Name: a rapidly incremented tethered-swimming maximal protocol for cardiorespiratory assessment of swimmers
Uploaded: 2020-01-28T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Rapidly Incremented Tethered-Swimming Maximal Protocol for Cardiorespiratory Assessment of Swimmers at JoVE.com

Questo lavoro è stato sostenuto da CIPER-Foundation for Science and Technology (FCT), Portugal (UID/DTP/00447/2019) e finanziato in parte dal Coordenao de Aperfei-oamento de P essoal de N'vel Superior - Brasil (CAPES) - Finance Code 001", e alla Fondazione Ricerca San Paolo - FAPESP (PROCESS 2016/04544-3 e 2016/17735-1). Gli autori desiderano ringraziare Joo Guilherme S. V. de Oliveira per l'assistenza nel campionamento dei dati. Espada riconosce il sostegno finanziario di IPDJ – Istituto Portoghese di Sport e Gioventù.

I partecipanti allo studio da cui sono stati estratti i dati rappresentativi-soggetti presentati di seguito20 (n n n. 11) sono stati tenuti a dare il loro consenso informato scritto prima dell'avvio dei test dopo le procedure sperimentali, erano stati spiegati i rischi associati e i potenziali benefici della partecipazione. La prima visita comprendeva una sessione di familiarizzazione durante la quale i nuotatori sono stati introdotti al concetto di nuoto legato e le tecniche di misurazio...

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Una sfida di esercizio che comporta un aumento incrementale di WR fino a quando Tlim è un protocollo di test standard per la valutazione degli atleti di resistenza. Quando un test di questo tipo viene eseguito con incremento graduale, ma rapido, è particolarmente utile perché, oltre al V-O2max, lo scambio di gas e i dati di ventilazione raccolti durante il test possono essere utilizzati per distinguere la regione delimitata da GET e RCP dove l'acidosi è presente, ma la pressione arteriosa parzia...

