Der Stand der Wissenschaft

Ein Team von Wissenschaftlern der Universität Salzburg unter der Leitung von Dr. Erich Müller untersuchten im Rahmen einer wissenschaftlichen Arbeit die Auswirkung von Erdung auf den menschlichen Körper während der Regenerationsphase nach intensiver sportlicher Betätigung.

Wirksamkeit von geerdetem Schlaf bei Erholung nach intensiver exzentrischer Muskelbelastung

Originaltitel:
Effectiveness of Grounded Sleeping on Recovery After Intensive Eccentric Muscle Loading
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2019.00035/full

Die nachfolgende Darstellung und Übersetzung der Studie dient zur Veranschaulichung, um einen schnellen Überblick zu gewinnen und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit bzw. Richtigkeit. Wir verweisen an dieser Stelle auf die Originalpublikation.

Wir wissen immer noch nicht ein Tausendstel eines Prozents von dem, was die Natur für uns bereit hält.

Albert Einstein

Zweck: Wir wollten die Wirksamkeit von erdgeschütztem Schlaf im zeitlichen Verlauf der Erholung in Bezug auf Muskelkater und sportliche Leistungsfähigkeit nach intensiver exzentrischer Muskelbelastung untersuchen.

Methoden: 22 gesunde Teilnehmer wurden für diese Studie rekrutiert und zufällig einer experimentellen Gruppe (GRD, Grounded Sleeping, n = 12) oder Kontrollgruppe (UGD, Sham-Grounded Sleeping, n = 10) zugeordnet, um die Auswirkungen von 10 zu bewerten Tage Erholung mit GRD vs. UGD nach einer einzelnen intensiven Downhill-Laufband-Intervention in dreifach verblindeter Weise (Teilnehmer, Tester und Datenanalyst). Zur Operationalisierung der Erholung wurde zu Beginn und an den Tagen 1, 2, 3, 5, 7 und 10 nach dem Eingriff eine Testbatterie durchgeführt: (1) Wahrnehmung von Muskelkater (VAS), (2) Kreatinkinase-Blutspiegel (CK) , (3) maximale freiwillige isometrische Kontraktion (MVIC) für beide Beine, (4) Gegenbewegungssprung (CMJ) und Sprungleistung (DJ). Darüber hinaus wurde bei vier Teilnehmern Blut für eine detaillierte Analyse vollständiger Blutwerte und von Serum abgeleiteter Entzündungsmarker entnommen.

Ergebnisse: Die Intervention des Lauftrainings führte zu deutlichen Änderungen bei allen gemessenen Parametern im Zusammenhang mit der Ermüdung. Diese Veränderungen waren bereits 5 Minuten nach der Intervention feststellbar und 10 Tage nach der Intervention nicht vollständig wiederhergestellt. Die GRD führte zu einer weniger ausgeprägten Leistungsabnahme (CMJ, MVIC) und zu einem geringeren Anstieg gegenüber CK im Vergleich zu UGD (alle P <0,05). Ausführliche Blutproben zeigten, dass erdungsbedingter Schlaf den Erholungsprozess moduliert, indem (a) eine konstante Hämokonzentration, wie durch die Anzahl der Erythrozyten und die Hämoglobin / Hämatokrit-Werte dargestellt wird, gehalten wird; und (b) durch Verringerung von mit Muskelschäden assoziierten Entzündungsmarkern, wie beispielsweise IP-10, MIP-1α und sP-Selectin.

Schlussfolgerung: Das Downhill-Protokoll ist eine praktikable Methode, um Muskelkater und Muskelermüdung langfristig zu erzeugen. Es wurde gezeigt, dass GRD zu einer schnelleren Genesung und / oder weniger ausgeprägten Markern für Muskelschäden und Entzündungen führt. GRD könnte als einfache Methode zur Verbesserung der akuten und langfristigen Erholung nach intensiven exzentrischen Übungen angesehen werden.

Einführung

Die Erholung nach intensiven Trainingseinheiten ist sowohl für Profi- als auch für Freizeitsportler von entscheidender Bedeutung. Es ist wohlbekannt, dass übungsbedingte Muskelschäden (EIMD) gewöhnlich neuen, ungewohnten sich wiederholenden Bewegungen und / oder anstrengenden exzentrischen Kontraktionen folgen (Proske und Morgan, 2001; Proske et al., 2004; Mackey et al., 2008). Diese Art von äußerer Belastung verursacht Muskelschäden, die mit verzögert einsetzendem Muskelkater (DOMS) verbunden sind (Hough, 1902).

Übungsbedingte Muskelschäden sind oft mit vorübergehenden erheblichen Leistungsabfällen, lokalen Muskelkater und erhöhtem Risiko für Muskel-Skelett-Verletzungen verbunden. Im Profisport müssen sich die Athleten innerhalb weniger Tage erholen, um wieder leistungsfähig zu sein. Trotz der Häufigkeit und der monetären Konsequenzen von DOMS bei Spitzensportlern bleiben die De-facto-Mechanismen und ihre Auswirkungen auf die Leistungs- und Behandlungsstrategien vage (Cheung et al., 2003). Eine Reihe herkömmlicher Therapiestrategien wird angewendet, um die klinischen Symptome von DOMS zu lindern. Nichtsdestotrotz haben Cheung et al. (2003) und Seidel et al. (2012) schlussfolgerten, dass in der Tat keine Behandlungsstrategie die Muskelerholung konsequent unterstützt oder verbessert hat, was darauf hinweist, dass tatsächlich keine überzeugenden evidenzbasierten und praktischen Strategien zur Verhinderung und / oder Linderung von DOMS vorhanden sind.

