Biomarkerek az élsportban: A technológiai és az alkalmazási innovációk összekapcsolódása
Megoszt
Függetlenül attól, hogy közvetlenül részt veszünk-e az élsportban, vagy sem, többségünk tisztában van azzal, hogy milyen rendkívüli fizikai felkészültség szükséges ahhoz, hogy valaki részt vehessen az olimpiai vagy paralimpiai játékokon. Ízelítőül: a világ legsikeresebb női sífutójáról nemrégiben készült jelentés szerint a legeredményesebb 5 éves időszakában átlagosan 937 ± 25 órát edzett évente. Ezek az órák 543 ± 9 foglalkozásra oszlottak meg, amelyek alacsony, közepes és magas intenzitású sebesség- és erőedzésekből álltak (Solli, Tønness, & Sandbak, 2017). Ez meglehetősen jellemző lenne egy elit állóképességi sportolóra; egyesek többet, mások kevesebbet edzenek, mindezt sportág- és diszciplínaspecifikus keretek között.
Ez az edzésmennyiség kétségtelenül jelentős fiziológiai és pszichológiai stresszt jelent az érintett egyén számára. Tudjuk, hogy az edzés elérhetősége a nemzetközi versenyeken induló sportolók sikerének vagy kudarcának egyik fő meghatározó tényezője (Drew, Ben, Raysmith, & Charlton, 2017). Mint ilyen, az edzés kihagyása akár betegség, akár sérülés miatt veszélyt jelent a sportolói teljesítményre. A 2016-os riói olimpiát megelőző évben a UK Sport és az angol Institute of Sport becslése szerint 38 sportágban 108.845 nap (~298 év) és 17.173 nap (~47 év) edzésidő veszett el sérülés, illetve betegség miatt. Ezt a kiesett edzésidőt 4685 különálló sérülés vagy betegség okozta, amelyet 1144 sportoló élt át (UK Sport, nem publikált adatok). A brit csapat mind a 2012-es londoni, mind a 2016-os riói olimpiai játékokon az éremtáblázat első három helyezettje között végzett mind az olimpiai, mind a paralimpiai játékokon. Ennek ellenére ezek a sérülés- és betegségszámok jelentős lehetőséget is feltárnak. Csökkenthetjük a sérülések és betegségek számát? Ki tudjuk-e használni a technológia fejlődését, hogy nagyobb rálátást nyerjünk, és ezt teljesítménynövekedéssé alakítsuk?
Az edzés és a verseny során a sportolókra nehezedő stressz rögzítése, számszerűsítése és értékelése rutinszerű gyakorlat a jól szervezett élsportokban. A külső és belső terhelés különféle validált mérési módszereit alkalmazzák (Saw, Main és Gastin, 2016). Népszerű példa erre a GPS-technológia használata, amely gyorsulásméréssel kombinálva lehetővé teszi a sportolók mozgásának pontos számszerűsítését. Az akut:krónikus terhelés koncepciót több sportágban is alkalmazták, hogy betekintést nyújtson a sportoló felkészültségébe és sérülésérzékenységébe (Blanch & Gabbett, 2016). A technológiától eltekintve, erős érvek szólnak amellett, hogy a sportoló által tapasztalt terhelés meghatározásának leghitelesebb és legpontosabb módja, ha egyszerűen megkérdezzük őt, a meglévő adatok pedig alátámasztják a szubjektív észlelések alkalmazásának hatékonyságát (Saw et al., 2016). Legyen szó mozgáselemzésről, akut:krónikus arányról vagy a sportoló szubjektív értékeléséről, a külső és belső terhelés mérését általában korlátozza az adatmennyiség vagy -minőség hiánya, valamint az adatmanipuláció és az értelmezési torzítás kockázata. Az egy adott időszak alatt megtett méterek száma vagy az erőnlét értékelése nagyjából elárulhatja, hogy a sportoló edzés- vagy táplálkozási programjában valami nem egészen megfelelő, de nem nyújt rendszerspecifikus információt az ok-okozati mechanizmus azonosításához.
Talán a biomarkerek betölthetnék ezt a hiányt?
