Registrering og analyse af fysisk aktivitet

Transkript

1 (1) (2) (3) (4) (5) (6) Registrering og analyse af fysisk aktivitet Koffeins indvirkning på præstation og smerte Gruppe 536 Side 1 af 100

2 Side 2 af 100

3 Titel: Koffeins indvirkning på præstation og smerte Tema: Registrering og analyse af fysisk aktivitet Projektperiode: 2. september, december, 2013 Første Studieår Idræt Strandvejen Aalborg Projektgruppe: G536 Deltagere: Nitta Diddi Olesen Kristoffer Hedegaard Andersen Mikkel Rejkjær Clausen Marianne Tærsbøl Jepsen Niklas Bjerrum Jensen Thor Laugesen Vejleder: Rogerio Pessoto Hirata Oplagstal: 3 Sideantal: 70 (100) Bilagsantal og -art: 18 bilag, i alt 30 sider Afsluttet den: Synopsis: Projekttemaet på dette semester er: Registrering og analyse af fysisk aktivitet. Dette studie undersøgte koffeins indvirkning på smerteopfattelsen og præstationen under anaerobt arbejde. Seks idrætsstuderende, der bestod af henholdsvis fire mænd og to kvinder fra Aalborg Universitet, indtog enten 5 mg/kg koffein eller et placebomiddel gennem to testdage. Indtagelsen af midler var counterbalanced og begge køn blev repræsenteret i placebo- og koffeingrupperne under begge testgange. Efter en time blev testpersonerne placeret på en ergometercykel hvor de først skulle cykle aerobt i 30 minutter og efterfølgende anaerobt indtil udmattelse. Under testen blev smerteopfattelsen målt med et algometer og en smerteskala (PI-NRS), og præstationen gennem tiden de kørte i den anaerobe del. En udmattelsesskala (Borg) og pulsfrekvensen blev anvendt som kontrolelementer i undersøgelsen, for at sikre samme intensitet for testpersonerne. Resultaterne i undersøgelsen viste tendenser til, at koffein havde en præstationsfremmende og smertenedsættende effekt under anaerobt arbejde. Resultaterne havde mangel på statistisk signifikans (p>0,05), og derfor kunne denne undersøgelse ikke konkluderer på koffeinens endegyldige effekt. Et videre studie ville være påkrævet, for at kunne besvare problemstillingen mere fyldestgørende. Rapportens indhold er frit tilgængeligt, men offentliggørelse (med kildeangivelse) må kun ske efter aftale medforfatterne. Side 3 af 100

4 Side 4 af 100

5 Abstract The focus of this study was to determine how caffeine effects the perception of pain and performance under anaerobic conditions. The study hypothesis was that caffeine enhanced performance and caused a pain reducing effect. A PPT-measurement device and a pain intensity scale were used to measure muscle pain in six healthy subjects from Aalborg University. Cycling time was used to measure performance throughout two anaerobic tests. The study used a preliminary day to measure the subjects height, weight and watt-max test. Afterwards, the subjects each went through two test days, in which a double blinded and counterbalanced study design was used. To statistically analyze the extracted data, Wilcoxon Signed-Rank test and Spearman s correlation was used. Although nothing was found to be statistically significant, interpretation of the data indicated that caffeine had an effect on both pain perception and performance. Correlation between pain and performance indicated that there was a consistency. However, this was not statistically significant. All methods in the study were used, due to them being tested to be reliable and valid. Side 5 af 100

6 Forord Denne rapport er udarbejdet af gruppe 536, 5. semesters idrætsstuderende på Aalborg Universitet. Rapporten er udarbejdet i perioden den 2. september til den 19. december Semestertemaet er Registrering og analyse af fysisk aktivitet, hvor der er målt smerte samt præstation på seks personer fra 5. semester idræt. Projektgruppen vil gerne takke de medvirkende for deltagelse i forsøget, hvis resultater har været brugt til besvarelse af projektets problemformulering. Rapporten har til formål at undersøge smerten samt præstationen under en cykelergometertest, hvor der er givet koffein og placebo. Rapporten henvender sig til naturfaglige samt sundhedsfaglige studerende på universitetet samt andre, med interesse for emnet. Til opstilling af kilder, er Vancouver-modellen blevet anvendt. Kilder angives med parentes, f.eks. (1) efter en sætning, dermed vil kilden stå under (1) i litteraturlisten. Referencer til andre afsnit angives med brackets, f.eks. [1.1]. Rapportens figurer og tabeller angives med et nummer, samt kildehenvisning. Benyttes samme kilde flere gange, henvises der til samme nummer som tidligere. Citater vil blive angivet med kursiv samt citationstegn med efterfølgende kildehenvisning. Engelske termer angives i kursiv. I bilagene ligger projektets borgskala, pain intensity scale (PI- NRS), testpersonsskema, test-skemaer, samtykkeerklæring, deltagerinformation, kostlogbog og statistiske udregninger. Når der i rapporten skrives vi, vores eller projektgruppen henvises der til gruppe 536, 5. semester idræt, på Aalborg Universitet. På figur 1 ses rapportens opbygning. Figur 1: Illustration af rapportens opbygning Side 6 af 100

7 Indhold 1 Problemanalyse Problemformulering Hypotese Begrebsafklaring Afgrænsning Teori Smerte Smertesystemet Det perifere nociceptivesystem Det centrale nociceptivesystem Perifer sensibilisering Central sensibilisering Opioid og endorfinsystemet Koffein Stoffet Metabolisme Absorbering Koffeins indvirkning på præstation Smerte Negative effekter ved koffein Anaerobe og aeroebe energisystemer Immediate energy system (anaerob) Shortterm energy system (anaerob) Longterm energy system (aerob) Muskelarbejde Metodeteori Algometer Watt-max test Test Side 7 af 100

8 5.4 Borgskala Pain intensity scale Puls Statistik Metode Testpersoner Udstyrsliste Testudførelse Resultater Wilcoxon Signed-Rank Test for Paired Samples Borgskala og puls Præstation Smerte Spearman s Rank Correlation Diskussion Studiedesign Smerte Præstation Sammenhæng mellem smerte og præstation Konklusion Perspektivering Referenceliste Bilagsliste Side 8 af 100

9 1 Problemanalyse Siden det antikke Grækenland har atleter brugt specifikke diæter og stimulerende midler for præstationsoptimering. Cyklister og andre udholdenheds atleter i det 19-århundrede gjorde ofte brug af stryknin, koffein, kokain og alkohol som præstationsfremmende middel. International Association of Athletics Federations (IAAF) blev den første organisation til at forbyde stimulerende stoffer i år Skandalen i Tour de France 1998, hvor politiet fandt flere forbudte stoffer hos cykelrytterne, medførte et øget fokus på doping. Dette resulterede i stiftelsen af World Anti-Doping Agency (WADA) i 1999, der hvert år fremsender en dopingliste, over forbudte stoffer og metoder. (7). Listen over forbudte stoffer er udarbejdet i forhold til tre kriterier. Hvis et stof opfylder mindst to af tre kriterier, anses stoffet som et forbudt stof ifølge WADA s liste over forbudte stoffer. De tre kriterier er: 1. at stoffet er påvist selv eller i sammenspil med andre stoffer at have præstationsfremmende effekt i sport, 2. at stoffet er påvist at være potentielt helbredsskadende for idrætsudøveren og 3. at stoffet er imod sportens ånd, som WADA bl.a. karakteriserer ved følgende værdier; etik, fairplay, ærlighed og sundhed. (8). Koffein har tidligere været anset som et forbudt stof i konkurrencesport (9). I 2004 blev koffein anset som et lovlig stof i konkurrencesport, men findes i WADA s monitorerings program. Dette betyder, at koffeinkoncentrationen vil blive undersøgt for at se mulige mønstre af misbrug. Der blev i monitoreringsprogrammet i 2010 og 2011 ikke fundet globale tegn på mønstre af misbrug, men der var en signifikant forøgelse af antal atleter, der indtog koffein. (10). Koffein er det mest anvendte adfærdsregulerende stof i verden. Af dagligdagsprodukter findes koffein i bl.a. kaffe, te og diverse læskedrikke, hvor mængden af koffein i en kop kaffe typisk er mellem mg. Koffein er et naturstof, som forekommer i planteriget, f.eks. fra kolaplanter. Koffein er dokumenteret som opkvikkende middel, og det er i den forbindelse, at stoffet typisk markedsføres. (11). Der findes kommercielle kæder, der markedsfører koffein i forbindelse med præstationsoptimering i sport og fysisk træning, hvor disse kæder sælger koffein som piller. (12) (13) Dr. Dodd og kollegaer har evalueret flere artikler, der samlet set dokumenterer, at koffein virker præstationsfremmende ved aktiviteter over 30 min varighed ved % af VO 2max. (1) Side 9 af 100

10 Ligeledes har professor Terry E. Graham, på baggrund af flere undersøgelser vedrørende koffein og træning, sammenfattet undersøgelsernes resultater, for at komme med et samlet billede af koffeins indvirkning på træning. Undersøgelserne viser, at koffein har en præstationsfremmende effekt på arbejde, hvor udmattelse sker mellem 30 og 60 min. (9). En forklaring på dette menes at være koffeins indvirkning på nedsat smerteopfattelse ved fysisk aktivitet. Dette understøttes af R.C. Gliottoni og R.W. Motls artikel fra 2008, der beskriver, hvordan indtagelse af 5 mg koffein/kg legemsvægt nedsætter smerteopfattelsen i lægmusklen hos 16-årige kvinder ved cykling ved 80% af max peak aerobt arbejde. (14). Dermed er der dokumenteret, at koffein virker præstationsfremmende ved aerobt arbejde, og der er indikatorer for, at koffein virker smertenedsættende ved aerobt arbejde. Vil koffein i lignende grad være præstationsfremmende under anaerobe forhold grundet en smertenedsættende effekt? En undersøgelse fra 2013 udarbejdet af M. Smith og kollegaer viser, at koffein under anaerobe forhold forbedrer styrketræningspræstationen, samt har en smertenedsættende effekt. Forholdet mellem styrkepræstation og smerte kan tyde på, at der er en sammenhæng mellem lav smerteopfattelse og præstationsoptimering under anaerobe forhold. (15) Davis og Green sammenholder i deres artikel flere undersøgelser af effekten af koffein ved anaerobt arbejde under cykling. Der ses forskellige resultater for anaerobt arbejde, hvor der ved traditionel energi outputtest, som Wingate max test på 30 sekunder, ikke ses nogen præstationsoptimering, mens der ved Wingate max tests på sekunder, ses en præstationsoptimerende effekt. (2) Kan denne optimering i præstation skyldes, at deltagerne har følt mindre smerte fra de arbejdende muskler grundet koffein indtagelse? Da flere undersøgelser peger på, at koffein er præstationsfremmende ved aerobe forhold, og at effekten kan skyldes nedsat smerteopfattelse, er det interessant at se på de tilfælde, hvor koffein har haft en præstationsfremmende effekt på anaerobe forhold. Flere undersøgelser inden for samme område, koffeins indvirkning på aerobe- og anaerobe forhold, er udført på cykelergometer (14) (16). Derfor ønskes det at undersøge koffeins indvirkning på præstation og smerte ved anaerobe forhold på cykelergometer, hos en gruppe idrætsstuderende på Aalborg Universitet. En sådan undersøgelse af koffeins indvirkning på anaerobe forhold kan, ved Side 10 af 100

11 præstationsfremmende effekt, bruges i cykelverdenen. Det kunne have en positiv indflydelse på sprint- og bjergkørselsrytter, da eksplosiv kraft og muskelkraft er vigtige egenskaber ved disse præstationer, hvorved de anaerobe processer kan være den primære energikilde (3) 1.1 Problemformulering Hvilken virkning har akut indtagelse af koffein på præstationen og opfattelsen af smerte ved maksimal anaerobt arbejde, efter aerobt arbejde, på et cykelergometer for 5. semesters idrætsstuderende på Aalborg Universitet? 1.2 Hypotese Indtagelse af koffein virker smertenedsættende og derfor præstationsoptimerende på anaerobt arbejde. Side 11 af 100

12 2 Begrebsafklaring Smertetærskel: Når der i denne rapport skrives smertetærskel, er der tale om smertedetektionstærsklen, som er et udtryk for, hvornår trykstimulationen bliver ubehagelig. Smertetolerancetærskel: Når der i denne rapport skrives smertetolerancetærskel, er det et udtryk for den maksimale trykstimuli, der kan udholdes. Pålidelighed: Når der i denne rapport henvises til pålidelighed, er det i forhold til, hvor sikkert vi måler det vi egentligt måler, uanset vores undersøgelses egentlige hensigt. For at skabe pålidelige data skal vi forsøge at minimere eventuelle tilfældigheder eller tilfældige fejlkilder. (17). Gyldighed: Når der i denne rapport henvises til gyldighed, er det i forhold til, hvor sikkert de indsamlede data beskriver problemstillingen, som er hensigten med undersøgelsen. (17). 3 Afgrænsning I dette afsnit beskrives, hvilke elementer undersøgelsen afgrænser sig fra. I smerteafsnittet afgrænses der fra smertestimulation, såsom termisk miljø, samt andre typer opioider end de naturlige, kroppen selv fremstiller. Vi afgrænser os fra kappa- og my endofinerne. I afsnittet om koffein, afgrænses der fra Costill-teorien, der forklarer, at koffein forøger lipolysen og deraf forårsager glykogenbesparing (18). Ligeledes afgrænser vi os fra teorien om intercellulær calcium koncentration og inhibition af fosfodiesterasen, da begge kræver toksiske doseringer (18). Derfor forholder vi os til teorien om koffein som adenosinreceptorantagonist, da denne ikke kræver toksisk dosering (18). Side 12 af 100

