Valutazione del lattato del sangue e del Plasma dell'insulina durante l'esercizio fisico ad alta intensità di cateterizzazione della vena antecubitale

Immunology and Infection

Your institution must subscribe to JoVE's Immunology and Infection section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Qui presentiamo un protocollo per ottenere diversi campioni di sangue dalla vena antecubitale durante l'allenamento ad intervalli ad alta intensità. Questo protocollo può essere utile per la misurazione dei metaboliti di sangue e marcatori endocrini durante esercitano.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

La misura degli indicatori endocrini e metabolici durante l'attività fisica è di rilevanza per la comprensione delle implicazioni fisiologiche delle modalità di esercizio diversi. Durante alcuni esercitare modalità (ad es., esercizio ad alta intensità intervallo), metaboliti di sangue e livelli ormonali cambiano in breve periodi di tempo. Nello studio presente, descriviamo un metodo per cateterismo della vena antecubitale, che permette la raccolta di diversi campioni di sangue durante l'esercizio. Insulina e le concentrazioni nel lattato venoso sono stati misurati durante l'esercizio fisico ad alta intensità applicando il metodo descritto. L'esercizio è costituito da periodi di tre 30 s dell'esercizio ad alta intensità separati da 4 minuti di recupero. Dopo l'ultimo periodo di recupero, è stato effettuato un test di Wingate. I campioni di sangue dalla vena antecubitale sono stati ottenuti prima e dopo ogni incontro s 30 e prima e dopo il test di Wingate. Di conseguenza, è stato possibile valutare l'insulina del plasma e sangue venoso lattato variazioni durante l'esercizio.

Introduction

La misura degli indicatori endocrini e metabolici durante l'attività fisica è di rilevanza per la comprensione delle implicazioni fisiologiche delle modalità di esercizio diversi. Durante alcune modalità di esercizio (ad es., esercizio di alta intensità intervallo (HIIE)), metaboliti di sangue e livelli ormonali fluttuano in relativamente breve tempo1,2,3.

Molti sport (cioè, calcio, basket e rugby) costituiti da brevi periodi di esercizio ad alta intensità separati da basso esercizio intenso e/o passiva periodi4,5. HIIE presenta analogie con gli sport di cui sopra e quindi è ampiamente usato come un metodo di allenamento per atleti6. Inoltre, a causa della sua somiglianza con sport, HIIE è stato utilizzato come modello per studiare la fisiologia di esercizio7. Prelievo di sangue è fondamentale per misurare le variabili fisiologiche, e viene frequentemente utilizzato per scopi di ricerca e la valutazione della condizione fisica. Tuttavia, il prelievo di sangue durante HIIE può essere tecnicamente difficile a causa del breve tempo tra collezioni di campioni. Come una soluzione a questo problema, qui vi presentiamo un metodo per ottenere i campioni di sangue da cateterizzazione venosa antecubitale in breve periodi di tempo mentre soggetti eseguire HIIE.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Tutti i metodi descritti qui sono stati approvati dal comitato etico locale (Doshisha University comitato etico: 15033) ed erano in stretta conformità con gli standard fissati dalla dichiarazione di Helsinki. Consenso informato è stato ottenuto da tutti i partecipanti. I partecipanti sono stati gli atleti ricreativi maschi (età, 20,1 ± 1,2 anni; peso, 69,7 ± 6,2 kg; altezza, 176,1 ± 5,8 cm; corpo grasso 13.6 ± 1,5% e VO2max, 52,6 ± 6,6 mL/min1/kg1).

1. istituzione del protocollo di esercizio

Nota: Il presente studio ha consistito della valutazione del sangue ormonali e le dinamiche di metaboliti da prelievo di sangue dalla vena antecubitale durante un protocollo HIIE.

  1. Chiedere al soggetto di eseguire un warm up con 5 min di ciclismo all'ergometro a bassa intensità. Dopo il riscaldamento, lasciare che il soggetto riposare per 5 min.
  2. Chiedere al soggetto di eseguire la seguente HIIE in cicloergometro gamba: tre periodi di esercizio di alta intensità 30 s, separati da 4 min di riposo (Figura 1).
    Nota: I 30 periodi di s devono essere impostati ad un'intensità uguale 90% della media di potenza di un test di Wingate precedentemente effettuate. Fare riferimento altrove8 per una descrizione completa del test Wingate.
  3. Per calcolare il carico di lavoro per i periodi di s 30, utilizzare le seguenti equazioni:
    Lavoro = forza x distanza (equazione 1)
    Forza = massa x accelerazione (equazione 2)
    Lavoro = (massa x accelerazione) x distanza (equazione 3)
    Nota: In questo modello, la massa è il carico di lavoro (kg), e l'accelerazione è 9.81 m/s2. La distanza è il diametro della ruota (1,622 m). Perché la ruota ruota 3,7 rotazione temporizzata /peal, la distanza per giro di pedale è 3,7 x 1.662. Inoltre, poiché la frequenza della pedalata è 90 g/min1, dobbiamo moltiplicare una distanza pedale per 90.
    Lavoro = carico di lavoro x 9,81 x 3,7 x 1.622 x 90 (equazione 4)
    Carico di lavoro = lavoro / (9,81 x 3,7 x 1.622 x 90) (equazione 5)

2. cateterizzazione

Nota: Per tubi e consegnate devono essere etichettati in anticipo per evitare di perdere tempo.

