Coen Bongers

Hoofdstuk 1 geeft een historisch overzicht van het meten van de lichaamstemperatuur. Daarnaast worden de algemene principes van de humane thermoregulatie en vochtbalans geïntroduceerd. Inspanning wordt geassocieerd met het ontwikkelen van een verhoogde lichaamstemperatuur (hyperthermie) en uitdroging (dehydratie). Zowel hyperthermie als dehydratie kunnen een negatief effect hebben op de sportprestatie en het ontwikkelen van hitte-gerelateerde aandoeningen. Dit benadrukt het belang van interventies om de stijging in lichaamstemperatuur tijdens inspanning te verminderen. Het doel van dit proefschrift was om de thermoregulatie en vochtbalans tijdens inspanning te onderzoeken met behulp van geavanceerde meettechnieken. Daarnaast wilden we meer inzicht krijgen in het gebruik van koel strategieën met als doel te bepalen welke koel strategie het meest effectief is voor het verbeteren van de sportprestatie in de hitte.

Een accurate meting van de lichaamstemperatuur is van groot belang voor het kwantificeren van de thermische belasting in rust en tijdens inspanning. Het gebruik van temperatuur capsules is beschreven als een betrouwbare methode om de lichaamstemperatuur te meten. In Hoofdstuk 2 hebben we een gedetailleerde beschrijving gegeven voor het gebruik van de CorTemp temperatuur capsule. Tevens hebben we belangrijke factoren geïdentificeerd waar rekening mee gehouden dient te worden, wanneer de lichaamstemperatuur in lab- en veldcondities gemeten wordt met een temperatuur capsule. Huidige beschikbare temperatuur capsules zijn duur en hebben beperkingen betreft de levensduur en houdbaarheid van de batterij. Daarom hebben we in Hoofdstuk 3 de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van een nieuwe temperatuur capsule (myTemp) getest in gecontroleerde ex-vivo omstandigheden. Vijftien temperatuur capsules zijn twee keer getest in een zeer nauwkeurig temperatuur gecontroleerd waterbad, waarbij de water temperatuur stapsgewijs toenam van 34°C naar 44°C. Op basis van de lage systematische afwijking en sterke correlatie tussen waterbad en capsule temperatuur kunnen we concluderen dat de myTemp temperatuur capsule een nauwkeurige en betrouwbare techniek is om de (water) temperatuur te meten. Vervolgens hebben we in Hoofdstuk 4 de nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en traagheid van vier verschillende systemen (10 capsules per systeem) met elkaar vergeleken gebruik makend van een waterbad. We vonden dat alle systemen nauwkeurig en betrouwbaar de (water) temperatuur kunnen meten. Het myTemp en VitalSense systeem hebben de beste betrouwbaarheid bij het herhaaldelijk meten, terwijl CorTemp en e-Celsius een kleine, maar verwaarloosbare, systematische afwijking lieten zien. Het VitalSense systeem reageert het traagst op een stijging van de temperatuur van het waterbad, terwijl de andere systemen een vergelijkbare vertraging hebben. Deze bevindingen tonen aan dat het gebruik van temperatuur capsules is geschikt om de lichaamstemperatuur te meten.

Het gebruik van interventies om de thermische belasting voorafgaand aan (pre-koeling), tijdens (per-koeling) en direct na inspanning (post-koeling) te verminderen, maken het mogelijk om de sportprestatie en het herstel te bevorderen. In Hoofdstuk 5 hebben we een meta-analyse uitgevoerd, waarin we laten zien dat pre- en per-koeling even effectief zijn voor het verbeteren van de sportprestatie in de hitte (omgevingstemperatuur ≥30°C). Verder hebben we aangetoond dat een combinatie van koel technieken (voor pre-koeling) of het gebruik van een ijs vest (voor per-koeling) het meest effectief is voor het verbeteren van sportprestatie. Pre-koeling was daarnaast ook effectief in het verlagen van de maximale lichaamstemperatuur, terwijl per-koeling geen effect heeft op de maximale lichaamstemperatuur. Verder vonden we geen correlatie tussen de lichaamstemperatuur en prestatieverbetering, wat suggereert dat een lagere temperatuur aan het eind van de inspanning niet noodzakelijkerwijs een prestatieverbetering betekent.