13 4 Teori Der redegøres i dette afsnit for smerte, koffein, energisystemer og muskelarbejde. Disse emner er centrale for undersøgelsen, hvorfor det beskrives, hvilke overvejelser der er gjort i undersøgelsen. 4.1 Smerte Smertesystemet Definitionen på smerter er ifølge IASP (International Association for the Study of Pain): "En ubehagelig sensorisk og emotionel oplevelse forbundet med en aktuel eller truende vævsbeskadigelse eller beskrevet som om en sådan vævsskade var til stede". (19) Opfattelsen af smerte er et fysiologisk resultat af kraftige stimuli, der kan opstå ved mekaniske tryk, samt i kemiske og termiske miljøer. Smertestimuli agerer som en forsvarsmekanisme mod vævsskader, hvilket kan resultere i aktiveringen af tryk-og berøringsreceptorer, samt smertereceptorer og nervefibre. Smertesystemet aktiveres af indkommende afferente signaler, der forløber fra vævsskaden eller potentiel vævsskade, gennem de nociceptive informationer til de dorsale horn i rygmarven, hvor signalet sendes via rygmarven til områderne i hjernen; hjernestammen, thalamus, hypothalamus og dybereliggende dele af hjerne. Det nociceptive smertesystem er opdelt i to systemer; det perifere nocicepetivesystem og det centrale nociceptivesystem. (20) Det perifere nociceptivesystem Nociceptorer er frie neveender, som findes på afferente nervetråde. De aktiveres når vævet bliver beskadiget, hvorefter der frigives smertefremkaldende stoffer såsom substans P og glutamat som stimulerer nociceptorer i vævsskadens område. Nociceptorer er opdelt i forhold til deres afferente fibre; de umyeliserede C-fibre og de tynde myeliseret Aδ- fibre. Hver fiber aktiveres forskelligt i forhold til en given stimulus; dette værende tryk, stræk, kemisk eller termiske temperaturændringer, samt hvilket væv fibrene findes i; hud, muskler og organer. (20) Hovedparten af c - fibre er polymodale nociceptorer, der reagerer på forskellige stimuli, som tryg, varme og kemisk stimuli. Ligeledes findes der også c-fibre nociceptorer, som kun aktiveres af én type stimulus. Desto stærkere smertestimulussen er, desto større aktivitet er der i c-fibre Side 13 af 100

14 nociceptorerne. For anledningen af smerten, kræver det at der er flere nociceptorer der aktiveres samtidigt. C-fibre nociceptorer har to adaptionsmuligheder; de kan enten aftage eller tiltage ved gentagende stimuli. Særlig karakteristika for smertesystemet er, at pulsladningen for smerte forstærkes ved gentagende hurtig stimulation. Dermed har den tidsmæssige og den rummelige faktor en rolle for tilpasning i graden af smerte. C- fiberen har en ledningshastighed på 1m/s og findes i det dybere væv, såsom muskelvæv og senevæv, som anledning til dybe diffuse smerter. (20). C-fibrene kan frigive Substans P og glutamat fra rygmarvens terminaler. Denne aktivering kan resulterer i central sensibilisering [4.1.5] og neuropatisk smerte. Substans P aktiveringen medvirker til frigivelsen af adenosin i rygmarven. Adenosin er en neuromodulator som har flere cellulære funktioner. Adenosinaktiveringen har vist at have en smerteregulerende transmission, som sker ved aktivering af adenosin A 1 receptorer [4.2.5]. (21). De tynde myeliserede Aδ- nociceptorer er alle polymodale og reagerer på varme og mekaniske stimuli. De findes primært i hudvæv og forårsager akut smerte, som kan føles prikkende i lokale områder. Der findes to typer Aδ fibre; type I Aδ samt type II Aδ. Type I Aδ findes i glat hud og betegnes for værende højtærskelmekanoreceptorer, hvilket betyder, at de har en meget høj tærskelværdi under normale omstændigheder. Type I Aδ har en ledningshastighed på m/s og betegnes som værende tykke fibre. De sensibiliseres nemt efter en vævskade og kan resultere i hyperalgesi [4.1.5]. Type II Aδ findes i behåret hud og er ansvarlig for den akutte smerteindtræden. De har en ledningshastighed på 15 m/s. Nervefibrenes information sendes videre til det centrale nociceptivesystem. (22) Side 14 af 100

15 Tabel 1: Karakteristika for kutane nociceptore (4) s 21. Egenskaber C-fibre Type l A mekaniske varmefibre Type ll A mekaniske varmefibre Hudtype Glat og behåret Glat og behåret Glat Varmetærskel 43 grader >49 grader >43 grader Modalitet Kraftig tryk og varme Moderat tryk og varme Moderat tryk og varme Ledningshastighed 1 m/s m/s 15 m/s Brændende sensation Fysiologisk betydning (sekundære smerte og hyperalgesi). Primær hyperalgesi Stikkende smerte (primær smerte) Det centrale nociceptivesystem De nociceptive informationer, som kommer fra de afferente nervefibre, ender i rygmarvens dorsale horn. Fra rygmarvens dorsale horn sker der en videreførelse til hypothalamus samt de sensoriske dybere dele af hjernen. Disse signalveje sendes via tractus spinothalamicos, tractus spinomisencephalicus og tractus spinoreticularis, som ligger placeret i rygmarven. Forbindelsen fra rygmarven til hjernen og tilbage til rygmarven danner en form for feedbackslynge, som dermed er med til at regulere den nociceptive aktivitet. I thalamus foregår der bearbejdning af nociceptive stimulationer. Smerten kan opfattes forskelligt, og nogle kan være bedre til at inhibere signalerne fra smerteneuronerne end andre. Smerteoplevelsen reguleres i thalamus og medulla spinalis gennem præsynaptiske inhibering. Smertestimuli aktiverer andre dele af cortex og kan have en indvirkning på det følelsesmæssige område, hvor der kan opstå ubehag, angst eller frygt. Dette kan medføre, at der ved trykalgometeret opstår erindringer af smerte, hvilket kaldes neuroplasticitet. (20). Plasticitet er en grundlæggende egenskab for centralnervesystemet, som danner grundlag for ændringer i kroppens indre systemer. En akut smerte, der aktiverer det nociceptive smertesystem, kan udvikle sig til en kronisk sensibilitet. Dette gør, at nervesystemet erindrer smerten og næste gang smerten påføres i samme eller mindre grad, har det en indflydelse på smertetærsklen. (23). Neuroplasticiteten i det nociceptivesystem gør, at smerteresponsen erindrer stimulussens styrke, varighed og hvilket væv det aktiveres i. Ændringerne i det neuroplastiske hænger sammen med, Side 15 af 100

16 hvilken smerte der påføres. Der skelnes mellem akut fysiologisk smerte og kronisk smerte. Disse ses i forhold til vores forsøg, da der påføres en tryksmerte, hvilket kan medføre beskadiget væv, som i nogle tilfælde kan medføre hyperalgetiske områder. En kraftig trykstimulus aktiverer receptorer og ionkanalerne, der anleder til membran depolarisering. Depolariseringen af de afferente neuroner, som transporterer smertestimulussen, er en styret funktion fra hjernen til rygmarven, der, som tidligere beskrevet, fungere som en feedbackslynge, der regulerer nociceptorernes aktivitet og dermed smerten. Nociceptiviteten er en kortvarig aktivering og selvbegrænsende. Varer smerten mere end enkelte sekunder, opstår der neuroplastiske ændringer i cellemembranen. Dette fører til ændringer i det postsynaptiske potentiale, som erstattes af et langsommere potentiale, der påvirker NMDA-receptorersystemet. Ved gentagende høj og længerevarende stimuli fører det til øgning af cellernes aktivitet og det nociceptive input, som er overgangen til hyperexcitabilitet. En akut smerte der forårsager en vævsskade, opleves ved ændringer i skadesområdet med forekomst af nedsat smertetærskel. (20). For at disse processer kan igangsættes skal der forekomme en perifer sensibilisering, dvs. en ændring i det beskadigede miljø. Disse miljøændringer sker først i det perifere område, hvorefter det går gennem det centrale system i rygmarven, som derefter også bliver sensitivt. (24) Perifer sensibilisering Når en nerve beskadiges eller bliver forstyrret, medfører dette en ændring i miljøet, som fører til ændring i de omkringliggende cellers funktion, dvs. at deres excitabilitet enten bliver forøget eller mindsket. Det er specielt i natriumkanalerne, at nerverne bliver følsomme. I de sensoriske nerveender findes der en række natriumkanaler, og efter en nerveskade opstår, ses der en ophobning af natriumkanaler i den ende af nerven, som er beskadiget. I forbindelse med denne aktivering af alle disse kanaler sker der samtidigt også en stor aktivitet. Det kemiske miljø i området med en beskadiget nerve er samtidig også ansvarligt for frisætningen af cytokiner samt andre inflammatoriske substanser, som er med til direkte at sensibilisere nerveenderne. Dette kan i sidste ende føre til ømhed og en nedsat smertetærskel, dvs. at stimulationer, som ikke er smertefulde, opfattes som smertefulde, samt at smertefulde stimuli opfattes med kraftig respons. (24) Central sensibilisering Begrebet dækker over en abnorm celleaktivitet fra de beskadigede nerveender og spinalganglieceller, som aktiverer celler i rygmarvens baghorn, og dermed bliver sensibiliseret. Side 16 af 100

17 Generelt er det omgivelserne, interneuroner samt hjernen, som styrer aktiviteten af rygmarvens baghorn. Ved en perifer nerveskade ændres styringen, så de celler som mister deres normale information, nu bliver spontant aktive. Yderligere vil den sekundære sensibilisering i rygmarven muligvis sprede sig til andre segmenter i rygmarven og dernæst til hjernen. (4). Understående fire punkter kan være resultatet af sensibilisering i nervesystemet: Øgning af cellernes modtageområde Nedsat tærskel for aktivering af de enkelte nerveceller Øget respons af de enkelte nerveceller på smertefuld stimulation Rekruttering af slumrende inaktive celler (4) s Glutamat samt neuropeptidet substans P er transmitterstoffer, som sidder i rygmarven og spiller en rolle i cellernes excitabilitet. Glutemat sørger for en hurtig depolarisering af cellerne ved stimulation, og substans P stimulerer NK 1 receptorer på de postsynaptiske celler i rygmarvens baghorn. (20). NMDA receptoren, som er en receptor for glutemat, er generelt inaktivt, men når der opstår flere stimuli på samme tid, øges antallet af NMDA receptorer samtidigt med, at magnesiumionerne bliver skubbet væk, så de ikke længere blokerer for ionkanalen. (20). Central sensibilisering indebærer en form for overfølsomhed for smerte samt ikke-smertefuld stimulation, som kan sprede sig uden for den pågældende nerves område. Tidligt efter en nerve er blevet beskadiget, kan smerterne være reversible. Først efter en større celledød af interneuroner, kan smerterne fortsætte uden et perifert signal. (4) Hyperalgesi og allodyni er to af hovedbegreberne ved neuropatiske smerter. Det kan være statisk, såsom tryk og stik, eller dynamisk, såsom at børste hen over hudfladen. Grunden til at der opstår en berøringsoverfølsomhed, kan skyldes en kontinuerlig inpulsstrøm, som samtidigt giver anledning til sensibilisering. Sensibiliseringen kan ramme både nociceptive, såvel som ikkenociceptive celler, men er kendetegnet ved altid at aktivere de såkaldte WDR (wide dynamic range) neuroner. (4) En tredje form for tilpasning af smerte er hypoalgesi, som fører til en forhøjet smertetærskel. Hypoalgesi kan opstå ved længerevarende aerobt arbejde og ved moderat til høj intensitet, som Side 17 af 100

18 ved cykling eller løb. Størst forskel i hypoalgesi ses hos kvinder i forhold til mænd. Hypoalgesi har vist både at have en effekt på de aktive muskler, såvel som de inaktive muskler i kroppen. Effekten ses størst i de aktive muskler frem for de inaktive muskler, hvilket tyder på, at mekanismerne i de lokale områder spiller en større rolle indenfor hypoalgesi. (25) Ved at der anvendes trykalgometer det samme sted på testpersonerne, kan det medføre hyperalgesi og dermed gøre forsøgspersoners smertetærskel mindre. Den nedsatte smertetærskel kan opstå grundet neuroplastiske ændringer. Da testpersonerne gennemfører fysisk aktivitet, både før og efter der anvendes trykalgometeret, kan kroppens naturlige smertelindrende stoffer endorfinsystemet have en indflydelse på smerten, som testpersonerne oplever Opioid og endorfinsystemet Et opioid er et kemisk stof, der binder sig til opioidreceptorer, som findes i det centrale nervesystem og det perifere nervesystem. Opioider kan være naturligt fremstillet af kroppen samt laboratorisk fremstillet. Deres analgetiske virkning er, at nedsætte smertereaktionen og smerteopfattelsen. Opioiderne er spaltede peptid-transmitterstoffer og deres varierende sammensætning har betydning for, hvilken receptorer de binder sig til. Kroppens egne peptidtransmitterstoffer kategoriseres under endogene peptider. Stofgruppen endorfiner er smertedæmpende endogene peptider, som udløses af hypofysen. Stofferne dannes naturligt af kroppen og har samme virkning, som det sekundære analgetika morfin. (4). Endorfin kan fungere som agonist til morfinreceptorerne. Under endorfingruppen, findes der β- endorfiner. -endorfiner er supraspinale peptider, der findes i rygmarvens baghorn, der udskilles ved intensiv og langvarige fysiske belastninger. Frigivelsen er eksponentielt stigende, da længerevarende og høj intensitet medfører større β-endorfinfrigørelse. (26) Udskillelse af β - endorfiner er også associeret til exercise high, som er en euforisk tilstand, som ses ved moderate- til højintensitets aerob aktivitet. Endorfiner under fysisk aktivitet kan have indvirkning på smertetolerance, appetitkontrol, nedsat angst, spænding, vrede og forvirring. (11). Det øgede indhold af β- endorfiner, under den anaerobe del af testen, kan have en analgetisk virkning på testpersonernes smertetolerance, grundet endorfinfrigivelsen. Da testpersonerne gennemgår både aerob og anaerob fysisk aktivitet, hvor der foretages smertemåling imellem [6.3], kan frigivelsen af β- endorfiner have betydning for, at smertetolerancen ændres efter den aerobe og anaerobe test. Side 18 af 100

19 Der kan i tilfælde opstå hypoglycemia, hvilket betyder, at der opstår større overfølsomhed under hård fysisk træning ved frigivelsen af β endorfiner. (27). Ligeledes kan der opstå hypoalgesi, hvor det fysiske arbejde i sammenspil med frigivelsen af β- endorfiner, kan have en øget smerteeffekt. Undersøgelser har vist at β-endorfiner findes i cerebronalvæsken, og at mængden øges ved elektriske stimuli gennem det dosale horn, der medvirker til smertelindringer. Dyreforsøg har vist, at insulin kan have en indvirkning på β-endorfinfrigivelsen (27). Ligeledes har det vist, at β- endorfiner kan reagere centralt og perifert på glukose homeostasis (28). Reaktionen på glukose homeostasis, kan medvirke til nedsættelse af β-endorfinfrigivelsen, som kan forsage hypoglycemia (29). Der måles på koffeins indvirkning på smerte i et samspil med de naturligt forkomne β-endorfiner under fysisk aktivitet, hvilket kan være et fænomen, som kan opstå, hvis koffein skulle benyttes under sportsudførsel. Som et alternativ til kroppens egen smertelindrende stoffer (28), kan der anvendes sekundære analgatik, som i undersøgelsen vil være koffein. (29) Side 19 af 100

