Summary
Para avaliar a influência da intensidade do exercício nas respostas fisiológicas e biológicas, foram utilizados dois protocolos de testes de exercício diferentes. Métodos de exercício em um cicloergômetro de teste como um teste de consumo máximo de oxigênio incremental e resistência de estrutura de tópicos, teste de resistência submáxima de estado estacionário são descritos.
Abstract
Atividade física regular tem um efeito positivo sobre a saúde humana, mas os mecanismos para controlar estes efeitos permanecem obscuros. As respostas fisiológicas e biológicas ao exercício agudo são predominantemente influenciadas pela duração e intensidade do regime de exercício. Como exercício cada vez mais é considerado como um tratamento terapêutico e/ou a ferramenta de diagnóstico, é importante que as metodologias standardizable ser utilizada para entender a variabilidade e aumentar a reprodutibilidade dos resultados do exercício e as medições de respostas para tais regimes. Para esse fim, descrevemos dois regimes de exercício ciclismo diferentes que produzem diferentes saídas fisiológicas. Em um teste de exercício máximo, intensidade do exercício aumenta continuamente com uma maior carga de trabalho, resultando em uma crescente resposta cardiopulmonar e metabólica (frequência cardíaca, volume de curso, ventilação, consumo de oxigênio e produção de dióxido de carbono). Em contraste, durante testes de exercício de resistência, a demanda é maior do que no resto, mas é gerada para uma intensidade de exercício submáximo fixo, resultando em uma resposta cardiopulmonar e metabólica que tipicamente planaltos. Juntamente com os protocolos, fornecemos sugestões sobre medição fisiológicas saídas que incluem, mas não estão limitados a, frequência cardíaca, capacidade de vital forçada e lenta, métricas de troca de gás e pressão para permitir a comparação das saídas do exercício entre estudos. Biospecimens pode ser saboreada em seguida para avaliar as respostas de expressão celular, proteína e/ou gene. Em geral, esta abordagem pode ser facilmente adaptada em ambos os efeitos a curto e longo prazo dos dois regimes distintos de exercício.
Introduction
Atividade física é definida como qualquer movimento corporal produzido por músculos esqueléticos que requerem energia despesas1. O exercício é uma atividade física que envolve o movimento corporal repetitivo, feito para melhorar ou manter um ou mais componentes de saúde física2. Ao mesmo tempo, atividade física não foi recomendada para aqueles que estavam seriamente doente. Para os indivíduos com câncer, insuficiência cardíaca, ou mesmo para aqueles que estavam grávidas, repouso foi preferido sobre atividade física. Prática clínica desde então mudou drasticamente, como os benefícios do exercício na saúde em geral estão se tornando inegável3. Exercício físico regular tem sido mostrado para ajudar a reduzir o risco de doenças cardiovasculares, mortalidade, risco de câncer e hipertensão, melhorar o controle de açúcar no sangue, facilitar a perda de peso ou manutenção e evitar óssea e muscular perda4,5 ,6,7,8.
Os extensos benefícios do exercício agora tem levado muitos a utilizar o exercício como um tipo de "medicina" e uma alternativa ou complemento a opção de tratamento para uma variedade de condições3. Shulman et al demonstrado que uma combinação de exercício de esteira e resistência pode resultar em melhorias na velocidade da marcha, capacidade aeróbica e força muscular que poderia melhorar a coordenação motora e qualidade de vida em pacientes com doença de Parkinson9 . Em pacientes com insuficiência cardíaca, exercício intolerância e intervenções farmacêuticas inadequadas contribuem para uma má qualidade de vida10. Resultados iniciais de pacientes com insuficiência cardíaca em exercício formação em melhoria demonstrada experimental HF-ação na qualidade de vida e redução de internações e mortalidade11. Além disso, a aplicação do exercício para alterar os efeitos cardiotóxicos da quimioterapia contendo regime (por exemplo, doxorrubicina) demonstrou que independentemente de quando é iniciado com relação a quimioterapia de pacientes Administração (antes, durante ou após), o exercício pode fornecer efeitos benéficos tais como reduzir o declínio na capacidade aeróbia, atenuando a disfunção ventricular esquerda e reduzindo oxidativo danificam12.
Os benefícios do exercício na saúde e bem-estar não estão só no seu aplicativo como um medicamento/tratamento, mas também como uma ferramenta de diagnóstico. Teste ergométrico é, por exemplo, usado para diagnosticar intolerância exercício, isquemia no coração, ou para entender a causa de falta de fôlego,13. Talvez mais importante, teste ergométrico pode ser utilizado para identificar a disfunção subclínica. O corpo humano é na maioria das situações "overbuilt", tal que a disfunção ou fisiopatologia pode muitas vezes permanecer oculto e inaparente a um indivíduo por meses ou anos. Esta observação pode explicar por que doenças como a hipertensão arterial pulmonar ou câncer pancreático silenciosamente podem aumentar em gravidade tal que quando os sintomas são notados, essas condições tendem a ser muito avançado e extremamente difíceis de tratar2 . Em algumas dessas situações, teste ergométrico pode fornecer um estímulo de estresse para o corpo que aumenta a demanda acima da vida diária e às vezes pode identificar disfunção (cardíaca, respiratória, metabólica) que não foi vista em repouso, ajudando a diagnosticar uma doença e começar o tratamento mais cedo.