Grounding oder Earthing ist ein Vorgang, bei dem der Athlet über ein elektrisch leitendes Gerät geerdet wird. Die Person ist auf eine indirekte Weise geerdet, die dem direkten Fußkontakt mit der Erde entspricht. Heutzutage ist es aufgrund von Urbanisierung, isolierendem Schuhwerk oder Bituminisierung kaum möglich, geerdet zu werden. Es gibt verschiedene Erdungssysteme, die den Kontakt mit der Erdoberfläche ermöglichen. Diese indirekte Art der Erdung oder Erdung basiert auf trivialen leitfähigen Systemen wie Betttüchern, Matten, Handgelenk- oder Fußgelenkbändern, Klebeflächen, die beim Schlafen oder Arbeiten verwendet werden können, oder in Schuhen. Diese Geräte werden durch ein typisches Kabel, das in eine geerdete Steckdose gesteckt wird, an die Erde gekoppelt (Oschman et al., 2015). Unter Bezugnahme auf Chevalier et al. (2006); Oschman (2007) und Oschman et al. (2015) Die Haupthypothese zur Erdung basiert auf der Verbindung mit der Erdoberfläche, die mit freien Elektronen gesättigt ist. Durch diesen indirekten oder direkten Kontakt mit der Erde können „mobile“ Elektronen in den Körper wandern. Oschman (2007) legt nahe, dass diese freien Elektronen im Organismus als Antioxidationsmittel wirken und reaktive Sauerstoffspezies (ROS) neutralisieren könnten. ROS sind Nebenprodukte des mitochondrialen Sauerstoffwechsels und werden durch den oxidativen Stoß als Teil der Entzündungsreaktion abgegeben. Harman (1956, 2009) postulierte, dass diese reaktiven chemischen Spezies mit dem Alterungsprozess verbunden sind, der ursprünglich als radikalische Alterungstheorie bekannt war, und in den 70er Jahren auf die mitochondriale Alterungstheorie ausgedehnt wurde. In den letzten Jahren deuten aufkommende Erkenntnisse darauf hin, dass ROS mit Tumorigenese, Krebs und chronisch-entzündlichen systemischen Erkrankungen in Zusammenhang stehen (Reddy und Clark, 2004; Waris und Ahsan, 2006; Gupta et al., 2012). Daher schlägt Oschman (2007) vor, dass die auf der Erdung basierenden mobilen Elektronen auch Entzündungen verhindern oder vermindern könnten.

Tatsächlich fehlt es an evidenzbasierten Untersuchungen zur Wirksamkeit von Erdung. Die narrative Übersicht von Chevalier et al. (2012) beinhalteten Bodenstudien, die Verbesserungen im Schlaf (Ghaly und Teplitz, 2004), Indizes von DOMS (Brown et al., 2010; Brown et al., 2015), autonomen Tonus (Sinatra, 2011) und eine Verringerung der Blutviskosität anzeigten (Chevalier et al., 2013; Brown und Chevalier, 2015). Aufgrund der potenziell reduzierten Blutviskosität, einer verbesserten Blutflussgeschwindigkeit, einer verbesserten Schlafqualität und einer Verringerung der Muskelschäden wird vorgeschlagen, dass das Grounding nach einem anstrengenden Training als praktikables, wirksames Erholungsinstrument eingesetzt werden könnte. Gegenwärtig ist der Nachweis von Behandlungsstrategien zur Beschleunigung der Erholung nach der EIMD jedoch immer noch uneinheitlich (Connolly et al., 2003).

Ziel dieser Studie war es daher, die Wirksamkeit von Bodenschlaf auf den Zeitverlauf von DOMS und die sportliche Leistung nach intensivem Downhill-Lauf zu untersuchen. Wir stellten die Hypothese auf, dass erdungsbedingter Schlaf die durch Muskeln hervorgerufenen Muskeln lindern und die Erholung der sportlichen Leistungsfähigkeit nach anstrengendem Downhill-Lauf beschleunigen würde.

Materialen und Methoden

Teilnehmer

Zweiundzwanzig gesunde Sportwissenschafts- und Physiotherapie-Studenten (Mittelwert ± SD; n = 22, 10 Frauen, 12 Männer, Alter: 23,8 ± 3,2 Jahre, Gewicht: 67,2 ± 7,6 kg, Höhe: 174,2 ± 6,3 cm) wurden für diese Studie rekrutiert . Alle Teilnehmer waren frei von Erkrankungen des Bewegungsapparates, von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Nahrungsergänzungsmitteln oder verschreibungspflichtigen Medikamenten, die möglicherweise den Muskelaufbau beeinträchtigen könnten. Alle Teilnehmer erhielten detaillierte mündliche und schriftliche Informationen über die Verfahren und die möglichen Risiken und stimmten der Teilnahme schriftlich zu. Die Studie wurde von der örtlichen Ethikkommission der Universität Salzburg (Kapitelgasse 4, 5020 Salzburg, GZ 13/2017) genehmigt und gemäß der Deklaration von Helsinki durchgeführt. Die Teilnehmer erhielten eine Erdungsausrüstung zur Entschädigung. Die Teilnehmer wurden zufällig der experimentellen Gruppe (GRD, Grounded Sleeping, n = 12) oder der Kontrollgruppe (UGD, Sham-Grounded Sleeping, n = 10) zugeordnet. Es wurde kein Unterschied in den Grundwerten zwischen den Gruppen festgestellt (Tabelle 1).

Tabelle 1: Physikalische Eigenschaften der Teilnehmer an der geerdeten Schlaf Gruppe (GRD) im Vergleich zu der schein-geerdeten Gruppe (UGD) (Mittelwert ± SD).