Un test di esercizio che comporta un aumento incrementale del tasso di lavoro (WR) dal basso al massimo (cioè, test di esercizio incrementale; INC) fornisce il metodo gold standard di valutazione cardiorespiratoria per gli atleti di resistenza. Oltre al WR più alto che l'atleta può raggiungere(piccoWR), INC consente anche di determinare il più alto tasso al quale l'individuo può consumare ossigeno (O2) per quella forma di esercizio (V-O2peak) se i dati di scambio di gas e ventilatorio vengono raccolti durante il test1. Il2peak rappresenta la misura del criterio della forma cardiorespiratoria. Inoltre, l'analisi dei dati di scambio di gas e di ventilazione raccolti come WR è aumentata fornisce un modo non invasivo per identificare il punto in cui la concentrazione di lattato di sangue (sangue [lattato]) aumenta al di sopra del valore di base (soglia di lattazione) e il punto in cui inizia ad accumularsi ad un ritmo accelerato (punto di cambio lattate)2. Questi punti di interruzione metabolici sono stimati determinando la soglia di cambio di gas (GET) e il punto di compensazione respiratoria (RCP), rispettivamente3. È importante sottolineare che il GET fornisce una stima robusta del punto in cui il sangue [lattato] inizialmente aumenta, mentre l'"iperventilazione" che caratterizza RCP è un fenomeno più complesso che può essere avviato da input afferente diverso dalla chemoreception di per sé. Di conseguenza, le conclusioni basate sull'identificazione di RCP dovrebbero essere fatte con cautela.
Quando l'esercizio viene mantenuto a un ritmo costante di lavoro (CWR), ci sono profili di risposta fisiologica notevolmente diversi in base al "dominio di intensità dell'esercizio" all'interno del quale il WR cade4,5. In particolare, il raggiungimento di uno "stato stabile]e di un "lattato] è rapido nel dominio moderato, ritardato nel dominio pesante e irraggiungibile nel dominio grave4,5. È ben noto che la velocità con cui O2 può essere consumata a GET durante l'INC (V .O2GET) serve come tasso metabolico che separa il moderato dal dominio pesante durante CWR3,6. Anche se controverse, una serie di osservazioni recenti indicano un'equivalenza simile tra il tasso al quale O2 può essere consumato presso rcP (V-O2RCP) e la separazione pesante/grave7,8,9,10. L'identificazione dei dati raccolti durante l'INC potrebbe quindi essere utile per prescrivere regimi di allenamento specifici per il dominio per gli atleti di resistenza attraverso il tassometabolico con l'avvertenza che allineare un tassometabolico a un tasso di lavoro specifico è più complesso del semplice fatto in base al rapporto del tasso di lavoro V -O2derivato dal test incrementale8,11.
Quando è stato inizialmente esplorato il concetto di test per determinare il V -O2max, i ricercatori hanno fatto eseguire adescrittori di corsa in pista fino al limite della tolleranza all'esercizio fisico (Tlim)ad aumentare la velocità in giorni separati1. La ricerca è stata condotta che ha confermato che il V-O2max può essere determinato anche da simili bout eseguiti a Tlim lo stesso giorno con periodi di riposo intervallati12. Alla fine, è stato dimostrato che un protocollo continuo con WR è aumentato in modo incrementale a intervalli di tempo specifici (ad esempio, ogni 3 min) ha rivelato lo stesso V-O2peak come i test discontinui13. Di conseguenza, questi "test di esercizio graduati" sono diventati lo standard per determinare questa misura del criterio di fitness cardiorespiratorio. Tuttavia, nel 1981, Whipp e colleghi hanno pubblicato ricerche che indicavano che, ai fini della misurazione di V-O2max, l'INC potrebbe essere eseguita interamente nello stato non stabile; cioè, con WR che aumenta continuamente come "funzione liscia del tempo" (RAMP-INC)14. A differenza di INC con fasi estese e aumenti di WR relativamente grandi per fase, l'aumento graduale durante RAMP-INC assicura che la "regione di buffering isocapnico" che separa GET e RCP sia chiaramente definita15. Inoltre, proprio come l'INC con le fasi, ramp-INC può essere utilizzato per valutare "esercizio economico" (cioè, il V-O2 richiesto per dato WR); tuttavia, a differenza dell'INC con le fasi, in questo caso, è l'inverso di "efficienza delta" (cioè, la pendenza della relazione V-O2-WR) che viene utilizzata a questo scopo11 tenendo conto del fatto che a causa della complessità della risposta V-O2 alle velocità di lavoro in tutto lo spettro di intensità, questo parametro non sarà una caratteristica immutabile dell'INC di per sé (ad esempio, RAMP-INC avviato da diversi tassi di base o caratterizzato da diverse pendenze di rampa) o Esercizio CWR 16.