  1. Avvolgere un laccio emostatico al braccio selezionato per il cateterismo. Per effettuare questa operazione, inserire un elastico nella parte posteriore del braccio selezionato. Stretching la band, fare un ciclo con la fascia attorno al braccio e legare l'elastico.
  2. Selezionare la vena antecubitale visibile e sterilizzare la pelle con etanolo o alcool.
  3. Inserire la punta della cannula sterilizzata nella vena un angolo approssimativo di 15° con la pelle.
    Nota: La cannula deve essere inserita da prossimale a distale direzione. Se l'inserimento di una canula ha esito positivo, un prelievo retroattivo di sangue dovrebbe essere osservato.
  4. Fissare la cannula con la mano e rimuovere l'ago dolcemente.
    Nota: Per mantenere l'angolo dell'ago durante l'esercizio, tessuti di cotone possono essere utilizzati tra la pelle e l'ago. Difficoltà questa struttura con un nastro.
  5. Collegare un vacutainer con eparina e aspirare per il primo campione di sangue (circa 2,5 mL). Immediatamente dopo, refrigerare il campione di sangue inserendolo in una scatola di ghiaccio per non più di 40 minuti. Chiedere aiuto, un assistente se gas del sangue sta per essere analizzati.
  6. Collegare un tubo al catetere e iniettare l'eparina per l'intera lunghezza del tubo in modo da evitare la coagulazione del sangue. Chiudere la farfalla.
  7. Utilizzando nastro, stabilizzare il catetere. Garantire che a questo punto, la mobilità del braccio del soggetto non interferisce con la raccolta di sangue. Per confermare questa condizione, assicurarsi che la posizione dell'ago non subisce alcun movimento.

3. sangue Samplings

  1. Rimuovere l'eparina utilizzando un vacutainer finché non c'è solo il sangue nel catetere. Quando si osserva un flashback di sangue, raccogliere il campione come descritto al punto 2.5.
  2. Dopo la raccolta del campione, iniettare eparina nuovamente il tubo del catetere per evitare la coagulazione del sangue. Dopo questa azione, passo 2.5 può essere ripetuto per raccolta di campioni diversi.
  3. Dopo l'ultimo campione è raccolto, con attenzione rimuovere il tubo di inserimento di una canula e pulire la pelle con l'alcol. Per evitare possibili emorragie, chiedere al soggetto di mantenere cotone sterilizzati presso il luogo dove è stata effettuata la cateterizzazione.
  4. Dopo che il sangue viene raccolto nelle provette vacutainer, attentamente passare circa 1,5 mL di sangue in una provetta da 1,5 mL e mantenere i tubi sul ghiaccio.
  5. Misura lattato del sangue dal sangue restante mediante un rivelatore di lattato. Lo stesso giorno, ottenere il plasma i campioni di sangue (circa 1,5 mL di sangue).
  6. Per la separazione del plasma, centrifugare i campioni di sangue per 5 min a 5000 x g a 4 oC e separare il surnatante in una nuova provetta da 1,5 mL.
  7. Ripetere la centrifugazione ancora una volta per purificare il plasma.
  8. Dopo la separazione del plasma, conservare i campioni a-80 oC fino all'analisi dell'ormone.
  9. Misurare l'insulina del plasma utilizzando un kit ELISA per il produttore protocollo (Vedi Tabella materiali).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Come risultati rappresentativi, abbiamo utilizzato questo protocollo per misurare la variazione dell'insulina e del lattato di sangue in sei oggetti durante un HIIE in un cicloergometro. Potenza di picco e potenza media per il test di Wingate erano 732 ± ± 120 e 549 84 watt, rispettivamente. Potenza media è stato utilizzato per calcolare la potenza in uscita (494 ± 75 watt) durante la 30 attacchi di s della HIIE.

La figura 2 Mostra il sangue e l'insulina del plasma del lattato variazione durante il HIIE. L'insulina del plasma (Figura 2A) in diminuzione durante la prime e la terza 30 attacchi s ma aumentato durante il secondo periodo e i periodi di recupero. D'altra parte, lattato del plasma (Figura 2B) è diminuito durante la seconda e la terza 30 attacchi s, ma è aumentato durante i primi 30 bout di s e i periodi di recupero.

