Efeito da água alcalina eletrolisada com pH elevado na viscosidade sanguínea em adultos saudáveis

Joseph Weidman1, Ralph E. Holsworth Jr.2, Bradley Brossman3,
Daniel J. Cho4, John St.Cyr5* and Gregory Fridman6

Histórico: Pesquisas mostraram que as bebidas de reposição de fluidos ingeridas após o exercício podem afetar os biomarcadores de hidratação. Nenhum marcador de hidratação específico é universalmente aceito como um parâmetro de reidratação ideal após exercício extenuante. Atualmente, mudanças de massa corporal são usadas como parâmetro durante a hidratação pós-exercício.

São necessários mais parâmetros para apreciar e compreender completamente a reidratação após exercício extenuante. Este ensaio randomizado, em dupla ocultação, de braço paralelo avaliou o efeito da água de pH elevado em quatro biomarcadores após a desidratação induzida por exercícios físicos.

Métodos: Cem adultos saudáveis (50 M/50 F, 31 ± 6 anos de idade) foram inscritos em um único centro de pesquisa clínica em Camden, NJ, e concluíram este estudo sem efeitos secundários. Todos os indivíduos fizeram exercícios em ambiente quente (30°C, 70% de umidade relativa) até o peso corporal ser reduzido a um nível normalmente aceito de 2,0 ± 0. 2% devido à transpiração, refletindo os efeitos do exercício na produção de desidratação leve. Os participantes foram randomizados para reidratar com uma água eletrolisada, de pH elevado (alcalino) ou água padrão de igual volume (2% de peso corporal) e avaliada por um período extra de recuperação de 2 horas após o exercício, a fim de avaliar as variações potenciais nos parâmetros medidos. Os seguintes biomarcadores foram avaliados no início do estudo e durante o período de recuperação: viscosidade sanguínea a altas e baixas taxas de cisalhamento, osmolalidade plasmática, bioimpedância e massa corporal, além de monitorar sinais vitais. Além disso, uma análise de modelo misto foi realizada para mais validação.

Resultados: Após a desidratação induzida pelo exercício, o consumo de água eletrolisada e de pH elevado reduziu a viscosidade de alto cisalhamento em uma média de 6,30% em comparação com 3,36% com água purificada padrão (p = 0,03). Outros biomarcadores medidos (osmolalidade plasmática, bioimpedância e mudança de massa corporal) não revelaram diferença significativa entre os dois tipos de água para a reidratação. No entanto, uma análise de modelo misto validou o efeito de água de pH elevado na alta viscosidade de cisalhamento quando comparada à água purificada padrão (p = 0,0213) após o controle de covariáveis, como idade e valores iniciais.

Conclusões: Uma diferença significativa na viscosidade sanguínea total foi detectada neste estudo ao avaliar uma água eletrolítica de pH elevado versus uma água purificada padrão aceitável durante a fase de recuperação após a desidratação induzida pelo exercício extenuante.

Palavras-chave: Água potável, Soluções de reidratação, Terapia de fluidos, Condicionamento físico humano, Viscosidade sanguínea

Contexto

A água é um nutriente essencial para a vida e a hidratação desempenha um papel crítico no desempenho físico humano, bem como na prevenção de doenças crônicas. A desidratação é considerada um contribuinte para o desempenho físico humano prejudicado, resultando em diretrizes estabelecidas para a substituição de fluidos em muitas profissões que envolvem atividade física significativa, incluindo atletas [1]. Deficiências de desempenho mediadas pela desidratação podem produzir efeitos adversos, tais como tensão cardiovascular, tensão térmica, função neurológica alterada e função metabólica alterada [2].

Reduções na massa corporal de 2% ou mais devido à perspiração durante o exercício são consideradas associadas à deficiência de desempenho aeróbio e fisiológico. Embora este comprometimento envolva fatores metabólicos, neurológicos, cardiovasculares e importantes fatores termorreguladores, o principal limitante para o desempenho do exercício é o desvio cardiovascular, refletindo a redução do volume cardiovascular e a redução da pressão arterial média durante exercício intenso ou prolongado, juntamente com um aumento da frequência cardíaca 3]. Aumentos de frequência cardíaca induzidas por exercício com uma diminuição no volume do AVC miocárdico podem correlacionar-se estreitamente com o grau de desidratação [2]. A desidratação demonstrou aumentar a resistência vascular sistêmica em 17 ± 6% em comparação com a euhidratação durante o exercício prolongado (p <0,05) [4].

