Auswirkungen von High-Intensity-Intervall-Übung und moderate Intensität kontinuierliche Übung auf dem kardialen Troponin T-Niveau in einem frühen Stadium des Trainings

Zusammenfassung

Hier präsentieren wir Protokolle von Hochintensitätsintervall und mäßiger Intensität kontinuierliche Übung, um die Reaktion der zirkulierenden Herztroponin T (cTnT) Konzentration auf akute Bewegung über 10 Tage zu beobachten. Die Informationen können bei klinischen Interpretationen der cTnT-Erhöhung nach der Übung helfen und die Verschreibung von Bewegung leiten.

Zusammenfassung

Eine Erhöhung des Herztroponint (cTnT), als hochspezifischer Biomarker für Kardiomyozytenschäden, nach kontinuierlicher Übung mit mittlerer Intensität (MCE), wurde beschrieben. Die übungsinduzierte cTnT-Antwort verzerrt die diagnostische Rolle des cTnT-Assays. Obwohl High-Intensity-Intervall-Übung (HIE) an Popularität gewinnt und Bedenken hinsichtlich ihrer Sicherheit bestehen bleiben, sind die verfügbaren Daten im Zusammenhang mit der cTnT-Freisetzung nach HIE begrenzt, was die Verwendung von HIE als Gesundheitsintervention behindert. Hier stellen wir drei repräsentative HIE-Protokolle vor [traditionelle SE (wiederholte 4 min Radfahren bei 90% V'O_2max durchsetzt mit 3 min Ruhe, 200 kJ/Session); Sprintintervallübung (SIE, wiederholte 1 min Radfahren bei 120% V'O_2max durchsetzt mit 1,5 min Ruhezeit, 200 kJ/Sitzung); und wiederholte Sprintübung (RSE, 40 x 6 s All-out Sprints durchsetzt mit 9 s Pause)] und ein repräsentatives MCE-Protokoll (kontinuierliche Stellsport mit einer Intensität von 60% V-O_2max, 200 kJ/Session). 47 sitzende, übergewichtige junge Frauen wurden nach dem Zufallsprinzip einer von vier Gruppen (HIE, SIE, RSE und MCE) zugeordnet. Sechs Kämpfe der jeweiligen Übung wurden von jeder einzelnen Gruppe durchgeführt, wobei jeder 48 h auseinander war. In der Zwischenzeit war die Dauer des gesamten Testzeitraums für vier Gruppen mit 10 Tagen identisch. Vor und nach den ersten und letzten Übungskämpfen wurde eine Bewertung von cTnT durchgeführt. Die aktuelle Studie liefert einen Bezugsrahmen, der ein klares Bild davon vermittelt, wie sich eine bestimmte Übungseinheit auf die zirkulierende cTnT-Konzentration im frühen Stadium des Trainings auswirkt. Die Informationen können bei klinischen Interpretationen der cTnT-Erhöhung nach der Übung helfen und die Verschreibung von Übungen, insbesondere für HIE, leiten.

Einleitung

Die Vorteile der regelmäßigen Bewegung auf dem Herzen sind gut dokumentiert¹. Das Risiko von Herzereignissen, wie akutem Myokardinfarkt (AMI), steigt jedoch während einer intensiven Übung vorübergehend^{an 2,3}. Personen mit niedrigem Niveau der regelmäßigen körperlichen Aktivität zeigen ein höheres Risiko für AMI^2,3. Herztroponin T (cTnT) ist der biochemische Goldstandard bei der Diagnose von AMI⁴. Es gibt jedoch einen aufkeimenden Beweis dafür, dass das cTnT nach kontinuierlicher längerer Übung erhöht wird, was zweifellos die diagnostische Rolle des cTnT-Assays⁵verzerrt.

Die sich wiederholenden Anfälle von relativ intensiver Bewegung durchsetzt mit kurzen Pausen sind ein typisches Element der High-Intensity-Intervall-Übung (HIE), die in verschiedenen Bereichen wie Herzrehabilitation, Gesundheit und Fitness immer beliebter wird^{6 ,7}. Das weitverbreitete Interesse an HIE ist zum Teil auf die Fähigkeit des HIE-Trainings zurückzuführen, vorteilhafte physiologische Anpassungen hervorzurufen, die dem traditionellen kontinuierlichen Training mit mittlerer Intensität (MCE) ähneln oder überlegen sind, trotz eines reduzierten Gesamtübungsvolumens und Zeitaufwand⁶. Aufgrund der hohen Herznachfrage wurden jedoch Bedenken hinsichtlich der Sicherheit von HIE geäußert⁸. Bis heute sind die verfügbaren Daten im Zusammenhang mit der cTnT-Freisetzung auf HIE begrenzt. Darüber hinaus hat keine frühere integrierte Studie die Auswirkungen verschiedener Modalitäten von HIE und traditionellem MCE auf das Auftreten von cTnT bei Bewegung untersucht. Somit ist unklar, ob bei der Entzerrung der gesamten mechanischen Arbeit zwischen HIE und MCE unterschiedliche Übungsformate zur Unterscheidung in cTnT-Konzentrationen führen und wie hoch der Bereich der erhöhten cTnT-Werte ist. Da Übungen mit höheren Intensitäten zu einem höheren Risiko für Herzereignisse führen können^2,3, ist es relevant, repräsentative HIE- und MCE-Vorschläge mit dem bekannten Spektrum an cTnT-Antworten zu entwickeln. Die Bewertung der übungsassoziierten cTnT-Erhöhung könnte möglicherweise bei der klinischen Entscheidungsfindung hilfreich sein und klinische Physiologen bei der Entwicklung effektiverer und sicherer Ersolltender unterstützen.

