Resumen
El conocimiento sobre los factores biológicos involucrados en la angiogénesis inducida por el ejercicio es hasta la fecha escasa. El presente estudio tuvo como objetivo investigar el estímulo angiogénico del ejercicio de resistencia con y sin vibraciones superpuestas de todo el cuerpo. Las respuestas al régimen de ejercicio antes y después de una intervención de entrenamiento de 6 semanas se investigaron en veintiséis sujetos masculinos sanos. El suero se recogió en las sesiones de ejercicio iniciales y finales y los niveles circulantes de metaloproteinasas de matriz (MMP) -2 y -9, el factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) y la endostatina se determinaron a través de ELISA. Además, estudiamos el efecto proliferativo de las células endoteliales de la vena umbilical humana tratada con suero in vitro A través del ensayo de incorporación Brdu. Se descubrió que los niveles circulantes de MMP-2, MMP-9, VEGF y endostatina se elevaron significativamente (PAG<0.001) de los niveles de reposo después de ambas intervenciones de ejercicio, con mayores concentraciones de VEGF posteriores al ejercicio en el grupo de ejercicio de resistencia (RE) en comparación con el grupo de ejercicio de vibración resistiva (RVE). Además, RE provocó una mayor proliferación de células endoteliales in vitro y mayores concentraciones de endostatina circulantes posteriores al ejercicio después de 6 semanas de entrenamiento. Estos efectos fueron esquivos en el grupo RVE. Los hallazgos actuales sugieren que el ejercicio de resistencia conduce a un aumento transitorio en los factores angiogénicos circulantes y la superposición de vibraciones a este tipo de ejercicio podría no desencadenar una señalización potencial de la estimulación angiogénica en el músculo esquelético.
Introducción
Existe una creciente evidencia de que la actividad física es un potente estimulador de la angiogénesis en el músculo esquelético y cardíaco. (1). Se cree que el entrenamiento de resistencia aumenta la capilaridad en el músculo esquelético (2)mientras que se ha demostrado que el entrenamiento de alta resistencia disminuye la densidad capilar (3)muy probablemente como resultado de la hipertrofia de fibra con una angiogénesis insuficiente. El conocimiento sobre los mecanismos exactos del crecimiento de los vasos sanguíneos es hasta la fecha escasa. En los modelos actuales de angiogénesis de brote, la formación capilar implica dos pasos esenciales, a saber (i) degradación de la matriz extracelular (ECM) que rodea la activación capilar y (ii), la migración y la proliferación de las células endoteliales capilares (4).
La desglose del ECM está mediada por una familia de enzimas dependientes de zinc y calcio, las metaloproteinasas de la matriz (MMP) (5). Las proteasas MT1-MMP, MMP-2 y -9 parecen jugar un papel crucial en la formación de nuevos capilares en el músculo esquelético. (6) y estudios anteriores revelan que sus concentraciones séricas están significativamente elevadas después del ejercicio de resistencia (7). Además, se sabe que los miembros de la familia MMP liberan endostatina por escisión proteolítica del dominio C-terminal NC1 del colágeno XVIII (8). Hasta la fecha, el papel de la endostatina en el proceso angiogénico no está claro debido a sus complejas funciones de señalización. Como ambos pro-angiogénicos (9) y antiangiogénico (10) Se han descrito características para la endostatina, se ha considerado que funciona como un modulador angiogénico (11). La endostatina parece desempeñar un papel crucial en la angiogénesis inducida por el ejercicio, ya que las concentraciones séricas se elevaron agudamente después del ejercicio de resistencia (12), (13). Sin embargo, otros estudios han informado una disminución de las concentraciones séricas de endostatina como adaptación al entrenamiento de resistencia a largo plazo (7).