Studiendesign

Ein dreifach verblindeter (Teilnehmer, Tester und Datenanalytiker) randomisierter, kontrollierter Entwurf wurde verwendet, um die Auswirkungen einer Erholung nach 10 Tagen, einschließlich Bodenschlaf (GRD) oder Sham-Grounded Sleeping (UGD), nach einem einzelnen intensiven Downhill-Lauftraining zu untersuchen DOMS induzieren. Um die Wiederherstellung zu operationalisieren, wurde eine Testbatterie vor dem Eingriff (Baseline) und an den Tagen 1, 2, 3, 5, 7 und 10 nach dem Eingriff durchgeführt. Diese Testbatterie umfasste: Wahrnehmung von Muskelkater über eine visuelle Analogskala (VAS), Kreatinkinase-Blutspiegel (CK), maximale freiwillige isometrische Kontraktion (MVIC) für beide Beine, Gegenbewegungssprung (CMJ) und Drop-Jump-Funktion (DJ) (siehe Abbildung 1). In einer Pilotstudie mit vier Teilnehmern (GRD, n = 2; und UGD, n = 2) wurde außerdem eine Blutprobe für die detaillierte Analyse vollständiger Blutwerte und von Serum abgeleiteter Entzündungsmarker genommen.

Abbildung 1: Schematische Darstellung des Verfahrens mit einer Zeitleiste: Vortest (–30 min vor der Intervention), Intervention (Abwärtslauf), Posttests (+5 min, 24 h, 48 h, 72 h, 5 Tage, 7 Tage und 10 Tage nach der Intervention), bestehend aus der Bestimmung des Blutkreatinkinase-Gehalts (CK), der visuellen Analogskala (VAS) in Bezug auf Muskelkater, Drop Jump (DJ) -Leistung, Gegenbewegungssprung (CMJ) und einer maximalen freiwilligen isometrischen Kontraktion (MVIC). sowohl des linken als auch des rechten Beins.

Instrumente und Verfahren

Downhill Laufen

Alle Teilnehmer durchliefen einen 20-minütigen intensiven Downhill-Lauf (-25% Steigung, 12 km ⋅ h-1) auf einem motorisierten Laufband (Saturn 300/100 rs, h / p / cosmos sports & medical GmbH, Deutschland). Zur Bestimmung der physiologischen und psychologischen Belastung der Intervention werden Herzfrequenz (Suunto Ambit 3.0, Helsinki, Finnland), Blutlaktat (Biosen S-Line EFK Diagnostik, Deutschland) in der 1., 3. und 5. Minute nach Intervention und Bewertung von Die in der letzten Minute des Laufen wahrgenommene Anstrengung (BORG, 6–20) wurde gesammelt.

Geerdetes oder scheingeerdetes Schlafen

Während des 10-tägigen Eingriffs nach der Intervention schlief die GRD-Gruppe mit einem leitenfähigen Laken, die mit einer geerdeten Wandsteckdose verbunden war, geerdet, während die UGD-Gruppe mit Scheinerdung schlief. Beide Gruppen erhielten vor Beginn der Studie identische Laken des BTZ (Badisches Therapie Zentrum, Baden-Baden, Deutschland). Diese Bettlaken (Größe 90 cm × 200 cm) bestehen aus 100% Baumwolle mit leitenden Silberfasern, die in den Stoff eingewebt sind. Das Laken ist an einem geerdeten Kabel befestigt, das am anderen Ende mit dem Boden der Steckdose verbunden ist. Es gibt keine direkte Verbindung zum Strom; Daher ist eine Erdung auf indirekte Weise (z. B. Kabel) sicher und stellt keine Gefahr für die Personen dar. Um die Kontrollsituation und die anschließende Blendung festzustellen, wurden die Erdungsstecker von einer unabhängigen Person manipuliert und maskiert. Weder dem Ermittler noch den Teilnehmern war diese Änderung des geerdeten Systems bekannt. Die Teilnehmer wurden angewiesen, zu Hause auf ihren Laken zu schlafen, um so viel Hautkontakt wie möglich zu gewährleisten. Darüber hinaus wurden die Teilnehmer ständig daran erinnert, dass es am besten wäre, wenn sie entweder nackt schlafen oder höchstens nur Unterwäsche tragen. Die Teilnehmer durften mit einem Kissen schlafen, das nicht auf dem Boden lag. Für den Fall, dass ein Teilnehmer an einem der 10 Tage nicht zu Hause schlafen sollte, wurde ihm empfohlen, das Laken mitzunehmen.

Vor Beginn der Hauptstudie wurde eine Pilotstudie (n = 10) über die Auswirkungen der Erdung mit den leitfähigen Laken (geerdet vs. scheingeerdet) durchgeführt. Die Teilnehmer wurden gebeten, sich auf ein Massagebett zu legen und sich für jeweils 5 Minuten auf dem geerdeten Laken 139 oder dem scheingeerdeten Laken zu entspannen, wobei sie jeweils nur Unterwäsche trugen. Die elektrostatische Ladung wurde auf der Haut im Bereich des vastus lateralis mit einem elektrostatischen Voltmeter (ESVM 1000, Wolfgang Warmbier, Deutschland) gemessen. Die Pilotstudie ergab Werte von -0,2 ± 0,1 V vs. -81,9 ± 25,6 V (P <0,001) in der geerdeten Situation gegenüber der scheingeerdeten Situation, was die Auswirkungen der Erdung über das leitfähige laken deutlich zeigt.

Gegenbewegungssprung (CMJ) und Fallsprung (DJ)

Der CMJ wurde ohne Armschwung ausgeführt und der DJ wurde aus 40 cm Höhe ausgeführt. Beide Sprungmodi wurden auf einer Kraftplatte (BP600900, AMTI, USA) ausgeführt, um die maximale Sprunghöhe (CMJ und DJ) und die Bodenkontaktzeit sowie den Koeffizienten zwischen Sprunghöhe und Bodenkontaktzeit während des DJs zu ermitteln. Der beste von drei Versuchen wurde für die weitere Analyse verwendet.