Vários estudos avaliaram a reidratação das bebidas durante sessões de exercícios, que incluíram suplementação com água, água de coco, sucos, chás, refrigerantes, bem como bebidas com carboidratos, eletrólitos e glicerol [5-9]. Na maioria desses estudos, as bebidas de substituição de fluidos foram administradas oralmente após um desafio de desidratação e as capacidades de reidratação de bebidas de reposição específicas foram avaliadas usando biomarcadores, avaliações de desempenho físico e questionários subjetivos. Um estudo envolvendo 6 homens saudáveis sugeriu que as concentrações mais altas versus mais baixas uma solução de hidrato de carbono e eletrólito foram mais eficazes na restauração da hidratação após o exercício [5]. Um estudo com 10 jogadores de futebol relatou que as alterações induzidas por exercício de massa corporal e volume plasmático foram mais baixas com a ingestão de uma bebida com carboidrato e glicerol do que uma bebida com carboidratos, destacando a melhoria da hidratação com a adição de glicerol [6]. Outro estudo que monitora os biomarcadores de hidratação mostrou que a água de coco não se hidratava significativamente melhor do que apenas água [7]. A água alcalina (ALK) tem sido alvo da hipótese de ser superior à água purificada padrão na restauração da reidratação e da alta viscosidade de cisalhamento do sangue durante um período de recuperação de 2 horas após desidratação induzida por exercício; no entanto, estudos específicos estruturados com um ou vários biomarcadores durante a rehidratação após o exercício não estabeleceram um biomarcador padrão-ouro para o período de recuperação. Por conseguinte, projetamos um estudo de pesquisa randomizado, duplo cego, de braço paralelo para caracterizar e comparar a magnitude e a taxa de reidratação da água eletrolisada de pH elevado em relação à água purificada padrão avaliando os níveis em série de um biomarcador específico de toda viscosidade sanguínea à uma alta taxa de cisalhamento como ponto de análise primário. Além de medir a viscosidade sanguínea total com altas taxas de cisalhamento, foram avaliados os seguintes pontos finais secundários: viscosidade de sangue de baixo cisalhamento, osmolalidade do plasma, bioimpedância e alterações no peso corporal.

 

Métodos

Este estudo, realizado no Waterfront Technology Center (Camden, NJ), foi um ensaio controlado randomizado, em dupla ocultação, paralelamente controlado, que recrutou 100 voluntários adultos (50 homens e 50 mulheres), entre 25 e 49 anos de idade. Os participantes elegíveis eram adultos saudáveis e não fumantes, com índice de massa corporal de 29 ou menos e sem qualquer medicação durante pelo menos uma semana antes da participação no estudo. Participantes do sexo feminino eram excluídas do estudo caso estivessem grávidas, amamentando, menstruando no momento do rastreio ou se tomassem contraceptivos orais nos 3 meses anteriores. Os indivíduos foram instruídos a evitarem atividade extenuante, álcool e limitar a ingestão excessiva de cafeína (> 2 xícaras de seis onças) por pelo menos 24 h antes da data de chegada ao estudo. Este estudo clínico foi aprovado pelo Conselho de Revisão Institucional, e o consentimento informado por escrito foi emitido por todos os indivíduos no momento da inscrição e antes de participar deste estudo. O estudo foi registrado (Identificador ClinicalTrials.gov: NCT02118883) e conduzido de acordo com as Boas Práticas Clínicas e a Declaração de Helsinque.

 

Projeto de estudo

As duas bebidas de reposição de fluidos diferentes consistiam em água engarrafada padrão como o controle (CON), com um pH normal com minerais adicionados para sabor (Dasani®, The Coca-Cola Company, Atlanta, GA). A ALK eletrolisada e de pH elevado com minerais adicionados para sabor atuou como a bebida de tratamento experimental (Essentia®, Essentia Water, LLC, Bothell, WA). Os suprimentos de ambas as amostras de água foram armazenados no mesmo local fechado de clima controlado para evitar exposição prolongada à luz.

Os indivíduos foram autorizados a consumir alimentos e água à vontade antes do estudo. Após uma avaliação inicial, os participantes foram convidados a abster-se da ingestão de alimentos ou líquidos. As avaliações de nível inicial de massa corporal, impedância bioelétrica e sinais vitais (frequência cardíaca (FC), pressão arterial sistólica (PAS) e pressão arterial diastólica (PAD), taxa de respiração, temperatura corporal) foram coletadas no início do estudo antes do exercício. As amostras de sangue foram coletadas por punção venosa para avaliação de viscosidade de sangue total e osmolalidade plasmática. Seguindo as medidas do nível inicial, os indivíduos realizaram sessões moderadas de exercícios aeróbicos (utilizando, à escolha deles, esteira, bicicleta ergométrica e/ou elíptico) em um ambiente morno (30°C, 70% de umidade relativa) até chegarem a um estado desidratado. A duração do exercício variou entre os indivíduos; o limite de desidratação alvo foi padronizado em 2,0 ± 0,2% de perda de peso corporal devido aos efeitos de um período de exercício na produção de desidratação leve. Durante o período de exercício, os participantes se secaram completamente antes de cada medição de massa corporal. Um avental de papel descartável de peso conhecido foi fornecido durante as medidas da massa corporal. Após o período de exercício ser concluído e um estado desidratado ser alcançado, os participantes do estudo passaram para um ambiente termoneutro (21°C, 60% de umidade relativa), onde descansaram durante 20 min. Após este período de repouso, foram avaliados os sinais vitais, peso e bioimpedância Além disso, amostras de sangue foram coletadas para avaliação da viscosidade sanguínea e osmolalidade plasmática.

Um estudo prévio, avaliando o efeito da solução oral de carboidratos sobre as taxas de absorção, relatou uma redução aproximada de 3% no volume plasmático durante uma interação de 105 minutos após o consumo de bebida [10]. O presente estudo incorporou um período de acompanhamento de 120 min, que foi considerado suficientemente longo para mostrar qualquer efeito de reidratação durante a recuperação. O período de acompanhamento de 120 minutos (T000 a T120 min), que vinha após o exercício e descanso, foi dividido em um período de reidratação de 30 min e um período de recuperação de 90 min. Os participantes foram reidratados oralmente por CON ou ALK (T000 a T030 min). A massa da água consumida durante o período de reidratação foi calculada de acordo com a mudança de massa corporal de um participante durante o período de exercício. A quantidade recomendada de fluidos de reidratação foi determinada utilizando uma fórmula de 20 mL de hidratação oral por 1 kg de peso corporal do indivíduo, isto é, 2% do pré-exercício, peso corporal inicial. Os volumes de água colocados em recipientes foram medidos usando uma balança de precisão (Intelligent-Lab PD-3000, Intelligent Weighing Technology, Inc. Camarillo, CA) por um coordenador não-cego que não teve contato com nenhum participante ou resultados de estudo ao longo do estudo. Os indivíduos foram obrigados a consumir toda a quantidade de água designada após o exercício ad libitum dentro de 30 min (T000 a T030 min). As amostras de sangue foram coletadas para a viscosidade sanguínea total e osmolalidade plasmática em T015 min e T030 min durante este período de reidratação.

