Thermoregulation in male endurance runners: Role of skin temperature during an incremental maximal exercise test

Abstract

Durant l’exercici aeròbic, la temperatura cutània (Tsk) juga un rol fonamental en la regulació de la temperatura corporal. La temperatura ambiental és el major determinant de la Tsk, la qual és el resultat de l’equilibri entre la producció metabòlica de calor i la dissipació de calor cap a l’entorn. Durant l’exercici, la resposta de la Tsk pot estar influenciada pel consum d’oxigen (VO2peak) i per la flexibilitat metabòlica, ambdós potents predictors del rendiment aeròbic. La capacitat elevada de termoregulació cutània i la tassa de FATox són característiques en atletes altament entrenats, mentre que una capacitat oxidativa disminuïda, menors valors de Tsk i major concentració de [La-] són característics d’individus amb una baixa capacitat aeròbica, en una mateixa d’exercici sub-màxim absolut. L’objectiu d’aquest projecte va ser el d’analitzar i comparar la dinàmica de la Tsk en diferents poblacions amb diferents respostes metabòliques durant una proba d esforç incremental màxima sobre una cinta de córrer. Per aquest propòsit es desenvoluparen dos estudis. El primer estudi analitzà i va comparar la correlació entre la Tsk i les variables cardio-respiratòries en homes corredors de fons amb una alta condició física (HF) (n= 35; VO2peak = 56.62 ± 4.31 ml/kg/min) i amb una condició física moderada (MF) (n = 44; VO2peak = 47.86 ± 5.29 ml/kg/min) durant un test incremental amb períodes de 2 minuts fins l’ esgotament, seguit d’un període de recuperació de 5 minuts. El segon estudi analitzà i va comparar la correlació entre la Tsk i la flexibilitat metabòlica mesurant la concentració de [La-] juntament amb la tassa de FATox i CHOox en corredors de competició altament entrenats (HT) (n= 22; VO2peak = 58.57 ± 2.33 ml/kg/min), corredors moderadament actius (MA) (n= 20; VO2peak = 49.07 ± 4.67 ml/kg/min) i jugadors de futbol (SP) (n= 23; VO2peak = 53.34 ± 3.67 ml/kg/min) durant un test màxim incremental amb períodes de 3 minuts fins l’esgotament, seguit d’un període de recuperació de 5 minuts. Els resultats del primer estudi mostraren que el grup MF presentava menor VO2peak, velocitat màxima (speedpeak), ventilació (VE) i major índex de massa corporal (BMI) i % de massa grassa que el grup HF (tots p < 0.001). La Tsk va ser significativament major en el punt de partida, als 60% i 70% de la càrrega màxima (tots p < 0.05). Els resultats del segon estudi mostraren que el grup MA presentava menor VO2peak, speedpeak, i major BMI i % massa grassa (all p < 0.05) que els grups HT y SP. Existien correlacions entre Tsk amb les tasses de FATox i CHOox i la concentració de [La-] en tots els punts de dades de tots els grups (tots p < 0.001). Aquests resultats indiquen que el major VO2peak i la major tassa de FATox i menor concentració de [La-] estaven associades amb un augment de Tsk durant un exercici incremental màxim entre individus amb una ampla diferència de la seva capacitat aeròbica. Aquestes diferències haurien de tenir-se en consideració a les estratègies nutricionals i d’entrenament per millorar els esports aeròbics i d’equip.