Para totalmente maximizar o potencial de diagnóstico e terapêutico do exercício, métodos padronizados para quantificar as respostas a atividade física são necessários para avaliar com precisão as contribuições do exercício para a saúde imunológica em geral. Variações na carga de trabalho, inclinação, duração, tipo de exercício e o calendário de coleta de amostra podem todas as medições de influência de respostas fisiológicas. Aqui, nós esboçamos métodos para exercícios de resistência máxima e submáxima coletar dados fisiológicos, recolhendo amostras para respostas biológicas. Esta metodologia foi usada para compreender o exercício agudo como afectado a distribuição e a frequência das populações de leucócitos em periférico sangue14 medindo populações de células imunes em vários pontos de tempo antes e após o exercício por citometria de fluxo com protocolos de fluxo 10 cores que permitem a quantificação de todos os subconjuntos de leucócitos grandes simultaneamente15. O protocolo a seguir pode ser usado como um método padronizado para dois regimes distintos de exercício para medir respostas fisiológicas e biológicas para exercer.
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Protocol
O protocolo foi aprovado pelo Conselho de revisão institucional de Mayo e em conformidade com a declaração de Helsinque. Todos os participantes fornecidos escrito consentimento informado antes de participar nos testes descritos.
1. calibração e configuração do carrinho metabólica
- Fluxo e volume (pneumotach) calibração
Nota: Equipamentos e materiais específicos estão listados na Tabela de materiais.- Abra a função pulmonar e programas de troca de gás para calibrar para o teste.
- Clique no botão "calibrar" para abrir a janela de calibração. Na parte inferior da janela de calibração, observe a temperatura, a umidade e pressão barométrica — certifique-se de que esses valores são precisos usando um barômetro.
- Introduza o cordão umbilical e linha de exemplo para o pneumotach e em seguida, insira o pneumotach para a seringa de 3L.
- Antes de iniciar a calibração, clique no botão "no zero" para garantir que não há nenhum fluxo passando a seringa.
- Clique em "start" para iniciar a calibração. Retirar o primeiro e, em seguida, injetar. Repita mais 4 vezes (total de 5), exceto em taxas de fluxo diferentes de cada vez. Manter a taxa de fluxo constante, para cada respectiva retirada/injeção e, em seguida, variar a taxa de fluxo para a próxima iteração.
- Calibração de gás
- Anexe linha de amostra do carrinho/analisador metabólico respiratório espectrômetro de massa/gás à porta de casa/calibração no sistema.
- No software da função pulmonar, selecione O2/CO2 analisadores guia na janela de calibrar. Abra a referência (sala ar 21% O2, 0,04% CO2) e os tanques de gás de calibração (12% O2 e 5% CO2).
- Selecione no botão calibrar.
Nota: O software irá operar as válvulas de solenoide no sistema metabólico carrinho para alternar entre os gases de referência e calibração, sendo amostrados no porto de calibração. A partir disso, o software irá avaliar para qualquer deslocamento, o atraso devido ao comprimento da linha de amostra e o tempo de resposta 2 – 90% de amostragem. Uma mensagem de "Êxito de calibração" verde aparecerá quando a calibração for concluída.
- Configuração final
- Remova a linha de amostra do porto de calibração de gás e inseri-lo de volta para o pneumotach. Em seguida, anexe um porta-voz para o pneumotach.
- Espere que o assunto chegar para teste de exercício.
- À chegada do assunto, informá-los sobre o estudo e qual será sua participação, rever o formulário de consentimento com eles e ter-lhe assiná-lo, e como as receitas de visita continuamente discutir com eles o (s) será fazer a seguir e fornecer explicação sobre a procedimentos antes de fazê-los.
Nota: Os critérios de inclusão e exclusão irão variar com base na finalidade do teste ergométrico, este estudo aqueles recrutados eram saudáveis, não-fumantes, com n conhecidos doenças cardiopulmonares ou imune e não tomar qualquer esteroides ou modulação imune drogas.
2. teste de função pulmonar (PFT)
Nota: Os métodos de teste de função pulmonar descritos são um breve resumo daqueles publicado pela American Thoracic Society e da sociedade respiratória Europeia, para detalhes adicionais, consulte suas publicações16,17.
- Manobra de capacidade vital lenta (SVC)
- Instrua o sujeito a sentar-se com para trás e os pés no chão com as pernas dentro.
- Instruir o sujeito a colocar sua boca em torno do bocal e morda; também se encaixam o assunto com um grampo do nariz para selar a cavidade nasal.