Per i test di fitness generali, INC è di solito eseguita su un ergometro di gamba o tapis roulant perché queste modalità sono più disponibili e il ciclismo delle gambe e camminare / corsa sono familiari alla persona media. Inoltre, la somministrazione di RAMP-INC richiede la capacità di aumentare il WR continuamente in piccoli incrementi (ad esempio, 1 W ogni 2 s); quindi, un ergometro (tipicamente leg cycling) è più adatto per questo tipo di test. Tuttavia, la valutazione degli atleti è più complessa perché gli atleti devono essere testati durante l'esecuzione della modalità specifica di esercizio richiesto per il loro sport. Per i ciclisti e gli individui che partecipano a sport che coinvolgono la corsa, questo non è problematico a causa dell'accessibilità e dell'applicabilità delle suddette macchine di prova. Al contrario, il test ecologicamente valido con lo scambio di gas e la raccolta dei dati di ventilazione e l'incremento graduale del WR richiesto per RAMP-INC è più impegnativo quando si valutano gli atleti acquatici.
Prima dell'avvento dei sistemi di raccolta automatizzati, la valutazione dello scambio di gas dei nuotatori veniva spesso eseguita utilizzando la raccolta Douglas-bag a seguito di una nuotata massima17. Una volta sviluppati i sistemi automatizzati, la collezione "in tempo reale" ha avuto luogo, ma non in condizioni di "nuoto reale" (ad esempio, mentre i nuotatori nuotavano in un flume che controllava WR)17. Purtroppo, il primo metodo ha limitazioni intrinseche dovute alle ipotesi di "estrapolazione all'indietro" mentre il secondo solleva preoccupazioni circa il grado in cui il nuoto flume cambia tecnica17. Lo stato attuale dell'arte prevede l'uso di sistemi di raccolta respiro per respiro portatili che si muovono con il nuotatore lungo la piscina durante il nuoto libero17. Mentre questo tipo di misurazione migliora la validità ecologica, l'incremento graduale del WR è impegnativo. Infatti, inC durante il nuoto libero in genere comporta intervalli di distanza impostata (ad esempio, 200 m) a velocità progressivamente crescente14,15. Ciò significa che un test è costituito da fasi lunghe con grandi incrementi di WR diseguali. Non sorprende quindi che solo un singolo punto di interruzione metabolico (tipicamente chiamato "soglia anaerobica") sia segnalato dai ricercatori che impiegano questo test18,19. Al contrario, abbiamo recentemente dimostrato che sia V'O2GET che V'O2RCP possono essere determinati dai dati raccolti mentre i nuotatori eseguivano il nuoto fermo in una piscina contro un carico che è stato aumentato gradualmente e rapidamente (cioè, il nuoto incrementale con tethered)20. Mentre il modello di respirazione unico che è presente durante il nuoto potrebbe rendere i punti di interruzione di cui sopra più difficile da identificare rispetto alle modalità tipiche di valutazione (osservazione personale), riteniamo che questo metodo di test potrebbe essere adatto come un "ergometro nuotatore" che può essere utilizzato per la valutazione cardiorespiratoria dei nuotatori in un modo simile a come un ciclo stazionario viene utilizzato per i ciclisti. Infatti, abbiamo dimostrato che il V'O2GET, il V'O2RCP e l'economia degli esercizi (come indicato dalla pendenza del carico V-O2)possono essere tutti determinati dal protocollo di nuoto con incremento rapido descritto al di sotto di20.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>3-L syringe</td>
			<td>Hans Rudolph</td>
			<td></td>
			<td>Calibration device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aquatrainer</td>
			<td>COSMED</td>
			<td></td>
			<td>Snorkel system/gas-exchange measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>K4b2</td>
			<td>COSMED</td>
			<td></td>
			<td>Portable CPET unit/gas-exchange measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N200PRO</td>
			<td>Cefise</td>
			<td></td>
			<td>Software program for analysis of force signal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pacer 2 Swim</td>
			<td>Kulzer TEC</td>
			<td></td>
			<td>Swimming velocity management/underwater LED line</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tether-system</td>
			<td>Own design</td>
			<td></td>
			<td>Pulley-Rope system/loading management</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tether attachment</td>
			<td>CEFISE</td>
			<td></td>
			<td>Bracket for attachment to swimmer</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a rapidly incremented tethered-swimming maximal protocol for cardiorespiratory assessment of swimmers

