Vastus lateralis oxygenation during prolonged cycling in healthy males

摘要

This study examined the relationship between acute cardiorespiratory and muscle oxygenation and blood volume changes during prolonged exercise. Eight healthy male volunteers (mean maximum oxygen uptake (O_2max) = 41.6 ± 2.4 mL/kg/min) performed 60 min submaximal cycling at 50% O_2max. Oxygen uptake (O₂) was measured by indirect spirometry, cardiac output (CO) was estimated using a PortapresTM, and right vastus lateralis oxyhemoglobin/ myoglobin (oxyHb/Mb), deoxyhemoglobin/myoglobin (deoxyHb/Mb), and total hemoglobin/myoglobin (total Hb/Mb) were recorded using near-infrared spectroscopy (NIRS). After 40 min of exercise, there was a significant increase in O₂ due to a significantly higher arteriovenous oxygen difference ((a – v)O_2diff). After 30 min of exercise CO remained unchanged, but there was a significant decrease in stroke volume and a proportionate increase in heart rate, thus indicating the occurrence of cardiovascular drift. During the first few minutes of exercise, there was a decline in oxyHb/Mb and total Hb/Mb, whereas deoxyHb/Mb remained unchanged. Thereafter, oxyHb/Mb and total Hb/Mb increased systematically until the termination of exercise while deoxyHb/Mb declined. After 40 min of exercise, these changes were significantly different from the baseline values. There were no significant correlations between the changes in the NIRS variables and systemic O₂ or mixed (a – v)O_2diff during exercise. These results suggest that factors other than localized changes in muscle oxygenation and blood volume account for the increased O₂ during prolonged submaximal exercise. Key words: near infrared spectroscopy, cardiovascular drift, systemic oxygen consumption.Cette étude analyse la relation entre les variations à court terme de la concentration d'oxygène et du volume de sang dans le muscle vaste externe au cours d'un exercice prolongé. Huit hommes en bonne santé (O_2max = 41,6 ± 2,4 mL/kg/min) se portent volontaires à une séance de pédalage d'une durée de 60 min à une intensité de 50 % du O_2max. La consommation d'oxygène est obtenue par spirométrie indirecte et le débit cardiaque (CO) est estimé par un appareil de marque Portapres; les concentrations d'oxyhémoglobine/myoglobine (OxyHb/Mb), de désoxyhémoglobine/ myoglobine (DeoxyHb/Mb) et d'hémoglobine/myoglobine totale (Total Hb/Mb) dans le vaste externe de la cuisse droite sont obtenues par spectrométrie dans le proche infrarouge (NIRS). Après 40 min d'exercice, on observe une augmentation significative du O₂ due à l'accroissement de la différence artério-veineuse d'oxygène. Après 30 min d'exercice, le débit cardiaque n'a pas changé, mais le volume d'éjection systolique a diminué et la fréquence cardiaque a augmenté proportionnellement, ce qui indique une dérive cardiovasculaire. Au cours des premières minutes de l'exercice, on observe une diminution de OxyHb/Mb et de Total Hb/Mb alors que la concentration de DeoxyHb/Mb demeure inchangée. Par la suite et jusqu'à la fin, on observe une augmentation systématique de OxyHb/Mb et de Total Hb/Mb pendant que la concentration de DeoxyHb/Mb diminue. Après 40 min d'exercice, ces variations sont significativement différentes des valeurs de base. On n'observe aucune corrélation significative entre les variations de mesures obtenues par NIRS et le O₂ systémique ou la différence artério-veineuse d'oxygène au cours de l'exercice. Ces observations indiquent la présence de facteurs autres que les variations locales de l'oxygénation musculaire et du volume sanguin pour expliquer l'augmentation du O₂ au cours d'un exercice sous-maximal prolongé. Mots clés : spectrométrie dans le proche infrarouge, dérive cardiovasculaire, consommation d'oxygène systémique. [Traduit par la Rédaction]