Hoofdstuk 6 geeft een uitgebreid overzicht van de huidige wetenschappelijke kennis op het gebied van pre-, per- en post-koeling, waarbij we de effectiviteit van koel strategieën, de onderliggende mechanismen en de praktische aspecten van het gebruik van koel strategieën bespreken. Onze bevindingen suggereren dat pre-koeling, per-koeling en een combinatie van beide even effectief zijn voor prestatieverbetering. De voordelige effecten van pre- en per-koeling kunnen verklaard worden door thermoregulatoire, cardiovasculaire en metabole mechanismen, terwijl de positieve invloed van post-koeling verklaard kan worden door een sneller herstel van de thermische en cardiovasculaire belasting en een verminderde inflammatoire response na inspanning. Kortom, iedere mogelijkheid om de thermische belasting voorafgaand aan, tijdens of na inspanning te verminderen, kan de sportprestatie verbeteren en het herstel na een stressvolle inspanning bevorderen.

Het effect van het dragen van een koelvest tijdens een 5 km tijdrit op de prestatie en thermoregulatie is onderzocht in Hoofdstuk 7. In totaal voltooiden 10 goed getrainde proefpersonen een 5 km tijdrit op de loopband gedurende 3 studie bezoeken (gewenning, koeling en controle sessie) aan de klimaatkamer van sportcentrum Papendal. We vonden dat het dragen van een koelvest tijdens inspanning geen invloed heeft op de 5 km tijdrit prestatie of de stijging in lichaamstemperatuur in gematigde omstandigheden (25°C en 55% luchtvochtigheid), maar wel een positief effect heeft op het thermische comfort tijdens inspanning. Deze bevindingen suggereren dat ondanks het koelvest de sportprestatie niet bevordert, het dragen comfortabel kan zijn tijdens trainingen.

Het is bekend dat individuen met een dwarslaesie een verminderde thermoregulatie hebben onder het niveau van de laesie. Daarom hebben we in Hoofdstuk 8 de effecten van het dragen van een koelvest op de lichaamstemperatuur van individuen met een thoracale dwarslaesie onderzocht tijdens een sub maximale inspanning. Tien proefpersonen hebben twee keer een inspanningsprotocol van 45 minuten op 50% van de maximale belasting uitgevoerd in gematigde omgevingsomstandigheden (25°C). Het dragen van het koelvest verminderde de huidtemperatuur en het thermische comfort. Maar het koelvest was niet effectief in het beperken of vertragen van de stijging in temperatuur. Een koelvest kan daarom comfortabel zijn voor dwarslaesie patiënten tijdens inspanning in gematigde omstandigheden, ondanks dat het geen invloed heeft op de lichaamstemperatuur.

Ouderen hebben een verminderde thermoregulatie en vochtbalans tijdens inspanning, echter het is onbekend of de thermoregulatie en vochtbalans blijven afnemen met verdere veroudering. Daarom hebben we in Hoofdstuk 9 de thermoregulatie en vochtbalans van zestigjarigen (n=40) vergeleken met tachtigjarigen (n=36). Alle proefpersonen namen deel aan de Vierdaagse van Nijmegen en liepen 30 km op een zelf gekozen snelheid. We vonden een grotere stijging in lichaamstemperatuur in de tachtigjarigen in vergelijking met de zestigjarigen. Daarnaast rapporteerden de tachtigjarigen een lagere vocht inname en gewichtsafname, terwijl er geen verschillen werden gevonden in de traditionele vochtbalans uitkomstmaten gemeten in het bloed en de urine. Onze bevindingen suggereren dat de thermoregulatie afneemt met verdere veroudering, terwijl de vochtbalans niet veranderd met verdere veroudering.

