DOI: https://doi.org/10.1002/vms3.1409
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38516822
تاريخ النشر: 2024-03-22
المؤلف: Johanna Giers وآخرون
الموضوع الرئيسي: البحث الطبي البيطري في الخيول
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة الاستجابات الفسيولوجية لخيول الفروسية النخبوية تجاه التمارين دون الحد الأقصى، مع التركيز على معايير الدم قبل وبعد جولات عبر البلاد من درجتين إلى أربع درجات. تم تقييم ما مجموعه 20 حصانًا باستخدام نموذج مختلط أخذ في الاعتبار تحولات حجم البلازما. تشير النتائج الرئيسية إلى أنه بعد التمرين، شهدت مستويات الكورتيزول، وثلاثي يودوثيرونين (T3)، وثيروكسين (T4) زيادات قصيرة الأجل، إلى جانب ارتفاع طفيف في سوبر أكسيد ديسموتاز. ومن الجدير بالذكر أن المعايير الكبدية مثل الهيموغلوبين (HGB) والجلوبيولينات أظهرت زيادات فورية، بينما أظهرت البيليروبين وإنزيمات الكبد مثل غلوتامات ديهيدروجيناز وألانين أمينوترانسفيراز ارتفاعات مستدامة. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت علامات متعلقة بالهضم تقلبات طفيفة، حيث زادت α-أميلاز والدهون الثلاثية، بينما انخفض الكوليسترول وDGGR-lipase.
تكشف النتائج أن مستويات HGB والكورتيزول كانت مرتفعة باستمرار فوق النطاقات المرجعية بعد 10 و30 دقيقة من التمرين، مما يشير إلى تنشيط المحور الوطائي-النخامي-الكظري (HPA) والمحور الوطائي-النخامي-الدرقي (HPT). كما تسلط الدراسة الضوء على زيادة النشاط المضاد للأكسدة وتحريك الطاقة استجابةً للتمرين، إلى جانب ارتفاع مستمر في إنزيمات الكبد مما يشير إلى إصابة كبدية خلوية. تشير الهيموليز الخفيف إلى زيادة في عملية الأيض العضلي، بينما ظلت الاستجابات الالتهابية خفيفة. يدعو المؤلفون إلى مزيد من البحث لتحديد الخيول التي تنحرف عن القيم المتوسطة المعتمدة، مؤكدين على الحاجة إلى المراقبة المستمرة للتغيرات الفسيولوجية في الرياضيين الخيليين النخبوين.
مقدمة
تتناول مقدمة ورقة البحث القضية الحرجة للإصابات القاتلة في مسابقات الفروسية، مما يستدعي التحقيق في المخاطر الكامنة التي تواجه الخيول المتنافسة. ركزت الدراسات الحديثة على الاستجابات الفسيولوجية لمؤشرات الدم أثناء التمارين عبر البلاد، مما يوفر رؤى حول صحة ومستويات الضغط وأداء هذه الخيول. يتم تسليط الضوء على الاستجابات الهرمونية الرئيسية، وخاصة المتعلقة بالكورتيزول والمحور الوطائي-النخامي-الكظري (HPA)، كأمر حاسم لإدارة المطالب البدنية والعقلية للتمرين. بالإضافة إلى ذلك، يتم مناقشة دور اليودوثيرونينات، وخاصة ثلاثي يودوثيرونين (T3)، في عملية الأيض أثناء التمرين، مع الإشارة إلى تأثيراتها الكبيرة على تحويل الكربوهيدرات والبروتينات والدهون.
تستكشف هذه الفقرة أيضًا تداعيات الضغط التأكسدي، والضغط الأيضي، والالتهاب على الرياضيين الخيليين. يمكن أن يؤدي الضغط التأكسدي، الناتج عن عدم التوازن في أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)، إلى تلف العضلات والتعب، بينما تعتبر أنظمة الدفاع المضادة للأكسدة ضرورية للتخفيف من هذه التأثيرات. تتميز المطالب الأيضية للتمارين عبر البلاد بوجود مسارات طاقة هوائية ولا هوائية، مع احتمال تراكم نواتج الأيض المساهمة في التعب. كما تم تحديد الالتهاب كعامل ضغط، حيث يعمل أميلويد المصل A (SAA) كعلامة حساسة لمراقبة الاستجابات الالتهابية في الخيول. تهدف الدراسة إلى وضع معايير لمؤشرات الدم في الخيول المدربة والصحية بعد التمرين، مما يعزز فهم المسارات الفسيولوجية ويحسن مراقبة الأداء والرفاهية في خيول الفروسية.
