Summary
ここでは、高強度インターバルと中程度の連続運動のプロトコルを提示し、10日間にわたる急性運動に対する循環心臓トロポニンT(cTnT)濃度の応答を観察する。この情報は、運動後のcTnT上昇の臨床的解釈を助け、運動の処方を導くかもしれない。
Abstract
心臓トロポニンT(cTnT)の上昇は、心筋細胞損傷の非常に特異的なバイオマーカーとして、中程度の強度連続運動(MCE)後に記載されている。運動誘発cTnT応答は、cTnTアッセイの診断役割を歪めます。高強度インターバルエクササイズ(HIE)は人気が高まっており、安全性に関する懸念が残っていますが、HIE後のcTnT放出に関する利用可能なデータは、健康介入としてのHIEの使用を妨げている。ここでは、3つの代表的なHIEプロトコル[従来のHIE(90%V+O2maxで繰り返し4分のサイクリングを繰り返し、3分の休息、200 kJ/セッション)、スプリントインターバルエクササイズ(SIE、120%V+O2maxで繰り返し1分のサイクリングを繰り返す)1.5分の残り、200 kJ/セッション)そして繰り返しスプリント運動(RSE、40 x 6 sオールアウトスプリントは9sの休息が散在)と1つの代表的なMCEプロトコル(60%V+O2max、200kJ/セッションの強度で連続サイクリング運動)。47人の座りがちな太りすぎた若い女性は、4つのグループ(HIE、SIE、RSE、MCE)のいずれかにランダムに割り当てられました。各グループで6試合が行われ、それぞれ48時間離れたところにあった。一方、4つのグループについて、試験期間全体の期間は10日間で同じであった。最初と最後のエクササイズの試合の前後に、cTnTの評価が行われました。現在の研究は、特定の運動セッションがトレーニングの初期段階で循環cTnT濃度にどのように影響するかを明確に把握する参照フレームを提供します。この情報は、運動後のcTnT上昇の臨床的解釈を助け、特にHIEのために運動の処方を導くかもしれない。
Introduction
心臓の定期的な運動の利点は十分に文書化されています1.しかし、急性心筋梗塞(AMI)などの心臓イベントのリスクは、激しい運動中に一時的に増加する2,3.定期的な身体活動の低レベルを持つ個人は、AMI2,3に向かって高いリスクを示します。心臓トロポニンT(cTnT)は、AMI4の診断における生化学的金標準である。しかし、cTnTが連続的な長時間の運動の後に上昇するという急増する証拠があり、これは間違いなくcTnTアッセイ5の診断役割を歪める。
短い休憩が散在する比較的激しい運動の繰り返しは、心臓リハビリテーション、健康、フィットネスなど様々な分野で人気が高まっている高強度インターバルエクササイズ(HIE)の典型的な要素です6、7.HIEに対する広範な関心は、HIEトレーニングが、従来の中程度強度連続運動(MCE)トレーニングと同様または優れた有益な生理学的適応を引き出す能力に起因する。時間コミットメント6.しかし、HIEの安全性に関する懸念は、高い心臓需要8のために表明されている。現在までに、HIE の cTnT リリースに関連する利用可能なデータは制限されています。さらに、これまでの統合研究では、HIEと従来のMCEの様々なモダリティが運動によるcTnTの出現に及ぼす影響を調査した結果は見られない。したがって、HIEとMCEの間の全機械的作業の等化により、異なる運動形式がcTnT濃度の区別と上昇したcTnT値の範囲につながるかどうかは不明である。より高い強度で行われる運動は、心臓イベント2、3のリスクが高くなる可能性があることを考えると、cTnT応答の既知の範囲を持つ代表的なHIEおよびMCE提案を開発することが適切である。運動関連のcTnT上昇の評価は、臨床意思決定に役立つ可能性があり、臨床生理学者がより効果的で安全な運動処方箋を開発するのを助ける可能性があります。
そこで、3つの代表的なタイプのHIEと1つの代表的なタイプのMCEのプロトコルを概説し、cTnT応答を観察しながら生理学的データを収集する。急性心停止のリスクが定期的な運動2、3に従事しない人々で高いことを考慮すると、運動によって誘発されるcTnTの全体的な放出は、定期的なトレーニング9で減少し、本研究は募集しました10日間のトレーニングプログラムを修了した座りっぱなしの太りすぎの女性。これは、訓練の初期段階で働き、研究不足のグループをターゲットにする見通しを提供しました。
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Protocol
議定書(第31771319号)は河平師範大学審査委員会によって承認され、ヘルシンキ宣言に準拠した。すべての参加者は、記載されたテストに参加する前に、書面によるインフォームドコンセントを提供しました。
1. 参加者のスクリーニングと実験準備
