Effets de la consommation d’eau hydrogénée sur la fatigue musculaire provoquée par un exercice intense chez des athlètes de haut niveau

Contexte

La contraction musculaire au cours de brèves périodes d’exercice intense provoque un stress oxydatif, qui peut jouer un rôle dans le développement de symptômes de surentraînement, notamment une fatigue accrue, entraînant une micro-lésion musculaire ou une inflammation. Récemment, il a été dit que l’hydrogène pouvait fonctionner en tant qu’antioxydant. Nous avons donc étudié l’effet de l’eau riche en hydrogène eau hydrogénée (HW) sur le stress oxydatif et la fatigue musculaire en réponse à un exercice intense.

Les méthodes

Dix joueurs de football masculins âgés de 20,9 ± 1,3 ans ont été soumis à des tests d’effort et à des prélèvements sanguins. Chaque sujet a été examiné deux fois de manière croisée à double insu; ils ont reçu soit de l’eau de guerre, soit de l’eau d’un placebo (PW) pendant une semaine. Les sujets ont été invités à utiliser un ergomètre pour cycle avec une absorption maximale d’oxygène (VO 2 ) de 75% pendant 30 min, suivi de la mesure du couple maximal et de l’activité musculaire tout au long de 100 répétitions d’extension maximale du genou isocinétique. Les marqueurs de stress oxydatifs et la créatine kinase dans le sang périphérique ont été mesurés de manière séquentielle.

Résultats

Bien que les exercices aigus aient entraîné une augmentation des taux de lactate dans le sang chez les sujets ayant reçu une PW, la prise de HW  eau hydrogénée par voie orale a empêché une augmentation de la lactate dans le sang pendant un exercice intense. Le couple de pointe du PW diminue significativement pendant l’extension isocinétique maximale du genou, suggérant une fatigue musculaire, mais le couple de pointe du HW eau hydrogénée ne diminue pas au début de la phase. Il n’y avait pas de changement significatif dans les marqueurs de lésions oxydatives dans le sang (d-ROM et BAP) ni dans la créatine kinase après l’exercice.

Conclusion

Une hydratation adéquate avec de l’eau riche en hydrogène avant l’entraînement réduisait les taux de lactate dans le sang et améliorait le déclin de la fonction musculaire induit par l’exercice. Bien que d’autres études soient nécessaires pour élucider les mécanismes exacts et les avantages qui doivent être confirmés, ces résultats préliminaires peuvent suggérer que l’eau hydrogénée HW peut être une hydratation appropriée pour les athlètes.

introduction

Étant donné que la demande en énergie et la consommation d’oxygène augmentent au cours de l’exercice, comme la course intermittente, les sprints et les sauts, la production d’espèces réactives à l’oxygène (ROS) et d’azote réactifs (RNS) augmente également, menaçant de perturber l’équilibre rédox et de causer un stress oxydatif. Dans des conditions normales, les ROS et les RNS sont générés à un faible taux et ensuite éliminés par les systèmes antioxydants. Cependant, un taux de production de ROS considérablement accru peut dépasser la capacité du système de défense cellulaire. Par conséquent, une attaque substantielle des radicaux libres sur les membranes cellulaires pourrait entraîner une perte de viabilité cellulaire et une nécrose cellulaire et pourrait initier les lésions du muscle squelettique et l’inflammation causées par un exercice exhaustif [ 1 – 3 ]. Bien que les athlètes bien entraînés subissent moins de réduction du stress oxydatif en raison de l’adaptation de leurs systèmes antioxydants, l’accumulation d’exercices physiques intenses peut provoquer une augmentation du stress oxydatif [ 4 ]. Pour atténuer les effets indésirables induits par le stress oxydant pendant le sport, la supplémentation en antioxydants chez les athlètes a été bien documentée. Bien que les résultats de ces études soient souvent contradictoires en fonction des composés antioxydants et de leur quantité, certaines études démontrent les effets bénéfiques des antioxydants sur la fatigue ou la performance musculaire [ 5 , 6 ].