Maximale freiwillige isometrische Kontraktion (MVIC)

Die MVIC des linken und des rechten Beins wurde in einer selbst konstruierten einseitigen horizontalen Beinpresse mit integrierter Wägezelle (Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Deutschland) bewertet. Die Teilnehmer saßen mit einem Kniebeugewinkel von 110 ° (180 ° entsprechend der vollen Kniestreckung) und durften an den Griffen greifen. Der individuelle Aufbau des Kniewinkels wurde mit einem Goniometer dokumentiert, um identische Einstellungen zu Beginn und bei Nachuntersuchungen sicherzustellen. Der beste von drei Versuchen wurde für die weitere Analyse verwendet. Das stärkere Bein zu Beginn wurde als dominantes Bein definiert. Die Forscher haben während der Hinrichtung verbal motiviert.

Kreatinkinase (CK)

Das CK-Enzym ist einer der am häufigsten berichteten objektiven Indizes für DOMS, die mit Muskelschäden in Zusammenhang stehen (Eston et al., 1994; Urhausen et al., 1995; Brown et al., 2015; Saw et al., 2016). Zur Analyse von CK wurde eine Kapillarblutentnahme von 32 μl entnommen und mit dem Reflotron Sprint-System (Roche Diagnostics GmbH, Deutschland) analysiert.

Wahrnehmung der Muskelkater (VAS)

Das VAS wurde verwendet, um den Muskelkater der unteren Extremität zu bewerten. Die Länge der VAS betrug 100 mm, und die Teilnehmer mussten zu Beginn jedes Testtages die Skala ausfüllen. Das VAS wird häufig zur Beurteilung des Muskelkater verwendet und ist ein gültiger und zuverlässiger Test (Bijur et al., 2001; Gallagher et al., 2001).

Blutproben

Bei vier Probanden wurde zu jedem Zeitpunkt venöses Blut gesammelt. Alle Blutentnahmen wurden von einem erfahrenen und zertifizierten Phlebotomiker durchgeführt. Die Analyse der Blutwerte (Erythrozyten, Hämoglobin, Hämatokrit, MCV, MCH, MCHC, Leukozyten, Monozyten, Granulozyten, Blutplättchen und Lymphozyten) wurde unter Verwendung einer Celltac MEK-6500 (EuroLAB, Hallein, Österreich) durchgeführt. Von Serum abgeleitete Entzündungsmarker, einschließlich sE-Selectin, GM-CSF, sICAM-1 / CD54, IFNα, IFNγ, IL-1α, IL-1β, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IL- 12p70, IL-13, IL-17A / CTLA-8, IP-10 / CXCL10, MCP-1 / CCL2, MIP-1α / CCL3, MIP-1β / CCL4, sP-Selectin und TNF-alpha wurden mit einem Luminex analysiert ® MAGPIX®-System (Luminex Corporation, Austin, TX, USA) mit einem 20-Plex-Human-ProcartaPlex-PanelTM (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA). Der C-reaktive Protein (CRP) -Wert wurde aus Vollblut unter Verwendung eines EUROLyser CUBE-S (EUROLyser Diagnostica GmbH, Salzburg, Österreich) bestimmt. Die Rohdaten wurden auf Basis des Basiswerts (Tag 0), Gleichung: 100 ∗ (Wert-Basiswert) / Basiswert, auf den prozentualen Unterschied normiert.

Statistische Analyse

Alle Daten zeigten eine Gaußsche Verteilung, die durch den Shapiro-Wilk-Test bestätigt wurde, und dementsprechend werden die Werte als Mittelwerte (± SD) dargestellt. Die Auswirkungen des Laufintervalls beim Abwärtsfahren auf die verschiedenen Testparameter wurden mit gepaarten Stichproben-T-Tests zwischen den Ausgangswerten und 5 Minuten nach dem Eingriff analysiert. Alle Daten nach dem Eingriffstest, an denen bereits über Nacht oder anscheinend bodenständiges Schlafen stattgefunden hatte (Tage 1–10), wurden verglichen, als sie sich vom Basiswert in Prozent (Tag 0) unterschieden. Eine 2 × 6-ANOVA mit wiederholten Messungen wurde verwendet, um beide Gruppen (GRD versus UGD) über die sechs Zeitpunkte (Tage 1, 2, 3, 5, 7 und 10) zu vergleichen. Die Blutdaten wurden mit der GraphPad Prism 7-Software (La Jolla, CA, USA) analysiert. Die statistische Analyse der Blutwerte und Entzündungsmarker wurde mit einem ungepaarten t-Test mit der Korrektur von Welch durchgeführt. Das Alpha-Signifikanzniveau wurde auf 0,05 festgelegt. Zusätzlich wurden die erhaltenen Werte durch Berechnung der Effektgröße (η2p
) und statistische Macht. Das statistische Paket für die Sozialwissenschaften (Version 24.0; SPSS Inc., Chicago, IL, USA) wurde für die statistische Analyse verwendet.

Ergebnisse

In beiden Gruppen führte das intensive Downhill-Laufbandprotokoll zu einer hohen physiologischen (z. B. Herzfrequenz von 200 bpm) und einer psychologischen Belastung (RPE zwischen 18 und 19) mit einer etwas höheren Reaktion in der UGD im Vergleich zu GRD in Bezug auf den Spitzenwert des Laktats im Blut (5,1 gegenüber 3,2) mmol ⋅ L-1, P = 0,047) und RPE (18,9 vs. 18,3, P = 0,033) (Tabelle 2). Die Intervention führte zu deutlichen Reduzierungen der Sprungleistung (CMJ-Sprunghöhe, DJ-Sprunghöhe, DJ-Koeffizient, alle P <0,001), der MVIC während der Beinstreckung (beide Beine P <0,001) und einer Zunahme von VAS in Verbindung mit Muskelkater (P <0,001) ). Die CK-Spiegel waren sowohl in der GRD (P = 0,003) als auch in der UGD (P = 0,024) erhöht.

Tabelle 2. Körperliche und psychische Anstrengung während des Abwärtslaufens des Laufbandes in der Gruppe mit geerdetem Schlafen (GRD) und scheingeerdetem Schlafen (UGD) (Mittelwert ± SD).