Uit onderzoek is gebleken dat het volbrengen van een (ultra) marathon resulteert in verhoogde concentraties nierschademarkers (KIM-1 en NGAL) en suggereert daardoor een inspannings-gerelateerde ontwikkeling van acute nierschade. In Hoofdstuk 10 hebben we de effecten van een enkele ten opzichte van herhaaldelijke duurinspanning op een gematigde intensiteit op uitkomstmaten voor nierschade onderzocht. Zestig proefpersonen hebben deelgenomen aan de Vierdaagse van Nijmegen en liepen allen 30, 40 of 50 km op een zelf gekozen snelheid voor drie achtereenvolgende dagen. We vonden dat het voltooien van de eerste wandeldag geen invloed heeft op KIM-1, maar wel voor een stijging van NGAL zorgt. Verder vonden we geen verschillen in nierschade tussen het voltooien van een enkele of drie achtereenvolgende wandeldagen, wat suggereert dat er geen cumulatief effect is van inspanning op nierschade.

Vervolgens hebben we in Hoofdstuk 11 de effecten van acute en langdurige inspanning op nierfunctie en nierschade onderzocht in goed gecontroleerde omstandigheden in gezonde jonge mannen. In totaal hebben 35 proefpersonen een sub maximale inspanningstest uitgevoerd op 80% van de maximale hartslagfrequentie tot 3% afname in lichaamsgewicht (uitdroging). We vonden dat acute inspanning nauwelijks effect heeft op nierfunctie en de ontwikkeling van nierschade, terwijl langdurige inspanning de nierfunctie verminderd en uitkomstmaten voor nierschade verhoogd. Deze bevindingen suggereren dat de nieren goed in staat zijn om de functie te handhaven tijdens een acute inspanning, maar dat inspannings-geïnduceerde nier stress de nierfunctie verminderd en nierschade veroorzaakt na langdurige inspanning.

In Hoofdstuk 12 worden de bevindingen van dit proefschrift samengevat en bediscussieerd. Daarnaast hebben we de relevantie van onze bevindingen in atleten tijdens inspanning vertaald naar klinische condities en de algemene populatie. Tevens worden de mogelijke gevolgen van de opwarming van de aarde (global warming) op de thermoregulatie besproken.

DATA MANAGEMENT

Appropriate data management is important for 1) knowledge discovery and innovation, 2) protecting scientific integrity and 3) preservation and reuse of data sets. The data used within this thesis are collected and stored according to the Findable, Accessible, Interoperable and Reusable (FAIR) principles (1). During the first part of my PhD, the raw and processed data that were generated have been stored in encoded Microsoft Excel data files. All data files were stored at the local server of the Radboudumc, which was backed-up on daily basis to prevent data loss. In the second part of my PhD, the Castoredc data management system was introduced and implemented within the Radboudumc. Afterwards, the data was stored in Castoredc and an audit trail was used to provide documentary evidence of the activities that have affected the original data. This thesis is primarily based on results of human studies, which were conducted in accordance with the principles of the Declaration of Helsinki. Additionally, a local Medical Ethics Committee approved the study protocols, including a data management plan. All subjects were well informed about the study using an information package and all subjects gave written informed consent prior to participation in the study. All study procedures were monitored by an independent researcher according to the protocol compiled by the departments of Physiology and Intensive Care of the Radboudumc. The privacy of subjects is guaranteed due to anonymization of data using a unique and untraceable individual subject code. In all data files and case report forms the individual subject code is used, which allows us to share the data if necessary. The encryption key was only available for the research team. The raw and processed data sets are stored at the department of Physiology and will be available for further analyses for at least 15 years. In order to ensure that the data is generally accessible and interoperable, all file names and data, which are used to produce the final results, were documented using applicable language for knowledge representation. Furthermore, the data generated and analyzed in this thesis is on request available from the associated corresponding authors.