2022 · Hong et al. — Wirkung einer H2-Inhalation vor der Belastung auf körperliche Ermüdung und die damit verbundene Aktivierung des präfrontalen Kortex während und nach hochintensiver Belastung
Kurzfassung
Bei 24 jungen Männern senkte eine 20-minütige Inhalation von Wasserstoffgas vor hochintensivem Radfahren das empfundene Anstrengungsniveau in jeder Belastungsphase gegenüber einem Placebogas (p < 0,032). Die Herzfrequenz war erst ab 50 % der Maximalbelastung niedriger (p < 0,037), die Aktivierung des präfrontalen Kortex nur bei 75 und 100 % höher (p < 0,011). Bei der Oberschenkelkraft nach dem Radfahren zeigte sich kein statistisch signifikanter Unterschied (p = 0,074, laut Volltext). Die Belastungsdauer war festgelegt, die Studie prüfte also weder Ausdauer noch Leistung. (Frontiers in Physiology, 2022.)
Kommentar
Körperliche Ermüdung begrenzt hochintensive Belastung, und die Autoren fragten, ob vorher eingeatmeter Wasserstoff sie über den präfrontalen Kortex lindert. 24 junge Männer absolvierten vier Termine: zwei zur Bestimmung der individuellen Maximalbelastung, dann je einen mit 20 Minuten Wasserstoffgas und einen mit Placebogas vor dem Radfahren. Laut Volltext war die Reihenfolge randomisiert, die Studie doppelblind, und zwischen den beiden Testterminen lag 1 Woche. Ebenfalls laut Volltext kam das Gas über einen Nasen-Inhalator mit 1800 ml/min und einer maximalen Wasserstoffkonzentration von 4,08 %, das Placebo aus demselben Gerät mit abgeschalteter Wasserstoffproduktion. Anschließend fuhren die Teilnehmer mit 80 % ihrer Spitzenleistung über ihre zuvor gemessene maximale Fahrzeit (laut Volltext). Während des Radfahrens wurden das empfundene Anstrengungsniveau (RPE), die Herzfrequenz und die Aktivierung des präfrontalen Kortex per funktioneller Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) erfasst. Die maximale isometrische Willkürkontraktion (MVIC) des Oberschenkels wurde vorher und nachher gemessen. Laut Volltext war RPE der primäre Endpunkt.
Wichtige Zitate
- „Im Vergleich zur Kontrolle hatten die Teilnehmer nach Inhalation von H2-Gas in jeder Belastungsphase ein signifikant niedrigeres RPE (p < 0,032) und bei 50 %, 75 % und 100 % Wmax während des Radfahrens eine niedrigere Herzfrequenz (p < 0,037)“ Original (EN): „It was observed that compared to control, after inhaling H2 gas, participants had significantly lower RPE at each workload phase (p < 0.032) and lower HR at 50% Wmax, 75% Wmax, and 100% Wmax during cycling exercise (p < 0.037)“ — das Hauptergebnis zu empfundener Anstrengung und Herzfrequenz beim Radfahren
- „auch die Aktivierung des PFC war bei 75 und 100 % Wmax signifikant erhöht (p < 0,011)“ Original (EN): „the PFC activation was also significantly increased at 75 and 100% Wmax (p < 0.011)“ — die Hirnaktivierung unterschied sich nur in den beiden höchsten Belastungsphasen
- „Diese Studie zeigte, dass die Inhalation von H2-Gas vor der Belastung die körperliche Ermüdung lindern kann, möglicherweise durch Aufrechterhaltung einer hohen PFC-Aktivierung während hochintensiver Belastung bei gesunden jungen Erwachsenen.“ Original (EN): „This study demonstrated that pre-exercise inhalation of H2 gas can alleviate PF, potentially by maintaining high PFC activation during high-intensity exercise in healthy young adults.“ — das Fazit der Autoren, das den Hirnmechanismus nur als möglich bezeichnet
Unsere Einordnung
Jeder Mann wurde mit sich selbst verglichen, und laut Volltext war die Reihenfolge randomisiert und doppelblind, mit einem Placebogas aus demselben Gerät. Das empfundene Anstrengungsniveau, laut Volltext der primäre Endpunkt, war nach Wasserstoff in jeder Belastungsphase niedriger. Die Herzfrequenz unterschied sich bei 25 % der Maximalbelastung nicht, die präfrontale Aktivierung nur bei 75 und 100 %, und bei der Oberschenkelkraft nach der Belastung zeigte sich kein statistisch signifikanter Unterschied (p = 0,074, laut Volltext). Einschränkungen: 24 junge Männer einer einzigen Sportuniversität, eine einzelne 20-minütige Inhalation und eine festgelegte Belastungsdauer, sodass Ausdauer und Leistung nicht geprüft wurden. RPE ist eine subjektive Einschätzung. Laut Volltext wurden fNIRS-Daten von 3 Teilnehmern und acht Herzfrequenz-Datensätze ausgeschlossen, und die Oberschenkelkraft zu Beginn unterschied sich zwischen den Terminen (p = 0,006). Der Zusammenhang zwischen Hirnaktivierung und Ermüdung beruht auf Korrelationen und kann keinen Mechanismus belegen. Das Abstract erwähnt keine unerwünschten Ereignisse.