- Comece a manobra sobre o software. Ao iniciar a manobra, instrua o assunto para continuar a respirar normalmente.
- Observar a respiração tidal do sujeito e ter-lhe continuar a respirar enquanto aguarda-o a atingir um padrão de respiração estável.
- Instrua o sujeito a inalar màxima e então expire lentamente. O assunto será manter esvaziar seu pulmões até que eles já não podem exalar. Este ponto será apreciado por um planalto no rastreamento do fluxo. Neste ponto, instrua o assunto que respire máxima.
- Parar a medição e instruir o assunto para o bocal e remova o grampo do nariz para fazer uma pausa, se necessário.
Nota: Um mínimo de três SVCs são executadas. Para atender as normas da American Thoracic Society, eles devem concordar dentro de 5% ou 150 mL do outro para os valores de capacidade inspiratória (IC) e maior VC. Até 4 manobras podem ser executadas a fim de obter três que concordo16,17.
- Manobra de capacidade vital forçada (CVF)
- Instrua o assunto para agarrar o bocal e prenda o grampo do nariz sentado permanecendo na mesma posição.
- Comece a manobra sobre o software e instruir o assunto para continuar a respirar normalmente. Certifique-se de que assunto estabeleceu um padrão de respiração estável com um mínimo de quatro respirações das marés.
- Instrua o sujeito a inalar totalmente e rapidamente e então imediatamente expire (pausa de < 1 s) mais rapidamente e com força como possível.
- Diga o assunto e paciente para continuar a tentar e explosão/empurrar todo o ar de sua pulmões alcançando uma exalação completa, mantendo-se em uma postura ereta. Isso é visto como um platô na curva volume-tempo. Peça-lhes para continuar tentando exalar por enquanto eles podem; ideal para 6 s.
- Uma vez que este é alcançado, instrua o assunto respire máxima e parar a manobra sobre o software.
Nota: O teste deve ser repetido pelo menos duas vezes mais — garantindo que eles concordam em 5% ou 150 mL do outro para os dois maiores CVF e VEF1 valores. Até 8 manobras podem ser executadas a fim de obter dois que concordam.
- Manobra de ventilação máxima voluntária (vmv)
Nota: O objetivo dessa manobra é ter o assunto se mover tanto ar tão rapidamente quanto eles podem. Eles vão ser treinados para tentar tomar como grandes respirações quanto possível enquanto ainda respira rapidamente.- Instrua o assunto para agarrar o bocal e prenda o grampo do nariz, mantendo a mesma posição sentada.
- Comece a manobra sobre o software.
Nota: Uma contagem regressiva na barra superior indica o número de respirações necessárias (geralmente três) antes de dados começar a coleção/medições. - Com um sopro para ir na contagem regressiva, instruir o paciente a respirar profundamente e rapidamente através do bocal. Eles vão continuar isso por 12 s.
- Incentive o paciente durante o procedimento de respirar profundamente e rápido. Se o sujeito é incapaz de continuar, pare o teste.
- No final de 12 s, instrua o paciente a retomar a respiração normal. Eles podem sentir luz cabeças, então incentivá-los a sentar e respirar fundo lento.
Nota: Para repetibilidade, que o teste deve ser realizado um mínimo de duas vezes e a variabilidade sugerida deve ser inferior a 20%.
3. testes de exercício
- Colocação do eletrodo
- Prepare a pele para os eletrodos de cabelo corte longe do local de colocação do eletrodo se estiver presente. Esfregue o local com uma compressa embebida em álcool e, em seguida, com uma almofada de abrasiva para remover as células mortas da pele.
Nota: Eletrodo pode ser colocado, uma vez que isso é concluído, mas certifique-se de que o eletrodo tem gel adequada e não está seco. - Equipe o assunto com eletrodos para um eletrocardiograma de 12 derivações, usando a seguinte colocação de eletrodos.
- Posicionar os eletrodos de chumbo membro da seguinte forma: RA: fossa subclavicular direita; LA: fossa subclavicular de lado esquerdo; RL: volta logo acima espinha ilíaca superior posterior; LL: lateral-esquerdo pouco acima espinha ilíaca superior posterior
- Derivações precordiais posição leva como segue: V1: direito do esterno no 4º espaço intercostal; V2: esquerda do esterno no 4º espaço intercostal (de acordo com V1); V3: lado esquerdo diretamente entre V2 e V4; V4: lado esquerdo do 5º espaço intercostal na linha médio clavicular (tipicamente sob seios/mamilos); V5: Coloque na horizontal com V4, na linha axilar anterior (abaixo da borda da axila (prega axilar anterior da parte superior do braço); V6: Coloque na horizontal com V4 e V5 na linha auxiliar do meio.
- Prepare a pele para os eletrodos de cabelo corte longe do local de colocação do eletrodo se estiver presente. Esfregue o local com uma compressa embebida em álcool e, em seguida, com uma almofada de abrasiva para remover as células mortas da pele.