Foram coletados dados adicionais durante o período de recuperação de 90 minutos (T030 a T120 min) para avaliar completamente as variações potenciais nos parâmetros medidos. A viscosidade sanguínea e a osmolalidade plasmática foram avaliadas sete vezes: no período inicial e em seis intervalos subsequentes (T000, T015, T030, T060, T090 e T120 min). A análise de bioimpedância e as medições de mudança de massa corporal foram realizadas cinco vezes: no período inicial e em quatro intervalos subsequentes (T000, T045, T075 e T120 min). Os sinais vitais foram avaliados três vezes no total: no período inicial, bem como em T000 e T120 min. Um diagrama mostrando os pontos de tempo para cada avaliação do biomarcador é representado na Fig. 1.

 

Parâmetros medidos

Viscosidade sanguínea total

A viscosidade sanguínea total, a resistência inerente do sangue ao fluxo, foi utilizada como medida do estado da hidratação intravascular. A viscosidade sanguínea foi avaliada em uma faixa fisiológica de taxas de cisalhamento de 1-1000 s-1 em incrementos de 0,1 s-1 usando um viscosímetro de tubo de capilaridade de varredura automatizado (Hemathix SCV-200, Health Onvector, King of Prusse, PA). Este instrumento foi validado usando viscosímetros rotativos de cone e placa e tipo couette em uma variedade de taxas de cisalhamento [11]. Aproximadamente 3 cc de sangue total foram coletados para cada teste de viscosidade sanguínea. Cada amostra de sangue foi processada e analisada a 37°C durante 24 h após a coleta. Os níveis de viscosidade sanguínea foram relatados em unidades de milipoise (1 centipoise [cP] = 1 millipascal-segundos [mPa•s] = 10 millipoises [mP]). Os valores de viscosidade sanguínea, medidos com uma alta taxa de cisalhamento de 300 s-1, foram relatados como viscosidade sistólica do sangue e os que foram medidos com baixa taxa de cisalhamento de 5 s-1 foram relatados como viscosidade diastólica do sangue.

 

 

Osmolalidade plasmática

Uma vez recuperada uma amostra de sangue, a osmolalidade plasmática foi avaliada dentro de 24 h. Cada amostra foi centrifugada a 5°C durante 10 minutos a 1000 x g, e o componente de plasma foi enviado para um laboratório de referência (Laboratory Corporation of America, Burlington, NC), que realizou a análise usando um osmômetro de depressão com ponto de congelamento (Advanced Instruments , Norwood, MA).

 

 

Impedância bioelétrica

A análise de impedância bioelétrica, ou bioimpedância, foi realizada no local usando um analisador de bioimpedância (Quantum IV, RJL Systems, Clinton, MI). Os indivíduos assumiram uma posição supina com os braços a 30° do corpo e sem que as pernas se tocassem. Os eletrodos foram colocados na mão direita e pé direito de cada paciente e removidos após cada medição Na mão do paciente, o eletrodo de sinal foi colocado na pele da articulação metacarpofalângica do dedo do meio e o eletrodo de detecção foi colocado na pele do pulso. No pé, o eletrodo de sinal foi colocado na pele na base do segundo dedo do pé e o eletrodo de detecção foi colocado na pele da parte superior do tornozelo. Os seguintes índices foram registrados durante cada medição: impedância, reatância, capacitância, ângulo de fase, água total do corpo, água intracelular e água extracelular.

 

 

Massa corporal

O índice de massa corporal (IMC) foi medido usando uma balança digital (HealthOMeter 349KLX, Pelstar, LLC, McCook, IL). As medições foram realizadas usando um peso seco e nu, com um avental seco de peso conhecido, para conforto.

Determinação do tamanho da amostra

O viscômetro capilar de varredura usado para avaliar o ponto de análise primário deste estudo foi empregado anteriormente em um estudo preliminar de desidratação e reidratação por água alcalina de pH elevado em 15 bombeiros não-fumantes, aparentemente saudáveis. A variabilidade das medidas de viscosidade sanguínea sistólica (viscosidade de alto cisalhamento) e o efeito de reidratação do pH alcalino elevado na viscosidade sistólica observada nesta população do estudo anterior foram utilizados para determinar o tamanho da amostra para este estudo [12]. Neste teste com bombeiros, a desidratação induzida no combate a incêndios simulados em sessões de treinamento com equipamento completo produziu valores médios de viscosidade sistólica de 42,7 mP e, após a reidratação, a média da viscosidade sanguínea sistólica foi significativamente reduzida para 38,8 mP (p = 0,003). Um desvio padrão de 2,6 mP observado no ponto inicial foi utilizado na determinação do tamanho da amostra para o presente estudo. Postulamos que ALK de pH elevado demonstraria um efeito de reidratação de 40% maior do que CON, ou seja, é sugerido que a reidratação por CON reduz a viscosidade sanguínea sistólica média para 40,5 mP, enquanto a ALK reduz a viscosidade sanguínea sistólica para 38,8 mP de um nível desidratado de 42,7 mP. O presente estudo foi impulsionado para detectar esse contraste com 90% de potência usando uma taxa de erro de tipo I de 5%. Isso exigiu 100 participantes ou 50 no grupo CON e 50 indivíduos no grupo ALK.

