The effect of exercise intensity and exercise environment on brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and physiologic parameters in young male skiers
Year: 2017
Type: dissertation
Abstract: Ruostekoski, Anni. 2017. Intensiivisen intervalliharjoituksen ja harjoitusympäristön vaikutus aivoperäiseen hermokasvutekijään ja fysiologisiin vasteisiin nuorilla mieshiihtäjillä. Liikuntabiologia, Jyväskylän yliopisto, Liikuntafysiologian Pro Gradu- tutkielma, 64s. Johdanto. Tutkimukset ovat osoittaneet, että liikunnalla ja aivojen hyvinvoinnilla on selkeä yhteys. Liikunnan aivoille suotuisten vaikutusten välittäjäaineena näyttää toimivan aivoperäinen hermokasvutekijä (BDNF). Liikunnan on osoitettu akuutisti nostavan veren BDNF- pitoisuutta ja BDNF- pitoisuuden nousu näyttää olevan riippuvainen liikunnan intensiteetistä, sekä taito- vaatimuksista. Myös kortisoli ja IGF-1 saattavat liittyä liikunnan aikaisen BDNF- tuotannon säätelyyn. BDNF- tuotannon näkökulmasta maastohiihto on mielenkiintoinen liikuntamuoto sen fysiologisten ja teknisten vaatimusten vuoksi. Talvisin lajin harrastaminen on pitkälti riippuvainen lumitilanteesta, ja vähälumisten talvien aikana vaihtoehto lumella hiihtämiselle on rullahiihto juoksumatolla. Tämän päivän kehittyneen tekniikan avulla matolla hiihtoon voidaan yhdistää virtuaalinen, oikeaa hiihtoympäristöä matkiva ympäristö. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää intensiivisen harjoituksen vaikutuksia BDNF:ään, IGF-1:seen, kortisoliin ja laktaattiin sekä harjoitusympäristön vaikutusta BDNF:ään. Tarkoituksena oli myös verrata lumella hiihdon ja juoksumatolla virtuaaliympäristössä sekä ilman virtuaaliympäristöä tapahtuvan rullahiihdon fysiologisia vasteita. Menetelmät. Tutkimuksessa koehenkilöinä toimi yhdeksän kansallisen kärkitason nuorta mieshiihtäjää (KA ± KH: Ikä 18,8 ±1,5 vuotta, paino 72,4 ±4,9 kg, pituus 178,6 ±5,4 cm). Kaikki koehenkilöt suorittivat yhteensä kolme intensiivistä intervalliharjoitusta: Yhden harjoituksen lumella (L) ja kaksi rullahiihtoharjoitusta matolla, yhden virtuaaliympäristössä (V) ja yhden normaalissa ympäristössä (N). Kaikki harjoitukset koostuivat kolmesta intervallista, joiden välissä oli 3 minuutin palautus. Intervallien intensiteetit olivat 70% maksimisykkeestä (LOW), 85-90% maksimisykkeestä (HIGH) ja maksimi (100%, MAX). Nopeudet mattohiihtoihin määritettiin kaikille koehenkilöille yksilöllisesti lumella hiihdettyjen aikojen ja nopeuksien perusteella. Sykettä ja tekniikanvaihtoja mitattiin läpi koko harjoituksen ja laskimoverinäyte otettiin ennen harjoitusta (PRE) sekä jokaisen intervallin jälkeen. Verinäytteestä analysoitiin BDNF, IGF-1, kortisoli sekä laktaatti. Tulokset. BDNF oli PRE- näytteessä lumiympäristössä merkittävästi korkeampi (23.2 ± 4,8 ng/ml) kuin normaalilla (N) matolla (18.7 ± 5,0 ng/ml). N- matolla BDNF nousi merkitsevästi välillä PRE– HIGH (19. 8 ± 5.7 ng/ml vs. 23.3 5.8 ng/ml, p < 0.05). Kortisoli oli korkeampi lumella PRE- näytteessä verrattuna molempiin mattomittauksiin (N ja V). Lumen ja normaalin maton välillä ero säilyi myös kaikissa intervalleissa (LOW, HIGH, MAX). IGF- nousi lumella merkitsevästi PRE (50.6 ± 12.5 nmol/l) - HIGH (56.4 ± 13.4 nmol/l) välillä ja normaalissa mattoympäristössä PRE (45.8 ± 10.4 nmol/l) – MAX (49.0 ± 10.8 nmol/l) välillä (p < 0.05). IGF-1 arvoissa oli merkitsevä ero lumiympäristön ja molempien mattomittausten välillä kaikissa intervalleissa (LOW, HIGH, MAX). Laktaatti oli MAX-intervallissa merkittävästi korkeampi lumella (13.4 ± 1.7 mmol/l) kuin Virtuaali (8.8 ± 3.7 mmol/l) ja normaalissa mattoympäristössä (7.0 ± 2.7 mmol/l, p < 0.05). Myös syke oli lumella korkeampi MAX- intervallissa (181 ± 8 bpm) kuin virtuaali (172 ± 10 bpm) ja normaaliympäristössä (175 ± 7 bpm, p < 0.05). BDNF:n and IGF-1:n välillä löytyi positiivinen korrelaatio PRE mittauksessa sekä lumella (r=0.81, p<0.05) että normaalimatolla (r=0.69, p<0.05). Kortisolin ja BDNF:n välillä puolestaan löytyi lumella PRE-mittauksessa negatiivinen korrelaatio (r = -0.68, p< 0.05), kun taas BDNF:n ja kortisolin absoluuttisissa muutoksissa löytyi lumella positiivinen korrelaatio PRE- HIGH välillä (r = 0.74, p< 0.05). Tekniikanvaihtoja tehtiin lumella merkittävästi enemmän (LOW: 25 ± 4, HIGH: 26 ± 4 ja MAX 25 ± 5) kuin virtuaaliympäristössä (LOW: 11 ± 2 ,HIGH: 11 ± 2 ja MAX:11 ± 3, p< 0.05) ja normaaliympäristössä (LOW: 9 ± 2, HIGH: 8 ± 1 ja MAX: 8 ± 1, , p< 0.05 ). Johtopäätökset. Tutkimustulosten mukaan veren BDNF- pitoisuus nousee korkean intensiteetin harjoituksen seurauksena, mutta maksimaalisella intensiteetillä tehty suoritus voi laskea veren BDNF- pitoisuutta. Tutkimuksessa löytyi positiivinen yhteys BDNF:n ja IGF-1:sen välille, kun taas kortisolin ja BDNF:n välille löytyi sekä PRE- mittausten negatiivinen että harjoituksen aikainen positiivinen korrelaatio. Voidaankin todeta, että IGF1 saattaa vaikuttaa positiivisesti BDNF:n sääntelyyn, kun taas kortisolin rooli saattaa vaihdella kortisolitasojen nousuun johtavasta tilanteesta riippuen. Todennäköistä on myös, että kortisoli-BDNF akselin toiminnassa esiintyy yksilöllisiä eroja. Voidaan myös todeta, että maksimaalinen hiihto lumella saattaa olla fysiologisesti kuormittavampaa kuin rullahiihto matolla.
Author: Anni Ruostekoski
Language: English
Subfield: Orthopedics and Sports Medicine
Field: Medicine
Domain: Health Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W2782975317