- Teste incremental de ciclismo máxima — visite 1
Nota: Executar um teste de exercício máximo vem com riscos. American College of Sports Medicine descreve como identificar os indivíduos que estão em maior risco de um evento adverso durante o teste13. Aqueles que seriam consideradas de risco significativo de ter tem: conhecidos de doença cardiovascular, pulmonar e/ou metabólica; principais sintomas: dor no peito, falta de ar (SOB) em repouso ou com esforço leve, tontura ou síncope, ortopneia, edema de tornozelo, palpitações ou taquicardia, claudicação intermitente, sopro cardíaco conhecido, fadiga incomum ou SOB com atividades habituais; ou pelo menos dois da doença cardiovascular corre o risco de fatores: história familiar de infarto do miocárdio ou morte súbita, idade (homens ≥ 45, mulheres ≥ 55), atual fumante, estilo de vida sedentário (< 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), hipertensão (pressão arterial sistólica (PAS) ≥ 140 mmHg ou pressão 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). Todos os testes de exercício máximo devem ser realizada sob a supervisão de um profissional de saúde treinada no exercício clínico testando, pelo menos duas pessoas presentes, um para monitorar o ECG e o outro para levar a pressão arterial e monitoramento do paciente. Para aqueles que são de maior risco, um médico deve também estar presente durante o ensaio, Considerando que aqueles que têm um risco menor o teste pode ser executado sem um médico presente; prefere-se ter o médico nas proximidades e disponível imediatamente, se necessário. O pessoal realizando o teste deve ter vida básica apoiar com um desfibrilador externo automático (DEA) no quarto e pessoal realizando pelo menos um ou mais deve ter vida cardíaca avanço apoiar a formação. Aqueles que realizar o teste devem saber o plano para responder a uma emergência médica e os números de contacto adequados.- Encaixe o assunto para a moto, certificar-se de que o assento e o guidão é posicionado confortavelmente.
Nota: A sugestão geral para altura do assento é tal que a perna tem uma ligeira curvatura na parte inferior do curso do pedal e o assento deve ser ajustado horizontalmente para que quando a pedivela é paralela ao chão o joelho deve cair sobre os metatarsos, que devem ser o Ver o eixo do pedal. O guidão deve estar à mesma altura como o assento ou ligeiramente mais alto e perto o suficiente para que o assunto tem uma ligeira curva em seus cotovelos. A posição do guiador dependerá da experiência do cavaleiro, os ciclistas mais experientes vão querer ser mais curvado, onde estão aqueles que não bicicleta muitas vezes preferem uma posição mais ereta. - Coloque um oxímetro de pulso na testa do sujeito. Limpe o local de colocação com uma compressa com álcool para remover qualquer maquiagem ou sujeira, etc. e fixe-a na testa com uma bandana.
- Rever o processo de teste de exercício com o assunto. Informe o assunto que eles precisarão ficar respirando através do bocal para toda a duração do teste e respirar apenas através de sua boca, o nariz será conectado com o grampo do nariz.
Nota: Usar um clipe do bocal e o nariz não é a única opção; máscaras estão disponíveis que cubra o nariz e a boca, permitindo que o participante a respirar através de um sua boca ou nariz18. Métricas de troca do gás são continuamente medidas e gravadas através do software de função pulmonar. Frequência cardíaca (FC) e o ritmo serão continuamente monitorados pelo eletrocardiograma de 12 derivações (ECG). Saturação periférica de oxigênio (SpO2) será monitorada continuamente com o oxímetro de pulso. Estes sinais externos (HR, SpO2) podem ser vinculados ao carrinho de metabólica para que todas as medições estão documentadas juntos. Se isto não for possível, HR e SpO2 devem ser registadas em uma planilha cada minuto. - Desenhe uma amostra de 5 mL de sangue da veia antecubital (linha de base exercício de sangue).
- Depois de 2 min de descanso, iniciar a coleta de dados. Em seguida, iniciar o protocolo de exercício e instruir o participante a comece a pedalar. Peça-lhes para alcançar uma taxa de pedal entre 60 e 80 rpms.
Nota: Para este estudo, o protocolo do teste de exercício máximo usado foi que uma carga de trabalho inicial de 50 W com 30 W incrementa a cada 2 min. O protocolo usado pode variar dependendo da população e os objetivos do teste. Para indivíduos mais velhos ou populações de pacientes, a primeira etapa pode ser executada descarregado para permitir que os indivíduos obter suas pernas em movimento antes de resistência é adicionada. Em indivíduos mais jovens e saudáveis, isso geralmente não é necessário como 50 W é uma carga de trabalho suficientemente baixa para aquecer. Pedalando em 0 W, mantendo a taxa desejada de pedal é realmente mais desafiador do que começando com resistência desde o início. - Ter uma assistente técnico medida de pressão arterial (PA) 1 min em cada estágio, enquanto um segundo técnico auxilia com o teste. Em seguida, pedir o assunto para avaliar o seu nível de esforço na escala de Borg Rating de percepção de esforço (RPE), onde 6 indica que o esforço é percebido como fácil (como o (s) ele está sentado/em pé sem fazer nada) e 20 indica que a percepção de esforço está no trabalho mais difícil que eles podem imaginar fazendo18 anos. Leve uma impressão do ECG de 12 derivações dentro dos últimos 30 segundos de cada etapa.