الطرق
في هذه الدراسة، تضمنت الطرق المستخدمة الحصول على موافقة مستنيرة من الفرسان والمالكين للمشاركة الطوعية، مع تسجيل البحث لدى المكتب التنظيمي للدولة في برلين (1-02.04.40.2022.VG006). تم جمع عينات الدم بواسطة الأطباء البيطريين كجزء من “برنامج مراقبة الأداء” للجنة الأولمبية الألمانية لرياضات الفروسية (DOKR). قبل المشاركة، خضعت جميع الخيول لفحوصات سريرية وتصوير القلب بالموجات فوق الصوتية من قبل الأطباء البيطريين في DOKR واعتبرت صحية. التزمت الدراسة بقوانين الاتحاد الدولي للفروسية (FEI)، مما يضمن عدم تلقي أي خيول علاجات محظورة أو تسريب سوائل وريدية أثناء المنافسات، مع السماح فقط باستبدالات الإلكتروليت الفموية المصرح بها في حالات معينة.
تُلخص خصائص الخيول المشاركة في الجدول 1، الذي يوضح أعمارها، وسلالاتها، وجنسها، وتجربتها الدولية، وعدد المنافسات التي شاركت فيها خلال موسم 2022. تكشف البيانات عن مجموعة متنوعة من الخيول، تتراوح أعمارها بين 7 إلى 22 عامًا، مع مستويات متفاوتة من الخبرة في المنافسات الدولية، مما يشير إلى نهج شامل لتقييم الأداء في رياضات الفروسية.
النتائج
يقدم قسم النتائج بيانات وصفية إلى جانب المتوسطات الهامشية المقدرة (EMMs) للقيم غير المعدلة، كما هو موضح في الجداول التكميلية S1 وS2. تتضمن هذه الجداول المعايير المعنية وفترات الثقة 95% الخاصة بها، مما يوفر نظرة شاملة على البيانات الملاحظة والتقديرات الإحصائية. تعتبر النتائج حاسمة لفهم الاتجاهات والعلاقات الأساسية ضمن سياق الدراسة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تحليل معايير الدم لـ 20 حصانًا من خيول الفروسية لتقييم الاستجابات الفسيولوجية للتمارين عبر البلاد. كشفت الدراسة الرصدية الطولية، التي أجريت في مسابقات دولية مختلفة، أنه بينما ظلت معظم المعايير المقاسة ضمن النطاقات المرجعية للخيول الصحية في حالة الراحة، تم ملاحظة زيادات قصيرة الأجل كبيرة في مستويات الكورتيزول وT3 وT4 بعد التمرين. على وجه التحديد، كانت مستويات الكورتيزول مرتفعة في 54 من أصل 55 جولة، مما يشير إلى تنشيط المحور الوطائي-النخامي-الكظري (HPA). بالإضافة إلى ذلك، أظهرت مستويات سوبر أكسيد ديسموتاز (SOD) زيادة طفيفة، مما يشير إلى الضغط التأكسدي أثناء التمرين، على الرغم من أن ذلك لم يدل على ضغط تأكسدي مرضي.
كما أفادت الدراسة بزيادات في إنزيمات الكبد مثل GGT وGLDH، مما قد يشير إلى إصابة كبدية خلوية خفيفة أو تلف عضلي بدلاً من مرض الكبد. ومن الجدير بالذكر أنه بينما زادت عدد كريات الدم البيضاء (WBC) بعد التمرين، لم تظهر مستويات أميلويد المصل A (SAA) استجابة كبيرة، مما يشير إلى تفاعل معقد للاستجابات الالتهابية. تؤكد النتائج على أهمية فهم هذه التغيرات الفسيولوجية في سياق تشخيص الأداء ومراقبة الصحة في خيول الرياضة، خاصة فيما يتعلق بالضغط الناتج عن التمرين والتعافي.