Der zeitliche Verlauf der absoluten Werte in gemessenen Variablen über den Erholungszeitraum von 10 Tagen ist in Tabelle 3 dargestellt. In Bezug auf die CMJ-Sprunghöhe gab es einen Haupteffekt der Zeit (P <0,001, η2p = 0,50, Leistung = 1,0). und Gruppe mit einer systematisch geringeren Abnahme der GRD im Vergleich zu UGD (-8,2 ± 5,4% vs. -14,3 ± 5,4%, P = 0,017, η2p = 0,25, Leistung = 0,70), jedoch keine Interaktion im Zeitverlauf der Erholung zwischen den beiden zwei Gruppen (P = 0,79). Die niedrigste CMJ-Leistung wurde am ersten Tag nach der Intervention erreicht (Abbildung 2).

Tabelle 3. Gemessene Testparameter während der 10-tägigen Erholungsphase nach dem anstrengenden Downhill-Eingriff in der Gruppe mit geerdetem Schlafen (GRD) und mit schamhaftem Schlafen (UGD) (Mittelwert ± SD).

Abbildung 2. Zeitlicher Verlauf der prozentualen Verringerungen in Bezug auf das Ausgangsniveau des Gegenbewegungssprungs (CMJ) über die 10 Tage nach der Interventionsphase. UGD, scheinverbundene schlafende Gruppe; GRD, geerdete Schlafgruppe (Mittelwert ± SD).

Für die DJ-Sprunghöhe, die Bodenkontaktzeit und den Sprungkoeffizienten gab es einen Haupteffekt der Zeit (alle P <0,001, η2p = 0,28 bis 0,88, Leistung = 1,0). Sowohl für die Sprunghöhe als auch für die Bodenkontaktzeit wurde kein Haupteffekt für die Gruppe gefunden. Die niedrigste Leistung im DJ wurde am Tag 2 (Höhe und Koeffizient) und 3 (Bodenkontaktzeit) nach dem Eingriff festgestellt. Für den Sprungkoeffizienten ein Trend zu einem Gruppeneffekt (P = 0,06) mit einer geringeren Abnahme der GRD im Vergleich zu UGD (-12,2 ± 10,6% vs. -21,4 ± 10,6%), jedoch keine Wechselwirkung zwischen der Gruppe der Zeit x (P = 0,18). wurde gefunden.

Für die MVIC im dominanten Bein ist ein Haupteffekt der Zeit (P <0,001, η2p = 0,49, Leistung = 1,0) und eine Gruppe (P <0,03, η2p = 0,22, Leistung = 0,61) mit einer weniger ausgeprägten Leistungsabnahme der GRD im Vergleich zu UGD (-9,5 ± 16,8% gegenüber -17,3 ± 38,3%) wurde gefunden . Die tägliche Analyse ergab Gruppen-Zeit-Wechselwirkungen innerhalb der ersten 3 Tage mit einer stärkeren Erholung der GRD im Vergleich zu UGD (P <0,05) (Abbildung 3). Für das nicht-dominante Bein wurde nur ein Haupteffekt der Zeit gefunden (P <0,001, η2p = 0,49, Leistung = 1,0) ohne Gruppenunterschiede. Die niedrigste Festigkeitsleistung für beide Beine wurde unmittelbar nach dem Eingriff festgestellt (Tag 0).

Abbildung. 3: Zeitverlauf der prozentualen Reduktionen in Bezug auf die Basislinienwerte der isometrischen maximalen Stärke für das dominante Bein über die 10 Tage nach der Interventionsphase. UGD, scheinverbundene schlafende Gruppe; GRD, geerdete Schlafgruppe (Mittelwert ± SD).

In Bezug auf die CK-Werte sind die Haupteffekte der Zeit (P <0,001, η2p = 0,30, Leistung = 0,98) und der Gruppe (P = 0,007, η2p = 0,31, Leistung = 0,81) und einer Wechselwirkungszeit × Gruppe (P = 0,001, η2p) = 0,26, Leistung = 0,95) gefunden, was eine geringere Zunahme der GRD im Vergleich zu UGD (310 ± 120% gegenüber 760 ± 380%) bei gleichzeitiger stärkerer Zunahme der UGD an den Tagen 3, 5 und 7 zeigt. Höchste CK-Werte wurden am Tag 5 nach der Intervention gemessen (4A). Die individuelle Antwortanalyse ergab, dass in der GRD-Gruppe keiner der Teilnehmer einen starken Anstieg der CK-Werte aufwies (dh eine Veränderung von> 20% gegenüber dem Ausgangswert), während dies in der UGD bei 40% der Teilnehmer der Fall war (n = 4). . Darüber hinaus wiesen in der GRD sogar 25% (n = 3) keine Zunahme (z. B. <3%) der CK-Spiegel auf, während dies bei keinem Teilnehmer der UGD der Fall war (4B).

Abbildung 4. (A) Der zeitliche Verlauf des Prozentsatzes steigt im Vergleich zu den Grundlinienwerten für CK-Blutspiegel über die 10 Tage nach der Interventionsphase. UGD, scheinverbundene schlafende Gruppe; GRD, geerdete Schlafgruppe (Mittelwert ± SD). (B) Analyse der individuellen Reaktion auf Anstieg der CK-Spiegel in Bezug auf GRD (Grounded Sleeping) und UGD (Sham-Grounded Sleeping). Die prozentualen Unterschiede werden als Nichtreaktion eingestuft: <3%, moderate Antwort: 3–10%, große Antwort: 10–20% und sehr große Antwort> 20%.

Bei VAS nur ein signifikanter Zeiteffekt (P <0,001, η2p = 0,55, Leistung = 1,0), wobei kein Haupteffekt der Gruppe (P = 0,13) oder der Wechselwirkungseffekt (P = 0,46) gefunden wurde. VAS war am Tag 2 am höchsten.