- 募集の場合は、18歳から25歳までの最低体重指数(BMI)、アジアの成人10人の体重超過カットオフである23kg/mの最低体重指数(BMI)、最も一貫した体重(±2kg)を参加者が満たしていることを確認してください。最近の3ヶ月間、運動トレーニングや定期的な身体活動、ホルモン、整形外科または心血管疾患、糖尿病、高脂血症、高血圧または多嚢胞性卵巣症候群の記録はなく、現在処方されていない薬(避妊薬を含む)と喫煙の歴史はありません。
- 従来のHIE(n =12)、スプリントインターバルエクササイズ(SIE、n = 11)、繰り返しスプリント運動(RSE、n= 12)、MCE(n = 12)グループの4つのグループのいずれかに47人の適格参加者をランダムに割り当てます。
- サイクリングエルゴメーターの適切なシート高を調整して記録し、参加者がペダルの完全なダウンストロークでわずかな膝の曲がり(〜10°)でペダルを踏むようにします。
- 参加者に対して、それぞれのタイプのサイクリングエクササイズ(HIE、SIE、RSE、MCE)を理解するために、2つの最初のエクササイズセッション(手順3で説明)を行うように指示します。
2. 実験手順
-
まず、各参加者に対して、最大酸素摂取量(V)を評価するために、ストレステストサイクルエルゴメーターで連続的な増分テストを行うことを指示します。
- 25 Wで5分間ウォームアップ。その後、50Wから60rpmのペダル周波数で、自発的な疲労まで連続2分ステージ(ステージあたり20W増分)を行ってテストを開始します。
- 呼吸による代謝アナライザを使用して、運動中の酸素消費量を測定します。
- 最高の 30 s 平均値に基づいて V の2maxを計算します。次いで、MCE、HIE、SIE群でそれぞれ60%、90%、120%VのVを引き出す電力出力を算出し、定常状態Vo2対電力出力11をプロットして線形回帰の方程式を用いた。
-
介入前評価の少なくとも5日後に、HIE、SIE、RSEおよびMCEグループにそれぞれのトレーニングを開始するよう指示する。
注:すべてのエクササイズテストを1日の同じ時間(例:11:00)に開始します。一方、テストは、温度と湿度制御された設定(20 °Cおよび50%の相対湿度)の実験室で行われることを確認してください。実験を通して、すべての参加者に日々の活動と食生活の両方に固執してもらいます。- 定期的なウォームアップの後、48時間の激しい運動を控えるように参加者に指示し、HIE、SIE、RSEおよびMCEグループに、配置されたサイクルエルゴメーターでそれぞれの運動セッションに従事するように指示する。手順 3 で詳しく説明するように、演習プロトコルを実行します。
- 4つのグループすべてに対して10日間にわたって行われる6回のエクササイズセッションを行います。急性運動に対するcTnT応答を観察するために、第1(1ST)および第6(6番目)のエクササイズセッションを選択します(図1)。
図1:研究手順の概略図。HIE = 高強度インターバル運動;SIE = スプリント間隔運動;RSE = 繰り返しスプリント運動;MCE = 中程度の強度の連続運動。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
- ポータブル心電図(ECG)モニターを介して運動中に連続心電図(ECG)を記録します。
- 運動の前後に静脈血サンプルを採取し、選択した運動セッションの後に3時間と4時間を採取し、血清cTnTを評価する。被験者を座った位置に置き、各サンプルの前静脈から静脈血の5 mLを引き出す。
注:運動後の血液サンプルのタイミングは、我々の以前の研究に準拠しており、これは、血液cTnT濃度が実験室ベースの研究12で急性運動の後にピーク3または4時間に達したことを実証した。 - 血清の分離のために、血液が室温で凝固することを許可する。血液サンプルを3,500 x gで20分間遠心分離します。
- 血清を吸引し、cTnTのその後の分析のために-80 °Cで保存します。
- 電気化学発光技術に基づく高感度免疫アッセイでcTnTの定量測定を行うには、アナライザを使用します。血清の1 mLを取り、cTnTを測定するための特別な試験管に入れます。次に、アナライザにチューブを挿入し、スタートボタンを押します。
注:ヒトcTnTタンパク質自体は288個のアミノ酸から成り立っている。ヒト心臓トロポニンTに対して特異的に向けられたアッセイには、2つのモノクローナル抗体が使用されます。抗体は、心臓トロポニンTタンパク質4の中央部を認識し、特異的にアミノ酸位置125−131および136-147における2つのエピトープを標的とする。
3. 運動プロトコル
-
各演習セッションでは、以下の手順に従うように 4 つのグループに指示します。
- HRマックスの50-60%(運動セッション中の個々の最大心拍数のパーセンテージ)で同一の10分のウォームアップを完了し、20 Wで5分クールダウン。