La activación, la migración y la proliferación de células endoteliales está mediada por el factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), un potente mitógeno de células endoteliales (14). Se ha demostrado que VEGF se activa con una elevada perturbación de tensión cortante (15)estiramiento muscular (16) e hipoxia (17). Además, se ha informado que VEGF es esencial para la angiogénesis inducida por el ejercicio en el músculo esquelético (18). Los hallazgos de un estudio anterior que evalúa los efectos del ejercicio de resistencia con y sin vibraciones de todo el cuerpo reveló que el VEGF circulante aumentó específicamente en el grupo donde las vibraciones se superpusieron al estímulo del ejercicio (13). De nota, se ha sugerido que el estímulo mecánico de la vibración de todo el cuerpo (WBV) aumenta el estrés cortante en las paredes de los vasos sanguíneos (19)conduce a aumentos en la velocidad del flujo sanguíneo después de la terminación de la vibración (20) y puede provocar la desoxigenación muscular (21). Basado en el hallazgo de que el estrés cortante y la hipoxia pueden inducir la angiogénesis (4)planteamos la hipótesis de que la superposición de un estímulo de vibración al ejercicio de resistencia agregaría un estímulo pro-angiogénico al ejercicio. Sería deseable encontrar un nuevo modo de entrenamiento que aumente simultáneamente la fuerza muscular e induce el crecimiento capilar para optimizar el flujo de oxígeno y nutrientes al músculo y, por lo tanto, mejorar el rendimiento muscular. Para investigar el estímulo pro-angiogénico de los ejercicios, determinamos las concentraciones séricas de los factores angiogénicos MMP-2, MMP-9, VEGF y endostatina en reposo y en respuesta al ejercicio de resistencia y el ejercicio de vibración resistiva. Además, realizamos in vitro Ensayos para evaluar la propiedad proliferativa de las células endoteliales tratadas al suero del ejercicio.
Materiales y métodos
Declaración de ética
Se incluyeron veintiséis sujetos masculinos sanos y recreativos activos (26 ± 0.8 años) en el estudio después de proporcionar un consentimiento informado por escrito. El estudio se realizó de conformidad con el Declaración de Helsinki Tras la aprobación del Comité de Ética de la Asociación Médica del Norte de Rin (ärztekammer Nordrhein) en Düsseldorf (solicitud no. 2010-174).
Diseño del estudio y características del sujeto
El presente estudio de vísperas («molecular y funcional miffects de Vibración miXercise ”) se realizó en un diseño paralelo de dos grupos estratificado y aleatorizado. Se ha publicado una descripción detallada de los ejercicios y el diseño del estudio en otro lugar (22). Cualquier deporte competitivo, la participación en el entrenamiento de fuerza durante los últimos seis meses, fumar, diabetes y cualquier medicamento actual se consideraron como criterios de exclusión. Los sujetos se estratificaron en dos grupos coincidentes de acuerdo con su altura máxima de salto, formando dos grupos con aptitud neuromuscular comparable (23). Luego se arrojó una moneda para asignar al azar los grupos a una de las dos intervenciones de entrenamiento: ejercicio de resistencia o ejercicio de vibración resistiva. Los datos antropométricos de los sujetos al inicio se dan en Tabla 1y no se encontró diferencia grupal estadísticamente significativa (PAG> 0.11).
Diseño de capacitación
El presente estudio fue diseñado para comparar los efectos agudos y a largo plazo de dos intervenciones de entrenamiento: ejercicio de resistencia (RE) y ejercicio de vibración resistiva (RVE). Los participantes capacitaron de 2 a 3 veces por semana durante seis semanas (completando 16 sesiones de ejercicio), y cada sesión duró 9 minutos. Los participantes entrenaron con pesas en una barra guiada (PTS Dual Action Smith, Hoist, EE. UU.). La carga de entrenamiento individual se estableció en el 80% de su máxima repetición (1-RM), que se determinó de acuerdo con el método descrito por Baechle y Earle (24).
El ejercicio consistió en sentadillas (con cada una fase concéntrica excéntrica y 2 segundos) y aumentos del talón (con cada 1 fase excéntrica y 1 segundo concéntrica), dividido por una ruptura de 1 minuto. El ritmo de movimiento fue guiado por un metrónomo. Cada sesión de ejercicio consistió en un calentamiento compuesto por dos sets con cada 10 sentadillas y 15 aumentos de tacón con la barra descargada (15 kg) como peso de entrenamiento. El ejercicio real se llevó a cabo en tres conjuntos: los conjuntos primero y segundo estaban compuestos por 8 sentadillas (= 32 segundos por conjunto) y 12 aumentos de terneros (= 24 segundos por conjunto) y en el tercer conjunto, se realizó un número máximo de repeticiones para sentadillas y aumentos de pantorrilla. Los sujetos en el grupo RVE realizaron el protocolo de ejercicio de resistencia con vibraciones simultáneas alternativas de todo el cuerpo entero (Galileo® Fitness, Novotech, Alemania) con un desplazamiento pico a pico de 6 mm, mientras que los sujetos en el grupo RE entrenaron con el mismo entorno, sin vibraciones superpuestas.