القيود
تسلط قيود هذه الدراسة الضوء على عدة عوامل قد تكون أثرت على النتائج. أولاً، قد تؤثر التباين في الفترة الزمنية بين 30 دقيقة بعد التمرين والصباح التالي، والتي تتراوح من 11 إلى 21 ساعة، على النتائج. بالإضافة إلى ذلك، كانت اختيار معايير الدم محدودًا بعلامات معروفة جيدًا، مما استبعد معايير جديدة، قد تكون مفيدة، يمكن أن توفر فهمًا أكثر شمولاً للعمليات الفسيولوجية المعنية. بينما قامت الدراسة بقياس إنزيم مضاد الأكسدة سوبر أكسيد ديسموتاز (SOD) لتقييم الضغط التأكسدي، إلا أنها لم تقيم الحالة العامة للأكسدة في الخيول.
علاوة على ذلك، كانت عينة الخيول الصغيرة غير كافية لتحديد القيم المرجعية وفقًا للإرشادات التي وضعتها الجمعية الأمريكية لعلم الأمراض السريرية البيطرية (Friedrichs et al., 2012). كما أن نقص المعايير غير القائمة على الدم، مثل معدل ضربات القلب، قيد تقييم شدة التمرين وتفسير تغييرات قيم الدم. أخيرًا، ركز التحليل الإحصائي فقط على القيم المتوسطة، مما منع تحديد الانحرافات الفردية عن هذه المتوسطات. على الرغم من هذه القيود، تضع الدراسة أساسًا أساسيًا للتقييمات الشخصية المستقبلية في صحة الخيول.
DOI: https://doi.org/10.1002/vms3.1409
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38516822
Publication Date: 2024-03-22
Author(s): Johanna Giers et al.
Primary Topic: Veterinary Equine Medical Research
Overview
This study investigates the physiological responses of elite eventing horses to submaximal exercise, focusing on blood parameters before and after two to four-star cross-country rides. A total of 20 horses were assessed using a mixed model that accounted for plasma volume shifts. Key findings indicate that post-exercise, levels of cortisol, triiodothyronine (T3), and thyroxine (T4) experienced short-term increases, alongside a slight rise in superoxide dismutase. Notably, hepatic parameters such as hemoglobin (HGB) and globulins showed immediate increases, while bilirubin and liver enzymes like glutamate dehydrogenase and alanine aminotransferase exhibited sustained elevations. Additionally, digestion-related markers displayed minor fluctuations, with α-amylase and triglycerides increasing, while cholesterol and DGGR-lipase decreased.
The results reveal that HGB and cortisol levels were consistently elevated above reference ranges at 10 and 30 minutes post-exercise, indicating activation of the hypothalamic-pituitary-adrenocortical (HPA) and hypothalamic-pituitary-thyroid (HPT) axes. The study also highlights increased antioxidant activity and energy mobilization in response to exercise, alongside persistent liver enzyme elevation suggesting hepatocellular injury. Mild hemolysis points to heightened muscle metabolism, while inflammatory responses remained subtle. The authors call for further research to identify horses that deviate from established mean values, emphasizing the need for ongoing monitoring of physiological changes in elite equine athletes.
Introduction
The introduction of the research paper addresses the critical issue of fatal injuries in eventing competitions, prompting an investigation into the inherent dangers posed to competing horses. Recent studies have focused on the physiological responses of blood-based markers during cross-country exercise, providing insights into the health, stress levels, and performance of these horses. Key endocrine responses, particularly involving cortisol and the hypothalamic-pituitary-adrenocortical (HPA) axis, are highlighted as crucial for managing the physical and mental demands of exercise. Additionally, the role of iodothyronines, particularly triiodothyronine (T3), in exercise metabolism is discussed, noting its significant effects on the conversion of carbohydrates, proteins, and fats.
