Връзка между интензивността на упражненията и риска от инфекция

Резюме: Изследователите идентифицират нивото на усилие, при което емисиите на аерозолни частици се увеличават експоненциално, предлагайки обяснение защо интензивността на упражненията може да бъде свързана с предаването на инфекции.

Източник: TUM

Преди проучването беше известно, че дихателният обем при нетренирани хора се увеличава от около 5–15 литра в минута в покой до над 100 l/min при упражнения. Високо тренираните атлети всъщност достигат нива от 200 л/мин.

Също така беше известно, че много хора са били заразени с вируса SARS-CoV-2, когато тренират на закрито.

Въпреки това, не беше ясно как интензивността на упражненията е свързана с концентрацията на аерозолни частици в издишания въздух и действителното количество аерозоли, издишвани от индивид на минута, и по този начин с потенциалния риск от разпространение на инфекциозни заболявания като SARS-CoV-2.

Тази информация обаче е спешно необходима, например за разработване на мерки за смекчаване на училищни спортни зали и други закрити спортни съоръжения, фитнес студия или дискотеки, за да се избегнат спирания в случай на сериозни вълни от инфекция.

Новата методология предоставя индивидуално измерими стойности на аерозолите

Екип, ръководен от Хенинг Вакерхаге, професор по биология на упражненията в Техническия университет в Мюнхен (TUM), и проф. Кристиан Й. Келер, директор на Института по механика на флуидите и аеродинамика към Университета на Бундесвера в Мюнхен, разработи нов метод за изследване на тези въпроси.

Техният експериментален апарат първоначално филтрира аерозолите, които вече присъстват в околния въздух. При последващия стрес тест с ергометър, изследваните субекти вдишват пречистения въздух през специална маска, покриваща устата и носа.

Интензивността на упражнението постепенно се увеличава от почивка до точката на физическо изтощение. Маската е свързана с двупосочен клапан, през който може да излиза само издишаният въздух. След това количеството аерозолни частици, излъчвани на минута, беше измерено и директно свързано с текущото представяне на здрави, 18-40-годишни тестови субекти.

Умерени аерозолни емисии при средно натоварване

По този начин изследователите успяха да инвестират за първи път колко аерозолни частици се издишват на минута от индивид при различни нива на интензивност на упражненията.

Резултатът: аерозолните емисии по време на тренировка първоначално се увеличават само умерено до средно натоварване от около 2 вата на килограм телесно тегло. Над тази точка обаче те се покачиха експоненциално.

Това означава, че човек, който тежи 75 килограма, достига този праг при показание на ергометър от около 150 вата. Това съответства на умерено усилие за случаен спортист, може би сравнимо с интензивността на упражненията при умерен джогинг.

Аерозолните емисии на добре тренирани атлети бяха значително по-високи от тези на необучени тестови субекти при максимално усилие поради много по-високата им минутна вентилация. Изследователите не откриха значителни разлики в емисиите на частици между половете.

Защитните мерки са важни за тренировките с висока интензивност

Въпреки че аерозолните експерименти дават само косвени познания за количеството вируси в издишания въздух, проучването предлага полезни отправни точки за управление на дейностите на закрито, когато вълна от инфекция, комбинирана с лошо имунизирано население, заплашва да претовари здравната система.

„Въз основа на нашите резултати правим разлика между тренировки за умерена издръжливост с интензивност до 2 вата на килограм телесно тегло и тренировки с висока до максимална интензивност. Поради рязкото нарастване на аерозолните емисии при високоинтензивни работни натоварвания над първоначалния еталон, са необходими специални защитни мерки в случай на висок риск от инфекции със сериозни последици“, казва ръководителят на изследването проф. Wackerhage.

Интензивността на упражнението постепенно се увеличава от почивка до точката на физическо изтощение. Изображението е публично достояние

„В идеалния случай този вид обучение би било преместено на открито. Ако това не е възможно, трябва да се направи тест, за да се гарантира, че в стаята няма хора. Участниците трябва също да поддържат подходяща дистанция и да работи високоефективна вентилационна система.

„В допълнение, рисковете от инфекция се намаляват чрез тренировки с по-ниска интензивност и поддържане на сесиите по-кратки. Възможно е също така младите спортисти във форма да носят маски по време на тренировка.”

При ниски натоварвания като лесни до умерено интензивни тренировки за издръжливост, добавя проф. Wackerhage, необходима е по-малко защита и рискът от инфекция може да бъде контролиран чрез дистанционни и вентилационни системи.

Изследователският екип в момента провежда експерименти за сравняване на аерозолните емисии в тренировките за сила и издръжливост и да ги съпостави с възрастта и физическите характеристики на тестовите субекти.

Вижте също

Това показва очертанията на глава и две лица

За това упражнение и новини за изследване на инфекции

автор: Хенрике Боден
Източник: TUM
контакт: Хенрике Боден – TUM
Образ: Изображението е обществено достояние

Оригинално изследване: Свободен достъп.
Емисията на аерозолни частици се увеличава експоненциално над умерена интензивност на тренировка, което води до суперемисия по време на максимално упражнение“От Henning Wackerhage et al. PNAS


абстрактно

Емисията на аерозолни частици се увеличава експоненциално над умерена интензивност на тренировка, което води до суперемисия по време на максимално упражнение

Много въздушни патогени, като тежък остър респираторен синдром, коронавирус 2 (SARS-CoV-2), се предават на закрито чрез аерозолни частици.

По време на тренировка, белодробната вентилация може да се увеличи над 10 пъти и следователно трениращите ще издишват по-голям обем въздух, съдържащ аерозол. Понастоящем обаче не знаем как упражненията влияят върху концентрацията на аерозолни частици в издишания въздух и общото излъчване на аерозолни частици.

Следователно, ние разработихме метод за успоредно измерване на концентрацията на аерозолни частици в издишвания въздух, белодробната вентилация и емисиите на аерозолни частици в покой и по време на степенувано физическо натоварване до изтощение. Използвахме този метод, за да тестваме осем жени и осем мъже в описателно проучване.

Установихме, че концентрацията на аерозолни частици в издишвания въздух се е увеличила значително от 56 ± 53 частици / литър в покой до 633 ± 422 частици / литър при максимална интензивност. Емисията на аерозолни частици на субект се е увеличила значително с коефициент 132 от 580 ± 489 частици/минута в покой до супер емисия от 76 200 ± 48 000 частици/минута по време на максимално упражнение.

Нямаше полови разлики в емисиите на аерозолни частици, но субектите, трениращи издръжливост, позволяваха значително повече аерозолни частици по време на максимално упражнение, отколкото нетренирани субекти. Като цяло, емисиите на аерозолни частици се увеличават умерено до интензивност на тренировка от ~2 W/kg и експоненциално след това.

Заедно тези данни могат отчасти да обяснят събитията на суперразпръскване, особено по време на групови упражнения с висока интензивност на закрито, и предполагат, че са необходими силни мерки за превенция на инфекциите, особено по време на упражнения с интензивност, която надвишава ∼2 W / kg.

Необходими са изследвания на влияещи фактори като състоянието на хидратация на дихателните пътища и цялото тяло по време на тренировка върху генерирането на аерозолни частици.