20 4.2 Koffein Stoffet Koffein er at finde i adskillige dagligvarer [1.0]. Ren koffein er hvidt pulver, lugtmæssigt neutralt og med en tydelig bitter smag (30). Det smagsmæssige aspekt er væsentlig i forhold til undersøgelsesdesignet, da vi sammenligner resultaterne med placebo, hvor smagsoplevelsen skal være den samme ved koffeinindtag og placebo. Derfor anvendes der i forsøget koffein-kapsler med og uden koffeinindhold. [6.3] Metabolisme Ved indtag af koffein sker metabolismen hovedsageligt i leveren (18). Kemisk er koffein, trimethylaxanthin, et vand- og fedtopløseligt stof. Stoffet demetyleres til tre dimethylxanthins: paraxanthin, theophyllin og theobromin (9). Hovedmetabolitten er paraxanthin, som udgør 85 % ud af de tre metabolitter. Demetyleringen finder sted via cytochrom P450 CYP 1A2-systemet, som dermed spiller en stor rolle i koffeinmetabolismen, og som kan påvirkes og opreguleres ved kronisk indtagelse af koffein, samt motion (18). Trænede personer kan dermed have en større sensitivitet over for koffein (9). Undersøgelsesdesignet skal tage udgangspunkt i at træningstilstanden, og generel motion, samt generel indtagelse af koffein spiller en rolle i forhold til koffeinmetabolismen. Udskillelsen af koffein sker via nyrerne (30) og gennem urinen (18), hvor halveringstiden varierer fra 3-7 timer (18) (30) Absorbering Absorberingen af koffein finder sted i gastrointestinalkanalen (18). Derfra kommer det i blodbanen, hvoraf peak-plasmakoncentration finder sted efter en time (30) (9). Denne kan dog variere, hvilket skyldes forskellig ventrikeltømningshastighed (18). Undersøgelsesdesignet skal dermed tage forbehold for, at en fyldt ventrikel hos testpersonerne kan hæmme absorptionen af koffein, mens en tom ventrikel vil resultere i hurtigere absorbering. Dertil har basalkoffeinkoncentration indflydelse på absorberingen, og dermed plasmakoncentrationen (30) Da der er videnskabelige belæg for, at den maksimale plasmakoncentration af koffein finder sted efter en time, vil vores undersøgelsesdesign tage udgangspunkt i, at testpersonerne skal indtage koffein eller placebo en time før fysisk aktivitet, for at opnå størst effekt af koffein. Ligeledes skal undersøgelsesdesignet tage højde for, at basalkoffeinkoncentration har en indvirkning på Side 20 af 100

21 absorberingen af koffein. Derfor vil det være fordelagtigt at forsøge at eliminere denne parameter, for at opnå bedst virkning af koffein. Derfor bedes testpersonerne om ikke at indtage koffein 24 timer inden forsøget Koffeins indvirkning på præstation Årsagen til koffeins præstationsfremmende effekt, skal ses i forhold til koffeins indvirkning på adenosinreceptorerne (2) (18) (30) (9). Koffein stimulerer det centrale nervesystem. Dette sker gennem koffeins egenskab som en antagonist til adenosinreceptorerne. (2). Grundet ligheder mellem koffein og adenosins molekylære opbygning, kan koffein binde sig til adenosinreceptorer på cellemembraner, i en stor del af kroppens væv. Det betyder, at koffein hæmmer adenosinreceptorerne. (9). Dermed modvirker koffein den effekt, som adenosin har på kroppen, ved at blokere for tilførelsen af adenosin (2). Ved lave plasmakoncentrationer af koffein, svarende til indtaget af en kop kaffe, vil adenosinreceptorerne, A 1 - og A 2A -receptorer, blokeres (30). De inhiberende effekter styres gennem α1 receptorerne, mens exsitatoriske ændringer sker ved α2 receptorerne (2). Adenosinreceptorerne, der er lokaliseret på cellemembranen, har indflydelse på renin- og katekolaminfrigivelsen, centralnervesystemet, lipolysen, urinudskillelsen og respirationen. (30). Dette betyder, at koffein har en stimulerende effekt på sekretionen af katekolaminerne adrenalin (epinephrine), nordadrenalin (norepinephrine) og dopamin (9), hvoraf stigningen af adrenalin og nordadrenalin giver øget puls og hjertesammentrækning, hvilket betyder øget slagvolumen, der kan måles ved et stigende blodtryk (30). Den antagonistiske virkning på adenosinreceptorerne medfører, at koffein øger frigørelsen af neurotransmitter, der fremmer nerveimpulser. Neurotransmittet dopamin, menes at have en fremmende effekt på præstation, mens serotonin, menes at have en effekt på følelsen af udmattelse i udholdenhedssport. (18). Fysiologiske virkninger af koffein viser, at det har en centralstimulerende og muskulær effekt. Den centralstimulerende effekt af koffein, i doser mellem mg/dag, er årvågenhed, nedsat døsighed og udmattelsesfornemmelse, hvilket skyldes koffeinens antagonistiske virkning på adenosinreceptorerne, da adenosin fungere som søvnpromoverende faktor. Dette er en af årsagerne til, at koffein virker præstationsfremmende. Dette ses ved den muskulære effekt, i Side 21 af 100

22 forhold til udholdenhed. Denne udholdenhed er set i træningssituationer, hvor udmattelse sker mellem min, samt ved fysisk aktivitet varende 4-6 minutter. (18). Ligeledes menes koffein at være et ergonomisk stof ved mindst 60 sekunders varighed. (9). For at forbedre den muskulær udholdenhed er doseringen 3-9 mg/kg legemsvægt, hvoraf doser over 9 mg/kg legemsvægt ikke har vist at have en yderligere effekt (18). Doser mellem 3-6 mg/ kg legemsvægt menes at være optimal, da disse doser viser at øge den muskulære udholdenhed, hvilket gør det attraktivt for udholdenhedsatleter (9), (18). Ved at give koffein i forhold til legemsvægt opnås der ensartet plasmakoncentration i forhold til køn og vægtgrupper (9). For forbedring af den muskulære udholdenhed skal koffeinen indtages i ren form, dvs. ikke i forbindelse med fx kaffe, da andre faktorer i kaffe kan have en antagonistisk virkning på koffeins virkning (18). Da undersøgelser viser, af koffein har en effekt på fysiske aktivitet ved kort varighed, er vi interesseret i at se, om dette gør sig gældende ved en anaerob cykelergometertest, samt om eventuel forbedring af udholdenheden hænger sammen med lavere opfattelse af smerte [4.2.5]. Den anaerobe cykeltest er placeret i forlængelse af et aerobt arbejde. I forhold til dosering, viser tidligere undersøgelser bedst resultater ved doser mellem 3 og 6 mg /kg legemsvægt. I vores undersøgelse vil deltagerne få 5 mg koffein/kg legemsvægt. Årsagen er, at en lignende undersøgelse af muskelsmerter i benene, ved en aerob cykelergometertest, gjorde brug af denne dosering, hvorefter deltagerne ventede en time før aktivitetsstart (5) Smerte Meget tyder på, at koffein har smertenedsættende egenskaber (31) (14) (32) (33) (34). Dette kan skyldes, at adenosin, som koffein er en antagonist til, gør kroppen mere følsom over for smerte, samtidig med at den giver træthedsfornemmelse og nedsætter lokomotorisk aktivitet, ved at agere som neuromodulator (2). Studier peger på (14) (35) (36), at koffeins rolle som antagonist til adenosinreceptorerne, spiller en central rolle for den smertelindrende følelse som koffein kan give. Dette skyldes, at koffein sætter sig i stedet for adenosinen på adenosinreceptorerne, hvilket bevirker, at kroppen ikke får den øgede følsomhed over for smerte, samtidig med at den antihæmmende effekt afholder neuronernes affyringsfrekvens fra at dale. Da koffein også er kendt for at være en vasokonstriktor, er det alment brugt i smertestillende præparater. Koffein er blevet kendt som værende en adjuvans til smertelindrende medikamenter, såsom paracetamol. Derudover har koffeins smertestillende effekt vist sig at reducere muskelsmerte (14). Der hersker stadig en del usikkerhed om, hvordan smertelindringen finder sted under fysisk aktivitet. (2). Side 22 af 100

23 I forbindelse med opfattelsen af smerte, har der været foretaget adskillige undersøgelse på koffeins smertenedsættende effekt (31) (32) (33) (14) (34). En af disse forsøger at forbinde koffein og kroppens nociceptorer, som registrerer smertefulde og potentielt skadelige stimuli som tilfalder kroppen [4.1.2]. I et sådan tilfælde, sender nociceptorerne et signal videre til hjernen, som øger affyringshastigheden af nociceptoriske neuroner, der dermed giver følelsen af smerte. Koffeinens indvirkning på nociceptionen er blevet undersøgt af Bamidele V. Owoyele og kollegaer. Bamidele er lektor i fysiologi med speciale i smerte ved Illorin Universitet. I undersøgelsen testede Bamidele og kollegaer, koffeinens indvirkning på henholdsvis termisk og kemisk smerteopfattelse i rotter. De testede nociceptionen gennem to smertetests. Til den termiske nociceptionstest blev der anvendt tre varmeplader med tre forskellige indstillinger (30, 45 og 60 grader celcius). Den kemiske test blev udført ved brug af formalin. Ved hver af de to smertetests blev rotterne, gennem randomisering, inddelt i fem forskellige grupper. To af grupperne var henholdsvis kontrol og referencegrupper, men de resterende tre testgrupper blev tildelt koffein i mængderne 2.5, 5 samt 10 mg/kg. Ved den termiske nociceptionstest, kiggede de på reaktionstiden ved hver rotte, altså hvor hurtigt de hoppede af, samt hvornår de begyndte at slikke deres poter. I den kemiske test kiggede de på, hvor lang tid rotterne slikkede deres poter, efter formalin var blevet påført deres poter. Deres resultater viste, at koffein nedsatte smerteopfattelsen både ved varmepladen samt formalinpåførslen. Undersøgelsen viste også, at den højeste dosering (10 mg/kg), gav den største smertenedsættende effekt. (37). Andre undersøgelser har undersøgt koffeinens påvirkning på smerteopfattelsen ved fysisk aktivitet. En undersøgelse foretaget af Michael J. Duncan et al. søgte efter at teste koffeins påvirkning på opfattelsen af smerte samt udmattelse ved styrketræning. Deres resultater viste, at koffein øgede antallet af repetitioner, som testpersonerne kunne tage inden de nåede total udmattelse, samt en nedsat opfattelse af smerte under øvelserne. Undersøgelsen forklarede ikke, hvorfor koffein nedsatte smerteopfattelsen og forbedrede udholdenheden. (15). En anden undersøgelse, der blev foretaget af Rachael C. Gliottoni, testede koffeins effekt på kvinders muskelsmerte i m. quadriceps under aerob cykelarbejde, i korrelation med angst sensitivitet. Testen var double-blinded og blev udført ved brug af et cykelergometer og smerten blev målt via en numerisk 12-punkts skala fra Resultaterne viste, at koffein nedsatte Side 23 af 100

24 opfattelsen af smerte, samt at størst nedsættelse af smerte var forbundet med lav angst sensitivitet. Undersøgelsen viste altså, at opfattelsen af smerte blev nedsat, men 14 ud af 16 testpersoner gættede, hvornår de fik koffein, hvilket kan påvirke validiteten af deres resultater. (14). Selvom de præcise mekanismer, der ligger bag ved koffeinens indvirkning på smerte, ikke er blevet klarlagt, viser undersøgelser, der er blevet foretaget på området, at koffein har en positiv effekt på smertelindring. I vores undersøgelse, vil vi beskæftige os med koffeinens indvirkning på den anaerobe præstation og smerteopfattelsen. Inden for dette område, findes der dog begrænset viden. En af sådanne undersøgelser der omhandlede det anaerobe arbejde, blev foretaget ved brug af et cykelergometer. I testen skulle forsøgspersonerne foretager en Wingate test fire gange, med fire minutters pause mellem hvert sæt. Deres resultater viste, at koffeinen ikke havde øget koncentrationen af katekolaminer og blodlaktat. I forhold til præstation, så de ingen positiv effekt ved indtagelsen af koffein sammenlignet med deres kontrolgruppe. Koffeingruppen klarede sig dårligere i de sidste to tests. (38). I 2008 fremlagde Kathleen Woolf og kollegaer en ny undersøgelse angående koffeins effekt på anaerobt arbejde. I denne undersøgelse skulle testpersonerne udføre benpres, bænkpres samt udføre en Wingate test. Her fandt de frem til, at koffeingruppen præsterede bedre end placebogruppen i alle tests. (5). Der hersker altså tvivl om, hvorvidt koffein vil have en positiv indvirkning på den anaerobe præstation. Da undersøgelserne indtil nu primært har beskæftiget sig med enten anaerobt eller aerobt arbejde, og at koffeinens virkning samtidig er bevist positivt under aerobt arbejde, vil vi i vores undersøgelse koble dem begge sammen. Med andre ord, vil vi se på, om koffein kan påvirke en anaerob præstation gennem aerobt forarbejde Negative effekter ved koffein Undersøgelser har dermed vist, at koffein har en præstationsfremmende effekt, i de rette doser, set i forhold til udholdenhed. Dermed har koffein ikke vist at have en negativ effekt på præstationen, hvilket giver anledning til brug af koffein som præstationsfremmende middel. Et for stort koffeinindtag, over 500 mg/dag, kan dog have negative indvirkning, i form af irritabilitet, anspændthed, rastløshed og kvalme. Ved meget høje doser af koffein, kan der opstå rysten, svimmelhed, uregelmæssig respiration og diarré. (18). Side 24 af 100

25 4.3 Anaerobe og aeroebe energisystemer Det anaerobe energisystem kan opdeles i to systemer; immediate energy system og shortterm energy system. Disse energisystemer dominerer maksimalt arbejde, som er op til 2 min. Ved al bevægelse der starter, både langsom og hurtig, bliver immediate energy system aktiveret først. Herefter sker der et anaerob til aerob kontinuum. Ved nogle aktiviteter dominerer et energisystem, mens andre aktiviteter er afhængig af flere energisystemer, hvilket afhænger af aktivitetens varighed samt intensitet. (11). Dette ses på figur 2. Figur 2: Dominansen af energisystemer. Grøn pil repræsenterer immediate energy system, gul pil repræsenterer shortterm energy system og rød pil repræsenterer longterm energy system. (11) s226 Testen i denne undersøgelse er designet til at vare 1-3 min, hvor testpersonerne giver sig fuldt ud. På figur 2 fremgår det, at alle tre energi systemer immediate-, shortterm- og longterm energy system vil blive aktiveret under sådanne forhold. I det følgende vil energisystemerne blive beskrevet Immediate energy system (anaerob) Ved immediate energy system kommer energien fra adenosine thriphosphate (ATP) og phosphocreatine (PCr), som befinder sig inde i musklerne. Der lagres ca. 4-5 gange mere PCr end ATP. Processerne der skaber energi, er som følgende: (11). Side 25 af 100

