A pulmonalis és a légzőizom működése a maratoni és az ultramaratonos futásra reagálva: áttekintés

A cikk javítása elérhető

Ez a cikk frissült

Absztrakt

Bevezetés

A maratoni lábnyomot (42,2 km) egykor az emberi állóképesség legnagyobb teljesítménye között tartották számon [1], és ennek eredményeként a maratoni futást széles körben alkalmazták modellként a fiziológiai funkció határainak vizsgálatához. Az elmúlt évtizedekben egyre nagyobb népszerűségnek örvend az ultramaraton; minden olyan lábnyom, amely meghaladja a hagyományos maratont [2], és amely általában> 6 órán át tart [3]. A legtöbb ultramaraton 50–160 km-es távokon, egy szakaszban, 3100 km-ig terjed, többlépcsős versenyeken. A versenyek világszerte vitatottak, gyakran távoli helyeken, valamint a szélsőséges hőmérsékleti és magassági fokokon. A maratoni és az ultramaratoni események fiziológiai igényei jelentősek, több testrendszert is érintenek, így kiváló modellt nyújtanak a rendkívüli terhelésre és stresszre adott adaptív válaszok tanulmányozásához [2].

Egészséges embereknél a légzőrendszer megfelelő kapacitással rendelkezik a tüdő szellőzésével és a gázcserével szemben támasztott állóképességi követelmények kielégítésére. Például a képzetlen alanyok testmozgásának szellőztetése legalább 2+ rendelkezésre állást igényel a sarcolemma-ban [15]. Ennek megfelelően ma már egyre több a munka, ami azt sugallja, hogy a tartós állóképesség gyakorlásának légzési igényei veszélyeztethetik a tüdő nyugalmi működését, és gyengíthetik a légzőizmok funkcionális munkaképességét, amelyek mind az egészségre, mind az állóképességre gyakorolt hatással lehetnek.

Az állóképességi futás alkalmazott fiziológiájáról szóló számos áttekintés ellenére az 1980-as években csak egy cikk tekintette át a részvételre adott pulmonális reakciókat [1], arra a következtetésre jutva, hogy a maratoni futás mérsékelt-magas szintű pulmonális szellőzéssel jár (> 80 L ∙ min −1), elegendő ahhoz, hogy kiváltja a verseny utáni tüdő kapacitás csökkenését, és bizonyíték a légzőizom fáradtságára. A maratoni futás légzőszervi következményeinek egyetlen korabeli áttekintése [16] korlátozott terjedelmű vitát kínált, és a tüdőfunkció mutatóira vonatkozó irodalom nagy részét kihagyta. Az elmúlt néhány évtizedben számos új tanulmány számolt be arról, hogy csökkent a pulmonális funkció a maratonra és az ultramaratonra adott válaszként. A legtöbb tanulmány tisztázta a gyógyulás időbeli lefolyását - vannak jelentések az ellenőrzött laboratóriumi körülmények között és a terepen, távoli és/vagy szélsőséges környezetekben gyűjtött adatokról, és számos tanulmány fejlett technikákkal, például az egész testen keresztül értékelte a légzési reakciókat. pletizmográfia és mágneses idegstimuláció. Így most már erőteljesebben, gépiesebben megértjük a maratonra és az ultramaratonra vonatkozó rosszul adaptív légzési reakciókat, és frissített felülvizsgálat indokolt.

Mód

Ez az áttekintés a pulmonalis rendszer válaszaival (azaz a légáramlás és a gázcsere), valamint a légzőizom fáradtságának gyakoriságával foglalkozik a maratoni és az ultramaratonos futás során. Noha a maratoni futam egy előre meghatározott távon (azaz 42,2 km-en) veszekedik, az „ultramaraton” egy tág kifejezés, amely különféle távolságú versenyeket tartalmaz, például 31 mérföld (50 km; Blackwater Trail, Florida, USA) és 100 mérföld között. (161 km; Ultra-Trail du Mont-Blanc, Alpok) egy szakaszban, és akár 3100 mérföld (4989 km; Self-Transcendence 3100 Mile, New York, USA) többlépcsős versenyeken. Tekintettel az ultramaratonos futás akut légzési reakcióival kapcsolatos adatok viszonylagos kevésségére, a felvételre szánt verseny típusát nem korlátozták, azzal a figyelmeztetéssel, hogy a cikk kifejezetten az ultramaratonra (azaz a lábnyomokra) adott válaszokat értékelte, és nem -tartós versenyzés általában. A cikkeket három online adatbázisban (Pubmed, MEDLINE, Google Scholar; 1924–2019) keresték, és a keresési kifejezések az alábbiak különböző kombinációit tartalmazták: extrém állóképesség; fáradtság; tüdő; maraton; patofiziológia; fiziológia; tüdő; légzőszervi; ultra-állóképesség; és ultramaraton. A felvételre kiválasztott cikkek referencia listáit manuálisan keresték további irodalmakért.

