Antecubital 静脉插管高强度运动时血乳酸和血浆胰岛素的评价

Immunology and Infection

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Summary

在这里, 我们提出了一个协议, 以获得几个血液样本从 antecubital 静脉在高强度间歇训练。该协议可能有助于测量血液代谢物和内分泌标记在运动期间。

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Nalbandian, M., Radak, Z., Takeda, M. Evaluation of Blood Lactate and Plasma Insulin During High-intensity Exercise by Antecubital Vein Catheterization. J. Vis. Exp. (135), e56890, doi:10.3791/56890 (2018).

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Abstract

身体活动过程中代谢和内分泌标志物的测量与理解不同运动方式的生理影响有关。在一些锻炼方式 (例如,高强度间隔练习) 中, 血液代谢物和荷尔蒙水平在短时间内会发生变化。在本研究中, 我们描述了一种 catheterize antecubital 静脉的方法, 它允许在运动过程中采集几个血样。应用该方法对高强度运动中的胰岛素和静脉乳酸浓度进行测定。演习包括三三十年代的高强度运动, 由4分钟的恢复分离。在上一个恢复期之后, 执行了一个盖特测试。antecubital 静脉的血液样本是在三十年代前后, 以及在盖特试验前后获得的。因此, 在运动过程中, 可以对血浆胰岛素和静脉血乳酸的变化进行评价。

Introduction

身体活动过程中代谢和内分泌标志物的测量与理解不同运动方式的生理影响有关。在某些锻炼方式 (例如高强度间隔练习 (HIIE)) 中, 血液代谢物和荷尔蒙水平在相对较短的时间内波动1,2,3

许多体育运动 (即,足球、篮球和橄榄球) 由低强度运动和/或被动期间与45之间的短时间高强度运动组成。HIIE 与上述运动相似, 因此被广泛用作运动员的训练方法6。此外, 由于其与运动的相似性, HIIE 已被用作研究运动生理学的模型7。采血是衡量生理变量的关键, 它经常被用于研究目的和身体状况的评估。然而, HIIE 期间的血液取样在技术上是困难的, 因为样品收集之间的时间很短。为解决这一问题, 我们在这里提出了一种方法来获得血液样本的 antecubital 静脉插管在短时间内, 而受试者执行 HIIE。

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Protocol

这里描述的所有方法都得到了当地道德委员会 (同志社大学伦理委员会: 15033) 的批准, 严格按照《赫尔辛基宣言》规定的标准。所有与会者都获得了知情同意。参加者为男性休闲运动员 (年龄, 20.1 岁, 1.2 岁; 体重, 69.7 英寸6.2 公斤; 身高, 176.1 厘米5.8 公分; 身体脂肪 13.6 @ 1.5% 和 VO2最大, 52.6 @ 6.6 毫升/分钟1/千克1)。

1. 制定《行动议定书》

注: 本研究包括 HIIE 协议中 antecubital 静脉采血对血液激素和代谢物动态的评价。

  1. 要求该主题进行热身与5分钟的自行车在测力计低强度。热身后, 让主题休息5分钟。
  2. 要求主题执行以下 HIIE 在腿周期测力计: 三回合三十年代高强度锻炼, 分离由4分钟休息 (图 1)。
    注: 三十年代回合应设置在强度等于先前执行的盖特试验的功率平均值的90%。有关盖特测试的完整说明, 请参阅其他8
  3. 要计算三十年代回合的工作量, 请使用以下公式:
    工作 = 力量 x 距离 (等式 1)
    力 = 质量 x 加速度 (等式 2)
    工作 = (质量 x 加速度) x 距离 (等式 3)
    注意: 在这个模型中, 质量是工作负载 (千克), 加速度为9.81 米/秒2。距离是轮子直径 (1.622 m)。由于车轮旋转3.7 定时/旋转, 每踏板旋转的距离是 3.7 x 1.662。此外, 因为踏板频率是90转速/分钟1, 我们必须乘以一个踏板距离90。
    工作负载 x 9.81 x 3.7 x 1.622 x 90 (等式 4)
    工作负荷 = 工作/(9.81 x 3.7 x 1.622 x 90) (等式 5)

2. 导尿管

注意: 应预先标记管子和 vacutainers, 以避免丢失时间。

  1. 将止血带放在选择插管的手臂上。要做到这一点, 在选择的手臂后面放置一个弹性带。伸展乐队, 做一个环与乐队周围的手臂和领带的弹性。
  2. 选择可见的 antecubital 静脉, 用乙醇或酒精消毒皮肤。
  3. 将消毒套管的尖端插入静脉, 并将其与皮肤的一个近似角度。
    注: 套管应插入从近端到远端方向。如果插管成功, 应该观察反冲的血液。
  4. 用手固定套管, 轻轻取出针。
    注意: 为了保持针在运动过程中的角度, 棉组织可以在皮肤和针头之间使用。用磁带修复此结构。
  5. 连接一个 vacutainer 与肝素和吸入的第一个血液样本 (约2.5 毫升)。紧接着, 把血液样本放在一个冰盒里, 不超过40分钟。如果要分析血液中的气体, 请向助手求助。
  6. 将管连接至导管, 并将肝素注射至管腔全长, 以避免凝血。把蝴蝶关上
  7. 使用胶带, 稳定导管。确保在这一点上, 主体的手臂移动不会干扰血液的收集。要确认此情况, 请确保针位置不受任何运动的影响。