26 Reaktionen kan gå begge veje. Lagret af PCr bliver genoprettet ved samme reaktion, når der er tilstrækkeligt ATP. (11) Shortterm energy system (anaerob) Efter cirka ti sekunder genererer shortterm energy system stigende mere energi til ATP resyntese (39). I dette energisystem kommer energien primært fra lagret muskelglykogen, som nedbrydes via anaerob glykolyse, hvilket resulterer i dannelse af laktat og resyntese af ATP. Glykolysen sker i cytoplasmaet i cellerne. I de første processer i energigenerationen af glukose i glykolysen, sker der to gange en donation af fosfat til glykose fra ATP, og glukose laves om til fruktose, så der fås fruktose 1,6-difosfat. Et enzym der er medvirkende til dette er fosforfruktokinase (PFK), hvor aktiviteten af dette enzym er forbundet med, hvor meget der kan præsteres under maksimalt arbejde. Fruktose 1,6-difosfat splittes herefter til to fosforylerede molekylder med tre carbon kæder. Disse molekyler gennemgår herefter fem reaktioner, hvori der frigøres energi med slutproduktet pyrovat. I hydrolysen dannes der frie elektroner. Ved mangeltilstande af oxygen til at oxydere elektronerne, går de sammen med pyrovat og danner laktat, hvilket katalyseres af laktat dehydrogenase. Udbyttet af et glukosemolekyle vil under anaerobe forhold være 2 ATP. (11). Ved hårdt arbejde, hvor shortterm energy system aktiveres, kan der ophobes laktat, hvilket vanskeliggøre reguleringen af kroppens ph-værdi. Laktatniveauet kan gå fra ca. 0,8 mm i hvile til ca. 32,1 mm ved hårdt arbejde, hvilket kan få ph-værdien i muskler til at falde fra ph 7,43 til 6,80. En lav ph-værdi kan resultere i mild til stærk smerte i de aktive muskler. Ligeledes kan en lav ph-værdi hæmme forbeholdene for muskelkontraktion, samt inaktiverer forskellige enzymer, som er vigtige for energiomsætning. (40). I modsætning til maksimal aerobt arbejde findes der ikke noget specielt kriterie, der indikerer, at en person har ydet et maksimalt anaerobt arbejde. Her er der flere faktorer der medvirker, som motivation og testningsmiljø. (41). Dog viser testresultaterne af anaerobe test, god pålidelighed under standardiserede forhold. (42) Side 26 af 100

27 Faktorerne, der påvirker forskelligt i anaerob kapacitet, er: effekt af tidligere træning, kapacitet til at buffer syre metabolitter og motivation. (11). (43). Trænede personer kan præstere at få mere laktat og glykogen udtømning, hvilket tyder på, at trænede personer kan generere mere energi ved anaerobe processor (43). Kapacitet til at buffer syre metabolitter refererer til evnen til at forhindre et fald i ph-værdi. Når shortterm energy system dominerer, akkumulerer laktat, og derved vil Ph-værdien i blod og muskel falde, hvilket kan påvirke det intracellulære miljø negativt i forbindelse med den kontraktile kapacitet i den aktive muskel, hvilket gør det sværere at arbejde. (11) Motivation referer til at individer med en højere smertetolerance eller evne til at arbejde på trods af ubehag, kan præstere mere anaerobt, selvom der opstår en højere koncentration af laktat og et større forbrug af glykogen. (11). Det er i denne forbindelse, at vi i projektgruppen kan argumentere for, at hvis koffein virker smertenedsættende, kan det have en indflydelse på præstationen ved anaerobt arbejde Longterm energy system (aerob) Når intens aktivitet varer mere end nogle minutter vil longterm energy system producere størstedelen af energien. I longterm energysystem kommer energien fra kulhydrater ved processerne glykolyse, citronsyre cyklus og oxydative phosphorylation. Hvis der er tilstrækkeligt ilt til stede efter glykolysen, vil de fri elektroner blive oxideret inde i mitokondrierne, og pyrovat vil blive konverteret til acetyl-coa, som kan indgå i citronsyrecyklus. Under aerobe forhold vil udbyttet af et glukose molekyle være 32 ATP. Energien kan også komme fra fedt og protein nedbrydning.. Ved let til moderat aerob fysisk aktivitet kommer energi primært fra fedtsyrer, og ved moderat fysisk aktivitet kommer cirka halvdelen af energien fra henholdsvis fedtsyrer og kulhydrater. Når den aerobe kapacitet stiger fysisk aktivitet resulterer dette i en lavere energiudnyttelse fra fedtsyrer. Ved anaerobt arbejde kommer der ikke energi fra fedtsyrer, da fedtsyrer ikke kan indgå i glykolysen. Energi fra nedbrydning af protein får først markant betydning når glykogenreserverne er udtømte, hvilket kan ske efter træning i lange intervaller afhængigt af depoternes størrelse. (11). 4.4 Muskelarbejde Der vil i undersøgelsen blive lavet PPT-måling på m. vastus medialis, m. deltoideus og m. gastrocnemius. Disse muskler er valgt i forhold til deres funktion under cykling, samt Side 27 af 100

28 anvendeligheden til udførelse af PPT-måling. Derudover kan det undersøges, om koffein har en forskellig påvirkning på smerteopfattelsen på forskellige aktive muskler. (6). Underekstremiteterne er den primære kilde til cykelrytteres præstation. M. vastus medialis er en del af quadriceps musklen, hvis funktion er at skabe ekstension i knæleddet. M. vastus medialis er den primære muskel til generering af kraft til pedalerne. (6). M. gastrocnemius bidrager til den nedadgående kraft på pedalen under cykling. Derudover fungerer m. gastrocnemius som en buffer til at holde foden i stabil position under cykling. Under cykling vil m. deltoideus støtte vægten fra overkroppen samt stabilisere torso. Ved sprint og kraftige stigninger, hvor kropsvægten bevæges sig fra den ene til den anden side, belastes m. deltoideus. (6). Af billede 1 fremgår hvilke muskelgrupper der er aktive. Billede 1: Illustration af aktive muskler ved pedalomdrejning. (44). I denne undersøgelsen vil m. vastus medialis og m. gastrocnemius karakteriseres som primære aktive muskler, da m. vastus medialis generere den største pedal kraft og m. gastrocnemius bidrager til pedalkraften. Derudover vil m. deltoideus karakteriseres som sekundær muskel, da dens funktion er at stabilisere og støtte overkroppen. Der vil derfor undersøges, om koffein påvirker primære muskler mere end sekundære muskler under cykling ved anaerobe forhold. (6). Side 28 af 100

29 5 Metodeteori Afsnittet har til hensigt at beskrive de anvendte metoder i undersøgelsen, i forhold til metodens anvendelse, samt forklaring af nye metoder, og argumentation for valg af metode. Af anvendte metoder i undersøgelsen er der gjort brug af algometer, watt-max test, aerob og anaerob test, borgskala, pain intensity scale, puls og statistiske beregninger. 5.1 Algometer Trykalgometri kan anvendes til at måle ømhed i muskelvævet og til bestemmelse af smertetolerancetærskel. I denne undersøgelse gøres der brug af et algometer, se billede 2. Billede 2: PPT-måler anvendt i projektet Et algometer påvirker både nociceptorerne såvel som mekanoceptorer i både hud, muskler og led gennem tryk [4.1.2]. Selve målingen foretages ved, at en person presser algometeret ned på udvalgte muskelgrupper på testpersonerne, hvorefter trykket aflæse. Trykket fra algometeret bliver beregnet via tippen af enheden, der har et areal på 0,5cm 2. Dertil har algometeret også en indbygget indikator, der kan vise, hvilken hastighed trykket bliver forøget med. Alle trykmålinger i undersøgelsen bør foretages af samme person, så hastigheden, hvorved trykket bliver pålagt testpersonerne, er ens i gennem hele undersøgelsen. Trykket angives i kilopascal (kpa). (4). Smerten der måles med trykalgometeret bruges til at finde smertetærskelsværdier (4). Angivelsen Side 29 af 100

30 af smertetærskelsværdier er en subjektiv vurdering fra hver testperson. En ledning med en knap i enden er tilført algometer, og ved hver måling bliver testpersonerne udstyret med denne. Testpersonerne skal trykke på knappen når de mærker smerte, hvorefter målingen kan gemmes på enheden. Farmakologiske studier viser, at smertedetektions- og smertetolerencetærsklerne afspejler aktiveringen af smertebaner, idet tolerancetærsklen påvirkes af forskellige stoffer. (4) På baggrund af etiske problemstillinger og erfaringer i pilottesten, vælges der i denne undersøgelse at målingen kun består af smertedetektionstærsklen. Erfaring har vist, at et tryk til smertetolerancetærsklen i de valgte muskelgrupper med algometeret, er på et niveau, hvor ødelagt væv, blå-mærker, samt mén de efterfølgende dage forekommer. 5.2 Watt-max test Formålet med en watt-max test er at måle konditallet. Testen starter med syv minutters opvarmning, hvor der cykles med 100 W for mænd og 75 W for kvinder. Derefter stiger modstanden hos begge køn med 35 W for hvert andet minut indtil total udmattelse forekommer. Testresultatet er det sidste wattoutput personen har kørt, samt tiden der køres på sidste belastning. (45). Watt-max udregnes ud fra følgende formel: (45)s. 22 W = watt inden sidste intensitetsstigning, s = sekunder under den sidste intensitetsstigning. (45) Efter estimering af watt-max er det muligt at beregne konditallet. Testpersonerne skal have en kadence mellem RPM under testen (45). I vores undersøgelse vil der kun ses på watt-max værdien, og derfor vil konditallet ikke udregnes, da formålet er at finde en individuel watt værdi, der kan overføres til den anaerobe test [5.3]. Side 30 af 100

31 5.3 Test Aerob I den aerobe del af testen cykler testpersonerne med en effekt, der er bestemt ud fra watt-max testen. Testpersonerne skal cykle med en kadence rpm, og indbefatter 10 minutters opvarmning og 20 minutters efterfølgende kontinuerlig cykling. Testens varighed er 30 min, hvor testpersonerne skal starte med at cykle med 40% af deres watt-max i fem min. Herefter stiger arbejdet til 50% af deres watt-max i fem minutter, og afsluttes med 20 min arbejde ved 60% af deres watt-max. Formålet med den aerobe del er at relatere undersøgelsen til cykelsporten [1.0], samt bygge videre på tidligere aerobe undersøgelser vedrørende koffeins påvirkning på smerte og præstation [4.2.4 og 4.2.5]. Anaerob Projektgruppen har udarbejdet en anaerob test på cykelergometer. Ved denne test cykler testpersonerne med en kadence på 80 rpm og med en modstand svarende til 120% af deres wattmax indtil udmattelse, hvorefter tiden måles. Testen er designet efter at udmattelse skal ske inden for 3 minutter, da de anaerobe processer, i dette interval er den primære energikilde til arbejdet [4.3] (11). 5.4 Borgskala Borgskalaen er en generel ordinalskala (Bilag 7), som benyttes til at måle intensiteten af en persons subjektive sanseoplevelse. Borgskalaen benyttes til at vurdere dyspnø, angina-smerte og muskuskeletale smerte. (46). For at kunne vurdere den subjektive oplevelse af udmattelse under aktivitet er der udviklet talsystem, fra 6-20, hvor tallene angiver forskellige anstrengelsesgrader. Denne borg RPE (ratings of perceived exertion) skala er den mest brugte når der testes på raske personer under fysik aktivitet. (47). Borgskalaen er køns og aldersuafhængig. Den subjektive oplevelse af udmattelse er samtidig afhængig af den fysiske form som personen er i. Muskelstyrke og aerob kapacitet varierer med alderen. (47). Da alle forsøgets testpersoner er inden for nogenlunde samme aldersgruppe, ses der bort fra dette. Side 31 af 100

32 5.5 Pain intensity scale Pain intensity scale (PI-NRS) er en 11 -punkts numerisk skala der kan benyttes til at måle smerteopfattelsen (Bilag 8). Skalaen går fra 0 til 10, hvor 10 angiver uudholdelig smerte. Smertemålingen er en subjektiv vurdering af personen. PI-NRS kan bruges verbalt dvs. at personen vil får vist skemaet og derefter angiver deres smerteopfattelse. I modsætning til algometeret kan der ved smerteskalaen måles på smerten, som opstår i forbindelse med cykling på cykelergometret. Grundet skalaens nemme forståelighed og brugervenlighed foretrækker smertepatienter denne skala. PI-NRS er evalueret til at være en gyldig og pålidelig målestok for at måle smerteintensitet. (48). 5.6 Puls Puls er en fysiologisk udvidelse af pulsårerne, som opstår når hjertet trækker sig sammen. Pulsen kan betragtes som værende pulsfrekvens og dermed antallet af udvidelser i pulsåren per minut. Dette er ligeledes et udtryk for hjertefrekvensen, som angiver antal hjerteslag per minut. (49). Vi anvender pulsmålingerne som estimater for at se, om testpersonerne har givet sig lige meget under de aerobe test. 5.7 Statistik Til at undersøge koffeinens indvirkning på smerteopfattelsen, vil der blive anvendt designet clinical trial repeated measure. Derudover er undersøgelsen dobbelt-blinded, hvilket betyder, at dem der styre testprotokollen ikke ved hvilke testpersoner der får henholdsvis placebo og koffein. Der er brugt et counterbalanced design, hvor testpersonerne er opdelt i grupper af to, hvor halvdelen får placebo, den anden halvdel koffein. Derudover er der sat en kvinde i hver gruppe. Udvælgelsesmetoden til kontrol- og forsøgsgruppe, er derefter randomiseret. Ved statistiske tests, som er parametriske, laves der antagelser om, at populationen er normalfordelt (50). Der kunne ikke forefindes nogen artikler, der beskriver, at målinger ved et trykalgometer, tilsvarende det trykalgometer der er brugt i denne undersøgelse, bliver normalfordelt, når de laves på et større sample. Der har ligeledes heller ikke kunnet forefindes nogen undersøgelser der viser, at målinger i tid og puls i en cykeltest fordeler sig som normalfordeling ved en cykeltest, tilsvarende den, der er benyttet i denne undersøgelse. Side 32 af 100