 

Análise estatística

Análises estatísticas foram realizadas utilizando o SAS (Statistical Analysis System, Versão 9.3, 2012, Cary, NC). Os dados foram analisados usando estatísticas descritivas e inferenciais. Quatro análises independentes foram pré-planejadas: comparação da variação percentual em biomarcadores, comparação das inclinações de linhas de regressão, diferenças absolutas e análises de modelos mistos.

Uma comparação da variação percentual de cada medida de resultado foi realizada durante o período de reidratação e recuperação. Essa análise destinava-se a compensar as diferenças individuais no ponto inicial e nos valores de T000 min. Por exemplo, a variação percentual no parâmetro do ponto de análise T000 a T120 foi calculada para a viscosidade sanguínea total (VST) como:

 

WBV(T000) - WBV (T120)
WBV(T000)

Os valores médios para cada grupo de tratamento e as estimativas de erros padrão para cada intervalo de confiança habilitado foram computados e as conclusões foram feitas com base nessas diferenças.

Ajustando uma linha para cada conjunto de pontos de análise para cada variável, CON versus ALK foram examinados e testes estatísticos foram conduzidos sobre a diferença do parâmetro de inclinação para cada linha a fim de determinar se houve um efeito de tratamento global significativo sobre a taxa de reidratação durante o período de recuperação. O procedimento de regressão (PROC REG) foi utilizado em SAS para fornecer estimativas da melhor linha de ajuste e dos parâmetros de inclinação e interceptação e gerar os gráficos de dados. Uma reidratação mais rápida seria demonstrada para o grupo com uma inclinação mais acentuada para a linha ajustada aos dados entre T000 e T120 min.

Mudanças absolutas entre o ponto inicial e cada ponto do tempo subsequente também foram calculadas para cada um dos parâmetros de resultado. Mantendo os dois grupos de tratamento designados separados, um gráfico dos valores médios foi realizado para cada um dos parâmetros de resultado em cada ponto de tempo, começando no ponto inicial e continuando até T120 min após o início da reidratação. Ao representar cada um dos pontos finais (eixo y) em relação ao tempo (eixo dos x), esperava-se uma alteração inicial na medida de resultado entre o ponto inicial e T000, já que o último estava em ou próximo do ponto máximo de desidratação e, portanto, era um ponto de inflexão esperado dos parâmetros do ponto de análise. Posteriormente, uma restauração gradual dessas medidas era esperada como a reidratação ocorreu. Espera-se que o valor médio em T000 sirva para indicar o nível de desidratação para cada grupo. Erros médios e padrões para cada ponto de tempo devem ser computados, permitindo que testes em qualquer ponto de tempo específico sejam feitos comparando os dois grupos de tratamento. Estruturando intervalos de confiança de 95% (usando média ± 1,96 S.E.) em torno de cada ponto, permitiu que diferenças fossem testadas em cada ponto de tempo.

Uma análise pré-planejada final foi empregada para validade usando uma abordagem de modelo linear, mas permitindo medidas repetidas geradas para as variáveis de resultado em todos os pontos de tempo. Nesta análise, foi utilizado um modelo misto para especificar observações nos diferentes pontos de tempo como efeitos aleatórios que incluía efeitos fixos, como o tratamento (isto é, ALK versus CON), idade, níveis iniciais de peso no final de exercício (%) na análise. Então, o efeito de tratamento foi estimado durante o controle dessas covariáveis. Usando o procedimento do modelo misto (PROC MIntoXED) no SAS, o efeito do tratamento comparando ALK vs. CON foi testado para cada uma das variáveis de resultado.

Os mostradores de dados das principais variáveis de resultado em cada ponto de tempo começando na linha de base e continuando até T120 min após o início da reidratação são fornecidos nas Figs. 2, 3, 4 e 5. Os erros médios e padrões para cada ponto de tempo foram computados, permitindo que testes de qualquer ponto de tempo específico fossem feitos comparando os dois grupos. Estruturar intervalos de confiança de 95% usando média ± 1,96 S.E. permitiu que as diferenças absolutas fossem testadas. Conforme mostrado nas Figs. 2, 3, 4 e 5,

 

os intervalos de confiança de 95% são exibidos graficamente para os dois braços de tratamento usando barras de erro. Cada par de intervalos de confiança exibidos para os dois braços de tratamento se sobrepuseram conforme observação.

Os modelos mistos lineares representam a estrutura correlacional inerente a esses dados de medidas repetidas, uma vez que medidas intra-individuais são mais correlacionadas do que medidas interindividuais. Uma vez que havia apenas um ponto final primário e apenas um ponto final foi utilizado para estimar o tamanho da amostra, todos os testes estatísticos foram conduzidos no nível alfa = 0,05; a correção de Bonferroni não foi aplicada. Para as análises de modelos mistos, utilizou-se uma abordagem de modelo linear, permitindo que as medidas repetidas fossem geradas para avaliação de resultados. O efeito do tratamento foi testado enquanto controlava as seguintes covariáveis: ponto de tempo, idade, mudança de peso por desidratação, um efeito de interação gênero-tratamento, bem como níveis iniciais de viscosidade sanguínea sistólica, viscosidade sanguínea diastólica e osmolalidade plasmática. As análises de todas as variáveis de resultado foram realizadas utilizando um modelo misto, que leva em consideração correlações intra-individuais em medidas repetidas.