A vérből, nyálból vagy vizeletből származó biomarkerek használata az edzésre adott válaszok és a sportolók egészségének megértéséhez nem újdonság. A vérlaktát mérését minden sporttudományi és edzésélettani szakon tanítják, és számos állóképességi sportágban is alkalmazzák. Az élsportban bőségesen előfordulnak klinikai vérvizsgálatok; a sportolók gyakori hiányosságainak (pl. vashiány) azonosítása érdekében a sportolók évente egyszer vagy kétszer alávetik magukat a gyakori hematológiai és endokrinológiai markerek rendszeres vérvizsgálatának (Ljungqvist et al., 2009). Ezek az adatok azonban nem mindig jutnak ki a klinikáról az edzéskörnyezetbe. Számos más biomarker is van, amelyek információt nyújtanak a sportoló regenerálódásáról és edzésre való felkészültségéről, beleértve az izomkárosodás, a gyulladás, az immunstátusz és az oxidatív stressz markereit. Az ezen fiziológiai rendszerek és a hozzájuk kapcsolódó biomarkerek sportolók egészségére és teljesítményére vonatkozó jelentőségének megértése egyre fontosabbá válik, de a kutatásból a valós életben való alkalmazásba való átültetés még gyerekcipőben jár. Ennek egyértelmű okai vannak. A biomarkerek mérése és elemzése költséges és időigényes lehet, és gyakran speciális szakértelmet igényel. Ezenkívül az adatok gyakran olyan orvosi problémákat tárnak fel, amelyek alapos orvosi kivizsgálást igényelnek. Az olimpiai/paralimpiai sport világában, ahol a költségvetések szűkösek és állandó ellenőrzés alatt állnak, és ahol a sportolók és edzők számára gyors, rugalmas és gyakran reaktív módon kell visszajelzést adni, ezek a kihívások gyakran megfizethetetlenek.
Tehetünk még többet?
A válasz határozottan „igen”. A teljes vérképből több ismeret nyerhető, mint pusztán a laboratórium saját referenciatartományaival való összehasonlítás. A hozzáférhetetlen és alulhasznosított biomarkerek hozzáférhetőbbé tehetők, és hozzáférhetőbbé is válnak. Ahhoz, hogy a biomarkerek által kétségtelenül kínált értéket kiaknázzuk, és hogy valódi hatást gyakoroljunk az élsport kiszámíthatatlan környezetére, a biomarkerek szélesebb körét kell mérnünk a terepen és nagyobb mintavételi gyakorisággal. Gyors elemzésekre van szükségünk, amelyek a valós idejű képességek irányába fejlődnek. Olyan adattudományi megközelítésekre van szükségünk, amelyek képesek kezelni az edzés és a regeneráció által elkerülhetetlenül okozott változékonyságot, és értelmes betekintést nyújtanak. A biomarkerek koncentrációját több tényező befolyásolja, beleértve a tápanyagbevitel mellett a gyulladásra és a szöveti sérülésekre adott akut fázisú válaszokat is. Ezek a zavaró változók csak tovább bonyolítják az adatok értelmezését. E változók és a preanalitikai tényezők jobb megértésére van szükségünk a szűrési szabványok javítása érdekében, ami döntő lépés lesz a biomarkerek megismerésének értékének megvalósításában. Szerencsések vagyunk, hogy a digitális egészségügy és az orvosbiológia forradalmának kellős közepén vagyunk, amelyet a digitális egészségügyi ipar nagy értéke táplál. Talán nem meglepő, hogy az élsport sokat tanulhat és átvehet ettől az iparágtól. A viselhető technológia, az edzés közbeni megfigyelés és az analitika technológiai fejlődése megzavarta a hagyományos egészségügyi ellátási módszereket, és ami fontos, lehetővé tette az individualizálást. A technológiai innovációk és az adattudománynak a diagnosztikai támogatás kulcsfontosságú elemeként való megjelenése olyan lehetőségek sorát nyitotta meg, amelyeket az élsport is kihasználhat.