Récemment, les effets bénéfiques de l’eau riche en hydrogène (HW) ont été décrits dans des conditions de maladie expérimentales et cliniques [ 7 , 8 ]. Bien que la recherche sur les avantages pour la santé des DDH soit limitée et qu’il existe peu de données sur les effets à long terme, des études pilotes sur l’homme suggèrent que la consommation de DDH pourrait aider à prévenir le syndrome métabolique [ 9 ], le diabète sucré [ 10 ] et les effets secondaires des patients atteints de cancer. avec radiothérapie [ 11 ]. Étant donné que l’hydrogène est connu pour piéger les ROS toxiques [ 12 ] et induire un certain nombre de protéines antioxydantes [ 13 , 14 ], nous avons émis l’hypothèse que la consommation d’eau chaude pourrait être bénéfique pour les athlètes dans la réduction de la fatigue musculaire induite par le stress oxydatif à la suite d’un exercice intense. Dans cette étude, nous avons évalué l’efficacité de l’eau riche en hydrogène sur des sujets en bonne santé en mesurant la fatigue musculaire et les taux de lactate dans le sang après l’effort. Bien que d’autres études soient nécessaires pour élucider les mécanismes et avantages exacts, le présent rapport suggère que l’eau riche en hydrogène pourrait être un fluide d’hydratation approprié pour les athlètes.

Les méthodes

Sujets

Dix joueurs de football masculins âgés de 20,9 ± 1,3 ans ont été soumis à des tests d’effort et à des prélèvements sanguins. Aucun des sujets n’était fumeur ou ne prenait de suppléments / médicaments. Chaque sujet a donné son consentement écrit avant de participer, conformément au comité d’éthique sur la recherche humaine de l’université de Tsukuba. Les caractéristiques physiques des sujets sont présentées dans le tableau 1 . Tous les joueurs ont participé aux séances d’entraînement quotidiennes, à l’exception du jour de l’expérience.

Tableau 1 Caractéristiques physiques des sujets (n = 10)

Génération d’eau riche en hydrogène

Les participants ont été invités à boire un flacon de 500 ml à 22h la veille du test, un flacon de 500 ml à 5h et un flacon de 500 ml à 6h20 le jour de l’examen. En résumé, les sujets ont consommé 1 500 ml d’eau riche en hydrogène moléculaire HW ou PW (les concentrations finales en hydrogène de l’eau placebo (PW) et de l’eau riche en hydrogène (HW) étaient respectivement de 0 et 0,92 ~ 1,02 mM [9, 11]. le sujet a été examiné deux fois de manière croisée, en double aveugle, avec de l’eau riche en hydrogène moléculaire HW ou PW pendant une semaine).

Dose et mode d’administration d’une eau riche en hydrogène / eau hydrogénée

Les sujets ont reçu trois bouteilles d’eau de boisson de 500 ml et ont reçu pour instruction de placer deux bâtons de magnésium dans chaque bouteille 24 heures avant de boire. Les participants ont été invités à boire une bouteille à 22h la veille du test, une à 5h et une à 6h20 le jour de l’examen. En résumé, les sujets ont consommé 1 500 ml de HW/eau hydrogénée ou PW.

Protocole

Le protocole de recherche a commencé à 6h00. Les sujets ont été nourris entre 21h00 et 22h00 le jour précédant les expériences et ont jeûné toute la nuit. Aucun petit-déjeuner n’a été offert le jour des expériences. Les sujets devaient d’abord se reposer en position assise pendant 30 minutes. L’épreuve d’effort consistait en: 1) L’épreuve d’effort progressif maximale pour définir l’absorption maximale d’oxygène (VO 2 max); 2) faire un vélo ergomètre pendant 30 minutes à environ 75% de la VO 2 max (exercice 1); et 3) exécuter 100 extensions isocinétiques maximales du genou à 90 ° s -1 (exercice 2). Des échantillons de sang ont été prélevés dans une veine antécubitale juste avant l’exercice 1 (6 h 30), immédiatement après l’exercice 1 (7 h 15), immédiatement après l’exercice 2 (7 h 30), 30 minutes après l’exercice 2. (8h00) et 60 minutes après l’exercice 2 (8h30).