- Continuar o teste até a exaustão do assunto que é designado por ter pelo menos dois dos seguintes ocorrer: quando 60-80 rpm na moto já não pode ser mantida, VO2 do assunto platôs e não aumenta com o aumento da carga de trabalho, sua relação de troca respiratória (RER) é igual ou superior a 1,1 – 1,2, e/ou os temas avaliação de percepção de esforço (RPE) ≥ 18.
- Parar o teste, se ocorrer qualquer um dos seguintes13: início dos sintomas de dor no peito ou angina; cair na SBP ≥ 10 mmHg, com um aumento no trabalho; aumento excessivo da BP: SBP > 250 mmHg e/ou pad > 115 mmHg; falta de ar, chiado no peito, perna, cãibras, ou claudicação; sinais de má perfusão: tonturas, confusão, náusea, cianose, pele fria e pegajosa; falha de RH para aumentar com o aumento da intensidade do exercício; mudança de ritmo cardíaco com sintomas; solicitações de assunto para parar; assunto vocaliza ou fadiga grave é observada; equipamento de teste não está funcionando corretamente.
- Ao atingir a exaustão, prosseguir para a fase de recuperação: soltar a resistência para a carga de trabalho inicial e instruir o assunto para continuar a andar de bicicleta por mais 2 minutos.
- Desenhe outra 5 mL de sangue do paciente (pós exercício de sangue) através de punção venosa antecubital.
- Direcionar o assunto para retornar em 3 h e 24 h após a conclusão do teste de sangue adicional 5 mL desenha. Instrua o sujeito a não participar mais de exercício até a conclusão do post 3rd exercício sangue desenhar a 24 h.
Nota: Estes foram os pontos de tempo escolhidos para este estudo avaliar a linha do tempo das alterações nas células do sistema imunológico. As perguntas e os parâmetros de interesse irão ditar quando amostragem deve ocorrer.
- Encaixe o assunto para a moto, certificar-se de que o assento e o guidão é posicionado confortavelmente.
- Teste submáximo ciclismo estado estacionário de resistência — visite 2
- Complete as etapas 1 para calibração, 3.1 para preparação de ECG, 3.2.1 para ajuste de bicicleta e 3.2.2 para instalação de oxímetro de pulso de testa.
- Rever o processo de teste de exercício com o assunto. Informar o assunto que eles vão andar de bicicleta por 45 min, mas ao contrário do teste de exercício máximo, eles só deverá respirar através do bocal com o grampo do nariz para as seções do teste e não continuamente.
Nota: Tal como acontece com o teste de exercício máximo, HR e ritmo serão continuamente monitorados pelo ECG de 12 derivações. SpO2 serão monitorados continuamente com o oxímetro de pulso. - Desenhe 5 mL de amostra de sangue venoso da veia antecubital (linha de base resistência exercício submáximo de sangue) antes de iniciar o teste.
- Instrua o assunto para segurar o bocal pela boca e prender o clipe do nariz.
- Iniciar a coleta de dados e em seguida, iniciar o protocolo de exercício. Instruir o participante a começa a pedalar e pedir-lhes para alcançar uma taxa de pedal entre 60 e 80 rpms.
Nota: Para este estudo, o protocolo de estado estacionário de resistência é 45 min com um 3-5 min aquecer 50 w. Após o aquecimento, a potência é aumentada para 60% da carga de trabalho máxima do sujeito determinada de visita 1. Isso é diferente de visita 1, em que a carga de trabalho é constante e a luta é definida para uma duração específica, ao invés de aumentar a carga de trabalho até que seja atingido Pico VO2 . - Medir a BP (uso o mesmo técnico como antes) e pedir o assunto ao nível de esforço do relatório intermitentemente (cada 3-5 min) durante todo o exercício.
- Instruir o assunto para liberar o bocal da 10 min deth a 25 min deth e re-Segure o porta-voz da 25 min deth th 30min e durante os último 5 min de combate 45 min (40th min a 45 min deth ).
Nota: Métricas de troca de gás estão sendo intermitentemente monitoradas somente quando o assunto é sobre o bocal; intermitente o monitoramento é feito como o bocal pode ser seco e desconfortável para o assunto quando usado por longos períodos de tempo. Desde que o objectivo deste tipo de teste de exercício é ter o alcance de assunto especificado a intensidade do exercício e mantenha que como um estado estacionário, troca do gás do sujeito não necessita de ser continuamente monitorado, a menos que seja uma medida de resultado primário. No caso deste estudo, foi o estímulo e não o desfecho de interesse. - Certifique-se de que o teste permanece em um estado estacionário, monitorando as seguintes métricas:
- Verifique se o VO2 ainda não aumentou significativamente (+ /-5 mL/min/kg) quando o assunto é voltar no bocal.