Folglich skizzieren wir Protokolle der drei repräsentativen Arten von HIE und einer repräsentativen ART von MCE, um physiologische Daten zu sammeln und dabei cTnT-Antworten zu beobachten. In Anbetracht der Tatsache, dass das Risiko von akuten Herzereignissen bei Menschen, die nicht regelmäßig^Bewegungausüben 2^,3 und die Gesamtfreisetzung von cTnT durch Bewegung induziert reduziert mit regelmäßigen Training⁹, diese Studie rekrutiert sitzende, übergewichtige Frauen, die ein 10-tägiges Trainingsprogramm absolviert haben. Dies bot die Aussicht, in der frühen Phase der Ausbildung zu arbeiten und eine unterrecherchierte Gruppe ins Visier zu nehmen.

Protokoll

Das Protokoll (Nr. 31771319) wurde vom Hebei Normal University Review Board genehmigt und entsprach der Erklärung von Helsinki. Alle Teilnehmer erteilten vor der Teilnahme an den beschriebenen Tests ihre schriftliche Einwilligung in Kenntnis der Sachlage.

1. Teilnehmer-Screening und Vorbereitung auf das Experiment

1. Stellen Sie bei der Rekrutierung sicher, dass die Teilnehmer die folgenden Inklusionskriterien erfüllen: im Alter zwischen 18 und 25 Jahren, ein Mindest-Body-Mass-Index (BMI) von 23 kg/m, der für asiatische Erwachsene¹⁰, gleichbleibendes Körpergewicht (ca. 2 kg) für die meisten in den letzten drei Monaten kein Trainingstraining oder regelmäßige körperliche Aktivitäten, keine Aufzeichnung von hormonellen, orthopädischen oder kardiovaskulären Erkrankungen, Diabetes, Hyperlipidämie, Bluthochdruck oder polyzystischem Eierstocksyndrom, sowie keine aktuelle Verwendung von Medikamente (einschließlich Antibabypillen) und keine Geschichte des Rauchens.
2. Weisen Sie 47 teilnahmeberechtigte Teilnehmer zufällig einer der folgenden vier Gruppen zu: traditionelle HIE (n = 12), Sprintintervallübung (SIE, n = 11), wiederholte Sprintübung (RSE, n = 12) oder MCE (n = 12) Gruppe.
3. Passen Sie die entsprechende Sitzhöhe auf den Radergometern an und zeichnen Sie sie auf, so dass der Teilnehmer bei vollem Abschlag des Pedals mit einer leichten Kniebeuge (ca. 10°) in die Pedale tritt.
4. Weisen Sie die Teilnehmer an, zwei erste Übungseinheiten (wie in Schritt 3 beschrieben) durchzuführen, um sie mit der jeweiligen Art der Radfahrübung (HIE, SIE, RSE oder MCE) vertraut zu machen.