Resultados

Cem participantes adultos concluíram o estudo. Para cada paciente, o estudo exigiu aproximadamente 4-8 h de tempo em uma única data de estudo sem visitas de acompanhamento. A Tabela 1 mostra a demografia de cada braço de estudo (CON versus ALK), incluindo idade média e o número de indivíduos por etnia foram semelhantes entre os dois braços do estudo. A Tabela 2 mostra as características do ponto inicial de cada grupo de estudo antes do exercício, incluindo viscosidades de sangue sistólico e diastólico, hematócrito, osmolalidade plasmática, análise de impedância bioelétrica, peso corporal, pressão arterial sistólica e diastólica, frequência cardíaca, frequência respiratória e temperatura corporal. Os casos CON e ALK não diferiram significativamente dos valores iniciais.

O estudo envolveu de 4 a 8 h de tempo para cada participante, dependendo da duração do período de exercício para atingir um estado desidratado. Os participantes do estudo foram monitorados por uma enfermeira registrada desde a inscrição até a alta. Não houve eventos adversos de qualquer tipo durante o estudo. Também não houve valores anormais clinicamente significativos entre os sinais vitais coletados e as avaliações laboratoriais realizadas. A pressão arterial sistólica, PAD, FC, frequência respiratória e temperatura corporal foram registradas no ponto inicial, T000 e T120 min e estão resumidas na Tabela 3. Os valores médios dos sinais vitais foram semelhantes nos dois braços do estudo. Além disso, os valores médios com desvios padrão para parâmetros de desfecho também são fornecidos na Tabela 3.

A variação percentual durante o período de reidratação de T000 a T120 min foi calculada para cada medida de resultado, refletindo a magnitude geral da hidratação durante o período de reidratação e recuperação, após a desidratação padronizada induzida por exercício, compensando as diferenças interindividuais no ponto inicial e T000 min. Os indivíduos atuaram como o próprio controle e a variabilidade interindividual dos pontos finais foi moderada dividindo a diferença entre o estado desidratado do paciente (T000 min) e o estado reidratado final (T120 min) pelo valor do estado desidratado de cada paciente (T000 min).

Após a reidratação e a recuperação, a variação percentual média da viscosidade sanguínea sistólica, medida a uma taxa de cisalhamento alta de 300 s-1, em indivíduos tratados com CON foi de 3,36%; enquanto que para ALK, a variação percentual média foi de 6,30% (p = 0,03). Nominalmente, a ALK reduziu significativamente e restaurou a viscosidade sanguínea de alto cisalhamento durante um período de reidratação de 120 minutos em 87,50% a mais do que CON. Após a reidratação e a recuperação, a variação percentual média para a viscosidade diastólica do sangue (medida a taxa de cisalhamento baixa: 5 s-1) em indivíduos tratados com CON foi de 5,43%, enquanto A alteração de porcentagem média para ALK foi de 9,35%. Além disso, nenhuma outra variável de resultado que serve como marcadores de hidratação, demonstrou uma diferença significativa entre os dois braços de tratamento ao comparar a variação percentual na medida de resultado durante o período de reidratação (T000 a T120 min, Tabela 4).

Outras análises, usando o PROC REG no SAS, forneceram uma estimativa da melhor linha de ajuste por braço de tratamento, bem como os parâmetros de inclinação e intercepção. O período de reidratação de T000 a T120 min foi utilizado para determinar a linha de regressão de melhor ajuste para cada braço e ponto de análise. Nenhuma diferença significativa foi detectada no parâmetro de inclinação entre os dois braços de tratamento para cada ponto de análise. Esta análise das inclinações foi utilizada para examinar a taxa de mudança para cada parâmetro do ponto análise durante o período de reidratação (ver Tabela 5). Uma diferença significativa entre os dois braços de tratamento refletiria uma taxa de hidratação mais rápida. Observou-se uma tendência para os níveis médios de viscosidade sistólica e diastólica, que diminuíram mais rapidamente (maior inclinação negativa) para ALK em comparação com CON. Observou-se que a impedância, um índice derivado da análise de impedância bioelétrica, aumenta mais rapidamente (inclinação positiva maior) para ALK em comparação com CON.

A Figura 2 mostra as alterações da viscosidade sanguínea sistólica em função do tempo, em que os 2 grupos de tratamento apresentavam níveis de viscosidade similares no ponto inicial. As inclinações paralelas para os 2 braços de estudo medidos desde o ponto inicial até T000 min (isto é, fim do período de exercício e início do período de reidratação) sugerem que ambos os braços do estudo alcançaram uma taxa de desidratação similar durante o exercício. Após T000, quando os indivíduos iniciaram a ingestão de água, uma inclinação mais acentuada pode ser observada no grupo ALK do que no grupo CON, demonstrando um aprimoramento no período de recuperação para restaurar os níveis iniciais pré-exercício. Em T060 min, na metade do período de recuperação, os níveis médios de viscosidade sistólica para indivíduos com ALK retornaram aos níveis iniciais pré-exercício, enquanto o grupo CON não retornou aos níveis iniciais pré-exercício mesmo em T120 min.