Die Auswirkungen von erdgeschütztem Schlaf auf den Erholungsprozess von vier Teilnehmern nach dem Training wurden auf zellulärer und molekularer Ebene weiter analysiert. In Bezug auf das differenzielle Blutbild (Abbildung 5, Ergänzende Abbildung S1 und Ergänzungstabellen S1, S2) wurde die deutlichste Abweichung zwischen den beiden Gruppen bei den Erythrozytenwerten und bei den Hämoglobin- und Hämatokritwerten beobachtet, die ab den Genesungstagen signifikant anstiegen. 7 in der UGD-Gruppe (P = 0,007, P = 0,029 bzw. P = 0,017). Diese Veränderungen wurden von einer Abnahme des durchschnittlichen Volumens der roten Blutkörperchen begleitet (MCV, P = 0,024). Im Gegensatz dazu blieben diese Parameter in der GRD-Gruppe auf Ausgangsniveau. Es wurde kein Unterschied zwischen den beiden Gruppen in Bezug auf die durchschnittliche Masse des Hämoglobins pro Erythrozyten (MCH) gefunden, was darauf hinweist, dass das Verhältnis von Hämoglobin zu Erythrozyten während des Erholungsprozesses nach intensiver körperlicher Aktivität nicht verändert wurde. In der GRD-Gruppe wurde zwischen den Tagen 3 und 7 der Erholungsphase (P = 0,079) ein leichter anfänglicher Anstieg der Leukozytenzahl (103 Zellen pro μl) beobachtet. Zwischen den Erholungstagen 3 und 5 wurde ein ähnlicher Trend für Granulozyten (P = 0,038) beobachtet, die die große Mehrheit der weißen Blutkörperchen darstellen (Lacelle und Cameron, 2015). Interessanterweise wurde in der Erholungsphase zwischen den Tagen 2 und 7 in der GRD-Gruppe (P = 0,039) eine signifikante Abnahme von aus Blut stammenden Monozyten festgestellt. Sowohl in der UGD- als auch in der GRD-Gruppe nahm die Thrombozytenmenge (103 / mm3) in der Erholungsphase nach intensiver exzentrischer Muskelbelastung ab. Die Menge der Blutplättchen in der UGD-Gruppe kehrte jedoch früher (zwischen den Tagen 5 und 10, P = 0,01) als in der GRD-Gruppe wieder auf das Ausgangsniveau zurück, was darauf hindeutet, dass eine längere Rekrutierung von Blutplättchen für verletztes Muskelgewebe aufgetreten sein könnte. Es wurden keine signifikanten Veränderungen zwischen beiden Gruppen für die mittlere Konzentration an korpuskulärem Hämoglobin (MCHC) und die Gesamtlymphozytenzahl beobachtet.

Abbildung 5. Über eine definierte Zeit beobachtete Parameter des differentiellen Blutbilds, einschließlich Erythrozyten, Hämoglobin, Hämatokrit, MCV, Leukozyten, Granulozyten, Monozyten und Blutplättchen; dargestellt als Mittelwert mit Standardabweichung der definierten Tage jeder Gruppe; nsP> 0,05, ≤ P ≤ 0,05, ≤ P ≤ 0,01, ≤ P ≤ 0,001.

Der C-reaktive Protein (CRP) -Wert wurde während der gesamten Studie überwacht und als Indikator für nicht verwandte entzündliche Zustände (z. B. virale oder bakterielle Infektionen) verwendet, die die bewerteten Blutparameter beeinflussen könnten. Die CRP-Werte blieben in allen vier Probanden unverändert (Ergänzungstabellen S3, S4).

Auf molekularer Ebene fanden wir Veränderungen bei serologischen Entzündungsmarkern, insbesondere bei löslichen Zelladhäsionsmolekülen (sCAM) und Chemokinen (Abbildung 6, Ergänzende Abbildung S2 und Ergänzungstabellen S3, S4). Das interzelluläre Adhäsionsmolekül 1 (ICAM-1), das auf Epithelzellen exprimiert wird und an der Zelladhäsion und der Co-Stimulation von Makrophagen, Monozyten und Granulozyten beteiligt ist, blieb entweder auf der Basislinie oder war in der GRD im Vergleich zur UGD-Gruppe höher. Von den Tagen 1 bis 5 wurde in der UGD-Gruppe eine deutliche Abnahme der sICAM-1-Spiegel (etwa 10%) beobachtet (P = 0,005). Darüber hinaus wurde das Zelladhäsionsmolekül, sP-Selectin, in der GRD im Vergleich zur UGD herunterreguliert und blieb während des gesamten Untersuchungszeitraums unterhalb des Ausgangswertes (etwa 20% Reduktion; P = 0,003). Im Allgemeinen zeigten entzündungsassoziierte Chemokine wie das Interferon-gamma-induzierte Protein 10 (IP-10) und die Makrophagen-Entzündungsproteine ​​(MIP-1α und MIP-1β) niedrigere Werte (P = 0.014, P = 0.004 und P = 0,359 in der GRD-Gruppe. Für das Monozyten-Chemoattraktionsmittel Protein 1 (MCP-1), das an der Rekrutierung von Monozyten beteiligt ist, und das sCAM-sE-Selectin wurden keine signifikanten Veränderungen beobachtet. Chemokine / Cytokine GM-CSF, IFNα, IFNγ, IL-1α, IL-1β, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12p70, IL-13, IL konnten nicht nachgewiesen werden -17A / CTLA-8 und TNFα in den Seren der gesunden Sportler innerhalb der Nachweisgrenze des Assays.

Abbildung 6. Entzündungsmarker, die über eine definierte Zeit hinweg beobachtet wurden, einschließlich sICAM-1, IP-10, MIP-1α, MIP-1β und sP-Selectin; dargestellt als Mittelwert mit Standardabweichung der definierten Tage jeder Gruppe; nsP> 0,05, ≤ P ≤ 0,05, ≤ P ≤ 0,01, ≤ P ≤ 0,001.