33 Borgskalaen og PI-NRS er ordinalskalaer og derfor bruges der ikke parametriske tests til disse. Derfor gøres der brug af ikke parametriske test. Der benyttes Wilcoxon Signed-rank test og Spearmans Correlation. Wilcoxon Signed-rank test En Wilcoxon signed-rank test kan benyttes når to samples er fysisk associeret med hinanden. Ved testen opsættes der en nul-hypotese og en alternativ-hypotese, som svares på. Dette gøres ved at analysere på forskelle på to samples, hvorefter disse forskelle arrangeres og omregnes til en t-værdi. Efterfølgende kan der ud fra t-værdien laves et tabelopslag, hvor p-værdien aflæses. (50). Wilcoxon signed-rank test bruges i dette projekt til at undersøge, om der er signifikant forskel mellem målinger ved placebotesten og koffeintesten. Dette bliver gjort ved smertemålingerne på de tre muskler (m. vastus medialis, m. deltoideus og m. gastrocnemius), PI-NRS og tidsmålingerne ved den anaerobe test. Der udføres også Wilcoxon signed-rank test for at undersøge, om der har været standardiserede forhold ved koffeintesten og placebotesten. Derfor laves der Wilcoxon signed-rank test over pulsmålingerne efter den aerobe del af testen, over borgskalamålingerne efter den aerobe del af testen og over borgskalamålingerne efter den anaerobe test. PPT-målingerne efter den anaerobe test er korrigeret i forhold baselinemålingerne af PPT,. Spearmans Rank Correlation Korrelationsanalysen søger at vise, hvorvidt der er sammenhæng mellem et sæt af to variabler, hvor den ene ikke kan siges at være afhængig af den anden (14). I dette projekt gøres der brug af Spearmans correlations procedure. Ved Spearmans correlation arangeres dataerne for X og Y. Der udregnes Spearman rank correlation coefficient, r s, som er et estimat for population rank correlation cofficient, p s. r s, kan variere mellem -1 og 1. Den kan således fortælle, om der er en positiv lineær sammenhæng (1), negativ lineær sammenhæng (-1) eller ingen sammenhæng (0). Hvis r s, er lige 1 eller -1, er der tale om, at sammenhængen er komplet i enten en positiv eller negativ retning. Side 33 af 100

34 (14). Værdierne for Spearman rank correlation coefficient kan kategoriseres, som det fremgår af tabel 2. Tabel 2: Kategoriseret værdier for Spearman rank correlation coefficient (51). Meget svag Svag Moderat Stærk Meget stærk Der vil blive udarbejdet en korrelation over sammenhængen mellem PPT-måling for hver af de tre muskler og præstationen efter den anaerobe test. Differencen benyttes i PPT-måling og præstation mellem placebo- og koffeinmålingerne, for at se om en forøgelse i smertetærskel giver forøgelse i præstationstiden. PPT-målingerne efter den anaerobe test er korrigeret i forhold til baseline målingerne af PPT,. Side 34 af 100

35 6 Metode 6.1 Testpersoner Testgruppen blev valgt tilfældigt, og bestod af seks idrætsstuderende på 5. semester, fra Aalborg Universitet; fire mænd i alderen år og to kvinder i alderen år. Tre af mændene og en af kvinderne var fra undersøgelsesgruppen, mens de resterende var fra en anden gruppe. 6.2 Udstyrsliste Af tabel 3 fremgår, hvilket udstyr der blev anvendt på briefingsdagen, mens tabel 4 viser anvendt udstyr på testgang 1 og 2. Tabel 3: Udstyrsliste for briefingsdagen Udstyr Art Antal Badevægt Tanita 1 Pulsrem Polar 4 Yogamåtte 1 PPT-måler Algometer type II, SBMEDIC Electronics 1 Ergometercykel Ergomedic 839 E 1 Smerteskala Pain Intensity Scale 7 Udmattelsesskala 6-20 Borgskala 7 Kostlogbog 6 Deltagerinformation 6 Samtykkeerklæring 6 Testskema 1 Pulsskema Watt-max 1 Side 35 af 100

36 Tabel 4: Udstyrsliste for testdag 1 og 2 Udstyr Art Antal Kamera Iphone 1 Pulsrem Polar 4 Yogamåtte 2 PPT-måler Algometer type II, SBMEDIC Electronics 1 Ergometercykel Ergomedic 839 E 1 Plastikkopper Hvide 16 Koffein tabletter 100% farmaceutisk koffein anhydrous 12 Tomme koffeintabletter 12 Smerteskala Pain Intensity Scale 1 Udmattelsesskala 6-20 Borgskala 1 Informationsliste Udfyldt skema fra briefing 1 Muskeloversigt 1 Pulsskema aerob test 1 Pulsskema anaerob test 1 Sprittusch 1 Sportstape 1 Side 36 af 100

37 6.3 Testudførelse Undersøgelsen var opdelt i tre; en briefing, 1. testgang og 2. testgang. Formålet med briefingen var at informere testpersonerne om de to testgange, samt tilvænning af smertemåling, cyklen, samt udmattelse- og smerteskala. 1. og 2. testgang var opbygget ens. Til alle tre dage, var testpersonerne informeret om at fremmøde omklædt i t-shirt, shorts og kondisko, samt at medbringe håndklæde, drikkedunk med vand og musik; hvis de ville høre musik under cyklingen. Valgte de at bruge musik under 1. testgang medbragte de også musik ved 2. testgang. Forsøgspersonerne var informeret om at møde tre fredage i streg, hvoraf første fredag var briefing. De to testdage var dermed planlagt med en uges mellemrum, men blev ændret grundet udstyrsproblemer. Til den oprindelige 1. testgang meldte testperson 2 afbud til undersøgelsen, og udgik dermed fra forsøget, hvoraf tidsplanen blev redigeret. Grundet den sene redigering i tidsplanen, var det nødvendigt at ændre i den oprindelige rækkefølge af testpersonerne, hvoraf undersøgelsesrækkefølgen ikke var ens, for at tilgodese testpersonernes ønsker. Den første testperson som ankom ved 1. testgang, måtte ligeledes udgå, da måleudstyret ikke fungerede optimalt, og resultaterne blev kasseret. Problemet blev løst, og dataindsamlingen fortsatte den pågældende dag. Derfor blev 1. testdag foretaget 14 dage efter briefingen, en uge senere end planlagt, og 2. testdag tre dage senere, om mandagen. Briefing Mundtlig briefing Udlevering af materiale Briefing Personoplysninger Køn Alder Vægt Saddelindstillinger Watt max test Puls fra det 5. min og derfra 30. sek. Tid kørt på sidste watt Figur 3: Struktur på briefingsdagen Side 37 af 100

38 Da testpersonerne ankom, var alt udstyr opsat, og testpersonerne blev samlet i et mindre lokale, hvor de blev informeret om testens formål, herunder indtag af koffein. De blev informeret om de to testgange, Pain intensity scale, PPT-måler, borgskala og watt-max test. Ligeledes fik de udleveret samtykkeerklæring (Bilag 10), deltagerinformation (Bilag 9), borgskala (Bilag 7) og pain intensity scale (Bilag 8). Deltagerinformation og samtykkeerklæring blev gennemgået med testpersonerne. Afslutningsvis underskrev testpersonerne samtykkeerklæringen. Gennemgangen af følgende procedure skete løbende, i nævnt rækkefølge. Drengene blev vejet af mandlig undersøger, mens pigerne blev vejet af kvindelig undersøger, hvoraf målingerne blev anført i testskemaet (Bilag 1). Testpersonerne blev målt med PPT-måleren, på den placerede yogamåtte på gulvet. Efterfølgende blev der foretaget cykelindstillinger i forhold til testpersonen, som blev angivet i testskemaet. Da alle testpersoner havde været igennem diverse målinger, startede den første testperson wattmax testen, som blev udført i andet rum end de resterende testpersoner. Watt-max testen blev udført som angivet i afsnittet om Watt-max test [5.2], og resultatet blev anført i informationslisten. Pulsen blev aflæst fra det 5. minut og efterfølgende hvert 30. sekund. Disse resultater blev anført i pulsskemaet for watt-max testen (Bilag 2). I det øjeblik testen sluttede, viste undersøgeren testpersonen borgskalen, hvoraf testpersonen angav, hvor på skalaen vedkommende befandt sig. Dette blev angivet i testskemaet. Side 38 af 100

39 Testdag 1 og min PPT-måling - baseline m. deltoideus m. vastus medialis m. gastrocnemius Placebo - testperson 1,3,5 5. min Væske-udlevering Testdag 1 Testdaf 2 Koffein - testperson 2,4,6 Placebo - testperson 2,4,6 Testdag Koffein - testperson 1,3,5 65. min Aerob test 29. minut noteres puls Borgskala Pain Intensity Scale 95. min PPT-måling -aerob m. deltoideus m. vastus medialis m. gastrocnemius 99. min Anaerob test Puls hvert 20. sekund Tid ialt 104. min PPT-måling - anaerob Borgskala Pain Intensity Scale m. deltoideus m. vastus medialis m. gastrocnemius Figur 4: Struktur på testdag 1 og 2 Side 39 af 100

40 Inden testpersonerne kom, havde undersøgelsesgruppen opsat udstyret; yogamåtter, PPT-måler og ergometercykel, hvoraf displayet på cyklen var dækket med sportstape. En fra undersøgelsesgruppen, som ikke indgik i undersøgelsen, havde afmålt koffeinmængderne. Blandingen var foretaget uden opsyn fra andre end person der blandede. Opmålingen af koffein var foretaget på baggrund af testpersonernes vægt, målt ved briefingen. Der blev givet 5 mg/kg legemesvægt,± 25 mg. Forsøget var counterbalanced og dobbeltblinded [5.7], og derved var testpersonerne ligeligt opdelt, samt giveren af pillerne og modtagerne var udvidende om indholdet af det udleverede. Testpersonens nummer stod angivet på koppen, som blev udleveret, hvori kapslerne lå. Ved den efterfølgende gang modtog testpersonerne modsat blanding, således at alle testpersonerne fik en gang koffein og en gang placebo. Undersøgelsesprotokol Ved 1. testgang blev der indtegnet anatomic marks på testpersonens m. vastus medialis, m. deltoideus og m. gastrocnemius, hvorefter der blev taget et billede af punkterne, hvorved billederne blev brugt til indtegning af anatomic marks ved 2. testgang. Selve målingen blev foretaget på den placerede yogamåtte, hvor testpersonen lå placeret med den umarkerede skulder mod væggen, således at PPT-måleren kunne presses mod m. deltoideus, uden af testpersonen flyttede sig. De andre muskelgrupper blev målt. Baselinemålingerne blev angivet i muskelskemaet (Bilag 5). Derefter fik testpersonen koppen med kapslerne og et glas vand, som vedkommende indtog under observation. Efter en time, startede testpersonens aerobe testdel [5.3]. I starten af den aerobe testdel blev testpersonen informeret om pain intensity scale og borgskalen. I det 29. minut blev testpersonens puls anført i pulsskemaet (Bilag 4), samt fik vist borgskalaen og angav værdi herpå, og efterfølgende blev vist smerteskalaen, og angav værdi herpå. Begge værdier blev angivet i bilag 4. Testen stoppede efter 30 minutter, hvorefter testpersonen havde 1 minut til at ligge sig på den placerede yogamåtte ved væggen, som ved briefingen. Undersøgeren havde derefter 2 minutter til at foretage de tre forskellige PPT-målinger, hvoraf resultaterne blev anført i muskelskemaet (Bilag 5). Efter målingerne tog testpersonen plads på ergometercyklen igen, hvorpå den anaerobe testdel blev udført. Fra den aerobe testdels stop til starten af den anaerobe testdel, var der 4 min. Den anaerobe testdel blev udført, som angivet i afsnittet om den anaerobe cykelergometertest [5.3], og den korrekte watt var indstillet inden testpersonen tog plads på cyklen. Ved den Side 40 af 100

41 anaerobe testdel blev pulsen aflæst hvert 15. sekund, og anført i pulsskemaet (Bilag 3). Da testen stoppede, steg testpersonen af cyklen og lagde sig på yogamåtten placeret ved cyklen op ad væggen samtidig med, at testpersonen fik vist først borgskalaen og dernæst smerteskalaen, hvoraf testpersonen angav en talværdi. Disse blev angivet i informationsskemaet. Dette blev foretaget på 1 minut. De efterfølgende 2 minutter foretog undersøgeren de tre smertemålinger, og angav værdierne i muskelskemaet (Bilag 5). Efterfølgende blev testpersonen bedt om at svare på, om der havde været indtaget koffein ved en af de to testdage, og i så fald, under hvilken testgang. Svaret blev noteret i bilag 3. Havde testpersonen behov for aktiv restitution efter forsøget, var der cykler til rådighed. Side 41 af 100

42 7 Resultater I dette kapitel ses resultater for smerte og præstation, samt deres korrelation under den anaerobe test. Derudover vises resultaterne for borgskala og puls, for at se mulige forskelle i det aerobe arbejde under testene. 7.1 Wilcoxon Signed-Rank Test for Paired Samples Borgskala og puls Hypoteser H 0 : Koffein placebo H a : Koffein = placebo Tabel 5: Borgskala α 0.05 Tails 2 n 2 T+ 0 T- 3 T 0.05(2).2 0 Afvis H 0 hvis T - < T 0,05(2),2 H0 kan ikke afvises P-værdi P > 0.50 Tabel 6: Aerob puls α 0.05 Tails 2 n 5 T+ 8.5 T- 6.5 T 0.05(2).5 0 Afvis H 0 hvis T - < T 0,05(2),5 H0 kan ikke afvises P-værdi P > 0.50 Side 42 af 100

43 Tabel 7: Anaerob puls α 0.05 Tails 2 n 6 T T- 2.5 T 0.05(2).6 0 Afvis H 0 hvis T - < T 0,05(2),6 H0 kan ikke afvises P-værdi 0.20 > P > Præstation Hypoteser H 0 : Koffein placebo H a : Koffein > placebo Tabel 8: Præstation α 0.05 Tails 1 n 6 T T- 4.5 T 0.05(1).6 2 Afvis H 0 hvis T - T 0,05(1),6 H0 kan ikke afvises P-værdi 0.25 > p > 0.10 Side 43 af 100

44 Sekunder Præstation Kørselstider Placebo (X1j) Koffein (X2j) Figur 5: Middelværdi og spredning for placebo og koffein ved PPT-måling efter anaerob test. 160 Præstation Koffein Placebo Testpersoner Figur 6: Individuelle PPT-målinger af præstation ved koffein og placebo, korrigeret i forhold til baseline Side 44 af 100

45 7.1.3 Smerte Hypoteser PT-NRS H 0 : Koffein placebo H A : Koffein < placebo Tabel 9: PI-NRS α 0.05 Tails 1 n 2 T+ 1.5 T- 1.5 T 0.05(1).2 0 Afvis H 0 hvis T + T 0,05(1),2 H0 kan ikke afvises P-værdi P > 0.50 Hypoteser PPT-måling H 0 : Koffein placebo H a : Koffein > placebo Tabel 10: PPT-måling af m. vastus medialis α 0.05 Tails 1 n 6 T+ 18 T- 3 T 0.05(1).6 2 Afvis H 0 hvis T - T 0,05(1),6 H0 kan ikke afvises P-værdi P = 0.10 Side 45 af 100

