Probanden und Screening
Sportlich trainierte Männer wurden zur Teilnahme rekrutiert. Die Eignung wurde durch Ausfüllen eines Fragebogens zur Gesundheitsgeschichte (Physical Activity Readiness Questionnaire ) und eine körperliche Untersuchung festgestellt. Vor Beginn der Studie hatten die Probanden mindestens in den letzten sechs Monaten ein regelmäßiges Trainingsprogramm absolviert und waren ohne Schwierigkeiten auf einem Laufband gegangen oder gelaufen. Alle Probanden wurden angewiesen, ihr vor der Studie absolviertes Trainingsprogramm während der gesamten Studiendauer beizubehalten, mit der Ausnahme, dass sie sich in den 24 Stunden vor dem jeweiligen Testtag nicht körperlich betätigen durften. Die Probanden waren Nichtraucher, hatten keine kardiovaskulären, metabolischen, neurologischen oder orthopädischen Erkrankungen in der Vorgeschichte, die ihre Fähigkeit zur Teilnahme an der Studie hätten beeinträchtigen können, und begannen im Verlauf der Studie nicht mit der Einnahme neuer Nahrungsergänzungsmittel; sie durften jedoch die Nahrungsergänzungsmittel, die sie vor Beginn der Studie eingenommen hatten (z. B. Multivitamine), weiter verwenden. Vor der Teilnahme wurde jede Versuchsperson mündlich und schriftlich über alle mit der Studie verbundenen Verfahren, potenziellen Risiken und Vorteile aufgeklärt, in Übereinstimmung mit den genehmigten Verfahren des Aspire Institutional Review Board for Human Subjects Research (La Mesa, CA; Genehmigungsdatum 23. Dezember 2010). Die Probanden unterzeichneten eine Einverständniserklärung, bevor sie in die Studie aufgenommen wurden.
Bei den ersten Screening-Besuchen wurden die Körpergröße der Probanden mit einem Stadiometer (Holtain Limited; Großbritannien) und die Körpermasse mit einer digitalen Waage (Detecto; Webb City, MO) gemessen und aufgezeichnet. Die Körpermasse wurde ermittelt, während die Probanden nur einen Kittel und ihre Unterwäsche trugen. Die Körpermasse nach dem Training wurde erst gemessen, nachdem die Probanden gründlich mit einem Handtuch abgetrocknet worden waren. Herzfrequenz und Blutdruck (am linken Arm der Probanden) wurden nach einer mindestens fünfminütigen Ruhepause gemessen, während die Probanden auf einem Stuhl saßen. Es wurde ein 12-Kanal-Elektrokardiogramm erstellt und auf Normalität analysiert, um sicherzustellen, dass die Probanden für die Teilnahme geeignet waren. Den Probanden wurden Blutproben für die routinemäßige Bewertung klinisch-chemischer Parameter (z. B. Stoffwechselpanel und vollständiges Blutbild) entnommen. Die beschreibenden Merkmale der Probanden sind Tabelle 1 zu entnehmen. Während des ersten Laborbesuchs wurde auch eine Einweisung in den Belastungstest durchgeführt. Eine Beschreibung dieses Tests findet sich weiter unten.
Testtage
An jedem der vier Testtage meldeten sich die Probanden morgens im Labor, nachdem sie über Nacht gefastet hatten (nach Mitternacht durften sie nichts mehr essen oder trinken, außer Wasser). Die Tageszeit, zu der die Probanden getestet wurden, war an allen folgenden Testtagen identisch ( ± 60 Minuten). Die Probanden wurden angewiesen, in den 24 Stunden vor dem jeweiligen Testtag keinen Sport zu treiben oder Alkohol zu konsumieren, aber bis zu dem Zeitpunkt, an dem sie sich im Labor zur Untersuchung einfanden, reichlich Wasser zu trinken. Die Einhaltung der Studienanweisungen wurde bei allen Probanden an jedem Testtag bestätigt. Nach allen Ausgangsuntersuchungen erhielten die Probanden ein standardisiertes Frühstück, bestehend aus einem Bagel und einem Esslöffel Frischkäse. Außerdem erhielten sie bis zu 470 ml Wasser.