Il test di esercizio incrementale è il mezzo standard per valutare la capacità cardiorespiratoria degli atleti di resistenza. Mentre il tasso massimo di consumo di ossigeno è tipicamente utilizzato come la misura del criterio a questo proposito, due punti di interruzione metabolici che riflettono i cambiamenti nella dinamica della produzione / consumo di lattato come il tasso di lavoro è aumentato sono forse più rilevanti per gli atleti di resistenza da un punto di vista funzionale. L'economia dell'esercizio fisico, che rappresenta il tasso di consumo di ossigeno rispetto alle prestazioni del lavoro submassimo, è anche un parametro importante da misurare per la valutazione della resistenza-atleta. I test incrementali di rampa che comprendono un aumento graduale ma rapido della velocità di lavoro fino al raggiungimento del limite di tolleranza di esercizio sono utili per determinare questi parametri. Questo tipo di test viene in genere eseguito su un ergometro di ciclo o tapis roulant perché è necessaria una precisione per quanto riguarda l'incremento della velocità di lavoro. Tuttavia, gli atleti devono essere testati durante l'esecuzione della modalità di esercizio necessaria per il loro sport. Di conseguenza, i nuotatori sono in genere valutati durante i test incrementali di free-swimming in cui tale precisione è difficile da raggiungere. Recentemente abbiamo suggerito che il nuoto stazionario contro un carico che viene progressivamente aumentato (nuoto legato incrementale) può servire come un "ergometro di nuoto" consentendo una precisione sufficiente per ospitare un modello di carico graduale ma rapido che rivela i punti di interruzione metabolici di cui sopra ed economia dell'esercizio. Tuttavia, il grado in cui il picco di consumo di ossigeno raggiunto durante tale protocollo si avvicina il tasso massimo che viene misurato durante il nuoto libero rimane da determinare. Nel presente articolo, spieghiamo come questo protocollo di nuoto legato rapidamente incrementato possa essere impiegato per valutare la capacità cardiorespiratoria di un nuotatore. In particolare, spieghiamo come la valutazione di un nuotatore competitivo a breve distanza utilizzando questo protocollo ha rivelato che il suo tasso di assorbimento di ossigeno è stato di 30,3 e 34,8 mL - min-1kg-1BM alla sua soglia di scambio di gas e punto di compensazione respiratoria, rispettivamente.