46 PPT-måling Placebo (X1j) m. vastus medialis Koffein (X2j) m. Vastus medialis Figur 7: Middelværdi og spredning for placebo og koffein ved PPT-måling efter anaerob test. 2.5 m. vastus medialis Koffein Placebo Testpersoner Figur 8: Individuelle PPT-målinger af m. vastus medialis ved koffein og placebo, korrigeret i forhold til baseline Side 46 af 100

47 Tabel 11: PPT-måling m. deltoideus α 0.05 Tails 1 n 6 T+ 16 T- 5 T 0.05(1).6 2 Afvis H 0 hvis T - T 0,05(1),6 H0 kan ikke afvises P-værdi 0.25 > P > Placebo (X1j) m. deltoideus Koffein (X2j) m. Deltoideus Figur 9: Middelværdi og spredning for placebo og koffein ved PPT-måling efter anaerob test. Side 47 af 100

48 PPT-måling m. deltoideus Testpersoner Koffein Placebo Figur 10: Individuelle PPT-målinger af m. deltoideus ved koffein og placebo, korrigeret i forhold til baseline Tabel 12: PPT- måling m. gastrocnemius α 0.05 Tails 1 n 6 T+ 15 T- 6 T 0.05(1).6 2 Afvis H 0 hvis T - T 0,05(1),6 H0 kan ikke afvises P-værdi P = 0.25 Side 48 af 100

49 PPT-måling Placebo (X1j) m. gastrocnemius Koffein (X2j) m. Gastrocnemius Figur 11: Middelværdi og spredning for placebo og koffein ved PPT-måling efter anaerob test m. gastrocnemius Testpersoner Koffein Placebo Figur 12: Individuelle PPT-målinger af m. deltoideus ved koffein og placebo, korrigeret i forhold til baseline Side 49 af 100

50 Præstation 7.2 Spearman s Rank Correlation Hypoteser H 0 : r s 0 H A : r s > 0 Tabel 13: Udregninger af korrelation mellem PPT-måling, korrigeret i forhold til baseline, og præstation. m. vastus medialis m. deltoideus m. gastrocnemius n r s α ( crit)0,05(1), Afvis H 0 hvis r s > H 0 kan ikke afvises H 0 kan ikke afvises H 0 kan ikke afvises r s(crit) P-værdi 0.25 > P > 0.10 P = > P > m. vatus medialis Smertetærskel Diffenrence mellem placebo og koffein Figur 13: Korrelation mellem præstation og smertetærskel i m. vastus medialis Side 50 af 100

51 Præstations tid Præstation m. deltoideus Smertetærskel Difference mellem placebo og koffein Figur 14: Korrelation mellem præstation og smertetærskel i m. deltoideus m. gastrocnemius Smertetærskel Difference mellem placebo og koffein Figur 15: Korrelation mellem præstation og smertetærskel i m. deltoideus Side 51 af 100

52 8 Diskussion I afsnittet diskuteres undersøgelsens resultater i forhold til teorien og andre undersøgelser inden for samme emne. De diskuterede emner er studiedesign, smerte, præstation og sammenhængen mellem præstation og smerte. Ud fra diskussionen konkluderes der på undersøgelsens problemformulering. 8.1 Studiedesign Studiegruppen har inden testgangene udført et pilotforsøg for at højne pålideligheden af studiegruppens metoder. Pilotforsøget blev anvendt til at undersøge, om de ønskede variabler med undersøgelsen, blev inddraget i studiet. Desuden gav pilotforsøget mulighed for at tilpasse forsøget. Pilotforsøget viste, at 100% af watt-max i den anaerobe test ikke var nok til at få deltagerne til at arbejde anaerobt. Derfor blev belastningen i pilotforsøget ændret fra 100% af watt-max til 120%, for at sikre sig, at testpersonerne ville arbejde anaerobt. Årsagen til valget af en aerob test efterfulgt af en anaerob test, er for at illustrere en situation under et cykelløb, hvor rytterne i længere tid kører aerobt, hvorefter de accelerere for at køre fra feltet, i et udbrud. Der er desuden lavet flere forsøg, som viser, at -endorfiner bliver frigivet under både aerobe samt anaerobe forhold [4.1.6]. For at simulere endorfinudskillelsen i et cykelløb, er der medtaget både aerobt og anearobt arbejde. For at sikre pålidelighed og gyldighed af studiets design, er double blinded samt counterbalanced study anvendt (52) (53). Testpersonerne var informeret om at spise omtrent ens 24 timer før hver undersøgelsesgang, samt undgå motion, og blev derfor bedt om at nedskrive kost- og motionsvaner. Derved kunne disse variabler udelukkes. Dette højner pålideligheden, da der er taget højde for tilfældigheder ved indtagelse af mad og drikke samt motion. Det højner samtidig gyldigheden ved at isolere de variabler, der undersøges. Der er anvendt metodetriangulering mellem smertemålingerne; PPT-målinger og PI-NRS, samt arbejdsintensitet; puls og borgskala, for at opnå større validitet. I undersøgelsen er der anvendt seks frivillige testpersoner til at udføre testene. Da sample size er relativ lille, er der risiko for at begå type 2 fejl (50). I bilag 12 ses udregninger for størrelsen af testgruppen, for at kunne vise en signifikant forskel mellem placebo og koffein. Side 52 af 100

53 Grundet den relativ lille sample size kan der ikke argumenteres for, at sample er normalfordelt. Ved at der bruges ikke-parametriske tests, er der nogle ulemper. Der er mindre power ved ikkeparametriske test, samt de er mindre præcise. Der er ved ikke-parametriske test større risiko for type 2 fejl. (54). Grundet problemer ved første undersøgelsesgang, samt frameldelse fra en testperson, måtte designet for testpersonernes rækkefølge ændres, for at alle kunne gennemfører begge test, og derved kørte de på forskellige tidspunkter, de to testgange. Dette er en fejlkilde, og skaber et pålidelighedsproblem, da den enkelte muligvis præsterer bedre på forskellige tidspunkter af døgnet, og samtidig kan indtagelse af kost også have været markant anderledes. Der kan dermed forekomme tilfældigheder i tidspunkterne for, hvornår der præsteres bedst i forhold til, om der er blevet indtaget koffein eller placebo. Derudover kan der være tale om mangel på validitet af forsøgets data. Efter analyse af kostskemaerne fra testpersonerne, ses der ikke markant forskel i intervallet mellem madindtag og testudførsel af testpersonerne (Bilag 13). Derudover ses der heller ingen markant forskel på madindtaget dagen forinden for den enkelte testperson mellem de to testdage. 8.2 Smerte Teorien omkring smerte forklarer, at koffein har en smertenedsættende effekt grundet dens interaktion i nociception som en antagonist til adenosin [4.2.5]. Derfor kunne det forventes, at testpersonerne ville føle mindre smerte ved indtagelse af koffein. Undersøgelsens resultater viser, at der ikke er nogen signifikant forskel på koffeins påvirkning af smerteopfattelsen ved PPT-måling på m. vastus medialis (P= 0.1), m. deltoideus (0.25>p>0.1 ) og m. gastrocnemius (P=0.25), baseret på Wilcoxons statistiske test. På trods af resultaternes manglende signifikante forskel, ses der en tendens i smerteopfattelsen hos testpersonerne ved PPT-målingerne. Middeldifferencen mellem koffein og placebomålingerne for m. vastus medialis, m. deltoideus og m. gastrocnemius er henholdsvis -0.32, -0.24, og -0.15, i forhold til baselinemålingerne. Derved ses en øget smertetærskel i de tre muskler ved koffeinindtagelse end ved placeboindtagelse [Figur 7, 9 og 11]. På figur 8, der viser målingerne for hver enkelt testperson på m. vastus medialis, ses der en øget smertetærskel hos fem ud af seks testpersoner ved indtagelse af koffein end ved placebo. Ved at se på figur 10 og figur 12 er der fire ud af seks testpersoner, der har en højere smertetærskel både Side 53 af 100

54 ved måling på m. deltoideus og på m. gastrocnemius ved koffeinindtagelsen end ved placeboindtagelse [7]. I begge tilfælde er det testperson 1 og testperson 6, der har en højere smertetærskel ved placebo- end ved koffeinindtagelse. Det kan derfor tyde på, at koffein er smertenedsættende under anaerobe forhold, da koffein er antagonist til adenosin [4.2.5], selvom der ikke er nogen signifikant forskel. Dette kan skyldes undersøgelsens sample size. [8.1] Middeldifferencen ved de tre muskler viser en smertenedsættende tendens ved indtagelse af koffein. Derudover understøttes tendensen af flertallet af undersøgelsens testpersoner. Denne tendens stemmer overens med tidligere undersøgelser vedrørende koffeins påvirkning på smerteopfattelse (15) (14). I den sidstnævnte artikel er der ligeledes målt smerte ved en cykeltest. Denne måling var baseret på aktive muskler i benene, og derved udvides undersøgelsen i dette projekt til også at omhandle sekundære muskler [4.4]. Derudover undersøges der også på mekanoreceptorerne ved brug af algometer i dette projekt. Motl og Gliottoni s undersøgelse inddrager 16 forsøgspersoner, hvilket sandsynligvis har gjort det muligt for dem at kunne finde signifikans, hvor der i denne undersøgelse kun er benyttet seks testpersoner. Desuden har studiedesignene også været opstillet forskelligt. Det, at Motl og Gliottonis testpersoner kun har arbejdet aerobt samt kun vurderet smerten ud fra en pain intensity scale, kunne også være en forklaring på, at de kunne finde signifikans. Det kan også diskuteres, om brugen af det håndholdte algometer er blevet korrekt benyttet ved alle målinger, samt benyttet ens. For at sikre pålidelige data ved brug af håndholdt algometer, skal presset ske ved vinkelret tryk i forhold til huden og med et konstant tryk på. Et hurtigere tryk vil kunne medføre lave falske smertegrænsemålinger. (55). Det er i undersøgelsen forsøgt at leve op til disse retningslinjer, hvor trykket på de tre muskler er forsøgt vinkelret i forhold til huden, hvilket styrker pålideligheden. Ved måling med PPT var det samme person der foretog disse, samt personen havde øvet trykkene i forhold til de forelagte retningslinjer ved et pilotforsøg, hvilket ligeledes styrker dataenes pålidelighed. Et konstant tryk kan ikke dokumenteres, hvilket kan svække pålideligheden af dataene. Da PPT-målingerne er en direkte målemetode til smerteopfattelse, samt dataene anses som pålidelige, menes dataene ligeledes at være gyldige, da dataene beskriver det forhold, som undersøges. Side 54 af 100

55 Algometermålinger af smerte ved koffein og placebo er forskellige alt efter, hvilke muskler der måles i. Det er derudover også forskelligt, hvor tætte Wilcoxon testene for hver muskel er på at være signifikante. T-værdierne for m. vastus medialis, m. deltoideus og m. gastrocnemius er henholdsvis 3, 5 og 6. M. vastus medialis har den laveste t-værdi af de tre muskler og er derfor tættest på at være signifikant. Det kan tyde på, at koffein har haft den største effekt ved denne muskel. Dette kan skyldes, at denne muskel er en primær muskel i forhold til høj intensitets cykling [4.4]. T-værdien for m. Gastrocnemius, der i denne undersøgelse også er karakteriseret som en primær arbejdende muskel, stemmer ikke overens. Resultaterne viser ingen tendens på, at koffein påvirker smerteopfattelsen mere i de arbejdende muskler end i de sekundære muskler ved høj intensitet arbejde. Dette stemmer ikke overens med teorien, som siger, at de primære muskler er mere hypoalgetiske end de ikke aktive muskler, og derved vil kunne tåle en højere smerte under træning [4.1.5]. Årsagen kan muligvis forklares ud fra en anden undersøgelse, der har beskrevet det hypoalgetiske forhold mellem aktive og ikke aktive muskler, som var baseret på smerten ved cold pressure test og ikke smerten efter tryk ved et algometer. (25) Fire ud af seks testpersoner afgav samme PI-NRS værdi under henholdsvis koffein og placebo testgangen. Det betød, at der var to datasæt tilbage ud af de seks, som kunne bruges til Wilcoxons statistiske test, hvilket ikke var nok til at udføre en statistisk beregning. Dette kan indikere, at koffein ikke påvirker opfattelsen af smerte, eller at forsøgsdesignet ikke stemmer overens med den valgte statistiske metode. I testen bliver forsøgspersonerne bedt om at køre til total udmattelse. Denne parameter kan være årsagen til, at testpersonerne afgiver samme svar både ved og uden indflydelse af koffein på PI-NRS, da testpersonerne altid vil stoppe, når de når samme udmattelses- eller smertestadie. Den numeriske smertemålingsskala er anerkendt i forhold til at måle smerteændringer (48). Metoden er forklaret for testpersonerne, og er anvendt ens ved begge testgange, hvilket anses for at styrke pålideligheden, da der dermed ikke er tale om tilfældigheder. Da metoden måler testpersonernes oplevelse af smerte, er dataene et udtryk for det tilsigtede i undersøgelsen, og det vurderes at dataene er gyldige. Efter diskussion af de forskellige smertemålinger kunne der ses en overordnet tendens til, at koffein kan være smertenedsættende. Der ses ingen markant forskel i nedsættelsen af smerte fra Side 55 af 100