- Verifique se HR do assunto não aumenta por mais de 5 bpm.
- Observe para que o assunto aparece cansado ou que sua classificação RPE está subindo.
- Solte a carga de trabalho por ~ 5-10% para garantir a conclusão de 45 min de bicicleta, se qualquer um dos acima ocorre.
- Após 45 min, instruir o participante a completar um período de recuperação de 2 min de fácil de pedalar e em seguida, desenhe 5 mL de sangue venoso (pós exercício de sangue).
- Dar as mesmas instruções de exercício post como na visita 1 ou seja, não envolver-se em exercício até após o tempo de 24 h ponto e retornar para o laboratório para sangue desenha 3 h e 24 h pós exercício.
4. análise de sangue
- Amostras de sangue de processos para análise.
Nota: Métodos potenciais podem incluir, mas não estão limitados a, citometria de fluxo de leucócitos, citocinas análise de amostras de plasma e/ou análise de expressão de gene de leucócitos em circulação. Além disso, pontos de tempo ideal talvez precise ser determinado empiricamente.
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Representative Results
A aplicação do teste de exercício de resistência máxima ou submáxima fornece um estímulo ou estresse no qual o corpo responde para atender às demandas fisiológicas aumentada. Vários modos de exercício podem ser usados para comparar as respostas fisiológicas e biológicas de um determinado exercício, por si só, ou quando uma operação de desintoxicação é usada, ou para avaliar as diferenças de respostas entre cargas de exercícios diferentes. Cargas de exercício máximo e resistência diferem na duração (curto/longo, respectivamente) e intensidade (alto/baixo respectivamente), enquanto o modo, (ou seja, andar de bicicleta), é mantida constante. Ao projetar um estudo com o teste de exercício, é importante estabelecer que os objetivos da utilização do exercício são e que tipo de resposta é desejado. Tabela 1 destaca as diferenças e semelhanças entre resistência submáxima e testes de exercício máximo, mas os pesquisadores também precisam estar ciente dos efeitos diferentes modalidades de exercício terá sobre os parâmetros que está sendo avaliados. Em um exercício máximo teste, onde a demanda ou exercício de intensidade está continuamente aumentando com aumentos na carga de trabalho (resistência/potência em uma bicicleta ou velocidade e/ou da classe em uma escada rolante) a resposta cardiopulmonar e metabólica (frequência cardíaca, volume de curso, ventilação, consumo de oxigênio e produção de dióxido de carbono) também continuamente aumentar (figura 1A). Em contraste, durante um teste de exercício submáximo resistência a demanda é maior do que no resto, mas é gerada para fixo da intensidade do exercício. Como tal, a resposta cardiopulmonar tem um aumento inicial, mas depois planaltos como o corpo se adapta para atender a demanda consistente (figura 1B). A diferença de intensidade e demanda entre testes de exercício de resistência máxima e submáxima também é aparente quando você analisar a mudança na classificação de percepção de esforço (RPE) e a relação de troca respiratória (RER) durante o respectivo exercício tal que estima que o combustível que está sendo usado para fornecer o corpo com energia. Em um teste de exercício máximo RPE e RER constantemente aumentará até o final do teste (Figura 2A), onde, como em uma resistência submáxima exercício teste estes parâmetros será Planalto (Figura 2B).
Embora não seja obrigatório, pode ser benéfico realizar um teste de função pulmonar antes de executar um teste de exercício. Exercício provoca uma resposta cardíaca e pulmonar e o desempenho durante o teste ergométrico pode ser limitado por suas funções metabólicas e a capacidade do coração, pulmões ou ambos para responder. Ao avaliar se existe uma limitação pulmonar, é útil saber descanso função pulmonar que pode identificar limitações obstrutivas ou restritivas, através da capacidade vital lenta (SVC) e manobras de capacidade vital forçada (CVF). Executar a manobra de ventilação voluntária máxima (MVV) para determinar a capacidade ventilatória é útil como este então pode ser utilizada para determinar quanta reserva ventilatória está presente ou se o indivíduo está invadindo em cima de seus limites ventilatórias. No entanto, esse valor também pode ser estimada a partir do VEF1. Antes de realizar testes de função pulmonar, deve-se rever os métodos padronizados para espirometria fornecidas pela American Thoracic Society e da sociedade respiratória Europeia16,17.
