Intensitet og reproduserbarhet for en høyintensiv treningsprotokoll tilpasset NEEDED Diagnostics studien

Abstract

Bakgrunn: Hjerteproteinet troponin (cTn) er den viktigste biomarkøren for å diagnostisere skader på muskelceller i hjertet. Økning av cTn er også observert etter anstrengende fysisk trening. Et av hovedmålene til The North Sea Endurance Exercise Study (NEEDED-studien) er å avdekke skjulte hjerteskader, som kan gi livstruende situasjoner i forbindelse med fysisk aktivitet, ved å måle cTn. I den neste fasen av NEEDED-studien er det planlagt å bruke en protokoll for høyintensitets intervalltrening (HIIE). Hensikten med denne pilotstudien var å undersøke reell intensitet, samt reproduserbarheten av HIIE-protokollen. Dette fordi protokollens intra-individuelle variasjon er ukjent og kan påvirke blant annet inkludering av nødvendig antall forsøkspersoner.

Metode: Studien er en kvasieksperimentell studie utført på friske forsøkspersoner i alderen 18- 35 år (n=10). Forsøkspersonene gjennomførte først baselinetester for beregning av intensitet på anaerob terskel, maksimalt oksygenopptak og maksimal aerob power (MAP). Deretter ble to til tre HIIE-økter med minst én ukes mellomrom gjennomført, alt i perioden februar til mars 2022. Protokollen bestod i 3x20 minutters bolker med 15/15 sekunder på 100%/0% av MAP. Watt, laktat, hjertefrekvens (HF) og opplevd anstrengelse (RPE) ble registrert ved fastsatte tidspunkter både under baselinetester og i HIIE-øktene. Blodprøver for analyse av hjerteproteinet troponin I (cTnI) ble tatt før, etter 3 timer og 24 timer etter HIIE-øktene. Resultatene er oppgitt som gjennomsnitt (standard avvik “SD”), samt reproduserbarhet beregnet som variasjonskoeffisient (coefficient of variation – CV). I tillegg er median [range] oppgitt for de variablene som gav signifikant utslag på Shapiro-Wilk test for normalitet. Signifikansnivået ble satt til 5% og Bonferroni korreksjon ble benyttet ved bruk av parrede Student’s T-tester og Wilcoxon matched test for sammenligning mellom 20-minutters bolker, ulike testuker og forskjeller fra baselinetestene.

Resultater/diskusjon: Intensiteten i HIIE-protokollen, målt i HFREL og RPE, legger seg signifikant lavere enn anaerob terskel (AnT), laktatmålingene viser tendens til lavere konsentrasjon (p=0.044) i økt nummer tre. Det ble registrert signifikant lavere verdier i HFREL og RPE i HIIE-økt nummer tre sammenlignet med de to første øktene, noe som kan indikere en lærings-/treningseffekt. Målingene av intra-individuell variasjon mellom HIIE-øktene viste ingen store variasjoner for variablene HFREL (CVI: 2.1- 4.6%) og RPE (CVI: 5.4- 7.2%), mens det derimot var høyere verdier av variasjon for variablene laktat (CVI: 18.5- 21.1%) og cTnI (41.7- 84.3%).

Konklusjon: HIIE-protokollen ment å bruke i neste fase av NEEDED-studien gir lavere intensitet enn estimert anaerob terskel og en mulig læringseffekt fra første til tredje økt. Reproduserbarheten til protokollen over tre uker, målt som intra-individuell variasjonskoeffisient viste betydelig høyere variasjon for laktat og cTnI sammenlignet med Watt, HF og RPE.

Background: The cardiac troponin (cTn) is the most important biomarker for diagnosing myocardial damage. Increase in cTn is also observed after strenuous physical exercise. One of the main goals of The North Sea Endurance Exercise Study (NEEDED study) is to uncover occult myocardial damage, which can lead to life-threatening situations in connection with physical activity, by measuring cTn. In the next phase of the NEEDED study, it is planned to use a high-intensity interval training (HIIE). The purpose of this pilot study was to investigate the intensity, as well as the reproducibility of the HIIE protocol. This is important because the protocol's intra-individual variation is unknown and can affect, among other things, the inclusion of the required number of subjects.

Methods: The study is a quasi-experimental study performed on healthy subjects aged 18-35 years (n = 10). The subjects first performed baseline tests to calculate anaerobic threshold intensity, maximal oxygen uptake, and maximal aerobic power (MAP). Thereafter, two to three HIIE sessions were performed, all in the period February to March 2022. The protocol consisted of 3x20 minute blocks with 15/15 seconds of 100%/0% of MAP. Watt, lactate, heart rate (HR) and perceived exertion (RPE) were recorded at set times both during baseline tests and in the HIIE sessions. Blood samples for analysis of the cardiac protein troponin I (cTnI) were taken before, 3 hours and 24 hours after the HIIE sessions. The results are stated as mean (standard deviation - SD), as well as the reproducibility calculated as coefficient of variation (CV). In addition, the median [range] is given for the variables with a significant effect on the Shapiro-Wilk test for normality. The significance level was set at 5% and the Bonferroni correction was used using paired Student's T-tests and Wilcoxon matched test for comparison between 20-minute bouts, HIIE sessions and differences from the baseline test.

Results: The intensity of the HIIE protocol, measured in HFREL and RPE, is significantly lower than the anaerobic threshold (AnT), the lactate measurements display a tendency to lower concentration (p=.044) in session number three. Significantly lower values were recorded in HFREL and RPE in HIIE session number three compared to the first two sessions, which may indicate a learning/ training effect. The measurements of intra-individual variation between the HIIE sessions showed no large variations for the variables HFREL (CVI: 2.1- 4.6%) and RPE (CVI: 5.4- 7.2%), while there were higher values of variation for the variables lactate (CVI: 18.5- 21.1%) and cTnI (CVI: 41.7- 84.3%).

Conclusions: The HIIE protocol planned to use in the next phase of the NEEDED study provides lower intensity than the estimated anaerobic threshold and a possible learning effect from the first to the third session. The reproducibility of the protocol over three weeks, measured as intra-individual coefficient of variation, showed significantly higher variation for lactate and cTnI compared to Watt, HFREL and RPE.