A sportolók például a világ minden táján versenyeznek, több időzónát átlépve, és jelentős zavarokat okozva a cirkadián összehangolódásban. Ez hatással van az alvásra, a regenerálódásra, az alkalmazkodásra és a teljesítményre. Németországi kutatók gépi tanulási megközelítéssel olyan vizsgálatot fejlesztettek ki, amely lehetővé teszi a belső cirkadián idő becslését egyetlen vérmintából. Annak ismeretében, hogy számos terápiás eredmény napszakonként változik, ez a biomarker-fejlesztés potenciálisan megoldja a belső cirkadián ritmus heterogenitásának kihívását, lehetővé téve a beavatkozás személyre szabottabb megközelítését (Wittenbrink et al., 2018). A cirkadián biomarker használata pontosabb, személyre szabott beavatkozásokat tenne lehetővé a jet lag és az utazási fáradtság hatásainak ellensúlyozására. Fontos, hogy a biomarker-innováció nem csak a vérre korlátozódik. A kevésbé invazívnak tekintett módszerek fejlesztése, például az aptamerek használata a nyálelemzés megbízhatóságának és stabilitásának javítására (Kim, Raston, & Gu, 2016) és a légzési biomarkerek (Maniscalco és mtsai., 2018) hozzáférhetőbbé teszik a tudomány ezen területét.
A biomarkerek innovációja
Természetes, hogy csodáljuk a technológiai újításokat és az általuk kínált lehetőségeket, de az ezeket a technológiákat használó ember szerepe kulcsfontosságú. Az analitikai módszerek fejlődése, amely mélyebb és értelmesebb adatértelmezéshez vezet, életre fogja kelteni a biomarker-technológia által kínált erőt. Egy egyszerű példa erre a hagyományos, populáción alapuló referenciatartományok felcserélése, amelyek kevéssé relevánsak az élsportolók számára, olyan alternatív statisztikai megközelítésekre, mint a kritikus különbségértékek vagy az egyéniség indexe. Ez utóbbi értékeli a populáció-alapú tartományok hatékonyságát a jelentéssel bíró változások értelmezésében, a kritikus különbségértékek pedig figyelembe veszik a biológiai és analitikai eltéréseket, lehetővé téve a szakemberek számára annak meghatározását, hogy a biomarkerek változásai fiziológiai jelentőséggel bírnak-e a sportolók egészsége és teljesítménye szempontjából (Lewis, Newell, Burden, Howatson, & Pedlar, 2016). Az élsportban a biomarkerek innovációjának célja, hogy hatékonyabb támogatást nyújtson a sportolóknak. A technológia és a nagyobb tudásgenerálás kombinálása a továbbfejlesztett analitikai megközelítések és értelmezési képességek révén az, amiben az igazi érték rejlik.
Sporttudomány és sportorvoslás
Ez egy gyorsan változó terület, amely hatalmas lehetőségeket rejt magában a szélesebb lakosság számára. Az élsport a sportolók igényeit szolgáló biomarker-tudomány gyors fejlesztésének terepgyakorlati laboratóriumát kínálja. Tekintettel arra, hogy a komoly edzésmunkának kitett sportolóknál megfigyelt homeosztázis-zavarok közül sok betegséget utánoz, lehetőség nyílik a megközelítések átültetésére a patológiás populációkra, vagy akár mindazok támogatására, akik fizikailag aktívabbá szeretnének válni. A hagyományos sporttudomány és a sportorvoslás szakterületei összeolvadnak. A jövő sporttudományi és sportorvosi szakembereinek el kell fogadniuk ezt a fejlődést, beleértve az ezzel járó kihívásokat és – ami még fontosabb – lehetőségeket. A gyors technológiai változások korát éljük, ami lehetőséget nyit a biomarkerek által nyújtott információk kiaknázására.
Az élsportban a teljesítmény összetett. Az edzés, a táplálkozás, az utazás, az alvás, a sérülések és a pszichológiai jólét kölcsönhatásainak megértése kulcsfontosságú. Ha a biomarker-tudomány fejleszteni tudja a megértésünket, akkor nemcsak az élsportolók, hanem a szélesebb nyilvánosság is profitálhat belőle.
Szerkesztői vélemény: Magyarországon hitelesen, a legmagasabb intézményi és szakmai háttérrel csak a Városmajor Szív- és Érgyógyászati Klinika szakemberei képesek a sportolók teljes állapotfelmérésére (benne a fent említett biomarkerek értékelésére) és az eredményeknek megfelelő teljesítményélettani, edzési és táplálkozási stratégia kidolgozására.
Az Experimental Physiology folyóiratban megjelent írás fordítása, szerzője Richard J. Burden.
Kövess minket itt is, ott is!