Diskussion

Die Hauptergebnisse der aktuellen Studie waren sechsfach: (1) Die Intervention des Laufbandlaufs führte zu deutlichen Änderungen der gemessenen Parameter im Zusammenhang mit der Ermüdung und war bereits 5 Minuten nach dem Eingriff nachweisbar. (2) Das Grounded Sleeping führte in verschiedenen Variablen zu einem weniger ausgeprägten Leistungsabfall im Vergleich zum Sham-Grounded Sleeping. (3) bodengestütztes Schlafen führte während der gesamten Genesung zu einem viel geringeren Anstieg der CK im Vergleich zu UGD; (4) 10 Tage nach dem Eingriff wurde bei keinem der gemessenen Parameter die vollständige Erholung angegeben. (5) Die höchsten CK-Werte wurden an Tag 5 festgestellt, während bei Sprung- und Kraftleistung die höchste Abnahme am Tag 1 auftrat und bei VAS der höchste Anstieg am Tag 2 nach dem Eingriff auftrat. (6) Detaillierte Blutproben zeigten, dass sie geerdet waren Schlafen moduliert den Erholungsprozess durch (a) Beibehalten einer konstanten Hämokonzentration, wie dargestellt durch die Anzahl der Erythrozyten und die Hämoglobin / Hämatokrit-Werte, und (b) durch die Verringerung von Muskelschädigungs-assoziierten Entzündungsmarkern wie IP-10, MIP -1α und sP-Selectin.

Wiederholte exzentrische Muskelaktivierungen wie Downhill-Laufen sind wiederholt für DOMS verantwortlich. DOMS steht im Zusammenhang mit der Freisetzung von Muskelproteinen wie CK in den Blutkreislauf sowie mit einem längeren Rückgang der Leistungsfähigkeit der Muskeln (Hoppeler, 2016). Bei exzentrischen Übungen werden die aktivierten Muskeln gedehnt, was zu mechanischen Schäden an Sarkomeren, Entzündungen, Störungen des Sarkolemmas sowie zu Schäden durch reaktive Sauerstoffspezies führen kann (Lovering and Brooks, 2014). Das angewendete 20-Minuten-Abfahrtslaufprotokoll innerhalb der aktuellen Studie führte zu deutlichen Leistungsabfällen und Erhöhungen der Messungen von Muskelschäden und VAS innerhalb der Mehrzahl der analysierten Parameter. Kein gemessener Parameter wurde nach 10-tägiger Erholung wieder auf den Ausgangswert gebracht. Daher kann der angewendete Downhill-Eingriff als eine gut gewählte Methode zum Hervorrufen von Muskelschäden angesehen werden, die zu deutlichen Leistungsabfällen führen. Dieses Protokoll kann daher als geeignet angesehen werden, um die Wirksamkeit verschiedener Arten von Wiederherstellungsinterventionen zu analysieren. In diesem speziellen Fall ist zu analysieren, ob erdungsbedingter Schlaf die Fähigkeit zur schnelleren Erholung verbessert oder die Leistungsabnahme im Vergleich zu einer ungeerdeten Situation dämpft. Es ist erwähnenswert, dass Cheung et al. (2003) und Seidel et al. (2012) schlussfolgerten, dass in der Tat keine Behandlungsstrategie die Muskelerholung konsequent unterstützt oder verbessert hat, was darauf hinweist, dass tatsächlich keine überzeugenden evidenzbasierten und praktischen Strategien zur Verhinderung und / oder Linderung von DOMS vorhanden sind. Darüber hinaus sind die Beweise für Behandlungsstrategien zur Beschleunigung der Erholung nach der EIMD immer noch inkonsistent (Connolly et al., 2003).

Die aktuelle Studie zeigte jedoch, dass die GRD in Bezug auf CMJ, die maximale Beinstärke (MVIC), einen Trend für den DJ-Koeffizienten und die CK-Erhöhung im Vergleich zu UGD weniger stark abnahm. Die weniger ausgeprägte Abnahme der Leistungsmessungen (Stärke, Sprungleistung) und der geringere Anstieg der CK-Werte in der GRD-Gruppe könnte auf eine möglicherweise verringerte Blutviskosität zurückzuführen sein (Chevalier et al., 2013; Brown und Chevalier, 2015), die den Blutfluss verbessern Geschwindigkeit, verbesserte Schlafqualität (Ghaly und Teplitz, 2004) und verringerte Muskelschäden (Brown et al., 2010; Brown et al., 2015), wie die Blutanalysen der vorliegenden Studie eindeutig belegen. Unter Bezugnahme auf Chevalier et al. (2006); Oschman (2007) und Oschman et al. (2015) Die Haupthypothese zur Erdung basiert auf der Verbindung mit der Erdoberfläche, die mit freien Elektronen gesättigt ist. Durch diesen indirekten oder direkten Kontakt mit der Erde können „mobile“ Elektronen in den Körper wandern. Oschman (2007) schlägt daher vor, dass die auf der Erdung basierenden mobilen Elektronen auch Entzündungen verhindern oder vermindern können, was auch der Grund für die nicht betroffene Hämokonzentration sowie die gedämpfte CK-Reaktion sein könnte.

Der beobachtete Anstieg der Anzahl der Erythrozyten sowie der Hämoglobin- und Hämatokritwerte im Verlauf einer intensiven exzentrischen Muskelbelastung in der UGD-Gruppe könnte auf volumetrische Schwankungen zurückzuführen sein. Die Hämokonzentration nach dem Training ist typischerweise auf den Wasserverlust zurückzuführen (Bloomer und Goldfarb, 2004; Del Coso et al., 2008). Die Hämokonzentration ist auch eine mögliche Erklärung für die erhöhten CK-Spiegel in der UGD-Gruppe (Bassini-Cameron et al., 2007). Unsere vorläufigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass durch Schlafmangel das Phänomen der Hämokonzentration durch die Verringerung der Blutviskosität und die Verbesserung der Durchblutung verhindert werden kann (Chevalier et al., 2013). Es wurde keine Veränderung der Lymphozytenzahl im Blut zwischen beiden Gruppen erwartet, da Lymphozyten meist mit adaptiven Immunreaktionen auf fremde Antigene assoziiert sind, die von Bakterien, Viren und Parasiten stammen (Paul und Seder, 1994).