2. Experimentelle Verfahren

1. Weisen Sie zunächst jeden Teilnehmer an, einen kontinuierlichen inkrementellen Test an einem Spannungstestzyklus-Ergometer durchzuführen, um die maximale Sauerstoffaufnahme zu bewerten (V-O_2max).
   1. Aufwärmen für 5 min bei 25 W. Beginnen Sie dann den Test mit kontinuierlichen 2 min Stufen (20 W Inkrement pro Stufe) beginnend bei 50 W mit einer Pedalfrequenz von 60 Rprossen bis zur volitionalen Erschöpfung.
   2. Verwenden Sie einen metabolischen Analyser, um den Sauerstoffverbrauch während des Trainings zu messen.
   3. Berechnen Sie die V-O_2max basierend auf dem höchsten 30 s Durchschnittswert. Berechnen Sie dann eine Ausgangsleistung, die in den Gruppen MCE, HIE und SIE 60 %, 90 % und 120 % V-O_2max auslöst, indem Sie die Gleichung der linearen Regression verwenden, indem Sie den stationären Zustand V-O2 im Vergleich zur Ausgangsleistung¹¹darstellen.
2. Mindestens 5 Tage nach der Bewertung der Vorintervention weisen Sie die HIE-, SIE-, RSE- und MCE-Gruppen an, ihre jeweilige Ausbildung zu beginnen.
   HINWEIS: Starten Sie alle Trainingstests zur gleichen Tageszeit (z. B. 11:00 Uhr). Stellen Sie unterdessen sicher, dass die Tests in einem Labor mit temperatur- und feuchtigkeitsgesteuerten Einstellungen (20 °C und 50 % relative Luftfeuchtigkeit) durchgeführt werden. Bitten Sie alle Teilnehmer, sich während des Experiments an ihre täglichen Aktivitäten und Essgewohnheiten zu halten.
   1. Weisen Sie den Teilnehmer an, nach einem routinemäßigen Aufwärmen 48 Stunden lang auf anstrengende Übungen zu verzichten, die HIE-, SIE-, RSE- und MCE-Gruppen anzuweisen, ihre jeweilige Übungseinheit auf einem Zyklusergometer wie angeordnet zu unternehmen. Führen Sie das Übungsprotokoll wie in Schritt 3 beschrieben aus.
   2. Führen Sie 6 Übungseinheiten durch, die über einen Zeitraum von 10 Tagen für alle vier Gruppen durchgeführt werden. Wählen Sie die Übungseinheiten 1^st (1ST) und 6^th (6TH), um die cTnT-Reaktion auf die akute Übung zu beobachten (Abbildung 1).

Abbildung 1: Schematisches Diagramm der Studienverfahren. HIE = Intervallübung mit hoher Intensität; SIE = Sprintintervallübung; RSE = wiederholte Sprintübung; MCE = kontinuierliche Übung mit mittlerer Intensität. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

4. Zeichnen Sie ein kontinuierliches Elektrokardiogramm (EKG) während des Trainings über einen tragbaren Elektrokardiographen (EKG) Monitor auf.
5. Ziehen Sie venöse Blutproben vor und unmittelbar nach dem Training, sowie 3 h und 4 h nach der gewählten Übungseinheit, um das Serum cTnT zu bewerten. Mit den Probanden in einer sitzenden Position, ziehen Sie 5 ml venöses Blut aus der antekubitalen Vene für jede Probe.
   HINWEIS: Die Zeitpläne für Blutproben nach dem Training entsprachen unseren früheren Arbeiten, die zeigten, dass die CTnT-Konzentrationen im Blut ihren Höhepunkt 3 oder 4 h erreichten, nachdem sie in einer Laborstudie¹²durchgeführt wurden.
6. Für die Trennung des Serums das Blut bei Raumtemperatur gerinnen lassen. Zentrifuge die Blutproben bei 3.500 x g für 20 min.
7. Serum ansaugen und bei -80 °C für die anschließende Analyse von cTnT lagern.
8. Verwenden Sie einen Analysator, um die quantitative Messung des cTnT mit einem hochempfindlichen Immunoassay auf Basis der Elektrochemilumineszenztechnologie durchzuführen. Nehmen Sie 1 ml des Serums und legen Sie es in ein spezielles Reagenzglas zur Messung von cTnT. Legen Sie dann das Rohr in den Analysator ein und drücken Sie die Starttaste.
   HINWEIS: Das humane cTnT-Protein selbst besteht aus 288 Aminosäuren. Für den Test werden zwei monoklonale Antikörper verwendet, die speziell gegen menschliches Herztroponin T gerichtet sind. Die Antikörper erkennen den zentralen Teil des kardialen Troponin-T-Proteins⁴, das speziell auf zwei Epitope an den Aminosäurepositionen 125-131 und 136-147 abzielt.