Esse padrão é observado visualmente no gráfico e consistente com a comparação das mudanças percentuais de viscosidade sistólica. No entanto, essas diferenças notáveis que foram significativas usando uma comparação de mudanças percentuais de T000 a T120 min não puderam ser detectadas usando diferenças absolutas com base em intervalos de confiança de 95%, como mostrado na Fig. 2, provavelmente devido à grande variabilidade interindividual.

Resultados semelhantes foram observados para a visibilidade do sangue diastólico, como mostrado na Fig. 3.. Os valores iniciais eram ainda mais próximos nos dois grupos. Os aumentos encontrados com o exercício, entre o ponto inicial e T000, progrediram a uma taxa similar para ambos os grupos de tratamento. Com base nos níveis médios de viscosidade diastólica, a Fig. 3 mostra uma taxa de reidratação mais pronunciada para ALK do que CON com falha em retornar aos níveis iniciais de viscosidade diastólica média no grupo CON em T120 min.

Esse padrão é observado visualmente no gráfico e consistente com a comparação das mudanças percentuais de viscosidade sistólica. No entanto, essas diferenças notáveis que foram significativas usando uma comparação de mudanças percentuais de T000 a T120 min não puderam ser detectadas usando diferenças absolutas com base em intervalos de confiança de 95%, como mostrado na Fig. 2, provavelmente devido à grande variabilidade interindividual.

Resultados semelhantes foram observados para a visibilidade do sangue diastólico, como mostrado na Fig. 3.. Os valores iniciais eram ainda mais próximos nos dois grupos. Os aumentos encontrados com o exercício, entre o ponto inicial e T000, progrediram a uma taxa similar para ambos os grupos de tratamento. Com base nos níveis médios de viscosidade diastólica, a Fig. 3 mostra uma taxa de reidratação mais pronunciada para ALK do que CON com falha em retornar aos níveis iniciais de viscosidade diastólica média no grupo CON em T120 min.

Usando análises de modelos mistos, observou-se que o efeito do tratamento de ALK versus CON foi significativo para a viscosidade sanguínea sistólica (p = 0,02). O efeito do tratamento de ALK versus CON não foi observado como significativo para as outras medidas de resultado de viscosidade diastólica do sangue, osmolalidade plasmática ou índices de impedância bioelétrica. A análise do modelo misto pareceu confirmar a diferença significativa no efeito da ALK sobre a viscosidade sanguínea, mostrando que após o controle do efeito de covariáveis múltiplas usando um modelo misto, ALK teve efeito estatisticamente significativo na viscosidade sanguínea sistólica quando comparado a CON. Quando a análise foi repetida com a interação do tratamento-efeito por tempo incluída como variável no modelo misto, o efeito do tratamento ainda era significativo para viscosidade sanguínea sistólica (p = 0,02) favorecendo ALK; no entanto, o efeito de interação do braço de tratamento por ponto de tempo para a viscosidade sanguínea sistólica não foi significativo.

Discussão

Este estudo randomizado, duplo-cego, controlado com braço paralelo comparou o efeito de reidratação de ALK a CON, a fim de caracterizar a eficácia e o desempenho de hidratação relativo. Uma análise pré-planejada das mudanças percentuais, começando na desidratação (T000) e terminando na recuperação (T120), permitiu que os dois grupos de tratamento fossem comparados, reduzindo o impacto da variabilidade interindividual. Para a viscosidade sanguínea sistólica, a ALK demonstrou reidratação significativamente maior que CON (p = 0,03), e este resultado foi consistente com os resultados obtidos utilizando as análises de modelo misto.

O interesse no estudo de biomarcadores para hidratação se intensificou nos últimos anos, no entanto, a utilidade relativa dos marcadores depende do ambiente e da natureza dos estímulos aplicados em um determinado estudo. Mesmo em estudos de respostas à desidratação aguda induzida pelo exercício, um biomarcador de padrão-ouro para o estado de hidratação se mostrou elusivo [13-15]. A viscosidade foi utilizada como o objetivo primário deste estudo para refletir a hidratação intravascular e foi claramente afetada por desidratação induzida por exercício. Vários estudos anteriores relataram aumentos na viscosidade sanguínea após o exercício [16, 17]. Em um estudo de 20 adultos saudáveis, a viscosidade sanguínea aumentou após 15 minutos de exercício submáximo [18]. Em um estudo clínico prévio com 47 mulheres treinadas e não treinadas, os níveis médios de viscosidade após 1 h de exercício máximo foram 12,6% maiores, um aumento de magnitude maior do que poderia ser atribuído ao hematócrito, que aumentou em média 8,9% [19]. A viscosidade sanguínea não é estática, mas muda dramaticamente dependendo da taxa de cisalhamento. A taxa de cisalhamento é calculada dividindo a velocidade do fluxo pelo diâmetro do lúmen. Quando o sangue se move rapidamente no pico da sístole, ele está em alto cisalhamento e relativamente mais fino porque os eritrócitos estão dispersos. Com altas taxas de cisalhamento, a viscosidade sistólica é influenciada pelos níveis de hematócrito e deformabilidade das células vermelhas, enquanto que com baixas taxas de cisalhamento, a viscosidade diastólica é influenciada pela agregação de glóbulos vermelhos [20]. Por esta razão, a viscosidade sanguínea sistólica pode fornecer um marcador mais direto do estado de hidratação do que a viscosidade sanguínea diastólica.