Dehydratisierungstest
Sechzig Minuten nach Beendigung des standardisierten Frühstücks führten die Probanden den Dehydratisierungstest durch. Es ist zu beachten, dass von den insgesamt 48 Testbesuchen (12 Probanden × 4 Besuche) bei 14 Tests leichte Abweichungen in der Zeit zwischen der Nahrungsaufnahme und dem Beginn des Entwässerungstests festgestellt wurden (d. h. der Test begann vor oder nach der festgelegten Zeit von 60 Minuten). Im Einzelnen wurden neun Tests innerhalb von 15 Minuten, zwei Tests innerhalb von 30 Minuten und drei Tests innerhalb von 45 Minuten nach dieser Zeit durchgeführt. Wir glauben nicht, dass diese Abweichungen die Ergebnisse signifikant beeinflusst haben, insbesondere wenn man bedenkt, dass sie gleichmäßig auf die vier Bedingungen verteilt waren.
Die Entwässerungsübung bestand aus zwei 30-minütigen Geh-/Joggingeinheiten, unterbrochen von einer 10-minütigen Ruhephase. Im Einzelnen gingen/joggten die Probanden mit einer Geschwindigkeit von 2, 3, 4, 5, 6 und 7 Meilen pro Stunde auf einem motorisierten Laufband mit einer Steigung von 0 %. Bei jeder Geschwindigkeit wurden fünf Minuten lang Übungen durchgeführt. Nach den ersten 30 Minuten der Übung wurde eine 10-minütige Pause eingelegt, in der die Probanden umhergingen und/oder sitzen blieben. Anschließend wiederholten die Probanden die oben beschriebene Abfolge von Geschwindigkeiten für weitere 30 Minuten Training. Innerhalb der 70 Minuten wurden also insgesamt 60 Minuten lang Übungen durchgeführt. Alle Übungen wurden in einem klimatisierten Raum mit einer Durchschnittstemperatur von 36° Celsius und einer durchschnittlichen relativen Luftfeuchtigkeit von 48 % durchgeführt. Es ist bekannt, dass dieses dehydrierende Trainingsprotokoll zu einer Verringerung des Körpergewichts um 2 bis 3 % führt. Während des dreistündigen Zeitraums zwischen dem Ende des Entwässerungstests und dem Beginn des Leistungstests mussten sich die Probanden ruhig verhalten und durften keine Nahrung oder Getränke zu sich nehmen (mit Ausnahme der zugewiesenen Bedingung). Während dieser Zeit sowie während des Leistungstests befanden sich die Probanden in einer thermoneutralen Umgebung (d.h. 22 Grad Celsius).
Bedingungen
Innerhalb weniger Minuten nach Beendigung des Entwässerungstests (nachdem alle Messungen durchgeführt worden waren – siehe Tabelle 2) erhielten die Probanden die ihnen zugewiesene Bedingung (Getränk). Das Studiendesign umfasste eine zufällige, einfach verblindete (Probanden und nicht Prüfer) Cross-over-Zuweisung zu einer der folgenden vier Bedingungen: Wasser aus der Supermarktflasche, reines Kokoswasser (VitaCoco®; New York, NY), Kokoswasser aus Konzentrat oder ein Kohlenhydrat-Elektrolyt-Sportgetränk (5-6 % Kohlenhydratlösung). Die Menge jedes Getränks wurde anhand der Gesamtmenge der während des dehydrierenden Trainingsprotokolls verlorenen Körpermasse anhand der folgenden Gleichung bestimmt: 1300 mL ∙ kg-1 × kg Verlust = Menge des konsumierten Getränks (mL). Dies ergab eine gewichtete Getränkemenge, die etwa 125 % der tatsächlich verlorenen Körpermasse entsprach. Auf dieser Grundlage betrug die konsumierte Getränkemenge 2159 ± 249 mL für Wasser in Flaschen, 2220 ± 367 mL für VitaCoco®, 2253 ± 358 mL für Kokoswasser aus Konzentrat und 2184 ± 358 mL für das Sportgetränk, wobei keine Unterschiede zwischen den Bedingungen festgestellt wurden (p > 0,05). Die Probanden hatten 60 Minuten Zeit, um die gesamte Getränkemenge zu konsumieren. Jede Bedingung wurde an einem anderen Testtag konsumiert, wobei mindestens fünf Tage zwischen den Testbesuchen lagen.
