| – Intercambio gas observado | -RPE medido | – Control de intercambio de gas intermitente |
| – HR, VO2, VCO2 y VE aumentando constantemente con el aumento de la carga de trabajo | -Pulsioximetría observado | – H, VO2, VCO2 y VE la meseta y disminuye la carga de trabajo si empieza a subir como objetivo es mantener estas constantes |
| – RER es ≥ 1.1 | – RER se mantiene por debajo de < 1.0 | |
| – Al final las medidas será el máximo que puede producir el cuerpo de la persona (HR, VO2, VCO2, VE, carga de trabajo, etcetera.) | – Al final las medidas será el porcentaje del máximo que puede producir el cuerpo de la persona (HR, VO2, VCO2, VE, carga de trabajo, etc.). Porcentaje está determinado por la intensidad de ejercicio submáximo y la duración | |
| – Para conocer qué porcentaje máximo es que una prueba de ejercicio máximo se necesitarían para llevar a cabo generalmente en una visita anterior | ||
| VO2: consumo de oxígeno; VCO2: producción de dióxido de carbono; VE: ventilación; HR: pulso; RER: cociente de intercambio respiratorio | ||
Tabla 1: comparación de pruebas de ejercicio máximo y submáximo resistencia. La tabla resume las diferencias y similitudes entre las dos pruebas descritas.
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Discussion
Hay grandes posibilidades de ejercicio para ser incorporado como una herramienta terapéutica de complemento/alternativa. De hecho, un cuerpo emergente de la evidencia sugiere que la actividad física promueve la buena salud. El uso del ejercicio como medicina o herramienta de diagnóstico requeriría la comprensión de la cantidad correcta o "dosis" de ejercicio para conseguir el efecto deseado. La dosis óptima de ejercicio debe ser estimada, como exceso de ejercicio puede ser perjudicial para la mejora de la salud. Como tal, un régimen de ejercicio deba ser adaptado a cada individuo para obtener el óptimo beneficio del ejercicio. Para ello, las variables que contribuyen a la naturaleza de las diversas respuestas al ejercicio necesitan ser comprendidos y controlados. Por lo tanto, metodologías estandarizadas para las pruebas de ejercicio será fundamentales avanzar en el campo.
El mejor método para normalizar la intensidad del ejercicio para las pruebas de ejercicio submáximo sigue siendo objeto de debate. Elegimos uso 60% de la carga de trabajo máxima alcanzada, pero el porcentaje de VO2max/pico, FCmáx o HRRmax se utilizan para prescribir ejercicio entrenamiento intensidad zonas19. Más recientemente, otros métodos se han sugerido como más eficaz para normalizar la intensidad del ejercicio para la investigación. Uno de ellos el concepto de porcentaje delta, donde la intensidad se establece en un determinado porcentaje de la diferencia entre el umbral de cambio de gas y el VO2máximo y se ha demostrado para proporcionar coherencia entre sujeto respuestas a submaximal de resistencia las pruebas que el uso de un porcentaje del VO2máx20de ejercicio. Un segundo método para ciclismo prueba de impuestos es poder crítico (CP) que describe la potencia de salida que se corresponde con el umbral de fatiga. En este punto las respuestas cardiopulmonares y metabólicas son más sincronizado y unificado. Cuando se realiza ejercicio por debajo de este umbral, la fatiga periférica no limita la duración del ejercicio se puede realizar para e intensidad del ejercicio puede ser estabilizado. Por otro lado, sobre el CP, la cantidad de trabajo que puede hacerse o W' pueden ser identificados y la duración hasta que W' es agotado puede ser predicho21. La mejor opción para saber cómo determinar la intensidad de ejercicio submáximo todavía queda determinado, pero muchos en el campo de la fisiología de ejercicio están alejándose de los métodos más viejos y avanzando hacia uno de los métodos más nuevos descritos. El protocolo elegido depende del estudio y los resultados primarios siendo evaluados. Además, en este estudio monitoreo intermitente del intercambio del gas fue elegido para realizar el más cómodo para los participantes como respirar una boquilla durante largos periodos es incómodo debido a la sequedad de la boca. Saliva se acumula y mantiene la boquilla en la boca puede ser agotador para las mordazas. Puesto que el resultado primario fue un cambio en leucocitos de sangre periférica y no un cambio en la respuesta cardiorrespiratoria al ejercicio de resistencia submáxima, monitoreo intermitente del intercambio del gas para asegurar que la prueba del ejercicio sigue siendo en estado estacionario fue suficiente.
Hemos descrito los protocolos de ejercicio estandarizado, pero pueden tomar medidas adicionales anteriores al prueba para mejorar la consistencia y reproducibilidad de resultados de la prueba del ejercicio del ejercicio. Por ejemplo, que el mismo técnico realizar todas las mediciones de la presión arterial de un estudio particular, o como mínimo, que el mismo técnico medir a un tema sobre varias pruebas de repetición. En segundo lugar, debe realizarse una calibración adecuada de todos los equipos de prueba, especialmente el analizador metabólico, antes de cada experimento. Finalmente, la variabilidad de la población sujeto y cómo esto alterará la respuesta individual y comparaciones entre los individuos debe ser considerada y minimizada. Esto puede mitigarse en varias formas a través de la restricción del uso de estimulantes (es decir, cafeína) y controlar la ingestión de alimentos y ejercicio antes de la prueba y también garantizar que los sujetos está descansado. Las condiciones de prueba (equipo, temperatura ambiente, hora del día, etc.) deben mantenerse constantes si las pruebas van a repetirse. En algunos escenarios, tener mujeres participantes completar pruebas en una fase particular del ciclo menstrual (por ejemplo, la fase folicular temprana) es también un importante control. Además, el investigador tendrá que decidir si se permiten los suplementos y medicamentos que deben tomarse, como estos pueden alterar la respuesta al ejercicio. Mientras que puede haber variables adicionales para controlar en un estudio en particular, recomendamos que estos pasos incorporados a cualquier estudio de diseño con prueba de esfuerzo.