- ウォームアップに続いて参加者が座ったままで、サイクルエルゴメーターに静止した2分の回復期間を持っています。
- 各エクササイズの試合の開始時にできるだけ早く加速するように参加者に指示し、意図した強度に達します。この間、研究者はPCコンピュータでそれぞれの運動プロトコルを設定し、「5-4-3-2-1-Go!」とカウントダウンします。「Go!」のコマンドで、参加者はコンピュータ化されたシステムを練習し、アクティブにし始めます。
注:MCE、HIE、SIE の場合は、計画強度 (ステップ 2.1.3 を参照) に加速し、それぞれ 60%、90%、120% V+O2maxを参照してください。RSE の場合は、「オールアウト」演習に加速します (ステップ 3.4 を参照)。エルゴメーターは、特定のソフトウェアを備えたPCコンピュータにリンクされています。 - サイクリング中は座ったままで、つま先クリップを使ってペダルに足を固定するように参加者に指示し、各セッションを通して希望する強度で運動するよう参加者に口頭で奨励します。
- HIEプロトコル:90%V+O2maxの強度でストレステストサイクルエルゴメーターで4分の運動を繰り返し、その後、目標とする200 kJの作業が達成されるまで3分のパッシブリカバリー(完全な休息)が続きます。
- SIEプロトコル:VのVの120%の強度でストレステストサイクルエルゴメーターで運動の1分の試合を繰り返し、その後、目標の200 kJの作業が達成されるまで1.5分のパッシブリカバリーが続きます。
- RSEプロトコル:Wingateテストサイクルエルゴメータ上の9sパッシブリカバリー期間に散在する6s「オールアウト」スプリントを繰り返し、目標の40回の繰り返しが達成されるまで1.0kgの抵抗を持ち、合計機械的作業が記録されました。
- MCEプロトコル:200 kJの作業の目標が達成されるまで、連続的なサイクリング運動を行い、60%VのV'O2maxの強度で。
4. 統計分析
- 統計ソフトウェア パッケージを使用してデータ分析を実行します。コルモゴロフ-スミルノフ試験12を使用してデータの正規性を評価する。統計的有意性を評価するには、P < 0.05 を使用します。
- HR平均(運動セッション中の平均心拍数)と%HRmaxの違いを4つのグループ(HIE、SIE、RSE、MCE)と2つの観察されたエクササイズセッション(1STおよび6TH)を双方向ANOVAを使用して繰り返し比較します。主な効果が有意な場合には、ニューマン・キールズポストホックテストを使用してください。
- cTnT データの歪んだ分布のため、非パラメトリックウィルコクソン署名ランクテストを使用して、時間ポイント(運動前および運動後のピーク)と2つの観察されたエクササイズセッション(1STと6TH)を比較します。さらに、クルスカル・ウォリス試験は、4つの群(HIE、SIE、RSEおよびMCE)におけるcTnTレベルの差の統計的有意性を評価するために使用され、マン・ホイットニーU試験は、必要に応じてペアワイズ比較に使用された。
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Representative Results
すべての参加者(n=47)は研究を完了し、4つのグループでの試験中に有害な心臓イベント(例えば、胸の痛みおよび心筋虚血の徴候)は見つからなかった。予想通り、1ST評価におけるHR平均および%HRmaxを含む急性運動心拍数(HR)データは、4つのグループすべてで6番目の評価のデータと類似している(すべてP> 0.05)。さらに、RSE および MCE グループの HR データは、それぞれ 4 つのグループの中で最も高く、最も低いですが、HIE グループと SIE グループの間で類似しています (表 1)。
| パワーエクセ | 時間exe | 仕事の exe | 人事平均 | %HR最大 | |
| (W) | (分) | (KJ) | (ビート.min-1) | ||
| HIE (n=12) | |||||
| 1ST | 119 ± 12 | 28 ± 3 | 200 ± 0 | 157 ± 9 | 85 ± 4 |
| 6回 | 119 ± 12 | 28 ± 3 | 200 ± 0 | 155 ± 6 | 84 ± 4 |
| SIE (n=11) | |||||
| 1ST | 160 ± 18 | 21 ± 2 | 200 ± 0 | 148 ± 11 | 85 ± 4 |
| 6回 | 160 ± 18 | 21 ± 2 | 200 ± 0 | 147 ± 7 | 85 ± 5 |
| RSE (n=12) | |||||
| 1ST | 193 ± 17′ | 4 ± 0′ | 46 ± 4′ | 169 ± 5′ | 94 ± 7′ |