I dati presentati nella tabella 1 e illustrati nella figura 1-4 rappresentano i profili di risposta osservati per un nuotatore maschio (età, 24 anni). Al momento della raccolta dei dati, il nuotatore si allenava per il nuoto agonistico da 7 anni. La sua specialità erano gli eventi freestyle a breve distanza (cioè 50 m e 100 m).
Il carico iniziale sull'INC è stato fissato ad un carico che ha ...

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A Rapidly Incremented Tethered-Swimming Maximal Protocol for Cardiorespiratory Assessment of Swimmers

A differenza della misurazione durante il nuoto libero, che presenta sfide e limitazioni intrinseche, la determinazione di importanti parametri di funzione cardiorespiratoria per i nuotatori può essere effettuata utilizzando un più fattibile e più facile da somministrare il nuoto legato protocollo in rapida incremento con lo scambio di gas e la raccolta dei dati di ventilazione.

Un protocollo massimo tethered-swimming rapidamente incrementato per la valutazione cardiorespiratoria dei nuotatori

Incremental exercise testing is the standard means of assessing cardiorespiratory capacity of endurance athletes. While the maximal rate of oxygen ...

Durante il nuoto stazionario contro un carico crescente, la soglia di scambio del gas e il punto di compensazione respiratoria possono essere facilmente percepibili, due parametri importanti da misurare durante il nuoto libero ad una velocità crescente. La progressione dell'intensità tramite aumenti di carico durante l'esercizio incrementale può essere simmetrica, graduale e rapida durante il nuoto tethered, il che non è il caso durante il nuoto libero incrementale ad una velocità crescente. Ad amministrare la procedura ci saranno Leandro Oliveira, Luiz Gustavo Santos e Camila Vasconcelos, studenti laureati del mio laboratorio.La nuotatrice sarà Julia Kato che è stata coinvolta in allenamenti di nuoto competitivi per cinque anni. Per preparare la cella di carico di 500 chilogrammi che verrà utilizzata per misurare la forza più alta che il nuotatore può esercitare durante due prove che comprendono 30 secondi di nuoto a tutto campo, aprire il programma software N2000PRO e aprire il menu ? Quando viene stabilita la connessione all'interfaccia RS232, apparirà un segnale verde.Impostare il conto alla rovescia per avviare il test, la durata del campionamento e l'intervallo di riposo. Quindi impostare i fotogrammi al secondo a 100 hertz. Impostare l'unità di misura della forza, quindi impostare il tempo di acquisizione in millisecondi.Quindi calibrare la cella di carico con carichi da zero e 10 chilogrammi con il nuotatore all'esterno della piscina. Prima di iniziare il test a due prove, fornire istruzioni sulle prestazioni corrette del nuoto front-crawl all-out e fare in modo che il nuotatore pratichi lo stretching e le oscillazioni di braccio e gamba a bordo piscina. Successivamente, far entrare il nuotatore in piscina ed eseguire un protocollo di riscaldamento standard composto da nuoto front-crawl per 800 metri a intensità luminosa.Alla fine del riscaldamento, consentire al nuotatore di riposare a bordo piscina per 10 minuti. Alla fine del periodo di riposo, attaccare una cella di carico al blocco iniziale tramite la barra di ferro appiattita a forma di L per le misurazioni del nuoto collegato e attaccare un'estremità della fune anelastica alla cella di carico. Utilizzare una cintura progettata su misura con corde attaccate a entrambi i fianchi in modo che il calcio delle gambe non interferisca con la misurazione della forza e attaccare l'altra estremità della corda al nuotatore.Quindi determinare il carico necessario per mantenere il corpo del nuotatore orizzontalmente con una quantità minima di tensione sul sistema di misurazione. Quando il nuotatore è pronto, segnala al nuotatore di iniziare la prova in acqua, monitorando il nuotatore e fornendo incoraggiamento verbale durante il test di 30 secondi. Alla fine della prova, segnalare al nuotatore di terminare il test e staccare il nuotatore dalla corda anelastica.Istruisci il nuotatore a eseguire un protocollo standard di raffreddamento composto da nuoto front-crawl a intensità luminosa e lascia riposare il nuotatore per 30 minuti a bordo piscina. Alla fine del periodo di riposo, riattaccare il nuotatore alla corda anelastica e segnalare al nuotatore di iniziare la seconda prova di nuoto tethered a tutto tondo. Al termine della prova, segnalare al nuotatore di interrompere il test ed eseguire un secondo protocollo di raffreddamento standard composto da nuoto front-crawl ad intensità luminosa.Alla fine del raffreddamento, consentire al nuotatore di uscire dalla piscina. Per una prova di nuoto tethered incrementale, dopo aver calcolato i carichi per resistere allo spostamento in avanti del nuotatore durante la prova, verificare il collegamento di comunicazione tra il computer e l'unità metabolica portatile automatizzata all'interno del software dell'unità. Alimentare l'unità per consentire all'unità di riscaldarsi per 45 minuti e verificare che le batterie siano completamente cariche.Quindi