Studiendesign
- Typ: randomisierte, doppelblinde, placebokontrollierte Crossover-Studie (Randomisierung und Verblindung laut Volltext), 1 Woche Auswaschphase · n: 24 junge Männer · H₂-Gabe: 20 Minuten Inhalation von Wasserstoffgas vor dem Radfahren; laut Volltext über Nasen-Inhalator mit 1800 ml/min, maximal 4,08 % Wasserstoff
- Vergleich: Placebogas, laut Volltext aus demselben Gerät mit abgeschalteter Wasserstoffproduktion
- Ergebnis: RPE (laut Volltext primär) in jeder Belastungsphase niedriger (p < 0,032). Herzfrequenz bei 50, 75 und 100 % Wmax niedriger (p < 0,037), nicht bei 25 %. PFC-Aktivierung bei 75 und 100 % Wmax höher (p < 0,011). MVIC nach der Belastung 34,38 gegenüber 34,03, p = 0,074, nicht signifikant (laut Volltext). Die Änderung der Aktivierung korrelierte mit RPE bei 75 % Wmax (p = 0,010) und Herzfrequenz bei 100 % Wmax (p = 0,016)
Abstract (deutsche Übersetzung)
ZIEL: In dieser Studie untersuchten wir die Wirkung einer Inhalation von H2-Gas vor der Belastung auf die körperliche Ermüdung (PF) und die Aktivierung des präfrontalen Kortex (PFC) während und nach hochintensivem Radfahren. METHODEN: 24 junge Männer absolvierten vier Studientermine. An den ersten beiden Terminen wurde die maximale Belastung (Wmax) beim Radfahren für jeden Teilnehmer bestimmt. An jedem der beiden anderen Termine inhalierten die Teilnehmer nach einem Ausgangstest der maximalen isometrischen Willkürkontraktion (MVIC) des Oberschenkels 20 Minuten lang entweder H2-Gas oder Placebogas. Danach fuhren die Teilnehmer Rad unter ihrer maximalen Belastung. Das empfundene Anstrengungsniveau (RPE), die Herzfrequenz (HR) und die PFC-Aktivierung mittels funktioneller Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) wurden während des gesamten Radfahrens gemessen. Die MVIC wurde nach dem Radfahren erneut gemessen. ERGEBNISSE: Im Vergleich zur Kontrolle hatten die Teilnehmer nach Inhalation von H2-Gas in jeder Belastungsphase ein signifikant niedrigeres RPE (p < 0,032) und bei 50 %, 75 % und 100 % Wmax während des Radfahrens eine niedrigere HR (p < 0,037); auch die PFC-Aktivierung war bei 75 und 100 % Wmax signifikant erhöht (p < 0,011). Zudem hingen die durch H2 bewirkten Veränderungen der PF signifikant mit denen der PFC-Aktivierung zusammen: Teilnehmer mit höherer PFC-Aktivierung hatten bei 75 % Wmax ein niedrigeres RPE (p = 0,010) bzw. bei 100 % Wmax eine niedrigere HR (p = 0,016). SCHLUSSFOLGERUNG: Diese Studie zeigte, dass die Inhalation von H2-Gas vor der Belastung die PF lindern kann, möglicherweise durch Aufrechterhaltung einer hohen PFC-Aktivierung während hochintensiver Belastung bei gesunden jungen Erwachsenen.
Original-Abstract (englisch)
Objective: In this study, we examined the effects of pre-exercise H2 gas inhalation on physical fatigue (PF) and prefrontal cortex (PFC) activation during and after high-intensity cycling exercise. Methods: Twenty-four young men completed four study visits. On the first two visits, the maximum workload (Wmax) of cycling exercise of each participant was determined. On each of the other two visits, participants inhaled 20 min of either H2 gas or placebo gas after a baseline test of maximal voluntary isometric contraction (MVIC) of thigh. Then participants performed cycling exercise under their maximum workload. Ratings of perceived exertion (RPE), heart rate (HR) and the PFC activation by using functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) was measured throughout cycling exercise. The MVIC was measured again after the cycling. Results: It was observed that compared to control, after inhaling H2 gas, participants had significantly lower RPE at each workload phase (p < 0.032) and lower HR at 50% Wmax, 75% Wmax, and 100% Wmax during cycling exercise (p < 0.037); the PFC activation was also significantly increased at 75 and 100% Wmax (p < 0.011). Moreover, the H2-induced changes in PF were significantly associated with that in PFC activation, that is, those who had higher PFC activation had lower RPE at 75% Wmax (p = 0.010) and lower HR at 100% Wmax (p = 0.016), respectively. Conclusion: This study demonstrated that pre-exercise inhalation of H2 gas can alleviate PF, potentially by maintaining high PFC activation during high-intensity exercise in healthy young adults.
Quelle & Links
Screenshot der PubMed-Seite
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