Figura 1: Exchange e dados da frequência cardíaca de gás para testes de exercício de resistência máxima e submáxima. Alterações fisiológicas em resposta ao aumento da carga de trabalho (resistência em watts) no teste de máxima (A) e as alterações observaram em um teste de resistência (ao longo do tempo) (B). Painéis mostram a mudança no consumo de oxigênio (VO2, abertos triângulos descendentes), produção de dióxido de carbono (VCO2, triângulos pretos) no eixo y esquerdo e ventilação (VE, círculos pretos) e frequência cardíaca (FC, círculos cinzas) no eixo y direito. Consumo de oxigênio de pico (VO2 pico) e teste de duração ou resistência submáxima carga de trabalho são listados na figura cada painel. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: Parâmetros de intensidade do exercício para o máximo e testes de exercício de Endurance
Dois painéis mostram a mudança na classificação de percepção de esforço (RPE, asterisco) sobre o eixo y esquerdo e a relação de troca respiratória (RER, triângulo preto para baixo) no eixo y em resposta ao aumento de trabalho (Watts) para teste de exercício máximo (A) e a hora certa (min) para o ensaio de resistência submáximo (B) no eixo x. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| Teste de exercício máximo | Semelhanças | Teste de exercício submáximo de resistência |
| – Duração meta 10 – 20 min | -HR continuamente monitorada | – Duração + 30 min |
| – Aumento da intensidade: rampa ou estágios | – BP medido em intervalos regulares | – O estado estacionário, desejado intensidade escolhido e realizado |
| – Troca de gás continuamente monitorizada | – RPE medido | – Acompanhamento de troca de gás intermitente |
| -HR e VO2, VCO2 VE constantemente aumentando com o aumento da carga de trabalho | -Oximetria continuamente monitorado | – Planalto HR, VO2, VCO2 e VE e carga de trabalho é reduzida se começam a subir, como o objetivo é manter estas constante |
| -RER é ≥ 1.1 | -RER fica abaixo de < 1.0 | |
| – No final medições será o máximo que o corpo do indivíduo pode produzir (HR, VO2, VCO2, VE, carga de trabalho, etc.) | – No final medições será a porcentagem do máximo que o corpo do indivíduo pode produzir (HR, VO2, VCO2, VE, carga de trabalho, etc.). Porcentagem é ditada pela intensidade de exercício submáximo e/ou a duração | |
| – Para saber qual é a porcentagem do máximo é que um teste de exercício máximo seria necessária a ser realizada, geralmente, em uma visita anterior | ||
| VO2: consumo de oxigênio; VCO2: produção de dióxido de carbono; VE: ventilação; HR: taxa de coração; RER: relação de troca respiratória | ||
Tabela 1: comparação de testes de exercício de resistência máxima e submáxima. A tabela resume as diferenças e semelhanças entre os dois exercícios testes descritos.
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Discussion
Há grande potencial para o exercício a ser incorporado como uma ferramenta terapêutica adjuvante/alternativa. Na verdade, um conjunto emergente de evidências sugere fortemente que a atividade física promove saúde. O uso do exercício como um remédio ou a ferramenta de diagnóstico exigiria uma compreensão da quantidade certa ou "dose" de exercício para alcançar o efeito desejado. A dose ideal de exercício deve ser estimada, como muito exercício pode ser prejudicial para a melhoria da saúde. Como tal, um regime de exercícios pode precisar de ser adaptada a cada indivíduo para alcançar o benefício ideal de exercício. Para esse fim, as variáveis que contribuem para a natureza das diversas respostas ao exercício precisam ser compreendido e controlado. Portanto, metodologias padronizadas para exercer testes será fundamentais para avançar no campo.
O melhor método para normalizar a intensidade do exercício para o teste de exercício submáximo continua a ser objecto de debate. Optamos por uso de 60% da carga de trabalho máxima alcançada, mas a porcentagem do VO2máx/pico, HRmax ou HRRmax são comumente usados para a prescrição de treinamento de exercício a intensidade zonas19. Mais recentemente, outros métodos têm sido sugeridos como sendo mais eficaz na normalização da intensidade do exercício para a investigação. Sendo o conceito de delta porcentagem, onde a intensidade é definida como uma determinada percentagem da diferença entre o limite de troca de gás e VO2máx e foi mostrada para fornecer respostas mais consistentes entre-assunto Cratty resistência exercício de teste do que usar uma porcentagem do VO2máx20. Um segundo método para ciclismo testes impostos especiais de consumo é poder crítico (CP), que descreve a saída de poder que corresponde ao limiar de fadiga. Neste ponto, respostas cardiopulmonares e metabólicas são mais sincronizado ou unificado. Quando o exercício é realizado abaixo deste limiar, fadiga periférica não limita a duração do exercício pode ser realizado para, e da intensidade do exercício pode ser estabilizada. Por outro lado, acima da CP, a quantidade de trabalho que pode ser feito ou W' pode ser identificado e a duração até W' é esgotado pode ser predito21. A melhor escolha para saber como determinar a intensidade do exercício submáximo ainda permanece para ser determinado, mas muitos no campo da fisiologia do exercício estão afastando-se os métodos mais antigos e se movendo em direção um dos mais recentes métodos descritos. O protocolo escolhido depende do estudo e os resultados primários sendo avaliados. Além disso, neste estudo monitorização intermitente das trocas gasosas foi escolhido para fazer o teste mais confortável para os participantes como respirar em um porta-voz por longos períodos é desconfortável devido à secura da boca. Saliva pode acumular-se e segurar o bocal na boca pode ser cansativo para as garras. Desde que o resultado primário foi uma mudança de leucócitos do sangue periférico e não uma mudança em resposta cardiorrespiratória ao exercício de resistência submáxima, monitorização intermitente da troca de gás para garantir que o teste de exercício permaneceu no estado estacionário foi suficiente.