El entrenamiento siguió un diseño de entrenamiento incremental con respecto al peso y la frecuencia de vibración. Los pesos de entrenamiento aumentaron con el tiempo de acuerdo con las progresiones de capacitación individuales de los sujetos, como se describió anteriormente (22). En resumen, el número de sentadillas en las 3rd El conjunto se usó como referencia para redeterminar el 80% individual de los sujetos del 1-RM para el siguiente entrenamiento, utilizando el método descrito por Baechle y Earle (24). Los pesos de entrenamiento en el grupo RE aumentaron de 75.2 ± 1.8 kg durante el ejercicio inicial a 130.2 ± 5.1 kg durante el ejercicio final. El aumento de peso fue significativamente menor que el grupo RVE, que aumentó de 81.5 ± 2.1 kg durante el ejercicio inicial a 110.2 ± 4.4 kg durante el ejercicio final. El aumento del peso de la capacitación se vio obstaculizado por el entrenamiento con frecuencias de vibración superiores a 35 Hz, como se discutió en el documento metodológico sobre el diseño de capacitación publicado anteriormente. (22).
Las frecuencias de vibración aumentaron de 20 Hz en la primera semana a 40 Hz durante las últimas dos semanas con incrementos semanales de 5 Hz. La razón del aumento de la frecuencia de vibración fue que nuestro objetivo era probar las respuestas fisiológicas al hacer ejercicio a un WBV lateral de 40 Hz alterna, que hasta donde sabemos no se ha probado en ningún otro estudio. Las pruebas piloto revelaron que el ejercicio de resistencia con WBV alternativo lateral de 40 Hz es más desafiante para las personas que no están acostumbradas al WBV, lo que sugiere que podría provocar mayores efectos que las frecuencias de vibración más bajas, pero también que uno debe imaginar problemas al embarcarse directamente en una frecuencia tan alta. Por lo tanto, para evitar la abandono relacionado con el problema del grupo RVE y, por lo tanto, un sesgo de estudio, decidimos establecer inicialmente la frecuencia de vibración a 20 Hz y aumentar gradualmente la frecuencia de vibración a 40 Hz.
Colección de suero
Se recogieron muestras de sangre venosa en las sesiones de ejercicio iniciales y finales de la intervención de entrenamiento de 6 semanas como se ilustra en Figura 1. Ese día, los sujetos tomaron un desayuno estandarizado (dos rollos de pan de trigo con mantequilla y mermelada) dos horas antes del ejercicio. Blood was collected one hour prior to exercise (Rest) and +2 min, +5 min, +15 min, +35 min and +75 min after exercise through a short catheter into serum monovettes (Sarstedt, Nümbrecht, Germany) from the cephalic vein, allowed to clot for 10 minutes, centrifuged at 3000 rpm at 4°C (Heraeus Multifuge 1S-R, Thermo Scientific, Waltham, MA, EE. UU.), Distribuido en tubos pequeños e inmediatamente congelado a -20 ° C hasta el análisis.
El suero se recogió en las sesiones de ejercicio inicial y final de una intervención de entrenamiento de 6 semanas. Los puntos de tiempo de la recolección de suero fueron 1 hora antes del ejercicio (descanso) y 2, 5, 15, 35 y 75 minutos después de la terminación del ejercicio. Las concentraciones séricas de marcadores angiogénicos (MMP-2, MMP-9, VEGF y endostatina) se determinaron para todas las muestras de suero, el ensayo de incorporación de BrdU se realizó con las muestras de suero indicadas con: Descanso, + 2 miny +75 min
Niveles séricos de MMP-2 (MMP-2 pro- y activo gratuitos (ng/ml)), MMP-9 (92 kDa pro-MMP-9 y 82 kDa activo activo MMP-9 ISOFORMS (NG/ML)), VEGF (VEGF total (PG/ML)) y endostatina (Endostatina total) Kits de ensayo inmunosorbente ligado a enzimas (ELISA) (R&D Systems, Wiesbaden, Alemania) de acuerdo con las instrucciones del fabricante.
Líneas celulares y condiciones de cultivoLas células endoteliales de la vena umbilical humana (HUVEC, #C-12200, Promocell, Heidelberg, Alemania) se cultivaron a 37 ° C y 5% CO 2