3. 血液抽样

  1. 使用 vacutainer 除去肝素, 直到导管内只有血液。当观察到血液闪回时, 收集样本如步骤2.5 所述。
  2. 标本采集后, 再将肝素注入导管内, 以避免凝血。在此操作之后, 可以重复执行多个示例集合中的步骤2.5。
  3. 最后采集样品后, 小心取出插管管, 用酒精清洗皮肤。为避免可能出血, 请要求该主体在插管的地方保持消毒棉。
  4. 在 vacutainer 管中采集血液后, 小心地将大约1.5 毫升的血液传递给1.5 毫升管, 并将管子放在冰上。
  5. 用乳酸检测仪测量剩余血液中的乳酸。在同一天, 获得血浆的血液样本 (约1.5 毫升的血液)。
  6. 为血浆分离, 离心机血液样品为5分钟在 5000 x g 在 4 oC, 并且分离上清在一个新的1.5 毫升管子。
  7. 重复离心一次, 净化等离子。
  8. 血浆分离后, 将样品保存在-80 oC, 直到荷尔蒙分析。
  9. 根据制造商的协议, 使用 ELISA 试剂盒测量血浆胰岛素 (请参阅材料表)。

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Representative Results

作为有代表性的结果, 我们使用该协议来测量在一个周期测力计 HIIE 中的六个实验对象的血乳酸和胰岛素的变化。盖特试验的峰值功率和平均功率分别为 732 120 和549瓦84瓦特。在三十年代 HIIE 期间, 平均功率用于计算功率输出 (494 瓦75瓦特)。

图 2显示了 HIIE 期间血浆胰岛素和血乳酸的变化。血浆胰岛素 (图 2A) 在三十年代的第一次和第三次发作期间减少, 但在第二回合和恢复期增加。另一方面, 血浆乳酸 (图 2B) 减少了在第二和第三三十年代回合, 但增加了在第一个三十年代回合和恢复期间。

Figure 1
图 1: 练习协议.红色箭头表示采集血样的时间。请单击此处查看此图的较大版本.

Figure 2
图 2: 实验结果.(A) 血浆胰岛素 (乌卢/mL)。(B) 血乳酸 (毫摩尔)。每种颜色代表一个不同的主题。请单击此处查看此图的较大版本.

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Discussion

在本研究中, antecubital 静脉插管, 在高间隔运动中成功采集血液标本。以此方法为例, 对血浆胰岛素的血乳酸和血浆分离后的血液标本进行了分析。这种方法的主要优点是它允许在短时间内采集血样。同时, 它也有一些局限性。例如, 允许使用的有限的锻炼方式;需要的助理人数, 以及所需的专门培训人员;和低样本量的风险, 由于在前臂的低血压。

对于一个成功的血样采集, 该主体的手臂应处于静态位置。由于前臂的移动性降低, 其目前的形式可以仅适用于少数练习模式。在这里, 我们描述了如何应用该方法时, 演习是在一个周期测力计, 但随着修改, 它可以在跑步机上使用。在这两种情况下, 都需要有血液收集经验的人员。

关于《行动议定书》, 有一些考虑应予解决。如果要对几个试验进行评估 (例如, 在两次回合之间进行和不进行主动恢复), 则测试的决定时间至关重要。为了避免日荷尔蒙变化10,11, 建议在不同的时间在同一时间执行所有试验。此外, 新陈代谢的影响, 每天的时间和膳食消耗。因此, 在试验前建议禁食。此外, 为了提高重现性, 建议在测试之前, 由受试者使用练习协议的熟悉期。在这一时期, 实验对象应进行 (逐步) 类似的运动的主要测试。

最后, 我们描述了在运动过程中获得几种静脉血标本的有效方法。这种方法可用于收集样本, 可用于研究几个分子在运动期间 (例如, 代谢物, 荷尔蒙, 蛋白质和 RNA)。

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Disclosures

作者没有什么可透露的。

Acknowledgments

作者希望感谢 p. Karagiannis 博士阅读论文和好友教授的技术支持。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Cycle ergometer Monark MONARK Ergomedic 874 E
Catheter Terumo SR-FF2032
Vacutainer Terumo PZ-D03
Tube for catheter Terumo SP-PTW30L02
Heparin Terumo PF-10HF10UA
Insulin ELISA kit Abnova ELISA Kit KA0921

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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