Bevonási/kizárási folyamat

A következő felvételi kritériumokat alkalmazták a fenti keresési kifejezések használatával előállított eredeti kivonatokra: (1) a tanulmány újszerű mértékben hozzájárult a maratonról vagy az ultramaratonról szóló irodalomhoz (ez utóbbi a maratoninál nagyobb versenytávként definiálva) mint általában az ultra-állóképességi gyakorlat; (2) a tanulmány a pulmonális működés és/vagy a légzőizom működésének és/vagy a légzőizom kimerültségének szempontjait tárta fel a maratoni vagy ultramaratonos futás összefüggésében; (3) a tanulmány összehasonlítható verseny előtti és utáni értékeléseket végzett a pulmonalis és/vagy a légzőizom működésének egy vagy több aspektusáról (függetlenül a verseny utáni intézkedések időbeli lefutásától); és (4) a cikk angol nyelven érhető el.

Eredmények

Vita

Tüdőműködés

A tüdőfunkciót leggyakrabban spirometriával értékelték. Ez a fiziológiai teszt azt a kompetenciát értékeli, amellyel az egyén levegőmennyiséget inspirál vagy kiáramlik az idő függvényében, azáltal, hogy az alanyra kényszerített létfontosságú (FVC) manővereket kell végrehajtani egy szájrészbe; értékes eszköz az általános légúti egészség szűrésére [24]. A technika előnye, hogy a spirometriai vizsgálatok mind laboratóriumban, mind pedig terepen elvégezhetők hordozható berendezések segítségével. Hátránya azonban, hogy az FVC manőver akaratos, és a megismételhető adatok megszerzéséhez bizonyos szintű képzettség és tantárgyi kompetencia szükséges.

A maratonfutásra reagálva a tüdőfunkció első vizsgálata a tüdő kapacitását (FVC) értékelte az 1923-as bostoni maraton első 22 helyezettjén, és megállapította, hogy a verseny utáni értékek jelentősen, 0,8 literrel (17%) csökkentek [25]. Néhány évvel később a verseny előtti és utáni spirometriai értékelések az FVC 0,7, illetve 0,9 literes csökkenést mutattak ki közvetlenül az 1927-es, illetve az 1928-as svájci maraton után [26, 27], megerősítve ezzel a kezdeti megfigyeléseket. Mivel a közzétételkor nem voltak megbízható referencia-előírások, nehéz volt ezeket a korai adatokat kontextusba helyezni. Sőt, a megfigyelések mechanisztikus alapja évtizedekig felderítetlen maradt, egészen 1979-ig, amikor Maron és mtsai. [28] 13 futón tesztelték a spirometriát és az alveoláris diffúziós képességet a szén-monoxid (DL, CO) számára, a Wisconsin Mayfair Maraton előtt és után közvetlenül; utólagos értékeléseket végeztek az egyéni maximális kilégzési áramlás-térfogat (MEFV) görbékről is. Megállapították, hogy az FVC csökkent

0,5 L (8,6%), a maradék térfogat (RV) növekedésének tulajdonítható, de az erőltetett kilégzési térfogat 1 másodperc alatt (FEV1) vagy az átlagos DL, CO változás nélkül. A verseny utáni MEFV görbék értékelésénél a szerzők 1-2 másodperc alatt csökkent FEV-t (FEV1–2) azonosítottak, ami a kis légutak kaliberének csökkenését jelzi alacsonyabb tüdőmennyiségnél, valószínűleg légúti elzáródás következménye. Ez várhatóan lehetővé teszi a légutak idő előtti lezárását és csökkenti az FVC-t. Két évvel később Mahler és Loke [29] a verseny utáni hasonló esést figyelték meg az FVC-ben (

A távfutást követő tüdőfunkciókra vonatkozó számos tanulmány - Maron et al. (maraton) [28], Ross és mtsai. (maraton) [32], valamint Mahler és Loke (ultramaraton) [29] - az edzés után azonnal elvégezték értékeléseiket, utólagos mérésekkel a verseny után 24 órával, mire az idő paraméterei visszatértek az alapvonalra. Kritikus szempontból Mahler, Loke és Ross et al. a verseny után 2,5, illetve 4 órával további értékeléseket végzett, amelyekkel a pontértékek részben helyreálltak. A gyógyulás ilyen időbeli lefolyása (vagyis a funkció átmeneti csökkenése, amely néhány órán belül helyreáll) azt sugallja, hogy a tüdő működését befolyásolhatta a légzőizmok bizonyos mértékű fáradtsága (lásd alább).