Figure 1
Figura 1: protocollo di esercizio. Le frecce rosse indicano il tempo di raccolta di campioni di sangue. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2: risultati sperimentali. (A) l'insulina del Plasma (ulU/mL). (B) sangue del lattato (mmol/L). Ogni colore rappresenta un soggetto diverso. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

In questo studio, la vena antecubitale è stata cateterizzata e campioni di sangue sono stati raccolti correttamente durante un esercizio di alto intervallo. Come esempio dell'uso di questa metodologia, i campioni di sangue sono stati analizzati per lattato del sangue e (dopo la separazione del plasma) per l'insulina del plasma. Il vantaggio principale di questo metodo è che permette la raccolta di campioni di sangue in breve periodi di tempo. Allo stesso tempo, ha alcune limitazioni. Per esempio, le modalità di esercizio limitato che consentono il suo utilizzo; il numero dell'assistente necessari e specializzato personale addestrato richiesto; e il rischio del volume basso del campione come conseguenza di pressione sanguigna bassa negli avambracci.

Per una raccolta del campione di sangue di successo, braccio del soggetto dovrebbe essere in posizione statica. Perché la mobilità dell'avambraccio è ridotta, nella sua forma attuale che il metodo può essere applicato solo ad alcune modalità di esercizi. Qui, abbiamo descritto come applicare il metodo quando l'esercizio è eseguito in un ciclo ergometro, ma con modifiche, potrebbe essere utilizzato su un tapis roulant in esecuzione macchina. In entrambi i casi, è necessario personale con esperienza nella raccolta del sangue.

Per quanto riguarda il protocollo di allenamento, ci sono alcune considerazioni che dovrebbero essere affrontate. Se parecchie prove stanno per essere valutati (ad es., con e senza recupero attivo tra periodi), il momento della decisione per le prove è fondamentale. Al fine di evitare variazioni ormonali diurne10,11, si consiglia di eseguire tutte le prove alla stessa ora in giorni diversi. Ancora, il metabolismo è influenzato dall'ora del giorno e i pasti consumati. Pertanto, il digiuno è raccomandato prima delle prove. Inoltre, per migliorare la riproducibilità, è consigliabile un periodo di familiarizzazione con il protocollo di allenamento da parte dei soggetti prima della prova. In questo periodo, i soggetti sperimentali devono eseguire esercizio (progressivamente) simile alla prova principale.

In conclusione, abbiamo descritto un metodo efficace per ottenere diversi campioni di sangue venoso durante l'esercizio. Questo metodo può essere utile per la raccolta dei campioni che possono essere usati per studiare le diverse molecole durante l'esercizio (ad es., metaboliti, ormoni, proteine e RNA).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Acknowledgments

Gli autori si desidera ringraziare Dr. P. Karagiannis per leggere il giornale e professore T. Hoyo per il suo supporto tecnico.

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

  1. Wahl, P., Mathes, S., Köhler, K., Achtzehn, S., Bloch, W., Mester, J. Effects of active vs. passive recovery during Wingate-based training on the acute hormonal, metabolic and psychological response. Growth Horm IGF Res. 23, (6), 201-208 (2013).
  2. Wahl, P., Mathes, S., Achtzehn, S., Bloch, W., Mester, J. Active vs. passive recovery during high-intensity training influences hormonal response. Int J Sports Med. 35, (7), 583-589 (2014).
  3. Nalbandian, H. M., Radak, Z., Takeda, M. Effects of active recovery during interval training on plasma catecholamines and insulin. J Sports Med Phys Fitness. (2017).
  4. Stolen, T., Chamari, K., Castagna, C., Wislff, U. Physiology of Soccer. Sport Med. 35, (6), 501-536 (2005).
  5. Bangsbo, J. The physiology of soccer--with special reference to intense intermittent exercise. Acta Physiol Scand Suppl. 619, 1-155 (1994).
  6. MacInnis, M. J., Gibala, M. J. Physiological adaptations to interval training and the role of exercise intensity. J Physiol. 595, (9), 2915-2930 (2017).
  7. Emberts, T., Porcari, J., Dobers-Tein, S., Steffen, J., Foster, C. Exercise intensity and energy expenditure of a tabata workout. J Sports Sci Med. 12, (3), 612-613 (2013).
  8. Smith, J. C., Hill, D. W. Contribution of energy systems during a Wingate power test. Br J Sports Med. 25, (4), 196-199 (1991).
  9. Dotan, R., Bar-Or, O. Load optimization for the Wingate Anaerobic Test. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 51, (3), 409-417 (1983).
  10. Carrasco-Benso, M. P., et al. Human adipose tissue expresses intrinsic circadian rhythm in insulin sensitivity. FASEB J. 30, (9), 3117-3123 (2016).
  11. Hatfield, D. L., Nicoll, J. X., Kraemer, W. J. Effects of Circadian Rhythm on Power, Force, and Hormonal Response in Young Men. J Strength Cond Res. 30, (3), 725-732 (2016).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics