Θερμορύθμιση και απόδοση αναιμικών και μη κατά την άσκηση σε αντίξοες περιβαλλοντικές συνθήκες

Abstract

The physiological responses of anemic individuals to exercise have been examined mainly by acute induction of anemia through bloodletting, while few studies have investigated the cardiovascular and thermoregulatory response of chronically anemic individuals to adverse environmental conditions (altitude, heat, cold). However, these studies either were conducted at rest (thermoregulation) or used exercise with small muscle mass (anemia+hypoxia). Study 1. Cardiovascular responses and muscle and brain oxygenation were examined in women with mild iron deficiency anemia (N=8) compared to healthy women (N=8) in normoxia (FIO2:20.94%) and hypoxia (FIO2:13.6%) during a V̇O2max test on a cycle ergometer. The two groups differed (p<0.01) in [Hb] (ANM:11.3±0.4 CON:13.3±0.4 g/dl, and V̇O2max, (ANM:37.3±2.80 CON: 40.8±1.96 ml/kg/min). The decrease in V̇O2max and peak power output with hypoxia was greater in anemic than in healthy women by 5% (p=0.02) and 5.4% (p=0.004), respectively. At maximal exercise in hypoxia, MAP decreased compared to normoxia only in anemic women, while only healthy subjects were able to expand O2 extraction (p<0.05), as examined with changes in muscle HHb. Cerebral oxygenation (TSI%) decreased proportionally with the decreased CaO2 (r=0.95, p<0.001). Studies 2 & 3. Thermoregulatory and cardiovascular responses of anemic (5F, 4M) and non-anemic (5F, 4M) subjects were examined during prolonged exercise in cold (11°C, 40%RH), hot (33°C, 40%RH) and thermoneutral (22°C, 40%RH) environments. Subjects cycled at an intensity 10% below respiratory threshold until Tre increased by 1°C or 1 h of exercise was completed. Anemic subjects had a smaller increase in Tre in the cold (p=0.047) compared to healthy subjects, and only healthy subjects increased their metabolism (V̇O2) compared to the thermoneutral environment (p=0.03). Anemic subjects had lower Tsk in the cold than healthy subjects (p=0.04) and higher MAP compared to the thermoneutral environment (p=0.04). In the heat, the two groups did not differ in Tre (p>0.05), however, anemic subjects had higher cardiovascular drift, as reflected by increased heart rate (ΔHR ANM:14±8 vs. CON:7±5 beats/min, p=0.04) and reduced stroke volume (ANM vs. CON p=0.003). In summary, the combination of anemia+hypoxia reduces exercise tolerance due to a greater drop in V̇O2max and cerebral TSI%. Anemic individuals have reduced thermoregulatory capacity in the cold and experience higher cardiovascular stress in both cold and heat compared to controls. These findings have high practical and clinical significance, because the level of anemia and the environments examined in this study occur in sports, work and recreational activities, but also because anemia coexists in various diseases.