Durante el ejercicio aeróbico, la temperatura cutánea (Tsk) juega un rol fundamental en la regulación de la temperatura corporal. La temperatura ambiental es el mayor determinante de la Tsk, la cual es el resultado del equilibrio entre la producción metabólica de calor y la disipación de calor hacia el ambiente. Durante el ejercicio, la respuesta de la Tsk puede estar influenciada por el consumo de oxígeno (VO2peak) y por la flexibilidad metabólica, ambos potentes predictores del rendimiento aeróbico. La capacidad elevada de termorregulación cutánea y la tasa de FATox son características en atletas altamente entrenados, mientras que una capacidad oxidativa disminuida, menores valores Tsk y mayor concentración de [La-] son característicos de individuos con una baja capacidad aeróbica, en una misma intensidad de ejercicio sub-máximo absoluto. EL objetivo de este proyecto fue el de analizar y comparar la dinámica de la Tsk en diferentes poblaciones con diferentes respuestas metabólicas durante una prueba de esfuerzo incremental máxima sobre una cinta de correr. Para este propósito se desarrollaron dos estudios. El primer estudio analizó y comparó la correlación entre la Tsk y las variables cardio-respiratorias en varones corredores de fondo con una alta condición física (HF) (n= 35; VO2peak = 56.62 ± 4.31 ml/kg/min) y con una condición física moderada (MF) (n = 44; VO2peak = 47.86 ± 5.29 ml/kg/min) durante un test incremental con periodos de 2 minutos hasta el agotamiento, seguido de un periodo de recuperación de 5 minutos. El segundo estudio analizó y comparó la correlación entre la Tsk y la flexibilidad metabólica midiendo la concentración de [La-] junto con la tasa de FATox y CHOox corredores de competición altamente entrenados (HT) (n= 22; VO2peak = 58.57 ± 2.33 ml/kg/min), corredores moderadamente activos (MA) (n= 20; VO2peak = 49.07 ± 4.67 ml/kg/min) y jugadores de futbol (SP) (n= 23; VO2peak = 53.34 ± 3.67 ml/kg/min) durante un test máximo incremental con periodos de 3 minutos hasta el agotamiento, seguido de un periodo de recuperación de 5 minutos. Los resultados del primer estudio mostraron que el grupo MF presentaba menor VO2peak, velocidad máxima (speedpeak), ventilación (VE) y mayor índice de masa corporal (BMI) y % de masa grasa que el grupo HF (todos p < 0.001). La Tsk fue significativamente mayor en el punto de partida, a los 60% y 70% de la carga máxima (todos p < 0.05). Los resultados del segundo estudio mostraron que el grupo MA presentaba menor VO2peak, speedpeak, y mayor BMI y % masa grasa (all p < 0.05) que los grupos HT y SP. Existían correlaciones entre Tsk con las tasas de FATox y CHOox y la concentración de [La-] en todos los puntos de datos de todos los grupos (todos p < 0.001). Estos resultados indican que el mayor VO2peak y mayor tasa de FATox y menor concentración de [La-] estaban asociadas con un aumento de Tsk durante un ejercicio incremental máximo entre individuos con una amplia diferencia de su capacidad aeróbica. Estas diferencias deberían tenerse en cuenta en las estrategias nutricionales y de entrenamiento para mejorar los deportes aeróbicos y de equipo.

During endurance exercise, Tsk plays a fundamental role in body temperature regulation. Environmental temperature is the biggest determinant of Tsk, which is the result of the balance between metabolic heat production and heat dissipation to the environment. During exercise, Tsk response might be influenced by oxygen consumption (VO2peak) and the metabolic flexibility, both powerful predictors of aerobic performance. Increased skin thermoregulatory capacity and FATox rates are characteristics of highly trained athletes, while decreased oxidative capacity and Tsk rates and higher [La-] concentrations are characteristics of individuals with low aerobic capacity, at the same absolute submaximal exercise intensities. The purpose of this project was to analyze and compare the dynamic of Tsk in different populations with different metabolic responses during an incremental maximal stress treadmill test. For this purpose, we performed two studies. The first study analyzed and compared the correlation between Tsk and cardiorespiratory variables in high fit (HF) (n= 35; VO2peak = 56.62 ± 4.31 ml/kg/min) and moderately fit MF (n = 44; VO2peak = 47.86 ± 5.29 ml/kg/min) male endurance runners during an incremental test with stages of 2 mins until exhaustion, followed by a recovery period of five minutes. The second study analyzed and compared the correlation between Tsk and metabolic flexibility by measuring [La-] concentrations along with FATox and CHOox rates in high trained (HT) (n= 22; VO2peak = 58.57 ± 2.33 ml/kg/min) competitive endurance runners, moderately active (MA) (n= 20; VO2peak = 49.07 ± 4.67 ml/kg/min) runners and professional soccer (PS) (n= 23; VO2peak = 53.34 ± 3.67 ml/kg/min) players during an incremental maximal test with stages of 3 mins until exhaustion, followed by a recovery period of five minutes. Results of the first study revealed that the MF group exhibited lower VO2peak, speedpeak, Ventilation (VE) and higher body mass index (BMI) and fat mass % than the HF group (all p < 0.001). Tsk was significantly higher at baseline, and at 60% and 70% of peak workload (all p < 0.05). Results of the second study revealed that MA group exhibited lower VO2peak, speedpeak, and higher BMI and fat mass % (all p < 0.05) than both HT and SP groups. There were correlations between Tsk with FATox and CHOox rates and [La-] concentrations for all data points of all groups (all p < 0.001). These findings indicate that higher VO2peak and FATox rates and lower [La-] concentrations were associated with increased Tsk during incremental maximal exercise across individuals of widely different metabolic capabilities. These differences should be taken into account in the training and nutritional strategies for enhancing endurance and team sports.