| 6回 | 204 ± 15*′ | 4 ± 0′ | 49 ± 4*′ | 171 ± 8′ | 95 ± 6′ |
| MCE (n=12) | |||||
| 1ST | 54 ± 10† | 63 ± 12† | 200 ± 0 | 140 ± 12† | 76 ± 6† |
| 6回 | 54 ± 10† | 63 ± 12† | 200 ± 0 | 137 ± 11† | 74 ± 6† |
表1:急性運動データ。データは平均±SD.HIE、高強度インターバル運動として提示されます。SIE、スプリントインターバルエクササイズ。RSE, 繰り返しスプリント運動;MCE, 中程度の強度の連続運動;1ST,最初の演習セッション;6日、第6回エクササイズセッション。パワーエクセ、運動中の電力出力;時間exe,総運動時間;仕事exe、運動中の仕事の出力;HR平均、運動セッション中の平均心拍数;%HRmax, 運動セッション中の個々の最大心拍数の割合.*1ST,P < 0.05 の対応する値とは有意に異なります。 †HIE、SIE、RSE、P< 0.05の対応する値とは大きく異なります。 HIEおよびSIE、P < 0.05の対応する値とは大きく異なります。このテーブルは Nie et al.13および Zhang etal. 14から変更されています。
図2は、10日間の期間における4つのグループすべてに関する急性運動cTnTデータを明らかにし、運動前(プレexe)および運動後のピーク値の個々のデータポイントの形で示す。cTnT濃度は、4つのグループすべてで1STおよび6番目の評価で急性運動(P<0.05)に続いて上昇していることが判明した。さらに、1STでのRSE後の応答が小さいことを除いて、グループ間でcTnT濃度に違いは見られない。さらに、MCE前の6番目の評価のcTnT濃度は、MCE前の1ST評価およびRSE前の6番目の評価(両方のP<0.05)よりも高くなっています。
図2:運動前(プレエクセ)およびピークポストエクササイズ(ポストエクセ)心臓トロポニンT濃度(cTnT、ng/L)。HIE, 高強度インターバル運動;SIE、スプリントインターバルエクササイズ。RSE, 繰り返しスプリント運動;MCE, 中程度の強度の連続運動;1ST,最初の演習セッション;6日、第6回エクササイズセッション。スケールはデータの広がりのためにログプロットされ、個々のデータポイントは、各条件の線で接続された同じ参加者の値を持つ円によって表示されます。水平点線は上側の基準値で、二重矢印線は運動前(プレexe)またはポストエクササイズ(ポストexe)でのcTnT値の中央値です。
、単一の主題;n、
n 被験者。* 対応するプレエクセ値、P < 0.05 と大きく異なります。† 対応する RSE値、P < 0.05 と大きく異なる。1ST、P < 0.05の対応する値とは大きく異なります。この図はNie etal. 13および Zhang etal. 14から変更されています。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
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Discussion
回復期間に散在するかなり高強度の運動の反復的な短いから長い試合は、共通の分類を使用して、従来のHIE(「ほぼ最大の」努力)とSIE(「超最大の努力」)に細分化されたHIEに関与しています。スキーム6.さらに、RSEはSIEの特に強烈な形態であり、活動は「オールアウト」ですが、3~7 s6のみ持続します。私たちの知るうるところでは、これは、cTnT応答を観察しながら生理学的データを収集する3つの代表的なタイプのHIEと1つの代表的なタイプのMCEのプロトコルを概説する最初の統合研究です。現在のプロトコルは、特定の観察ウィンドウ(すなわち、運動訓練の初期段階)が選択されたスタディデザインを検討する際に特に注目に値する。この目的のために、クリーンなトレーニングの背景を導き出し、以前のトレーニング経験によって引き起される影響を避けるために、以前の座っている被験者を選択しました。また、1ST評価における運動後のcTnTレベルは、全4群の6回目の評価で同様であった(図2)。今回の調査結果は、運動トレーニング体制を開始したばかりの以前に座っている被験者における運動誘発cTnTの概要を反映しており、最近の研究15は、心呼吸の適性を改善した。cTnTの運動誘発標高は、運動が同じ絶対強度で行われると、大部分が廃止されます。また、この実験は、急性運動HRデータに有意な差が見られなかったため、参加者が10日間の間に比較的安定した心呼吸フィットネスを持っていたことを支持するようです(表1参照)。