Los regímenes de ejercicio aquí descritos pueden ser utilizados para estudiar las respuestas fisiológicas al ejercicio agudo. Anteriormente hemos utilizado esta metodología para entender los cambios inmunológicos en individuos sanos en los dos ejercicios diferentes regímenes14. Se colectaron muestras de sangre antes de la ergometría con sangre tres muestras recogidas en diferentes momentos después del ejercicio. Mientras que máxima y resistencia el ejercicio regímenes condujo a una rápida acumulación de varias poblaciones de leucocitos, el máximo régimen llevar a un aumento mayor de la mayoría de las subpoblaciones de leucocitos inmediatamente después de la prueba fue realizada. También encontramos que CD56+CD16+ células de asesino naturales aumentó más inmediatamente después del ejercicio, pero CD15+ granulocitos tenían una respuesta retardada por un máximo de tres horas post ejercicio. Como es bien sabido que los leucocitos de sangre periférica se acumulan rápidamente en circulación después del ejercicio (revisado por Freidenreich y Volek22), nuestro estudio demostró que la cinética de la movilización son muy diferente y específicas del tipo de la célula. Las células asesinas naturales (NK) y CD8+ células de T citotóxicas parecen estar más influenciados en ejercicio23, pero otras poblaciones incluyendo células mieloides y las células de B también aumentan hasta cierto punto. Mientras que muchos estudios se han centrado en los efectos agudos de los eventos de solo ejercicio, regímenes de ejercicio de formación longitudinal es probable que se necesitan para proporcionar la penetración adicional en cómo el ejercicio afecta rendimiento inmunológico a largo plazo.
Los protocolos descritos aquí proporcionan una metodología estandarizada para incorporar los regímenes de ejercicio de respuestas biológicas y fisiológicas. Estos protocolos pueden ser fácilmente modificados para ambos solo ejercicio pruebas de múltiple longitudinal, así como a largo plazo de prueba. Mediciones fisiológicas pueden incluir, pero no se limitan a, frecuencia cardíaca, presión arterial, consumo de oxígeno e índice de masa corporal (IMC). Respuestas biológicas pueden medirse de una variedad de muestras incluyendo sudor, saliva, orina y sangre periférica. De estas muestras, múltiples análisis concurrentes pueden ser realizado mediante citometría de flujo de composición celular, análisis de proteómica, arrays de expresión génica u otros tipos de métodos bioquímicos y moleculares. Además de los cambios de comprensión en la composición de los leucocitos de sangre periférica, otros han mirado en los marcadores de inflamación24citoquinas25y cómo regímenes de entrenamiento pueden ser usados para alterar los cambios inducidos por ejercer26 plasma . Tomados en conjunto, estandarizados protocolos permiten la medición de la actividad física de diferentes duraciones e intensidades con parámetros fisiológicos asociados de manera definida.
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Disclosures
Los autores declaran que no tienen intereses financieros que compiten.
Acknowledgments
Este estudio fue financiado por el Departamento de medicina de laboratorio del clínica de Mayo y patología y otras fuentes internas.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Metabolic cart/portable system | MCG Diagnostics | Mobile Ultima CPX System | The flow calibration syringe, and calibration gases should come with system. There are numerous possible options/alternatives. |
| Pulmonary function software (Breeze Suite) | MCG Diagnostics | Software used will depend on the metabolic system | |
| Upright cycle ergometer | Lode ergoline | 960900 | Numerous possible options/alternatives |
| 12-Lead ECG | GE Healthcare | CASE Exercise Testing System | Used for 12 lead ECG capture, control bike. Having a full 12-lead is ideal for maximal exercise test so can monitor for arhythmias, but alternative for just HR would be a wireless chest strap heart rate monitor |
| Pulse oximeter | Masimo | MAS-9500 | Usually multiple probe options: finger, forehead, ear lobe. Usually avoid finger as tight handlebar grip can cause measurement inaccuracies |
| Pneumotach (preVent Flow Sensor) | MCG Diagnostics | 758100-003 | Alternative systems can use a turbine |
| Nose piece (disposable) | MCG Diagnostics | 536007-001 | Numerous possible options/alternatives |
| Mouthpeice with saliva trap | MCG Diagnostics | 758301-001 | Suggest filling the saliva trap with paper towel/gauze and tape cap to limit dripping |
| Headband | Cardinal Health | 292866 | Used to secure the forehead pulse oximeter and the lines for the cart |
| Stethescope | 3M Littman | 3157SM | Numerous possible options/alternatives |
| Blood pressure cuff | HCS | HCS9005-7 | Cuff size will depend on the population planning to test |
| ECG Electrodes | Cardinal Health | M2570 | only needed with lead based ECG/HR monitoring |
| K2EDTA tube 5 mL | Becton Dickinson | 368661 | |
| *The table provides a list of the supplies and equipment utilized in this protocol and comments related to the equipment. Brand name/company is provided, but the use of other brands will not affect the results, key is to keep it consistent throughout testing in a particular study. |
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