56 primære til sekundære muskler. I sammenhæng med artiklerne omhandlende koffein og smerte (15) (14) kan det tyde på, at koffein kan virke smertenedsættende [4.2.5]. 8.3 Præstation Koffeins indvirkning på præstationen kan skyldes, at koffein agerer som antagonist til adenosin [4.2.4]. Derfor kunne det forventes, testpersonerne i denne undersøgelse ville præstere bedre ved indtagelse af koffein. Dette stemmer overens med de tendenser,som ses ved de statistiske test i undersøgelsen. Resultaterne af Wilcoxons statistiske test for præstation viser, at der ikke ses en statistisk signifikans, vurderet ud fra P-værdien (0.25 > p > 0.10) mellem præstation og koffein. Ved at se på figur 6 over de individuelle resultater, ses der en tendens ved indtagelse af akut koffein, som værende præstationsfremmende ved en anaerob cykeltest. Tendensen vurderes ud fra, at fire ud af seks testpersoner forbedrer deres præstation ved indtagelse af koffein. Denne tendens stemmer overens med resultaterne fundet i andre undersøgelser (15) (56). Denne artikel (15) er dog med styrketræning og anaerobt arbejde i form af styrkeøvelser i stedet for cykling. Dette kan muligvis tyde på, at koffein virker generelt præstationsfremmende i anaerobt arbejde, ved både immediate energy system og shorttem energy system [4.3]. I artiklerne er der henholdsvis syv og elleve testpersoner, så muligvis, hvis der var flere testpersoner i denne undersøgelse, kunne der vises en signifikant forskel. Ses der på figur 6 over individuelle resultater, ses det, at testperson 4 ikke forbedrer sin præstation under indtagelse af koffein. Der ses en forskel på 6 sekunder mellem præstationen ved placebo og koffein. Det kan diskuteres, hvorvidt det er koffein, som har en indflydelse på præstationen. Testperson 6 præsterer ligeledes bedre ved placeboindtagelsen, hvor forskellen er på 15 sekunder. Her kan det tyde på, at koffein ingen effekt har haft hos testpersonen. Det kan diskuteres, om testpersonen har fået den rette mængde i forhold til kropsvægt, samt at koffein virker forskelligt hos personerne, hvilket bl.a. er påvirket af testpersonernes tidligere koffeinforbrug [4.2.4] og [6.3]. Opmålingen af koffein er ikke blevet gjort med en præcis vægt, så der kunne være afvigelser i doseringerne. Hvis effekten af koffein ikke er markant til stede hos testpersonerne, kan det diskuteres, om der er andre variabler der spiller ind såsom testpersonens motivation, som kan have en indvirkning på præstationen [4.3.2]. På figur 6 ses der hos testperson 3 og 5 en markant forbedret præstation på henholdsvis 51 og 28 sekunder ved Side 56 af 100

57 indtagelse af koffein. Resultaterne tyder på, at koffein har været en medvirkende faktor, som har øget præstationen hos testperson 3 og 5 [4.2.4]. For at undersøge om forholdene har været standardiseret omkring testene, er der anvendt puls og borgskala. Hvis der har været forskel i borgskala- og pulsmålinger fra koffeintesten til placebotesten, kan det give et pålidelighedsproblem, der kan påvirke præstationen. Ved pulsmålingerne er der ingen statistisk signifikant forskel på målingerne under den aerobe del af testen. Dette kan muligvis indikere, at testpersonerne på begge testdage har haft samme udgangspunkt for at køre den efterfølgende anaerobe test. Ved borgskalamålingerne kan der ikke udarbejdes en Wilcoxon test, da der skal være minimum fire målinger, for at der kan ses en forskel i målingerne mellem placebo og koffein. Dette gælder både den aerobe og anaerobe del af testen. Dog er det påfaldende, at testperson 6 har angivet en forskel på to værdier i borgskalamålingerne efter den aerobe test, hvilket kan tyde på, at testpersonen ikke har haft samme udgangspunkt for at køre den anaerobe test ved koffein og ved placebo. Dette kan muligvis forklare, at testperson 6 har præsteret bedre med placebo. Borgskalaen er anvendt i forhold til opfattelse af udmattelse, som den er tilsigtet (57). Der menes dermed at være tale om pålidelige data, da metoden er brugt ens ved begge undersøgelsesgange, og dermed ikke præget af tilfældige fejlkilder. Ligeledes menes dataene at være gyldige, da de beskriver det forhold, som de er tilsigtet i form af, hvordan de oplever deres udmattelse. Den indre gyldighed ses ved, at den operationelle definition i form af beskrivelse af udmattelse efter anaerob test, er et rimeligt mål for det nominelle, i form af en sprinttest ved et cykelløb. Tendensen i denne undersøgelse i sammenhæng med resultaterne i artiklerne omhandlende koffein og præstation kan tyde på, at koffein har en præstationsfremmende effekt. I forhold til undersøgelsens hypotese [1.2] kan det tyde på, at koffein virker præstationsfremmende på anaerobt arbejde. Da der ikke vises noget signifikant i denne undersøgelse, men en tendens, kan det ligge op til en udvidet undersøgelse indenfor samme område. 8.4 Sammenhæng mellem smerte og præstation På baggrund af tidligere undersøgelser (15) (14) kan det tyde på, at koffein kan være præstationsfremmende grundet en smertenedsættende effekt. Koffeins funktion som antagonist Side 57 af 100

58 for adenonsin gør, at A1 receptorerne blokeres, hvilket kan være smertenedsættende og præstationsoptimerende [4.2.4]. Resultaterne af korrelationerne viser, at der ikke er en statistisk signifikant sammenhæng mellem præstation og smertetærsklen i musklerne ved indtagelse af koffein. Dette vurderes ud fra de beregnede P-værdier (0.25>P>0.10), (P=0.10) og (0.25>P>0.10) [tabel 13]. Selvom der ikke er en statistisk signifikanst forskel, kan der tydes en tendens i sammenhængen mellem præstation og smertetærsklen. Dette ses ud fra de positive korrelationkoficienter [5.7] som giver 0.6, og 0.6 [tabel 13]. Den tilnærmelsesvise tendens understøttes af testperson 2, 3 og 5 i figur 13, 14 og 15, da de tre testpersoner både har forbedret deres anaerobe præstation samt øget smertetærskelen. Denne smertenedsættende effekt ses både i de primære og den sekundære arbejdende muskel [4.4]. De individuelle resultater for testperson 3 viser en markant forskel på differencen mellem koffein og placebo under præstation (d = 51 sek.) og smertemålingerne for de tre målte muskelgrupper (d = -0,707-0,560-0,727). Denne markante præstationsforbedring og forøgelse af smertetærsklen, kunne skabe undring om, hvorvidt personen har haft kendskab til, hvornår indtagelsen af koffein foregik. Ved kontrolspørgsmål, vedrørende tidspunkt af koffeinindtagelse, vidste testperson 3 ikke, hvornår indtagelsen forekom (Bilag 1). Resultaterne for testperson 3 tyder derfor på, at koffein har været den faktor, som har påvirket resultaterne. De tre ovennævnte testpersoner understøtter projektets hypotese [1.2] Ud fra resultaterne for testperson 4, på figur 13, 14 og 15, kan der ses en øget smertetærskel ved alle muskelmålinger (d = -0,453-0,247-0,332), men ingen optimering i præstationen (d = -6 sek.). Resultaterne stemmer ikke overens med projektets hypotese. Det tyder på, at koffein har medført en hypoalgesisk effekt for testpersonen, uden at fremme præstationen [4.1.4]. Derfor kan det tyde på, at smerteoplevelsen for testperson 4, ikke har været en væsenlig faktor for udmattelse. Figur 13, 14 og 15 viser, at de individulle resultater for testperson 6, forekommer negativ. Personen har ikke forbedret sin anaerobe præstationen (d = -15 sek.) eller øget smertetærsklen ved koffeinindtagelse (d= 0,327 0,212 0,450). Alligevel ses der en sammenhæng mellem præstationen og smertemålingernes negative værdier. De mindre værdier ved indtagelsen af koffein, kan tyde på, at den udregnede mængde koffein [6.3] ikke har haft en virkning hos Side 58 af 100

59 testpersonen. Ifølge teorien [4.2.4] [4.2.5] stemmer testpersons 6's resultater ikke overens med dette, da koffein ikke medfører en smertenedsættende eller præstationsoptimerende effekt. Resultaterne understøtter antagelsen om, at en højere smertetærskel medfører en bedre præstation. Testperson 1 forbedrer præstationen (d=11 sek.), men varierer i smerteopfattelsen i de tre muskler (d= -0,024 0,227 0,083). I forhold til projektets hypotese, ses der en præstationsfremmende effekt af koffeinindtagelse, men der ses ikke en generel smertenedsættende effekt i de tre muskler. Smertemålingerne giver ikke nogen indikation om, at koffein er smertenedsættende, som ifølge teorien [4.2.5]. Variationen i smertemålingerne kan skyldes fejlkilder vedrørende algometeret og anvendelse heraf [8.2]. På baggrund af undersøgelsens resultater ses der ikke nogen statistisk signifikant korrelation mellem præstation og smerte, men der ses nogle tendenser. Tendenserne viser, at indtagelse af koffein har en præstationsfremmende og smertenedsættende effekt. Den smertenedsættende effekt ses i alle tre muskler, hvilket tyder på, at koffein er smertenedsættende i både primære og sekudære muskler ved anaerob cykling. Korrelationen mellem smertemålingerne i de tre muskler og præstation indikere en mulig sammenhæng ved indtagelse af koffein. Tre ud af seks testpersoner understøtter hypotesen ved at have en højere smertetærskel og forbedret præstation ved koffeinindtagelse. De resterende tre testpersoner undersøtter ikke hypotesen. Korrelation koefficienter for hver af de tre muskler, og præstation kan vurderes til at have en stærk positiv sammenhæng [5.7]. Disse værdier er et resultat af testperson 3's markante forbedringer i præstation og højere smertetærskel. Andre undersøgelser (9) (14) (15) som har undersøgt koffeins indvirkning på smerte og præstation, viser både tendenser og statitiske signifikanser ved koffeinindtagelse. Undersøgelsen fortaget af Gliottoni og Motl forklare, at ved indtagelse af koffein, ses der tendenser for, at koffein virker smertenedsættende i de arbejdende muskler (14). Dette stemmer overens med denne undersøgelses smertenedsættende tendens. I undersøgelsen (14) dikusteres ingen mulige sammenhænge mellem smerte og præstation ved indtagelse af koffein, som kan understøtte denne undersøgelses korrelationstendens. For at understøtte teorien om koffeins præstationsfremmende effekt, viser flere undersøgelser af Grahem (9), at koffein virker præstationsfremmende under aktiviteter, der varer mellem 60 sekunder til to timer. Undersøgelserne viser, at der er signifikant forskel ved indtagelse af koffein Side 59 af 100

60 og præstationen. Den statistiske signifikante forskel understøtter resultaterne fundet i denne undersøgelsen, hvor fire ud af seks testpersoner forbedrer deres præstationer [8.3]. Undersøgelsen af M.J Duncan (15) indikerer lignende tendenser, som har fortaget en undersøgelse indenfor samme studieområde, omhandlende styrketræning under anaerobt arbejde. Her blev der fundet statistisk signifikant forskel ved, at koffein virker smertenedsættende og præstationsfremmende. Undersøgelsen beregner ikke korrelationen mellem smerte og præstation, og der kan derfor ikke redegøres for, om der er en sammenhæng mellem en øget smertetærskel og forbedret præstation. For at måle smerten anvendes der både PPT-måling og PI-NRS. En triangulering kan vurdere om PPT-målingerne og besvarelserne af PI-NRS stemmer overens og giver et nuanceret billedet af smerteopfattelsen [8.2]. Triangulering af smertemålinger ses ikke i tidligere undersøgelser. I en undersøgelse af Glittoni og Motl (14) er der ikke taget forbehold for kroppens egen smertenedsættende opioid, β-endorfiner. Kroppens frigivelse af β-endorfiner kan ligeledes have en indflydelse på smerteopfattelsen [4.1.6], men da β-endorfinerne er tilstede ved indtagelse af placebo og koffein, ses der bort fra, at β-endorfiner kan have en større indflydelse under indtagelse af koffein. Det kan diskuteres hvorvidt β-endorfinerne frigives hurtigere ved indtagelse af koffein, og dermed mindsker smertetærsklen ved høj intensitets arbejde. Der er ikke i denne undersøgelse taget højde for, at koffeins virrkning kan varierer mellem testpersonerne, baseret ud fra testpersonerns daglige indtagelse af koffein jf. [4.2.2], hvilket kan have betydning for resultaterne. I forhold til en tidligere undersøgelse, er testpersonernes daglige koffeinindtag undersøgt, og testpersonerne opdelt derefter (14). Denne faktor kan have betydning for koffeins virkning på testpersonerne jf. [4.2.2], og derved en mulig årsag for variationen i resultaterne. Denne undersøgelse viser mulige tendenser vedrørende korrelationen mellem smerte og præstation ved indtagelse af koffein. Tidligere undersøgelse fortaget af M. J. Duncan (15) viser ingen korrelation, men resultaterne viser en tendens i samme retning. På baggrund af teorien antages det, at koffein kan virke smertenedsættende og præstationsoptimerende, grundet blokering af adenosin receptorer [4.2.4] og [4.2.5]. Den manglende statistiske signifikant, kan skyldes tidligere omdiskuterede faktorer i undersøgelsen. Ved denne undersøgelse ses der tendenser, der kan danne grundlag for videre undersøgelse. Side 60 af 100

61 Ud fra de diskuterede emner, viser undersøgelsen tendenser, men ingen signifikante forskelle. I det følgende afsnit konkluderes der på undersøgelsens problemformulering, på baggrund af diskussionen. Side 61 af 100

62 9 Konklusion Problemformulering Hvilken virkning har akut indtagelse af koffein på præstationen og opfattelsen af smerte ved maksimal anaerobt arbejde, efter aerobt arbejde, på et cykelergometer for 5. semesters idrætsstuderende på Aalborg Universitet? Hypotese Indtagelse af koffein virker smertenedsættende og derfor præstationsoptimerende på anaerobt arbejde. Resultaterne viser ingen statistisk signifikant forskel, eller signifikant korrelation, i forhold til koffeinens virkning på smerteopfattelsen og præstationen ved anaerobt arbejde. Dog tyder det på, at koffein har en præstationsoptimerende effekt, samt nedsætter smerteopfattelsen. Ved korrelation ses der en tendens til, at koffeins præstationsoptimerende effekt skyldes nedsat smerteopfattelse. Da der ikke ses en signifikant forskel, kan hypotesen ikke bekræftes. Side 62 af 100