Test d’exercice progressif maximal

Premièrement, pour définir l’absorption maximale d’oxygène (VO 2 max), les sujets ont été soumis à un test d’exercice maximal progressif sur un ergomètre de vélo (232CL, Conbiwellness, Tokyo). L’essai consistait en un essai continu par paliers commençant à 30 W de charge et augmentant de 20 W toutes les minutes jusqu’à épuisement. Les sujets ont reçu l’ordre de rouler à 50 tr / min. Les valeurs d’échange gazeux pulmonaire ont été mesurées à l’aide d’un capteur de gaz expiré (AE280S, Minato Medical®, Osaka, Japon) via un système respiration par respiration, et les valeurs moyennes ont été calculées toutes les 30 secondes pour l’analyse. Nous avons déterminé que la VO 2 max était atteinte lorsque la consommation d’oxygène atteignait son plateau [ 15 ].

Cycle de charge fixe à 75% (haute intensité) de VO 2 max

Avant le début du test, les sujets se sont reposés pendant deux minutes. Après avoir chauffé à une charge de 50 W pendant une minute, on a demandé aux sujets de conduire à des niveaux sous-maximaux pendant 30 minutes. Les valeurs d’échange de gaz pulmonaire ont été contrôlées pour maintenir le VO 2 max à environ 75%. Au cours des expériences, les sujets ont souvent reçu pour instruction verbale de contrôler l’amplitude des mouvements afin de maintenir le VO 2 max à environ 75%.

Extensions isocinétiques maximales du genou

Un dispositif isocinétique Biodex System 3 étalonné (Biodex Medical Systems, New York, États-Unis) a été utilisé pour mesurer le couple de crête (PT) et la position de l’articulation du genou sur 100 répétitions d’extension maximale du genou par isocinétique. Au cours des tests, chaque sujet était assis sur le système Biodex 3 avec une flexion de la hanche de 90 °, et des sangles de retenue étaient placées sur la taille et la poitrine, en plus d’un stabilisateur sternal rigide. Le dynamomètre était motorisé à une vitesse constante de 90 ° / sec. Chaque sujet a effectué une série de 100 contractions isocinétiques en utilisant les extenseurs du genou de la jambe droite de 90 ° de flexion à 0 ° (extension complète). Lorsque le bras du dynamomètre est passé de 90 ° à 0 °, les sujets ont été encouragés à effectuer leurs performances au maximum pour chaque contraction sur toute la plage de mouvement. Les sujets se sont détendus lorsque le bras du dynamomètre est revenu à 90 °. Chaque période de contraction et de relaxation durait une seconde et la durée totale du cycle de contraction était donc de deux secondes. Tous les sujets ont pu compléter les 100 contractions complètes.

Mesure de la fatigue musculaire

Pour mesurer la fatigue musculaire, la technique de transformée de Fourier (FFT) largement utilisée est utilisée pour analyser la fréquence moyenne de l’électromyogramme de surface (EMG) [ 16 ]. Les signaux EMG ont été obtenus à partir du muscle rectus femoris via des électrodes connectées à un émetteur à modulation de fréquence à 4 canaux (Nihon Kohden, Tokyo, Japon). Toutes les données ont été stockées et analysées à l’aide des fonctions FFT du logiciel Acknowledge 3.7.5 (BIOPAC SYSTEM, Santa Barbara, États-Unis). La fréquence moyenne de puissance (MPF) et la fréquence moyenne de puissance (MDF) ont été calculées comme décrit précédemment [ 17 ]. Le décalage MPF du signal EMG vers les basses fréquences a été largement utilisé dans les contractions statiques pour indiquer le développement de la fatigue périphérique.