Nós esboçamos protocolos de exercício padronizado, mas podem tomar-se medidas adicionais precede o exercício teste para melhorar a consistência e reprodutibilidade dos resultados dos testes de exercício. Por exemplo, têm o mesmo técnico executar todas as medições de pressão arterial para um estudo particular, ou no mínimo, ter o mesmo técnico medir um assunto sobre vários testes de repetição. Em segundo lugar, uma calibração adequada de todos os equipamentos de teste, especialmente o analisador metabólico, deve ser realizada antes de cada experimento. Finalmente, a variabilidade da população de assunto e como isto irá alterar a resposta individual e comparações entre indivíduos deve ser considerada e minimizada. Isto pode ser atenuado de várias maneiras através da restrição do uso de estimulantes (i.e., cafeína) e controlando a ingestão de alimentos e exercício antes do teste e também garantir que os temas é bem descansado. As condições de testes (equipamento, temperatura ambiente, hora do dia, etc.) devem ser mantidas consistentes se testes vão ser repetido. Em alguns cenários, tendo a completar o teste em uma determinada fase do seu ciclo menstrual participantes femininas (por exemplo, fase folicular inicial) é também um importante controle. Além disso, o pesquisador precisará decidir se permitirão que suplementos e medicamentos a tomar, como estas podem alterar a resposta ao exercício. Enquanto pode haver variáveis adicionais de controle para um estudo particular, recomendamos vivamente que estes passos ser incorporadas em qualquer estudo projeto envolvendo exercícios de teste.
Os regimes de exercício descritos aqui podem ser utilizados para estudar as respostas fisiológicas ao exercício agudo. Temos anteriormente usado esta metodologia para compreender alterações imunológicas em indivíduos saudáveis na dois exercícios diferentes regimes14. Coletamos amostras de sangue antes do teste de exercício com três amostras coletadas em pontos diferentes de tempo após o exercício. Enquanto a máxima e a resistência exercem regimes levou a uma rápida acumulação de várias populações de leucócitos, o regime máximo levar a um maior aumento da maioria das subpopulações de leucócitos imediatamente após o teste foi realizado. Também achamos que CD56+CD16+ células assassinas naturais aumentou o mais imediatamente após o exercício, mas CD15+ granulócitos tinham uma resposta atrasada por atingindo um máximo de três horas pós exercício. Como é bem sabido que leucócitos do sangue periférico se acumulam rapidamente em prática após o exercício (revisado por Freidenreich e Volek22), nosso estudo demonstrou que a cinética de mobilização são bastante diferente e específicas do tipo de célula. Células assassinas naturais (NK) e CD8+ as células T citotóxicas parecem ser as mais influenciadas mediante exercício23, mas outras populações, incluindo células mieloides e células B também aumentam em algum grau. Enquanto muitos estudos focaram-se efeitos agudos do exercício único eventos, regimes de exercício de treinamento com base em longitudinal provavelmente são necessários de fornecer informações adicional sobre como exercício afeta o desempenho imunológico a longo prazo.
Os protocolos descritos aqui fornecem uma metodologia padronizada para incorporar a regimes de exercício para respostas biológicas e fisiológicas. Esses protocolos podem ser facilmente modificados para tanto exercício único testes múltiplos longitudinal, bem como a longo prazo de teste. Medições fisiológicas podem incluir, mas não estão limitadas a, frequência cardíaca, pressão arterial, índice de massa corporal (IMC) e consumo de oxigênio. Respostas biológicas podem ser medidas em uma variedade de casos incluindo suor, saliva, urina e sangue periférico. Destas amostras, análises simultâneas múltiplas podem ser realizada através de citometria de fluxo da composição celular, proteomics análises, matrizes de expressão do gene ou outros tipos de abordagens moleculares e bioquímicos. Além das alterações de entendimento da composição dos leucócitos do sangue periférico, outros olharam marcadores de plasma de inflamação24e citocinas25como regimes de treinamento podem ser usados para alterar o exercício-induzido por alterações26 . Tomados em conjunto, padronizada protocolos permitem a medição de atividade física de diferentes durações e intensidades com associados parâmetros fisiológicos de maneira definida.
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Disclosures
Os autores declaram que eles têm não tem interesses financeiro concorrente.
Acknowledgments
Este estudo foi financiado pelo departamento Mayo Clinic de medicina laboratorial e patologia e outras várias fontes 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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