inserisci i dati del soggetto, la temperatura ambiente e l'umidità. Per preparare il nuotatore per il test incrementale, installare una maschera facciale e uno snorkeling sul nuotatore. Istruisci il nuotatore a riposare a bordo piscina per raccogliere lo scambio di gas di base e i dati ventilatori.Dopo 10 minuti, istruisi il nuotatore a eseguire un protocollo di riscaldamento standard composto da nuoto front-crawl a intensità luminosa indossando il sistema di snorkeling per garantire la familiarizzazione. Al termine del riscaldamento, staccare una fune anelastica al nastro con l'altra estremità della fune attaccata al sistema di carico. Fissare la cintura intorno alla vita del nuotatore.Istruisci il nuotatore a entrare nella piscina e a utilizzare i due marcatori dal fondo della piscina per i punti di riferimento per consentire loro di mantenere una posizione relativamente fissa all'interno della piscina. Quando il nuotatore è pronto, segnala di iniziare il test e monitora il nuoto durante la prova. Un assistente di ricerca esperto nel monitoraggio di questo tipo di prove dovrebbe tenere l'unità di analisi del gas a bordo piscina senza ostacolare lo spostamento del nuotatore o elevare la testa del nuotatore.Questo test richiede uno sforzo sincronizzato che include la modifica del carico, l'incoraggiamento del nuotatore, il monitoraggio della posizione nell'acqua e i dati raccolti. Durante la prova, aumentare il carico cronometrando le fasi di 60 secondi. Quando il nuotatore non è più in grado di mantenere la posizione richiesta nonostante un forte incoraggiamento verbale, terminare il test e registrare il tempo per limitare la tolleranza all'esercizio.Utilizzare il tempo fino al limite della tolleranza di esercizio per calcolare le fasi completate e registrare i carichi per ogni fase e il carico di picco. Quindi stacca il nuotatore dalla corda anelastica e istruisci il nuotatore a eseguire un protocollo di raffreddamento standard composto da nuoto front-crawl ad un'intensità da bassa a moderata prima di uscire dalla piscina. Il carico iniziale sul test di esercizio incrementale è stato impostato su un carico che superava quello richiesto al nuotatore per mantenere l'allineamento del corpo prima dell'inizio della nuotata a tutto campo del 30% della differenza tra la forza media misurata durante la nuotata a tutto campo e la nuotata iniziale a tutto campo.Il carico è stato quindi aumentato di 0,7 chilogrammi per ogni fase di 60 secondi. Il limite di tolleranza all'esercizio fisico per il nuotatore si è verificato nella fase 10 dopo 576 secondi. Quando i dati sull'assorbimento di ossigeno respiro per respiro raccolti durante la linea di base e le porzioni di esercizio del test di esercizio incrementale sono stati calcolati in bidoni consecutivi di nove secondi, la media di rotolamento di tre punti più alta è stata di 3,44 litri al minuto e la pendenza del carico di assorbimento dell'ossigeno era di 261 millilitri al minuto per chilogrammo.Durante il rapido test di esercizio incrementale, il declino dell'anidride carbonica arteriosa del sangue e dell'anidride carbonica delle maree finali che caratterizza la compensazione respiratoria e la risposta all'acidosi metabolica non si verifica per almeno due o più minuti, durante i quali il lavoro e i tassi metabolici continuano ad aumentare. Per questo nuotatore, i tassi metabolici che caratterizzano questi distinti cambiamenti nello scambio di gas e nella risposta ventilatoria, guidati dall'aumento del contributo del percorso anaerobico alla domanda di energia, si sono verificati rispettivamente al 75% e all'86% del picco di assorbimento di ossigeno. I tecnici che somministrano la prova devono essere coordinati in quanto è necessario un tempismo preciso e il nuotatore deve essere altamente motivato e familiare con i nuovi aspetti del nuoto tethered.Poiché la risposta metabolica ad un aumento lineare del lavoro non è lineare, questo tipo di test consente l'identificazione dei punti di interruzione che definiscono la non linearità di un atleta.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

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Un protocollo ottimizzato per elettroforetica Mobility Shift Assay Utilizzando oligonucleotidi infrarosso colorante fluorescente etichettati

Electrophoretic Mobility Shift Assays (EMSA) are an instrumental tool to characterize the interactions between proteins and their target DNA sequences. ...

Ricerca

Biochimica

A Tailored HPLC Purification Protocol That Yields High-purity Amyloid Beta 42 and Amyloid Beta 40 Peptides, Capable of Oligomer Formation

Un Tailored HPLC purificazione protocollo che i rendimenti di elevata purezza beta-amiloide 42 e beta amiloide 40 peptidi, in grado di Oligomer Formazione

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Valutazione dell'ossidazione cellulare utilizzando una proteina fluorescente verde sensibile al comparto subcellulare

Measuring the intracellular oxidation/reduction balance provides an overview of the physiological and/or pathophysiological redox status of an organism. ...