Test sanguin

Les taux de lactate dans le sang ont été déterminés en utilisant un kit Lactate Pro LT17170 disponible dans le commerce (Arkray, Inc., Kyoto, Japon). Les concentrations de dérivés de métabolites oxydants réactifs (ROM) et du pouvoir antioxydant biologique (BAP) dans le sang périphérique ont été évaluées à l’aide d’un système analytique à radicaux libres (FRAS4; Wismerll, Tokyo, Japon). Les tests de laboratoire pour la créatine kinase (CK) ont été effectués à l’aide de procédures normalisées aux services de laboratoire médical Kotobiken (Tokyo, Japon).

analyses statistiques

Des tests d’analyse de variance répétés (ANOVA) ont été utilisés pour comparer les mesures effectuées avant et après l’exercice. Le test F avec des comparaisons post hoc de Bonferroni a été réalisé le cas échéant. Les valeurs de probabilité inférieures à 0,05 ont été considérées comme statistiquement significatives. SPSS 18.0 a été utilisé pour effectuer l’analyse statistique. Comme il était prévu que l’expérience atteigne un seuil de signification de 90% au niveau de 5%, la taille de l’échantillon dans ce modèle est calculée comme étant comprise entre 8,91 et 9,25 (niveaux de signification de 90% et de 5%) dans le sang, sur la base de nos expériences précédentes. Par conséquent, nous avons supposé que la taille de l’échantillon serait appropriée pour l’accumulation de données préliminaires.

Résultats

Analyse de sang pour l’acide lactique, les d-ROM, le BAP et le CK

Comme le montre le tableau 2 , les concentrations sanguines de BAP et de CK dans les d-ROM ont augmenté après l’exercice chez les sujets des deux groupes traités avec PW et eau hydrogénée HW. Cependant, il n’y avait pas de différence statistique entre les groupes. Bien que les taux de lactate dans le sang aient augmenté de manière significative à la fois chez eau hydrogénée HW et PW à 45 et 60 minutes après l’exercice, ces niveaux étaient comparables et significativement plus bas dans le groupe eau hydrogénée HW que dans le groupe PW (Figure 1 ).

Tableau 2 Modifications des taux sanguins
Figure 1
Figure 1

Changements séquentiels des taux de lactate dans le sang pendant l’exercice Les taux de lactate dans le sang chez les athlètes ayant reçu du PW ont considérablement augmenté immédiatement après l’exercice par rapport aux niveaux observés avant l’exercice.l’eau hydrogénée HW a considérablement réduit les taux de lactate dans le sang après l’exercice à l’aide d’un vélo ergomètre. (* p <0,05 par rapport au temps 0. #p <0,05 par rapport à HW, N = 10).

Extension maximale du genou

Lors de l’analyse de l’exercice maximal d’extension du genou, nous avons divisé en cinq trames l’extension du genou répétée à 100 répétitions au couple de pointe de l’exercice d’extension isocinétique du genou [ 18 ]. Chaque image correspondait à 20 répétitions; Cadre 1 pour les 20 premières répétitions, Cadre 2 pour les 21 à 40 répétitions suivantes, Cadre 3 pour 41 à 60 répétitions, Cadre 4 pour 61 à 80 répétitions et Cadre 5 pour les 81 à 100 dernières. Bien que le couple de pointe des sujets traités avec PW ait diminué de manière significative au cours des 40 premières répétitions (trame 1-2), la réduction du couple de pointe chez les sujets ayant reçu eau hydrogénée HW n’a pas atteint de différence statistique, ce qui suggère que l’eau hydrogénée HW a inhibé la diminution précoce du couple de pointe. les sujets (Figure 2 A).

MDF et MPF d’après l’analyse EMG

Les MDF et MPF chez les sujets traités avec PW ou eau hydrogénée HW ont significativement diminué avec le temps au cours de l’exercice. Bien que ces valeurs aient diminué de manière significative dans le cadre 1-2, il n’y avait pas de différence statistique entre les sujets recevant PW et ceux recevant eau hydrogénée HW (Figure 2 B, C).