Újabban Vernillo és mtsai. az extrém állóképességű edzés abszolút távolságát és egyedülálló terepét kiváló modellként használta az emberi légzőrendszer alkalmazkodási potenciáljának felmérésére. A kutatók egy 330 km-es hegyi ultramaraton előtt, alatt és után közvetlenül értékelték a spirometriát [33]. A fő megállapítások összhangban voltak a meglévő adatokkal, vagyis a verseny utáni jelentős csökkenés az FVC-ben (9,5%), a FEV1 (9,7%) és a PEF-ben (8,7%), de a FEV1/FVC és FEV1/PEF aránya ésszerűen jól karbantartott verseny előtti és utáni verseny, ezzel csökkentve az alsó és a felső légúti obstrukciót. Sőt, a MEFV görbék vizuális ellenőrzésénél nem volt bizonyíték a légutak elzáródására. A maximális önkéntes lélegeztetés 12 másodperc alatt jelentősen csökkent a verseny után (MVV12), ami arra késztette a szerzőket, hogy eredményeiket legalább részben a légzőizom állóképességének csökkenésének tulajdonítsák. Összességében ezek a tanulmányok azt sugallják, hogy mind a maraton, mind az ultramaraton futás elegendő a pulmonalis működés jelentős, bár nagyon változatos csökkentésének kiváltására, légúti elzáródás jelenlétével vagy anélkül, és amelyet valószínűleg befolyásolnak a légzőizom fáradtsága.

A publikált szakirodalom tehát egyértelmű megállapításokat mutat a pulmonalis működés tekintetében a maratoni és az ultramaratonos futást követően, de az ilyen következetlenség okai nem tisztázottak. Jelentős eltérések tapasztalhatók a vizsgált versenytávokban és időtartamokban, beleértve a maratont is (42,2 km, átlagos versenyidő 2+ felszabadulás a szarkoplazmatikus retikulumból, a myofibrillusok csökkent Ca 2+ érzékenysége és/vagy sérült szarkómák, amelyeket az izomrostok túlfeszültsége okoz. [55]. Tekintettel arra, hogy az értékek a testmozgás után közvetlenül a legalacsonyabbak, és 4 óra múlva részben helyreállnak, a megfigyelt fáradtság valószínűleg a csökkent kalcium felszabadulás és/vagy érzékenység miatt következett be.

A mai napig csak egy tanulmány értékelte az ultramaratonos futást követő légzési izomfáradtságot idegstimulációs technikák alkalmazásával a légzőizmok mesterséges (és maximális) aktiválása érdekében [40]. A frenikus idegek közvetlen indukciója ezzel az eljárással előnyösebb, mint a maximális statikus szájnyomás-manőver, mivel ez a légzési izmok önkéntelen reakcióját eredményezi, amelyet a résztvevő motivációja nem befolyásol. Huszonkét tapasztalt ultramaraton futó teljesítette a 110 km-es hegyi versenyt

Mellkasi teherkocsi

Következmények az egészségre és a teljesítményre

Számos eszköz van arra, hogy a csökkent tüdőfunkció és/vagy a légzőizom fáradtsága befolyásolhatja az egészséget vagy az állóképességet. Először is, a légző izmok kritikus szerepet játszanak a törzs stabilizálásának fenntartásában edzés közben. A rekeszizom például izometrikusan összehúzódik az ismétlődő testtartási feladatok során [63], és a fő kilégző izmok összehúzódva poszturális támogatást nyújtanak [51] az intraabdominális nyomás növelésével [52], ezáltal merevítve és stabilizálva az ágyéki gerincet. Ez valószínűleg segít megvédeni a gerinc struktúráit a testtartás zavara idején. Ennek következtében a kilégző izmok fáradtságát kiváltó testmozgás a futót nagyobb sérülésveszélybe sodorhatja, és kevésbé képes fenntartani a verseny szigorát. Ezenkívül, figyelembe véve a borjú- és a négyfejcső erősségének az ultramaraton utáni erőfeszítéseinek jelentős csökkentését [64], az egyidejű légzőszervi és mozgásszervi izomfáradtság tovább növelheti az esés és/vagy sérülés kockázatát a kihívást jelentő terepen (pl. Sziklás) való áthaladáskor. vagy hegyvidéki ösvény).

Másodszor, a tüdőfunkciónak a maratoni teljesítményre gyakorolt hatását nemrégiben egy 110 maratoni futóból álló mintában értékelték [65]. Kiindulási spirometriát végeztünk

3 nappal a versenymaraton előtt, amely után a futókat a célidő szerint alkategóriákba sorolták. Jelentős negatív összefüggés volt a pulmonalis működés mutatói és a maratoni célidő között; azaz a gyorsabb maratoni futók a tüdő működésének jobb mutatóit mutatták ki (FVC; r = - 0,41, o 2. táblázat Az alapvető spirometria azoknál a vizsgálatoknál, amelyek a verseny utáni jelentős csökkenésről számoltak be, a becsült értékek és a normálérték alsó határai mellett jelentettek