Οι φυσιολογικές αποκρίσεις των αναιμικών στην άσκηση έχουν εξεταστεί κυρίως με οξεία πρόκληση αναιμίας μέσω αφαίμαξης, ενώ ελάχιστες μελέτες έχουν διερευνήσει την καρδιαγγειακή και θερμορυθμιστική απόκριση χρόνια αναιμικών σε αντίξοες περιβαλλοντικές συνθήκες (υψόμετρο, ζέστη, κρύο). Ωστόσο, οι μελέτες αυτές είτε διεξήχθησαν σε ηρεμία (θερμορύθμιση) είτε χρησιμοποίησαν άσκηση με μικρή μυϊκή μάζα (αναιμία+υποξία). Μελέτη 1. Εξετάστηκαν οι καρδιαγγειακές αποκρίσεις και η οξυγόνωση μυός και εγκεφάλου σε γυναίκες με ήπια σιδηροπενική αναιμία (N=8) συγκριτικά με υγιείς (N=8) σε νορμοξία (FIO2:20.94%) και υποξία (FIO2:13.6%) κατά τη διάρκεια δοκιμασίας V̇O2max στο κυκλοεργόμετρο. Οι δύο ομάδες διέφεραν (p<0.01) ως προς την [Hb] (ANM:11.3±0.4 CON:13.3±0.4 g/dl) και τη V̇O2max, (ANM:37.3±2.80 CON: 40.8±1.96 ml/kg/min). Η μείωση της V̇O2max και της κορυφαίας παραγόμενης ισχύος με την υποξία ήταν μεγαλύτερη στις αναιμικές από ότι στις υγιείς κατά 5% (p=0.02) και 5.4% (p=0.004), αντίστοιχα. Στη μέγιστη άσκηση στην υποξία η MAP μειώθηκε σε σύγκριση με την νορμοξία μόνο στις αναιμικές, ενώ μόνο οι υγιείς κατάφεραν να διευρύνουν την απόσπαση Ο2 (p<0.05), όπως αυτή εξετάστηκε με τις μεταβολές στη μυϊκή HHb. Η εγκεφαλική οξυγόνωση (ΤSI%) μειώθηκε ευθύγραμμα με τη μείωση στη CaO2 (r=0.95, p<0.001). Μελέτες 2 & 3. Εξετάστηκαν οι θερμορυθμιστικές και καρδιαγγειακές αποκρίσεις αναιμικών (5ΓΥΝ, 4ΑΝ) και μη (5ΓΥΝ, 4ΑΝ), κατά την παρατεταμένη άσκηση στο κρύο (11°C, 40%RH), στη ζέστη (33°C, 40%RH) και σε θερμοουδέτερο (22°C, 40%RH) περιβάλλον. Οι δοκιμαζόμενοι ποδηλάτησαν με ένταση 10% κάτω απ’ το αναπνευστικό κατώφλι μέχρι η Tre να αυξηθεί κατά 1°C ή να συμπληρωθεί 1h άσκησης. Οι αναιμικοί είχαν μικρότερη αύξηση Tre στο κρύο (p=0.047) σε σχέση με τους υγιείς και μόνο οι υγιείς αύξησαν τον μεταβολισμό τους (V̇O2) σε σύγκριση με το θερμοουδέτερο περιβάλλον (p=0.03). Οι αναιμικοί παρουσίασαν χαμηλότερη Tsk στο κρύο απ’ ό,τι οι υγιείς (p=0.04) και υψηλότερη MAP σε σύγκριση με το θερμοουδέτερο περιβάλλον (p=0.04). Στην άσκηση στη ζέστη οι δύο ομάδες δεν διέφεραν ως προς τη Tre (p>0.05), ωστόσο οι αναιμικοί παρουσίασαν υψηλότερη καρδιαγγειακή παρέκκλιση, όπως απεικονίστηκε στην αυξημένη καρδιακή συχνότητα (ΔHR ANM:14±8 vs. CON:7±5 παλμοί/λεπτό, p=0.04) και τον μειωμένο όγκο παλμού (ANM vs. CON p=0.003). Συμπερασματικά, ο συνδυασμός αναιμίας+υποξίας μειώνει την ανοχή στην άσκηση εξαιτίας της μεγαλύτερης πτώσης της V̇O2max και της εγκεφαλικής οξυγόνωσης. Άτομα με αναιμία εμφανίζουν μειωμένη θερμορυθμιστική ικανότητα στο κρύο και υφίστανται υψηλότερη καρδιαγγειακή επιβάρυνση στο κρύο και στη ζέστη. Τα ευρήματα αυτά έχουν υψηλή πρακτική και κλινική σημασία, διότι το επίπεδο αναιμίας και τα περιβάλλοντα που εξετάστηκαν σ’ αυτή τη μελέτη εμφανίζονται σε αθλητικές, εργασιακές και ψυχαγωγικές δραστηριότητες, αλλά και γιατί η αναιμία συνυπάρχει σε διάφορες παθήσεις.