Figure 2
Figure 2

(A) Modifications du couple de pointe (PT) toutes les 20 répétitions (rep = 1 image) pendant 100 extensions de genou isocinétiques maximales. PT des sujets traités avec PW diminuait de manière significative au cours des 40 à 60 contractions initiales d’environ 20-25% des valeurs initiales, suivie par une phase avec peu de changement. D’autre part, il n’y avait pas de différence statistique entre les trames 1 et 2 d’eau hydrogénée HW, ce qui indique que HW empêchait la diminution du couple maximal pendant les 2 premières trames. HW, eau riche en hydrogène; PW, placebo eau. (* p <0,05 vs Frame 1, N = 10). (B) Changements de fréquence médiane (MDF) toutes les 20 répétitions (rep = 1 image) pendant 100 extensions de genou isocinétiques maximales. Bien que l’exercice ait réduit de manière significative les valeurs de MDF au cours des 2 premières images, il n’y avait pas de différence statistique entre eau hydrogénée HW et PW dans toutes les images. HW, eau riche en hydrogène; PW, placebo eau. (* p <0,05 vs Frame 1, N = 10). (C) Modifications de la fréquence de puissance moyenne (MPF) toutes les 20 répétitions (rep = 1 image) pendant 100 extensions de genou isocinétiques maximales. Il n’y avait pas de différence statistique entre l’eau hydrogénée HW et PW dans toutes les trames. HW, eau riche en hydrogène; PW, placebo eau. (* p <0,05 vs Frame 1, N = 10).

Discussion

Dans cette étude préliminaire, nous avons montré que l’hydratation avec l’eau hydrogénée HW atténuait l’augmentation du taux de lactate dans le sang et empêchait la diminution du couple de pointe après l’exercice, indicateur de la fatigue musculaire. La fatigue musculaire est causée par de nombreux mécanismes différents, y compris l’accumulation de métabolites dans les fibres musculaires et la génération d’une commande motrice inadéquate dans le cortex moteur. Les accumulations de potassium, de lactate et d’H + ont souvent été suggérées comme responsables de la diminution de la contractilité musculaire [ 19 ]. De plus, les exercices aérobies, anaérobies ou mixtes entraînent une production accrue de ROS, entraînant une inflammation et des dommages cellulaires [ 20 ]. Une brève activité physique intense peut induire un stress oxydatif par différentes voies, telles que la fuite d’électrons dans les mitochondries, l’auto-oxydation de la catécholamine, l’activité du NADPH ou l’ischémie / reperfusion [ 21 ]. Bien que le mécanisme impliqué dans l’efficacité du DD reste flou, nos résultats montrent que l’hydratation avec le DD pourrait être réalisable pour les exercices aigus. Une bonne hydratation est utile pour que les athlètes d’élite puissent obtenir les meilleures performances. HW l’eau hydrogénée peut facilement remplacer régulièrement l’eau de boisson habituelle et éviterait potentiellement les effets indésirables associés à un exercice intense.

Des facteurs tels que l’âge, l’état nutritionnel, le niveau d’entraînement et la catégorie d’activité physique peuvent influencer les résultats [ 22 , 23 ]. Même si nous avions prévu que l’hydrogène, un antioxydant connu, réduirait le stress oxydatif après un exercice aigu, les effets de la prise d’eau hydrogénée HW par voie orale étaient marginaux et n’affectaient pas le niveau de marqueurs oxydatifs après l’exercice. Cela peut s’expliquer par le fait que les athlètes de notre étude se sont régulièrement entraînés et que leurs systèmes de défense anti-oxydants pourraient être plus actifs. Des études antérieures ont montré que l’entraînement aérobie répété augmente l’activité des enzymes antioxydantes et diminue par la suite le stress oxydatif [ 2 , 24 – 26 ]. De plus, compte tenu de la courte durée de vie de l’hydrogène en circulation [ 27 ], une consommation plus fréquente de DD pendant l’exercice pourrait avoir des effets supplémentaires. Dans une étude future, l’efficacité des DD chez des sujets non entraînés ou des sportifs en activité, pouvant disposer de systèmes antioxydants mal établis pour lutter contre le stress oxydatif induit par l’exercice, devrait être testée. En outre, différents protocoles de consommation doivent être étudiés.