Leistungstest
Drei Stunden nach Beendigung des Entwässerungstests (und zwei Stunden, nachdem die Probanden die ihnen zugewiesene Bedingung konsumiert hatten) wurde ein Test der körperlichen Leistungsfähigkeit auf einem Laufband durchgeführt, wie er bereits zuvor durchgeführt wurde. Konkret begannen die Probanden, fünf Minuten lang auf einem motorisierten Laufband mit einer selbst gewählten, angenehmen Geschwindigkeit (0 % Steigung) zu laufen. Nach Ablauf der fünf Minuten begann der eigentliche Leistungstest. Das Protokoll sah alle drei Minuten eine Steigerung der Intensität vor. Während die Geschwindigkeit des Laufbands während des gesamten Tests konstant bei 4,2 Meilen pro Stunde blieb, wurde die Steigung wie folgt erhöht: min 1-3, 0%; min 4-6, 2,5%; min 7-9, 5%; min 10-12, 7,5%; min 13-15, 10%; min 16-18, 12,5%; min 19-21, 15%. Die Probanden trainierten bis zur willentlichen Erschöpfung, und die gesamte Trainingszeit wurde aufgezeichnet. Dieses identische Protokoll wurde beim Screening (zur Gewöhnung) und an jedem der vier Testtage durchgeführt. Daher glauben wir nicht, dass bei diesem Test ein nennenswerter „Lernprozess“ stattgefunden hat.
Ergebnismessungen
Zusätzlich zu der Messung der Gesamtbelastungszeit, die im oben beschriebenen Leistungstest ermittelt wurde, wurden die folgenden Variablen als Ergebnismessungen verwendet; einige davon wurden bereits zuvor erörtert. Im Hinblick auf den Hydratationsstatus wurden die Körpermasse, die Flüssigkeitsretention (bezogen auf die Körpermasse), die Plasmaosmolalität und die spezifische Dichte des Urins gemessen. Insbesondere bei der auf der Körpermasse basierenden Flüssigkeitsretention wurde erwartet, dass die Verabreichung des Testprodukts in der vorgeschriebenen Menge die Körpermasse des Probanden wieder in die Nähe des Niveaus vor der Anstrengung bringen würde. Die rehydrierende Wirkung des Testprodukts wurde daran gemessen, wie gut dieses Flüssigkeitsvolumen in den zwei Stunden nach dem Verzehr zurückgehalten wurde. Daher wurde die Körpermasse unmittelbar nach dem Getränkekonsum (der 1 Stunde nach der Entwässerungsübung stattfand) als „Ausgangswert“ betrachtet; dieser Wert wurde von den Körpermassewerten 2 und 3 Stunden nach der Entwässerungsübung abgezogen, und diese Differenz wurde durch die konsumierte Getränkemenge geteilt und dann mit 100 multipliziert, um den „Prozentsatz der zurückgehaltenen Rehydratationsflüssigkeit“ 2 und 3 Stunden nach der Übung zu erhalten. Es sei darauf hingewiesen, dass die Körpermasse mit einer elektronischen Waage genau bestimmt wurde, wobei die Probanden trocken waren und nur einen Kittel und Unterwäsche trugen. Außerdem wurden alle Flüssigkeitsvolumina, die den Probanden verabreicht wurden, genauestens gemessen. Die von uns ermittelte Körpermasse diente als Ersatzindikator für die Wirksamkeit der Hydratation, wie dies bereits früher der Fall war.
