DOI: https://doi.org/10.3389/fphys.2024.1324038
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38725567
تاريخ النشر: 2024-04-25
المؤلف: Gabriel Vieira Ramos وآخرون
الموضوع الرئيسي: البحث الطبي البيطري في الخيول
نظرة عامة
تستكشف الدراسة فعالية اختبار الحد الأدنى من اللاكتات (LMT) كأداة تنبؤية لتحديد الحالة الثابتة القصوى للاكتات (MLSS) في الخيول الرياضية، لا سيما في سياق التكيفات التدريبية. نظرًا للتكاليف العالية والتعقيدات المرتبطة باختبارات MLSS، تستكشف الأبحاث طرقًا بديلة لتقييم القدرة الهوائية من خلال LMT. خضعت عشرة خيول عربية لبرنامج تدريبي مدته 6 أسابيع، حيث تم استخدام طرق رياضية مختلفة لحساب سرعة الحد الأدنى من اللاكتات (LMS)، بما في ذلك الانحدار متعدد الحدود من الدرجة الثانية، والفحص البصري، والانحدار الخطي ثنائي القطاعات، والانحدار باستخدام المنحنيات.
تشير النتائج الرئيسية إلى أنه بينما أظهرت طرق تحديد LMS ارتباطًا قويًا (معامل الارتباط داخل الفئة، ICC > 0.7)، إلا أنها اختلفت بشكل كبير (p < 0.05) عن بعضها البعض، على الرغم من عدم نسب اختلافات كبيرة إلى تأثيرات التكييف. ومن الملاحظ أن الانخفاضات في الزاوية α، ونسبة α:β، والمساحة تحت المنحنى بعد LMS (AUC POSTLMS) لوحظت، مما يشير إلى انخفاض في تراكم اللاكتات خلال المرحلة التدريجية لاختبار LMT بعد التكييف. تسلط هذه النتائج الضوء على الحساسية المعززة للمتغيرات المقترحة في تقييم الاستجابات الفسيولوجية للتدريب. وتخلص الدراسة إلى أن LMT هو اختبار عملي وفعال لتقييم القدرة الهوائية للخيول، مع آثار على تطبيقات مماثلة في برامج تدريب البشر.
مقدمة
تؤكد مقدمة هذه الورقة البحثية على ضرورة وصف أحمال التدريب الخارجية بدقة وتقييمات اللياقة الهوائية في رياضات الفروسية، لا سيما لأداء التحمل في كل من السياقات البشرية والبيطرية. على الرغم من التقدم في التكنولوجيا، لا تزال العديد من برامج التدريب، خاصة للخيول، تجريبية وغالبًا ما تستخدم بروتوكولات عامة لا تأخذ في الاعتبار قدرات الحيوانات الفردية. يركز البحث بشكل أساسي على عتبة اللاكتات (LT) كعلامة حاسمة لأداء التحمل، حيث تعتبر برامج التكييف الموجهة باللاكتات جزءًا لا يتجزأ من التدريب. يتم تسليط الضوء على الحالة الثابتة القصوى للاكتات (MLSS) كأفضل مقياس لقدرة الفسفرة التأكسدية، على الرغم من أن تطبيقها العملي محدود بسبب الحاجة إلى اختبارات متعددة.
تناقش الورقة طرقًا بديلة لتقدير MLSS، مثل اختبار الحد الأدنى من اللاكتات (LMT)، الذي يقيم حركية اللاكتات لدى الرياضي من خلال بروتوكول تمرين منظم. ينتج LMT منحنى لاكتات-سرعة على شكل حرف U، يحدد سرعة الحد الأدنى من اللاكتات (LMS) التي تعكس توازن إنتاج اللاكتات وإزالتها. بينما تم تطبيق LMT بنجاح في رياضات مختلفة، كان تطبيقه في تكييف الخيول محدودًا. تهدف هذه الدراسة إلى تقييم تأثير برنامج تدريبي قائم على LMS على الأداء على جهاز المشي وتقديم طرق رياضية جديدة، تحديدًا الطريقة الزاوية (AM) والمساحة تحت المنحنى (AUC)، لتعزيز تقييم ووصف التكييف للخيول بناءً على بيانات مستمدة من LMT.