3. Übungsprotokolle

1. Weisen Sie in jeder Übungssitzung die 4 Gruppen an, die folgenden Schritte auszuführen.
   1. Schließen Sie ein identisches 10 min Warm-up bei 50-60% der HR_max (Prozentsatz der individuellen maximalen Herzfrequenz während der Übungseinheit) und 5 min Abkühlung bei 20 W ab.
   2. Nach dem Aufwärmen. Haben Sie eine 2 min Erholungsphase, in der die Teilnehmer sitzen bleiben, aber stationär auf dem Zyklusergometer.
   3. Weisen Sie die Teilnehmer an, so schnell wie möglich zu Beginn jedes Trainingskampfes zu beschleunigen, um die beabsichtigte Intensität zu erreichen. Während dieser Zeit legt ein Forscher das jeweilige Übungsprotokoll in einem PC-Computer fest und zählt dann "5-4-3-2-1-Go!" herunter. Auf Befehl von "Go!" beginnen die Teilnehmer, das computergestützte System zu trainieren und zu aktivieren.
      HINWEIS: Beschleunigen Sie bei MCE, HIE und SIE auf die geplante Intensität (siehe Schritt 2.1.3), d. h. 60 %, 90 % bzw. 120 % V-O_2max. Beschleunigen Sie für die RSE die Übung "all-out" (siehe Schritt 3.4). Das Ergometer ist mit einem PC-Computer mit spezifischer Software verbunden.
   4. Weisen Sie die Teilnehmer an, während des Radfahrens sitzen zu bleiben und ihre Füße mit Zehenclips an den Pedalen zu befestigen, und ermutigen Sie die Teilnehmer mündlich, sich in jeder Sitzung maximal anstrengen zu müssen, um die gewünschte Intensität zu trainieren.
2. HIE-Protokoll: Wiederholen Sie 4 min Übung auf einem Stresstest-Zyklus-Ergometer mit einer Intensität von 90% V-O_2max, gefolgt von einer 3 min passiven Erholung (vollständige Ruhe), bis die angestrebte 200 kJ Arbeit erreicht ist.
3. SIE-Protokoll: Wiederholen Sie 1 min Übung auf einem Stresstest-Zyklus-Ergometer mit einer Intensität von 120% von V-O_2max, gefolgt von einer 1,5 min passiven Erholung, bis die angestrebte 200 kJ Arbeit erreicht ist.
4. RSE-Protokoll: Wiederholen Sie 6 s "All-out"-Sprints, durchsetzt mit 9 s passiven Erholungsperioden auf einem Wingate-Testzyklus-Ergometer, mit einem Widerstand von 1,0 kg, bis die angestrebten 40 Wiederholungen erreicht sind und die gesamte mechanische Arbeit aufgezeichnet wurde.
5. MCE-Protokoll: Führen Sie kontinuierliche Zyklusübungen durch, bis ein Ziel von 200 kJ Arbeit erreicht ist, mit einer Intensität von 60% V'O_2max.

4. Statistische Analysen

1. Führen Sie datenanalysen mit einem statistischen Softwarepaket durch. Bewerten Sie die Normalität der Daten mit dem Kolmogorov-Smirnov-Test¹². Verwenden Sie P < 0,05, um die statistische Signifikanz zu bewerten.
2. Vergleichen Sie die Unterschiede im_{HR-Mittelwert} (mittlere Herzfrequenz während der Übungssitzung) und %HR_max in den vier Gruppen (HIE, SIE, RSE und MCE) und den beiden beobachteten Übungssitzungen (1ST und 6TH) mit zweiseitiger ANOVA mit wiederholten Messungen. Verwenden Sie den Post-hoc-Test Newman-Keuls für Fälle, in denen der Haupteffekt signifikant ist.
3. Vergleichen Sie cTnT über die Zeitpunkte (Pre-Übung und Peak post-exercise) und zwei beobachtete Übungssitzungen (1ST und 6TH) mit dem nicht-parametrischen Wilcoxon signierten Ranks-Test wegen der verzerrten Verteilung der cTnT-Daten. Darüber hinaus wurde der Kruskal-Wallis-Test verwendet, um die statistische Signifikanz von Unterschieden in den cTnT-Spiegeln in den vier Gruppen (HIE, SIE, RSE und MCE) zu bewerten, und der Mann-Whitney U-Test wurde gegebenenfalls für paarweise Vergleiche verwendet.

Ergebnisse

Alle Teilnehmer (n = 47) schlossen die Studie ab, und während der Tests in den vier Gruppen wurden keine negativen Herzereignisse (z. B. Brustschmerzen und Anzeichen einer Myokard-Ischämie am EKG) gefunden. Erwartungsgemäß sind die Daten über die akute Übungsherzfrequenz (HR) einschließlich_HR-Mittel wert und %HR_maxbei der IST-Bewertung ähnlich (alle P > 0,05) mit denen in der 6TH-Bewertung in allen vier Gruppen. Darüber hinaus sind die HR-Daten in den RSE- und MCE-Gruppen die höch...

Diskussion

Die sich wiederholenden kurzen bis langen Anfälle von ziemlich hochintensiven Übungen, die mit Erholungsphasen durchsetzt sind, sind in HIE involviert, das in traditionelle HIE-Bemühungen ("nahezu maximale" Anstrengungen) und SIE ("supramaximal"-Bemühungen) unterteilt ist, wobei eine gemeinsame Klassifizierung verwendet wird. Schema⁶. Darüber hinaus ist RSE eine besonders intensive Form von SIE, bei der die Aktivität "all-out" ist, aber nur für 3 bis 7 s⁶dauert. Nach...

Materialien

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