Bei Muskelverletzungen erleiden beschädigte Myofibres und andere Muskelzellen an Läsionsstellen eine Nekrose, die wiederum von verschiedenen infiltrierenden Immunzellen, meist Mastzellen und Neutrophilen, entfernt wird (Bentzinger et al., 2013). Diese frühen Stadien der Muskelregeneration sind ferner durch die Aktivierung des Komplementsystems und die Freisetzung von proinflammatorischen Cytokinen und Chemokinen wie TNF-α, IFN-γ, IP-10 und sICAM-1 (Chazaud et al., 2003) gekennzeichnet Cheng et al., 2008). In Reaktion auf INF-γ und TNF-α sezernieren verschiedene Zelltypen Interferon-gamma-induziertes Protein 10 (IP-10), das im Blut gemessen werden kann. Die in der GRD-Gruppe beobachtete signifikante Abnahme von IP-10 deutet stark darauf hin, dass durch erdgeschütztes Schlafen INF-γ-induzierte Entzündungsreaktionen sowie IP-10-assoziierte (NK) zellvermittelte Zytolyse herunterreguliert werden. Darüber hinaus könnte eine Abnahme der Antiangiogenese IP-10 die Angiogenese und den anschließenden Blutstrom in den regenerierenden Muskel begünstigen (Gotsch et al., 2007).

Nach diesen frühen Ereignissen bei der Muskelregeneration werden Muskelstammzellen aktiviert und andere Immunzellen, insbesondere Makrophagen und T-Zellen, werden in das verletzte Muskelgewebe rekrutiert. Dementsprechend wurde am zweiten Tag nach der Verletzung ein signifikanter Anstieg der Anzahl von Makrophagen beobachtet (Yang und Hu, 2018). Diese Beobachtungen stimmen mit unseren Befunden überein, die zeigen, dass beide Chemokine MIP-1α und MIP-1β, die von Makrophagen produziert werden (Petray et al., 2002), in der UGD-Gruppe ab Tag 2 nach der Verletzung erhöht sind. Im Gegensatz dazu zeigte unsere Pilotstudie eine Abnahme der Konzentrationen dieser Chemokine in der GRD-Gruppe, was auf eine geringere Anziehung von Makrophagen und somit auf eine lokale Entzündung schließen lässt.

Unsere Vermutung, dass erdgeschütztes Schlafen die Entzündung dämpft, wird durch eine generelle Abnahme der in der GRD-Gruppe beobachteten Entzündungsmarker unterstützt. Bemerkenswerterweise blieb das sCAM-sP-Selectin (Schrijver et al., 2017) während des Beobachtungszeitraums unterhalb des Ausgangsniveaus in der GRD-Gruppe, was darauf hindeutet, dass erdgeschütztes Schlafen einen positiven und lang anhaltenden Effekt auf diesen Entzündungsmarker hat. sP-Selectin wird auf aktivierten Endothelzellen und Blutplättchen gefunden und ist ein entscheidender Faktor für die Rekrutierung von Leukozyten an Läsionsstellen (Cleator et al., 2006). In der GRD-Gruppe könnte eine Herunterregulierung der Aktivierung von sP-Selectin auf Endothelzellen und Blutplättchen zu einer verminderten Leukozytenrekrutierung an Stellen von geschädigtem Muskelgewebe führen.

Unsere Erkenntnisse, dass ein anderer sCAM, sICAM-1, in der UGD im Vergleich zur GRD-Gruppe zurückging, entsprach nicht den Ergebnissen anderer Studien, die nach anstrengenden körperlichen Aktivitäten hohe sICAM-1-Plasmaspiegel zeigten. Die SICAM-1-Spiegel scheinen jedoch je nach Art der Übung verändert zu sein, da nach dem Fahrradergometer keine Veränderungen beobachtet wurden (Akimoto et al., 2002).

Fazit

Es wurde gezeigt, dass erdgeschütztes Schlafen zu einer schnelleren Erholung und / oder zu weniger ausgeprägten Markierungen für Muskelschäden und Entzündungen führt. Unsere vorläufigen Ergebnisse in Bezug auf die detaillierte Blutanalyse stützen die Ansicht, dass das Grounded Sleeping wichtige Ereignisse in den frühen Stadien der Muskelregeneration auf zellulärer und molekularer Ebene moduliert. Basierend auf den untersuchten immunologischen Parametern scheinen die modulatorischen Wirkungen des Schlafens am Boden die durch EIMD ausgelösten Entzündungsreaktionen zu dämpfen. GRD kann als einfache Methode zur Verbesserung der akuten und langfristigen Erholung nach intensiven Übungen im Trainingsprozess oder nach intensiven Wettbewerben angesehen werden. Basierend auf den Ergebnissen der Pilotstudie ist mehr Forschung erforderlich, um die Mechanismen hinter den möglichen Auswirkungen des Schlafens auf der zellulären und molekularen Ebene klar aufzuzeigen. Darüber hinaus muss die Größe der Fläche, an der man geerdet ist, dh wie viele „mobile“ Elektronen in den Körper wandern, während die GRD im Vergleich zu dem UGD-Schlafen eingesetzt wird, näher untersucht werden. Schließlich muss in zukünftigen Studien auch darauf geachtet werden, ob erdungsunabhängiges Schlafen die Schlafmuster beeinflusst (z. B. die Schlafqualität). Eine Verbesserung der Schlafqualität durch geerdetes Schlafen kann zu Veränderungen der Leistung und Änderungen der Stressmarker bei Sportlern führen.

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