النتائج
تشير النتائج إلى وجود اختلافات كبيرة في قيم سرعة الحد الأدنى من اللاكتات (LMS) بين طرق التحديد المختلفة للخيول، حيث أسفرت الطريقة متعددة الحدود عن أعلى سرعة (LMS_P: 5.456 م/ث; p < 0.05) بينما كانت الطريقة ثنائية القطاعات هي الأدنى (LMS_BI: 4.175 م/ث; p < 0.05). لم تُظهر طرق LMS_S و LMS_V اختلافات كبيرة (4.831 م/ث و 4.625 م/ث، على التوالي; p > 0.05). أظهر تحليل بلاند-ألتمن أصغر انحرافات متوسطة بين LMS_S و LMS_V (0.206 ± 0.235 م/ث) وبين LMS_P و LMS_S (0.625 ± 0.118 م/ث)، بينما كان أكبر انحراف بين LMS_P و LMS_BI (1.281 ± 0.416 م/ث). أشار معامل الارتباط داخل الفئة (ICC) إلى توافق ممتاز بين LMS_P و LMS_S (ICC > 0.9).
أظهر التحليل الإضافي للمتغيرات قبل وبعد فترة التكييف اختلافات كبيرة في الزوايا α، ونسبة α:β، والمساحة تحت المنحنى (AUC) POSTLMS، مع ملاحظات ارتباط إيجابي عالية بين مختلف المعلمات، لا سيما بين الزوايا α و β (r = 0.818، p < 0.001) وبين α ونسبة α:β (r = 0.96; p < 0.001). ومن الملاحظ أن الزاوية ω أظهرت ارتباطات سلبية قوية مع كل من α (r = -0.98; p < 0.001) و β (r = -0.92; p < 0.001). بالإضافة إلى ذلك، أظهرت AUC_TOTAL ارتباطًا إيجابيًا عاليًا مع AUC_PRELMS (r = 0.987; p < 0.001). تم سحب حيوانين من الدراسة بسبب العرج، مما قد يؤثر على النتائج العامة.
المناقشة
في هذه الدراسة، بحث المؤلفون فعالية طرق رياضية مختلفة لتقييم أداء التحمل في الخيول العربية من خلال اختبار الحد الأدنى من اللاكتات (LMT). كانت الفرضية الرئيسية هي أن المقاييس غير التقليدية المستمدة من LMT، مثل الزاوية ألف، ونسبة ألف:باء، والمساحة تحت المنحنى (AUC) بعد سرعة الحد الأدنى من اللاكتات (LMS)، يمكن أن تكشف بشكل أكثر حساسية عن التحسينات في اللياقة الهوائية مقارنةً بقياسات LMS التقليدية. أشارت النتائج إلى أن هذه الطرق البديلة كانت قادرة بالفعل على تحديد القدرة الهوائية المحسنة بعد برنامج تكييف مدته 6 أسابيع، كما يتضح من انخفاض تراكم اللاكتات خلال مراحل التمرين التدريجي.
سلطت الدراسة الضوء على أنه بينما لم تُظهر طرق LMS التقليدية أي تغييرات كبيرة بعد التكييف، قدمت المقاييس البديلة رؤى حول الاستجابات الأيضية المحسنة للخيول. على وجه الخصوص، اقترح الانخفاض في الزاوية ألف تقليل إنتاج اللاكتات، بينما أشار تحليل AUC إلى انخفاض تراكم اللاكتات أثناء التمرين. كما أكدت النتائج على التطبيق العملي لطرق الفحص البصري لتحديد LMS، والتي أظهرت توافقًا عاليًا مع طرق رياضية أكثر قوة. بشكل عام، تسهم الأبحاث في تقديم معرفة قيمة في مجال فسيولوجيا تمرين الخيول، داعيةً إلى دمج تقنيات تحليلية مبتكرة في تقييم نتائج التدريب وتعزيز أداء التحمل في الخيول. يُوصى بإجراء دراسات إضافية مع أحجام عينات أكبر للتحقق من هذه النتائج واستكشاف موثوقية طرق تحديد LMS المختلفة في التنبؤ بالحالة الثابتة القصوى للاكتات (MLSS).
DOI: https://doi.org/10.3389/fphys.2024.1324038
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38725567
Publication Date: 2024-04-25
Author(s): Gabriel Vieira Ramos et al.
Primary Topic: Veterinary Equine Medical Research
Overview
The study investigates the effectiveness of the lactate minimum test (LMT) as a predictive tool for determining the maximal lactate steady state (MLSS) in athletic horses, particularly in the context of training adaptations. Given the high costs and complexities associated with MLSS testing, the research explores alternative methods for assessing aerobic capacity through LMT. Ten Arabian horses underwent a 6-week training regimen, during which various mathematical approaches were employed to calculate lactate minimum speed (LMS), including second-degree polynomial regression, visual inspection, bi-segmented linear regression, and spline regression.