Die Osmolalität des Plasmas und die spezifische Dichte des Urins wurden mit Standardverfahren bestimmt. Die Osmolalität wurde durch Gefrierpunktsdepression bestimmt. Das spezifische Gewicht wurde mit Reagenzteststreifen bestimmt. Obwohl wir die Osmolalität des Urins nicht gemessen haben, kamen Armstrong und Kollegen zu dem Schluss, dass „die Osmolalität des Urins und das spezifische Gewicht des Urins zur Bestimmung des Hydratationsstatus austauschbar sind“. Sowohl die Plasmaosmolalität als auch das spezifische Gewicht des Urins wurden bereits früher als Indikatoren für den Hydratationsstatus verwendet und wurden vor dem Dehydratationstest, unmittelbar nach dem Dehydratationstest und vor dem Leistungstest ermittelt.
Was die subjektiven Messwerte betrifft, so wurden Durst, Völlegefühl, Erfrischung, Magenverstimmung und Müdigkeit anhand einer visuellen 5-Punkte-Analogskala ermittelt. Die Antworten wurden auf einer Skala von 1 bis 5 bewertet, wobei 1 die niedrigste und 5 die höchste Punktzahl darstellte. Die Bewertung erfolgte unmittelbar, 60 Minuten, 120 Minuten und 180 Minuten nach dem Entwässerungstest.
Herzfrequenz und Blutdruck wurden zu den folgenden Zeitpunkten gemessen: Vor dem Dehydratationstest, unmittelbar nach dem Dehydratationstest, vor dem Leistungstest und unmittelbar nach dem Leistungstest. Ein Schema des Studienablaufs für alle Ergebnismessungen ist in Tabelle 2 dargestellt.
Körperliche Aktivität und Nahrungsaufnahme
Die Probanden wurden angewiesen, ihre normale körperliche Aktivität während des gesamten Studienzeitraums beizubehalten, mit Ausnahme des Verzichts auf anstrengende körperliche Aktivitäten in den 24 Stunden vor dem jeweiligen Testtag. Die Probanden wurden auch angewiesen, in den 24 Stunden vor den Testtagen keinen Alkohol zu trinken. Die Nahrungsaufnahme sollte während des gesamten Studienzeitraums beibehalten werden, mit der Ausnahme, dass sie sich an jedem der vier Testtage nüchtern im Labor einfinden sollten. In dieser Studie wurden keine Aufzeichnungen über die Nahrungsaufnahme geführt, was von einigen als Einschränkung dieser Arbeit angesehen werden könnte.
Statistische Analyse
Die Stichprobengröße wurde nach dem Prinzip der Zweckmäßigkeit bestimmt, und es wurde eine Power-Analyse durchgeführt, um die Effektgrößen zu ermitteln, die eine 80-prozentige Chance bieten würden, ein signifikantes Ergebnis von p ≤ 0,05 zu erzielen, wenn die Ergebnisgrößen mit dem gepaarten Student-t-Test getestet würden. Bei einer Stichprobe von 12 Probanden wäre ein Unterschied von 18 % in der Flüssigkeitsretention zwischen den Produkten erforderlich, um eine statistische Signifikanz festzustellen. Alle numerischen Variablen wurden mit dem Anderson-Darling-Test auf Normalität geprüft. Die im obigen Text beschriebenen Ergebnisgrößen wurden für jede Variable zu jedem Zeitpunkt mit dem gepaarten Student t-Test analysiert. Alle Analysen wurden mit der Statistiksoftware „R“ (Version 2.13.1; R Foundation for Statistical Computing) durchgeführt. Die statistische Signifikanz wurde auf p ≤ 0,05 festgelegt. Die Daten sind als Mittelwert ± SD angegeben.
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