理論的には、インターバル運動は、作業の強度と期間と救済間隔が操作される場合に無限に変動しますが、ここでは、通常の分類スキーム6に基づいて3つの異なる代表的なプロトコルを選択しました。現在のデータに示すように、HIE、SIE、MCEは、1回目のサイクリング試験中に同一の機械的作業が完了した状況下で、同様のcTnT上昇を引き起こしました。RSEのcTnTの上昇レベルは、RSEのはるかに低い総機械的作業(RSE対HIEまたはSIE:~50対200kJ)に起因する可能性が高いHIEまたはSIEのそれよりも低いことがわかった。しかし、4つのグループの急性運動は、RSEの低い機械的作業の完了にもかかわらず、6回目のサイクリング試験中に同様のcTnT上昇を引き起こしたので、機械的な作業は唯一の決定要因ではないかもしれません。したがって、運動後のcTnT上昇で達成された総作業の役割を明らかにするために、追加の研究はまだ保証されています。
本研究では、運動後、ほぼすべての参加者がCTnTの増加とECGに基づく心筋虚血の症状または徴候の欠如を示し、運動誘発性cTnT上昇が主に義務的であり、したがって、可能性が高いことを示唆した。自然界の生理学的。現在の研究は、特定の運動セッションがトレーニングの初期段階で循環cTnT濃度にどのように影響するかを明確に把握する参照フレームを提供します。これは、いくつかの運動後のcTnTデータ(9%)を考慮して、非常に臨床的に重要です現在の研究では14ng/Lの人口上限を上回っており、特に訓練を受けていないエクササイザー8では、高強度運動の安全性に関する懸念がある。具体的には、一方で、臨床医は、少量、高強度の運動後のcTnTの上昇が一般的であり、cTnT放出の枠組みは、運動後にこれらのデータを臨床的に解釈するという課題に直面している臨床医を助けることを認識する必要があります。設定。一方、現在のデータは、異なる運動プロトコルのテンプレートと、運動体制の始めを検討する際にcTnT応答を予測する潜在的な方法を提供します。この情報は、特にHIEの座り込み集団における運動処方に実用的な意味を持つ可能性があります。
ここで、我々は若い人口を含んでいるが、この研究の限界は、高齢者集団におけるcTnTレベルを評価しなかったことである。心臓イベントのリスクが高いと、一般的に心血管リスクおよび/または疾患を持つ高齢者集団で発生する 16.現時点では、cTnTが心血管疾患またはリスクを有する集団における急性運動に対して同様の反応を有するかどうかは不明であり、本研究で開発された運動プロトコルを用いたさらなる研究に値する。従って、近年、心血管疾患患者の間でHIEが普及していることに注意することが重要である。しかし、これらのコホートに対する高強度運動の単一セッションに対する急性応答の安全性は16に関して残っている。
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Disclosures
著者らは、彼らが競合する金銭的利益を持っていないと宣言します。
Acknowledgments
この研究は、中国国立自然科学財団(助成第31771319号)の支援を受けています。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Cobas E 601 analyser | Roche Diagnostics, Penzberg, Germany | Used for measuring the circulating cardiac troponin T concentration | |
| Monark 839E Stress Testing Cycle Ergometer | Monark Exercise AB, Vansbro, Sweden | Used for all exercise protocols except repeated sprint exercise | |
| Monark 894E Wingate Testing Cycle Ergometer | Monark Exercise AB, Vansbro, Sweden | Only used for repeated sprint exercise protocol | |
| Quark-PFT-ergo Metabolic Analyser | Cosmed, Rome, Italy | C09072-02-99 | |
| SPSS Statistics 20.0 software package | IBM Corp., Armonk, USA | ||
| Zephyr BioHarness 3.0 | Zephyr Technology, Auckland, New Zealand | 9800.0189/9600.0190 | Electrocardiograph Monitor |
References
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