Key findings indicate that while the LMS determination methods demonstrated a strong correlation (intraclass correlation coefficient, ICC > 0.7), they differed significantly (p < 0.05) from one another, although no substantial differences were attributed to conditioning effects. Notably, reductions in the angle α, the α:β ratio, and the area under the curve after the LMS (AUC POSTLMS) were observed, suggesting a decrease in lactate accumulation during the LMT's incremental phase post-conditioning. These results highlight the enhanced sensitivity of the proposed variables in assessing physiological responses to training. The study concludes that the LMT is a practical and efficient test for evaluating the aerobic capacity of horses, with implications for similar applications in human training programs.
Introduction
The introduction of this research paper emphasizes the necessity of precise external training load prescriptions and aerobic fitness evaluations in equestrian sports, particularly for endurance performance in both human and veterinary contexts. Despite advancements in technology, many training regimens, especially for horses, remain empirical and often utilize generalized protocols that do not account for individual animal capabilities. A key focus is on the lactate threshold (LT) as a critical marker for endurance performance, with lactate-guided conditioning programs being integral to training. The maximal lactate steady state (MLSS) is highlighted as the optimal measure of oxidative phosphorylation capacity, although its practical application is limited due to the requirement of multiple tests.
The paper discusses alternative methods to estimate MLSS, such as the lactate minimum test (LMT), which assesses an athlete’s lactate kinetics through a structured exercise protocol. The LMT generates a U-shaped lactate-speed curve, identifying the lactate minimum speed (LMS) that reflects the balance of lactate production and clearance. While the LMT has been successfully applied in various sports, its application in equine conditioning has been limited. This study aims to evaluate the impact of an LMS-based training program on treadmill performance and to introduce new mathematical approaches, specifically the angular method (AM) and area under the curve (AUC), to enhance the assessment and prescription of conditioning for horses based on LMT-derived data.
Results
The results indicate significant differences in lactate minimum speed (LMS) values among different determination methods for horses, with the polynomial method yielding the highest speed (LMS_P: 5.456 m/s; p < 0.05) and the bi-segmented method the lowest (LMS_BI: 4.175 m/s; p < 0.05). The LMS_S and LMS_V methods did not show significant differences (4.831 m/s and 4.625 m/s, respectively; p > 0.05). Bland-Altman analysis revealed the smallest mean biases between LMS_S and LMS_V (0.206 ± 0.235 m/s) and between LMS_P and LMS_S (0.625 ± 0.118 m/s), while the largest bias was between LMS_P and LMS_BI (1.281 ± 0.416 m/s). The intraclass correlation coefficient (ICC) indicated excellent agreement between LMS_P and LMS_S (ICC > 0.9).
Further analysis of variables before and after the conditioning period showed significant differences in angles α, the α:β ratio, and area under the curve (AUC) POSTLMS, with high positive correlations observed among various parameters, particularly between angles α and β (r = 0.818, p < 0.001) and between α and the α:β ratio (r = 0.96; p < 0.001). Notably, angle ω exhibited strong negative correlations with both α (r = -0.98; p < 0.001) and β (r = -0.92; p < 0.001). Additionally, AUC_TOTAL demonstrated a high positive correlation with AUC_PRELMS (r = 0.987; p < 0.001). Two animals were withdrawn from the study due to lameness, which may impact the overall findings.
Discussion
In this study, the authors investigated the effectiveness of various mathematical methods for assessing endurance performance in Arabian horses through the Lactate Minimum Test (LMT). The primary hypothesis was that unconventional metrics derived from the LMT, such as the alpha angle, alpha:beta ratio, and area under the curve (AUC) post-lactate minimum speed (LMS), could more sensitively detect improvements in aerobic fitness compared to traditional LMS measurements. The results indicated that these alternative methods were indeed capable of identifying enhanced aerobic capacity following a 6-week conditioning program, as evidenced by reduced lactate accumulation during incremental exercise phases.
The study highlighted that while conventional LMS methods showed no significant changes post-conditioning, the alternative metrics provided insights into the horses’ improved metabolic responses. Specifically, a decrease in the alpha angle suggested reduced lactate production, while the AUC analysis indicated lower lactate accumulation during exercise. The findings also underscored the practical applicability of visual inspection methods for determining LMS, which demonstrated high agreement with more robust mathematical approaches. Overall, the research contributes valuable knowledge to the field of equine exercise physiology, advocating for the integration of innovative analytical techniques in evaluating training outcomes and enhancing endurance performance in horses. Further studies with larger sample sizes are recommended to validate these findings and explore the reliability of different LMS determination methods in predicting maximal lactate steady state (MLSS).