Nous avons quantifié la fatigue musculaire comme une diminution de la force maximale ou de la capacité de puissance du muscle, ce qui signifie que des contractions sous-maximales peuvent être maintenues après l’apparition de la fatigue musculaire. De même, la concentration de lactate dans le sang est l’un des paramètres les plus souvent mesurés lors des tests d’exercices cliniques, ainsi que lors des tests de performance des athlètes. Le lactate a souvent été considéré comme l’une des principales causes de la fatigue pendant l’exercice et des douleurs musculaires après l’exercice. Le lactate généré par la dégradation anaérobie du glycogène dans le muscle ne se produit que pendant de brèves périodes d’exercices d’intensité relativement élevée et est généralement lié à la fatigue et aux douleurs musculaires. Des preuves antérieures ont montré que le phosphate inorganique provenant du phosphate de créatine était la principale cause de fatigue musculaire [ 28 ].

La déshydratation chez les athlètes peut également entraîner de la fatigue, des performances médiocres, une diminution de la coordination et des crampes musculaires. Bien que des investigations complémentaires soient justifiées, boire de l’eau de guerre peut être une stratégie d’hydratation appropriée [ 29 ]. Dans cette étude, nous avons administré du matériel médical ou physique aux sujets avant l’exercice. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer le meilleur moment, la dose et la concentration d’hydrogène dans l’eau potable afin d’optimiser les effets des déchets dangereux.

En conclusion, nos données préliminaires ont démontré que la consommation de SH entraînait une réduction des taux de lactate dans le sang et une fatigue musculaire améliorée après un exercice intense. Bien que des études complémentaires soient absolument nécessaires, boire de l’eau de guerre constituerait une stratégie nouvelle et efficace d’hydratation des liquides pour les athlètes.

Etude pilote: Effets de la consommation d’eau riche en hydrogène sur la fatigue musculaire provoquée par un exercice intense chez des athlètes de haut niveau

VOIR TOUS LES IONISEURS D’EAU – GÉNÉRATEURS D’HYDROGÈNE MOLÉCULAIRE

nous recommandons:

ioniseur d'eau AlkaViva vesta H2
ioniseur d’eau AlkaViva vesta H2
ioniseur-deau-AlkaViva-DELPHI-H2
ioniseur-deau-AlkaViva-DELPHI-H2
ioniseur d'eau Athena H2
ioniseur d’eau Athena H2
ioniseur d'eau alkaviva melody ii h2
ioniseur d’eau alkaviva melody ii h2

 

Références

Télécharger des références

Remerciements

Cette recherche a été financée par une subvention de la Fondation de recherche Daimaru attribuée à SM.

Informations sur l’auteur

Correspondance avec Atsunori Nakao .

Information additionnelle

Intérêts concurrents

Les auteurs déclarent ne pas avoir d’intérêts concurrents.

Contributions des auteurs

KA, TA et YM ont participé à la conception du protocole et à l’accumulation de données. AN a conçu l’étude et rédigé le manuscrit. SM a participé à la conception et à la coordination de l’étude. Tous les auteurs ont lu et approuvé le manuscrit final.

Fichiers originaux des auteurs soumis pour les images

Vous trouverez ci-dessous les liens vers les fichiers originaux des auteurs pour les images.

Fichier original des auteurs pour la figure 1

Fichier original des auteurs pour la figure 2

Droits et permissions

Réimpressions et autorisations

 

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Ce site utilise Akismet pour réduire les indésirables. En savoir plus sur comment les données de vos commentaires sont utilisées.