The section further explores the implications of oxidative stress, metabolic stress, and inflammation on equine athletes. Oxidative stress, resulting from an imbalance in reactive oxygen species (ROS), can lead to muscle damage and fatigue, while antioxidant defense systems are essential for mitigating these effects. The metabolic demands of cross-country exercise are characterized by both aerobic and anaerobic energy pathways, with potential accumulation of metabolic byproducts contributing to fatigue. Inflammation is also identified as a stress factor, with serum amyloid A (SAA) serving as a sensitive marker for monitoring inflammatory responses in horses. The study aims to establish benchmarks for blood parameters in trained and healthy horses post-exercise, enhancing the understanding of physiological pathways and improving the monitoring of performance and well-being in eventing horses.
Methods
In this study, the methods employed involved obtaining informed consent from riders and owners for voluntary participation, with the research registered with the regulatory state office of Berlin (1-02.04.40.2022.VG006). Blood samples were collected by veterinarians as part of the ‘performance monitoring programme’ of the German Olympic Committee for Equestrian Sports (DOKR). Prior to participation, all horses underwent clinical and echocardiographic examinations by DOKR veterinarians and were deemed healthy. The study adhered to the Fédération Equestre Internationale (FEI) regulations, ensuring that no horses received prohibited treatments or intravenous infusions during competitions, with only authorized oral electrolyte substitutions permitted in specific cases.
The characteristics of the participating horses are summarized in Table 1, detailing their age, breed, sex, international experience, and the number of competitions they participated in during the 2022 season. The data reveals a diverse group of horses, ranging from 7 to 22 years old, with varying levels of international competition experience, indicating a comprehensive approach to assessing performance in equestrian sports.
Results
The results section presents descriptive data alongside estimated marginal means (EMMs) for unadjusted values, as detailed in Supplementary Tables S1 and S2. These tables include the respective parameters and their 95% confidence intervals, providing a comprehensive overview of the observed data and statistical estimates. The findings are crucial for understanding the underlying trends and relationships within the study’s context.
Discussion
In this study, the blood parameters of 20 eventing horses were analyzed to assess the physiological responses to cross-country exercise. The longitudinal observational study, conducted at various international competitions, revealed that while most measured parameters remained within the reference ranges for healthy horses at rest, significant short-term increases were observed in cortisol, T3, and T4 levels post-exercise. Specifically, cortisol levels were elevated in 54 out of 55 rides, indicating activation of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis. Additionally, superoxide dismutase (SOD) levels showed a minor increase, suggesting oxidative stress during exercise, although this did not indicate pathological oxidative stress.
The study also reported increases in hepatic enzymes such as GGT and GLDH, which may suggest mild hepatocellular injury or muscle damage rather than liver disease. Notably, while white blood cell (WBC) counts increased post-exercise, serum amyloid A (SAA) levels did not show a significant response, indicating a complex interplay of inflammatory responses. The findings underscore the importance of understanding these physiological changes in the context of performance diagnostics and health monitoring in sport horses, particularly in relation to exercise-induced stress and recovery.
Limitations
The limitations of this study highlight several factors that may have influenced the results. Firstly, the variability in the time interval between 30 minutes post-exercise and the subsequent morning, ranging from 11 to 21 hours, could affect the outcomes. Additionally, the selection of blood parameters was limited to well-established markers, omitting newer, potentially informative parameters that could provide a more comprehensive understanding of the physiological processes involved. While the study measured the antioxidant enzyme superoxide dismutase (SOD) to assess oxidative stress, it did not evaluate the overall redox status of the horses.
Moreover, the small sample size of horses was insufficient for establishing reference values according to the guidelines set by the American Society for Veterinary Clinical Pathology (Friedrichs et al., 2012). The lack of additional non-blood-based parameters, such as heart rate, further limited the assessment of exercise intensity and the interpretation of blood value changes. Lastly, the statistical analysis focused solely on mean values, which precluded the identification of individual deviations from these averages. Despite these limitations, the study lays an essential groundwork for future personalized assessments in equine health.