63 10 Perspektivering Dette studie havde til formål, at undersøge hvorvidt koffein havde en indvirkning på smerteopfattelsen og præstation ved anaerobt arbejde. Undersøgelsens resultater er ikke statiske signifikante, og kan derfor ikke påvise, at koffein er smertenedsættende, og derved virker præstationsoptimerende. Den manglende signifikans kan skyldes testgruppens størrelse, men de indsamlede data viser interessante tendenser, som kunne danne grundlag for en videre undersøgelse inden for samme område. Undersøgelsen kunne optimeres, ved at øge antallet af testpersoner. Ved et øget antal testpersoner, kan de indsamlede data blive mere repræsentativt i forhold til undersøgelsens formål. Dette studie kunne danne grundlag for en videre undersøgelse, som mere dybdegående kunne redegøre for koffeinens betydning ved anaerobt arbejde. Det ville i den forbindelse være relevant at forholde sig kritisk til det studiedesign som blev anvendt i det nuværende studie. Der er i diskussionen fremhævet en mulig årsag til, hvorfor testpersonerne afgav samme PI-NRS og borgskalaværdier under både koffein og placebopåvirkning [8.2]. Hvis en videre undersøgelse, om koffeins effekt på mulig nedsat smerteopfattelse og udmattelse under cykling skulle inkluderes, kunne studiedesignet anvendte metoder modificeres. En mulig ændring til en sådan videreførelse, kunne være at foretage en PPT-baselinemåling, efterfulgt af 15 minutter aerob cykelopvarmning på 60% af watt-max. Den anaerobe testudførsel skulle ændres, således at testpersonerne skulle cykle 45 sekunder ved 90% af deres watt-max, med en kadence på 90. Efter hver gennemført runde, angiver testpersonernes deres subjektive syn på, hvor de ligger i forhold til PI-NRS- og borgskalaerne. Testen skulle fortsætte indtil testpersonerne ikke kunne gennemføre en runde med den valgte kadence. Ved testens afslutning, skulle der foretages en PPT-måling. Derved ville forsøgsdesignet være optimeret og skalaerne udnyttet yderligere til at undersøge koffeinens effekt ved anaerobt arbejde. Fokusset i denne undersøgelse har været cykling, men i den forbindelse kunne et lignende studie også blive lavet inden for andre sportsgrene som fx løb og svømning, hvor anaerobe processor foregår. Det kunne være relevant at undersøge koffeins påvirkning på andre sportsgrenes præstation og smerteopfattelse ved anaerob træning, da effekten af koffein på anaerob præstation og smerteopfattelse ikke nødvendigvis er den samme i alle sportsgrene og fysiske aktiviteter. Sådanne undersøgelserne skulle have samme mål, således at koffeins indvirkning stod centralt, og den eneste ændrende faktor ville være den valgte anaerobe aktivitet. Derved kunne der dannes Side 63 af 100

64 en bedre forståelse for koffeinens indflydelse på det anaerobe arbejde i både de primære og sekundære muskler i den pågældende sportsgren. Gennem sådanne undersøgelser, kunne resultaterne sætte fokus på koffein som en mulig præstationsfremmende middel inden for sportsverdenen, da den førhen har været på WADA s liste, men blev taget af i Side 64 af 100

65 11 Referenceliste 1. Dodd SL, Herb RA, Scott KP. caffeine and exercise performance: Sports medicine; Davis JK, Green JM. Caffeine and anaerobic performance: ergogenic value and mechanisms og action: sportsmed; Carmichael C, Joffre P. The Lance Armstrong Performance Program: Rodale; Jensen T, Dahl JB, Arent-Nielsen L. Smerter: baggrund, evidens og behandling: Fadls forlag; Woolf K, Bidwell WK, Carlson AG. The effect of caffeine as an ergogenic aid in anaerobic exercise : Human Kinetics; Sovndahl, Shannon. Cycling Anatomy: Human kinetics; WADA. [Online].; 2013 [cited Available from: 8. WADA. WORLD ANTI-DOPING CODE : World Anti-Doping Agency ; Graham TE. Caffeine and Exercise Metabolism, Endurance and Performance : Adis International Limited ; WADA. THE 2013 MONITORING PROGRAM : World anti doping agency; McArdle WD, Katch FI, Katch VL. Exercise Physiology. 7th ed.: thepoint; fitnessnord. fitnessnord.dk. [Online]. [cited Available from: bodylab. bodylab.dk. [Online]. [cited Available from: Gliotoni RC, Motl RW. Effect on caffeine on leg-muscle paon during intense cycling exercise possible role of anxiety sensitivity Duncan MJ, Stanley M, Parkhouse N, Cook K, Smith M. Acute caffeine ingestion enhances strength performance and reduces perceived exertion and muscle pain perception during resistance exercise: Routledge; Kovacs EMR, Martin AM, Brouns F. The Effect of ad libitum Ingestion of a Caffeinated Carbohydrate-Electrolyte Solution on Urinary Caffeine Concentration After 4 Hours of Endurance Exercise : Department of Human Biology, Maastricht University; Jacobsen B. Videnskabsteori: Gyldendal Uddannelsen; Side 65 af 100

66 18. Jensen MB, Nørager LB. Cafffein- fysiologiske of farmakologiske aspekter: videnskab og praksis; IASP. iasp-pain.org. [Online].; 2012 [cited Available from: [ 20. D'Mello R, DIckenson AH. Spinal cord mechanism of pain: Br J Anaesth; Sawynoka J, Liub XJ. Adenosine in the spinal cord and periphery: release and regulation of pain: Elsevier; D'Mello. Spinal cord mechanisms of pain : Aneasth; Rasmussen B, Lisby H. Klinisk håndtering af patienter med kroniske smerter: Fysioterapeuten; Woolf CJ. Noicicetors - noxious stimulus detectors: Neuro; Vaegter BV, Handberg G, Graven-Nielen T. Similaritues between exercise-induced hypoalgesia and conditioned pain modulation in humans: Press; Goldfarb AH, Jamutas AZ. β-endorphin Response to Exercise: Adis; Fukata J, Nakai Y, Endo K, Imura H. Hypoglycemia-induced elevation of immunoreactive β- endorphin level in cerebrospinal fluid in the cat: Elsevier; Radosevich PM, Lace BD, Williams PE, Brown LL, Abumrad NN. Stress-induced release of brain and pituitary β-endorphin: Major role of endorphins in generation of hyperthermia, not analgesia: Elsevier; Millan MJ, Przewlocki R, Jerlicz M, Gramsci C, Hollt V, Herz A. Effects of insulin-induced hypoglycemia on plasma and cerebrospinal fluid levels of ir-fl-endorphins, ACTH, cortisol, norepinephrine, insulin and glucose in the conscious dog : Elsevier; Lambrechtsen J, Puggard L. koffeins indvirkning på blodtrykket: Syddansk universitet; Goldstein J. Caffeine as an analgesic adjuvant : San Francisco Clinical Research Center; Schachtel BP, Thoden WR, konerman JP, Brown A, Chaing DS. Headache pain model for assessing and comparing the efficacy of over-the-counter analgesic agents: Clin Pharmacol Ther; Migliardi JR, Armelline JJ, Friedman M, Gillings DB, Beaver WT. Caffeine as an analgesic adjuvant in tension headache: Clin Pharmacol Ther; Myers DA, Shaikh Z, Zullo TG. Hypoalgesic Effect of Caffeine in Experimental Ischemic Muscle Contraction Pain: American Headache Society; Side 66 af 100

67 35. Sawynok J, Reid AR. Caffeine inhibits antinociception by acetaminophen in the formalin test by inhibiting spinal adenosine A1 receptors : Department of Pharmacology, Dalhousie University ; Sawynok J. Caffeine and pain : Department of Pharmacology, Dalhousie University ; Owoyele BB, Toki TO, Etu AK, Olaleye SB, Soladoye AO. Anti - noiciception produced by caffeine: University; Greer F, Mclean C, Graham TE. caffeine, performance, and metabolism during repeated wingate exercise tests: american physiological society; Spencer MR, Gastin PB. Energy system contribution during 200-m to 1500-m running in highly trained athletes: Sci Sports Exerc; Hermansen L. Effect of metabolic changes on force generation in skeletal muscle during maximal exercise. In: Human muscle fatigue: physiological mechanisms.: Pitman; Wilmore JH. Influence of motivation on physical work capacity and performance: journal of applied physiology ; Morre, Murphy. Development og an anaerobic capacity test for field sport athletes : Journal of Science and medicine in sport; Karlson J, Diamant B, Saltin B. muscle Metabolites during Submaximal and Maximal Exercise in Man : Karolinska Institutet; pinkbike. pinkbike.com. [Online]. [cited Available from: Sinus L, Nordsborg N, Timmerman M. Testmanual patientinterview og konditionstest. 2nd ed.: Sundhedsstyrrelsen; Borg G. Borg's percieved exertion and pain scales: human kinetics; Hansen BL, Vestergaard H, Johannessen T, Løge I. sundhed.dk. [Online].; 2009 [cited Available from: Hawker GA, Mian S, Kendzerska T, French M. measure of adult pain : arthritis care; Raven PB, Wasserman DH, Squires WG, Murray TD. exercise physiology, an integrated approach: Wadsworth; Zar JH. Biostastical analysis. 5th ed.: Pearson; Side 67 af 100

68 51. Weir L. statstutor.ac.uk. [Online]. [cited Available from: Bland M. An Introduction to medical statistics: Oxford university press; Palmer KNV, Geake MR, Brass W. CLINICALTRIAL OF METHYL CYSTEINE HYDROCHLORIDE IN CHRONICBRONCHITIS : JSTOR; Siegel S. Nonparametric Statistics: American Statistical Association ; Kinser AM, Sands WA, Stone MH. Reliability and validity of a pressure alogometer: National Strength and Conditioning Association; Silva-Cavalcante MD, Correia-Oliveira CR, Santos RA, Lopes-Silva JP, Lima HM, Bertuzzi R, et al. Caffeine Increases Anaerobic Work and Restores Cycling Performance following a Protocol Designed to Lower Endogenous Carbohydrate Availability: Silva-Cavalcante; Chen MJ, Fan X, Moe ST. Criterion-related validity of the Borg ratings of perceived exertion scale in healthy individuals: a meta-analysis: Journal of sport sciences; Fukuda DH, Smith AE, Kendall KL, Stout JR. The possible combinatory effects of acute consumption of caffeine, creatine, and amino acids on the improvement of anaerobic running performance in humans: Nutrion Research; Kram undersøgelsen: Syddansk Universitet Statens Institut for folkesundhed; Marangos PJ, Boulenger JP. Basic and Clinical Aspects of Adenosinergic Neuromodulation : Ankho International Inc. ; Derry CJ, Derry S, Moore RA. Caffeine as an analgesic adjuvant for acute pain in adults (Review) : Wiley; Karepetian KG, Engels JH, Gretebeck AK, Gretebeck J. Effect of Caffeine on LT, VT and HRVT: Georg Thieme Verlag KG Stuttgart; Nehlig A, Daval JL, Debry G. Caffeine and the central nervous system: mechanisms of action, biochemical, metabolic and psychostimulant effects: Elsevier Science Publishers B.V ; Chen MJ, Fan X, Moe ST. Criterion-related validity of the Borg ratings of perceived exertion scale in healthy individuals: a meta-analysis: Routledge; CHesterton LS, Barlas P, Foster NE, Baxtor DG, Wright CC. Gender differences in pressure pain threshold in healthy humans: International association for the study of pain; Slater H, Theriault E, Ronningen BO, Clark R, Nosaka K. Exercise-induced mechanical hypoalgesia in musculotendinous tissues of the lateral elbow: Elsevier; Side 68 af 100

69 67. Ohrbach R, Gale EN. Pressure pain threshold in normal muscles reliability, measurement effects, and topographic diffrences: Elsevier; Fischer AA. presurre algometry over standard values, validity and reproducibility of pressure threshold: elsevier; fysio.dk. [Online].; 2013 [cited Available from: Side 69 af 100

70 12 Bilagsliste Bilag 1: Testskema Bilag 2: Puls under watt-max test Bilag 3: Puls ved aerob test, borgskala og PI-NRS Bilag 4: Pulsmåling ved anaerob test, borgskala og PI-NRS Bilag 5: Muskelskema Bilag 6: Kostlogbog Bilag 7: Borgskala Bilag 8: Pain Intensity Numeric Rating Scale Bilag 9: Deltagerinformation Bilag 10: Samtykkeerklæring Bilag 11: Koffein og placebo fordeling Bilag 12: Resultatbehandling udregninger Bilag 13: Kostlogbog for testperson Bilag 14: Kostlogbog for testperson Bilag 15: Kostlogbog for testperson Bilag 16: Kostlogbog for testperson Bilag 17: Kostlogbog for testperson Bilag 18: Kostlogbog for testperson Side 70 af 100

71 Bilag 1: Testskema Tabel 14: Information for hver enkelt testperson Testperson Køn Kvinde Mand Mand Mand Mand Kvinde Alder Vægt Koffein mængde (mg) Længde saddel Højde saddel Sidste Watt Tid på sidste Watt (sek) Watt-max (35*t/120) 40 % % % Anaerob Watt- max test på % Spørgsmål hvornår indtagelse af Koffein? Gættede 2. testgang. Ved ikke Ved ikke Ved ikke Ved ikke Ved ikke Side 71 af 100

72 Bilag 2: Puls under watt-max test Tabel 15: Puls for watt-max testen under briefing. 1.vægt øgning 2.vægt øgning 3.vægt øgning 4.vægt øgning 5.vægt øgning 6.vægt øgning 7.vægt øgning 8.vægt øgning 9.vægt øgning Cykeltid i alt (min) Målin g hvert 30. sek Testperso n 1 Testperso n 2 Testperso n 3 Testperso n 4 Testperso n X 161 X X 156 X X Testperso n 6 14:10 19:10 21:07 17:00 15:58 19:19 Side 72 af 100

73 Bilag 3: Puls ved aerob test, borgskala og PI-NRS Tabel 16: Første testgang Testperson 1 Testperson 2 Testperson 3 Testperson 4 Testperson 5 Testperson 6 Pulsmåling efter 29 min Borgskala PI-NRS Tabel 17: Anden testgang Testperson 1 Testperson 2 Testperson 3 Testperson 4 Testperson 5 Testperson 6 Pulsmåling efter 29 min Borgskala PI-NRS Bilag 4: Pulsmåling ved anaerob test, borgskala og PI-NRS Tabel 18: Første testgang Pulsmåling hver 15 sek Testperson 1 Testperson 2 Testperson 3 Testperson 4 Testperson 5 Testperson Cykeltid i alt (sek) Borgskala PI-NRS Side 73 af 100

74 Tabel 19: Anden testgang Pulsmåling hver 15 sek Testperson 1 Testperson 2 Testperson 3 Testperson 4 Testperson 5 Testperson Cykeltid i alt (sek) Borg skala PI-NRS Bilag 5: Muskelskema Tabel 20: Muskelmålinger ved første testgang Målinger m. vastus medialis m. deltoideus m. gastrocnemius Testperson 1 Baseline Aerob Anaerob Testperson 2 Baseline Aerob Anaerob Testperson 3 Baseline Aerob Anaerob Testperson 4 Baseline Aerob Anaerob Testperson 5 Baseline Aerob Anaerob Testperson 6 Baseline Aerob Anaerob Side 74 af 100

75 Tabel 21: Muskelmålinger ved anden testgang Målinger m. vastus medialis m. deltoideus m. gastrocnemius Testperson 1 Baseline Aerob Anaerob Testperson 2 Baseline Aerob Anaerob Testperson 3 Baseline Aerob Anaerob Testperson 4 Baseline Aerob Anaerob Testperson 5 Baseline Aerob Anaerob Testperson 6 Baseline Aerob Anaerob Side 75 af 100

76 Bilag 6: Kostlogbog Tabel 22: Skabelon for kostlogbog 24 timer inden teststart Indtagelse af mad Indtagelse at drikkelse Hvis der skulle forekomme motion 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 Side 76 af 100

77 Bilag 7: Borgskala Figur 16: Borgskala Side 77 af 100