A principal diferença entre ALK eletrolisada e de pH elevado e água potável padrão purificada por osmose reversa, utilizada como CON neste estudo é o grau de alcalinidade. Em um estudo de 1136 mulheres japonesas, Murakami et al. Descobriu que a carga alimentar ácida encontrada foi associada de forma independente ao aumento significativo de PAS e PAD, lipoproteína de baixa densidade (LDL) e níveis de colesterol total, IMC e circunferência de cintura [21]. Esses pesquisadores sugeriram que fatores de risco cardíacos metabólicos desfavoráveis podem ser induzidos por acidose metabólica leve que aumentou a produção de cortisol. Heil relatou aumento significativo do H sanguíneo secundário ao consumo de ALK rico em minerais [22]. Separadamente, Heil et al. demonstrou uma hidratação global mais rápida e melhor com ALK do que CON (engarrafada) em dez ciclistas do sexo masculino. Os marcadores de hidratação relatados no mesmo eram gravidade específica à urina, produção de urina, concentração de proteína sérica e retenção de água [23]. Em ambos os estudos, os efeitos levaram pelo menos uma semana para ocorrer após a ingestão habitual de água alcalina. Embora Heil et al. não tenha realizado estudos mecanicistas, eles hipotetizaram que a alcalinidade do sangue foi alterada como resultado da absorção direta de minerais alcalinos no sangue e que a retenção de água dentro da vasculatura foi melhorada pela absorção de minerais adicionais no sangue [22]. Em um estudo mais recente do mesmo grupo, sugeriu-se que o aumento do pH extracelular pode influenciar indiretamente o fluxo sanguíneo ao alterar as concentrações intersticiais de potássio [24].

Separadamente, um estudo usando um protocolo de desidratação induzido por exercício para comparar o efeito de duas bebidas de reposição de fluidos em marcadores de estresse oxidativo mostrou que a recuperação da reidratação após a ingestão de uma bebida com hidrato de carbono e eletrólitos ou níveis reduzidos de malondialdeído, um marcador comum para estresse oxidativo, em relação às concentrações plasmáticas de malondialdeído em estado desidratado [25]. As interrupções no fluxo sanguíneo promovem um estado oxidativo em que as espécies de oxigênio reativas se acumulam. Os glóbulos vermelhos em particular são vulneráveis a um ambiente oxidativo no corpo humano e, como consequência do seu teor de ferro, são capazes de produzir seus próprios radicais livres [26]. Este processo de auto-oxidação ocorre quando a hemoglobina oxigenada é degradada e libera um superóxido. Ao mesmo tempo, o ferro ferroso (Fe2 +) em hemoglobina é oxidado em hemoglobina férrica (Fe3 +), produzindo metemoglobina que é incapaz de transportar oxigênio [27]. Os peróxidos

no corpo degradam proteínas de hemoglobina e faze com que eritrócitos liberem heme e ferro. As forças necessárias para que os glóbulos vermelhos perfundem os capilares podem fazer com que as membranas celulares se estendam, causando danos adicionais às membranas lipídicas [28]. Quando as espécies reativas de oxigênio iniciam a peroxidação de membranas lipídicas, as proteínas de membranas celulares muitas vezes se tornam reticuladas e as células vermelhas ficam mais rígidas com menos deformabilidade [27]. A produção de metemoglobina, a modificação e a degradação das proteínas, a reticulação das proteínas da membrana, a peroxidação lipídica, a reticulação da hemoglobina e as propriedades da superfície prejudicada são todos os mecanismos pelos quais o estresse oxidativo modifica funcionalmente os glóbulos vermelhos [26]. Esses mecanismos alteram as propriedades das hemoglobinas, incluindo a menor fluidez da membrana e aumento da agregação, levando ao aumento da viscosidade sanguínea e do fluxo atenuado [29].

Um estudo individual com 154 indivíduos em diferentes estágios de diabetes mellitus e controles saudáveis mostrou que mais de 76% do estresse oxidativo em indivíduos aparentemente saudáveis estava associado a VST elevada, com 95% de prevalência no grupo pré-diabetes e 92% de prevalência no grupo com diabetes [30]. Este estudo clínico mediu os marcadores do estresse oxitativo dos eritrócitos, incluindo glutamina eritrócita, metaemoglobina e malondialdeído. As associações entre o estresse oxidativo dos glóbulos vermelhos e a viscosidade sanguínea alterada em indivíduos saudáveis, bem como aqueles com diabetes e indivíduos pré-diabéticos, sugerem que a viscosidade sanguínea pode ser um marcador para o estresse oxidativo subjacente.

Especulamos que as diferenças nos níveis de viscosidade sistólica causados por ALK versus CON após a desidratação podem ter sido mediadas pela influência de espécies reativas de oxigênio nas membranas de eritrócitos e sua deformabilidade. São necessários mais estudos para determinar se ALK de pH elevado está diretamente associado a reduções no estresse oxidativo. Com relação à osmolalidade plasmática como marcador de hidratação, Armstrong, em sua revisão autorizada, observou que "um único padrão-ouro, incluindo a osmolalidade plasmática, não é possível para todos os requisitos de avaliação da hidratação" [15]. Ele afirmou que a mudança de massa corporal é a avaliação mais precisa da hidratação em tempo real e sua revisão dos biomarcadores, que não inclui a viscosidade sanguínea, sugere que a precisão da maioria dos marcadores de hidratação não é consistentemente suportada. As mudanças de massa corporal refletem as perdas e ganhos de água corporal secundários ao suor e à ingestão de água, respectivamente. Consequentemente, mudanças na massa são medidas com muita frequência em estudos de exercícios e servem como referência para outros marcadores de hidratação. Embora a maioria dos pesquisadores considere a osmolalidade plasmática entre os melhores índices disponíveis, nenhuma análise realizada neste estudo mostrou diferenças significantes entre ALK e CON neste marcador. A osmolalidade plasmática não incorpora a influência do conteúdo celular no sangue e é difícil de avaliar quando a água total do corpo, a ingestão de líquidos e a perda de fluidos são alteradas.

A análise da impedância bioelétrica tem sido amplamente utilizada para avaliar o estado da hidratação. Esta ferramenta permite a determinação dos volumes de água em vários compartimentos de fluidos do corpo. Não houve efeitos de tratamento do braço ao comparar ALK com CON em qualquer um dos índices de bioimpedância em nosso estudo. É possível que a desidratação aguda e a reidratação consistentes no presente estudo (2% de massa corporal) não tenham conseguido prever com precisão as mudanças de água corporal que de outra forma pudessem ser determinadas pela avaliação de mudanças de massa corporal. Além disso, em atletas com baixa gordura corporal basal, pequenas alterações de água corporal podem ser reportadas erroneamente como alterações de gordura corporal por testes de bioimpedância [31]. Alterações no volume extracelular e osmolalidade também podem prejudicar a precisão das avaliações de impedância bioelétrica [32].

Conclusão

Este estudo foi projetado para caracterizar as diferenças entre ALK e CON em termos de hidratação intravascular, conforme quantificado por mudanças em série de viscosidade sistólica do sangue após desidratação induzida por exercício. O consumo de ALK de pH elevado mostrou reduzir a viscosidade sanguínea sistólica significativamente mais do que o consumo de CON após desidratação induzida por exercício, ao comparar a variação percentual de VST de um estado desidratado em 120 min após reidratação e recuperação. Uma análise de modelo misto validou este efeito de tratamento significativo para ALK de pH elevado na viscosidade sanguínea sistólica versus CON. Diferenças absolutas em múltiplos pontos de tempo não demonstraram diferenças significativas; no entanto, o benefício subjetivo observado pode ser atribuído à alta variabilidade das medidas de VST nos grupos de estudo.

Abreviações

ALK: Água alcalina; IMC: Índice de massa corporal; CON: Controle; PAD: Pressão arterial diastólica; FC: Frequência cardíaca; LDL: Lipoproteína de baixa densidade; PROC MIXED: Procedimento de modelo misto; PROC REG: Procedimento de regressão; SAS: Sistema de análise estatística; PAS: Pressão arterial sistólica; VST: Viscosidade sanguínea total.

 

Agradecimentos

Agradecemos Samuel Lee, Joylyn Martinez-Davis, Angela Nelson, Lisa Abate, Justin Johnson e Esther Lee por sua assistência na coordenação e implementação deste estudo clínico.

 

Financiamento

Este estudo de pesquisa foi apoiado por uma concessão da Essentia Water, e a água mineral alcalina para o estudo foi fornecida pela Essentia Water.

A Essentia Water não esteve envolvida em nenhuma coleta de dados no local ou na análise e interpretação de dados.

 

Disponibilidade de material de dados

O conjunto de dados é confidencial de acordo com um acordo entre o patrocinador deste estudo e as partes da pesquisa. No entanto, o estudo foi registrado (Identificador ClinicalTrials.gov: NCT02118883) e conduzido de acordo com as Boas Práticas Clínicas e a Declaração de Helsinque.

 

Contribuições dos autores

As contribuições dos autores foram as seguintes: JJW, REH, GF e DJC projetaram a pesquisa; DJC supervisionou os coordenadores de enfermagem da pesquisa e os flebotomistas na implementação do estudo; BB analisou os dados; JJW, GF, DJC redigiram o manuscrito e DJC e JAS editaram o manuscrito.

Todos os co-autores leram e aprovaram a versão final do manuscrito.

 

Interesses competitivos

Os seguintes autores declararam interesses concorrentes. REH informa que recebeu honorários de consultoria e opções de compra de ações da Essentia Water. DJC, JJW e BB informam que receberam honorários de taxas de consultoria da Rheovector. JAS informa ter recebido honorários pela edição do manuscrito. GF não informa conflitos de interesse.

 

Consentimento para publicação

Não aplicável. Não há nomes individuais ou dados pessoais do estudo representado neste manuscrito.

 

Aprovação ética e consentimento para participar

Este estudo clínico foi aprovado pelo Conselho de Revisão Institucional, e o consentimento informado por escrito foi obtido de todas as matérias no momento da inscrição e antes de participar deste estudo. O estudo foi registrado (Identificador ClinicalTrials.gov: NCT02118883) e conduzido de acordo com as Boas Práticas Clínicas e a Declaração de Helsinque.

 

Dados do autor

1 Universidade Thomas Jefferson, Filadélfia, PA, EUA. 2 Hospital South Eastern Colorado, Springfield, CO, EUA. 3 Consultor Estatístico Independente, Conshohocken, PA, EUA. 4 Rheovector LLC, King of Prussia, PA, EUA. 5J acqmar, Inc., 10965 53rd Ave. No., Minneapolis, MN 55442, USA. 6A. J. Drexel Plasma Institute, Camden, NJ, EUA.

Recebido: 25 de junho de 2016 Aceito: 18 de novembro de 2016

Publicado online: 28 de novembro de 2016

 

 

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