Endurance races effects in non-elite runners by clinical biomarkers and bioimpedance measurements
Authors:   , Roca Rodríguez Emma 
Published: July 2023

Participation in marathons and ultra-endurance races is growing every day, but it is worrisome that these types of races are becoming mass events, where many runners are not sufficiently prepared. For example, in the 2017 Barcelona marathon there were 19.740 runners, whereas in the 2007 marathon there were 7.430_ runners (Zurich Barcelona Marathon). In the age of social media everyone wants to put his/her photo and comment on instagram, facebook, twitter, etc., about the achievement reached, without caríng if his/her healt.h has been compromised. A marathon or longer distance races, require significant exertions and result in impact to our bodies and bring short and long-term consequences for our health. Never befare has running been so fashionable, but to what extent is it done in a healthy manner?
The motivation and merit of this thesis líes in the fact of finding the impact of a 42km run on our body and evaluate the risk of muscle and cardiac damage, inflammation and infection, and renal impairment. The results embodied in the different research articles of this thesís, due to the small number of runners are subjective and show a tendency to be validated in other studies with more athletes.
More than 80 non-elite runners were studied during 4 years (from 2016 to 2019). The changes evaluated in pre-race conditions {baseline), at the end, and 48h post-race were through blood and saliva biomarkers. Additionally, other variables were assessed before the race, like nutrition balance and sorne specific supplement intake, and it was proved how the body weight, recovery time, and amount of training done can directly affect the runner's performance and health.
The highest elevations in biomarkers associated to muscle damage (CK), inflammation (CRP), and cardiovascular health (Hs-TnT, NT-proBNP, ST2) were seen in the runners with the worse performance time and less training hours before-race. Also, the marathon provoked changes in the salivary immunity and increased the risk of developing a respiratory tract infection. In addition, supplementation actions like polysaccharide-based ones, positively affected on the immune response initiated during a 42 km effort.
By BIVA methodogly, a correlation can be made with a displacement ofthe vector impedance at 24 h and 48 h post-race on the tolerance ellipses of a European Caucasian reference population with biomarkers of renal damage. Transient values of acute kidney injury (AKI) stage 1, more related to inflammatory factors rather than muscle damage, were found in many marathoners which recovered mostly 48 h post-race. ·
Regarding diet, a correct mono- and poly-unsaturated fatty acid, potassium, and magnesium intake befare the marathon influenced better performance and better cardiovascular health. But, what are the negative long-term effects of these acute changes in clinical biomarkers and bioimpedance measurements after 42 km? How does it affect an inadequate diet and preparation? This thesis is based on five original publications, three accepted and two under review, separated in three chapters ordered from 2 to 4, starting with cardidVascular biomarkers, immunity, and supplements. In Appendix 1, renal function and bioimpedance vector displacement, and in Appendix 2, diet effects on performance and cardiac health. An introduction in Chapter 1, describes the rationale of the published work and its place within the whole topic of this thesis. As an elite runner for many years and already a veteran, this thesis is my "grain of sand" in the fasciriating world of metabolic responses while running.
La participació en maratons i curses d'ultra resistència creix cada dia, però és preocupant que aquest tipus de curses es converteixin en esdeveniments massius, on molts corredors no estan prou preparats. Per exemple, a la marató Barcelona del 2017 hi havía 19.740 corredors, mentre que a la marató del 2007 hi havia 7.430 corredors (Zurich Barcelona Marató). En l'era de les xarxes socials, tots volen posar la seva foto i comentar a lnstagram, Facebook, Twitter, etc., sobre l'assoliment aconseguit, independentment de si la seva salut s'ha vist compromesa. Una marató o cursa de llarga distància, requereix esforços sígnificatius i té un impacte en el nostre cos amb unes conseqüències a curt i llarg termini pera la nostra salut. Mai abans havia¿ estat tan de moda córrer, però fins a quin punt es fa de manera saludable? La motivació i el mèrit d'aquesta tesi rau en el fet de veure !'impacte d'una carrera de 42 km en el nostre cos i avaluar el risc de dany muscular i cardíac, d'inflamació i infecció, i d'insuficiència renal. Els resultats exposats en els diferents articles d'investigació d'aquesta tesi, a causa del petit nombre de corredors, són subjectius i mostren una tendència a ser validats en altres estudis amb més atletes. Es van estudiar més de 80 corredors no elit durant 4 anys (del 2016 al 2019). Els canvis avaluats en les condicions prèvies a la cursa (estat basal), al final i 48 hores després de la cursa, es van realitzar a través de biomarcadors en sang i saliva. A més a més, es van avaluar altres variables abans de la cursa, corn l'equilibri nutricional i una suplementació específica, i es va demostrar com el pes corporal, el temps de recuperació i la quantitat d'entrenament realitzat poden afectar directament el rendiment i la salut del corredor. Les elevacions més altes en els biomarcadors associats amb el dany muscular (CK), la inflamació (CRP) i la salut cardiovascular (Hs-TnT, NT-proBNP, ST2) es van observar en els corredors amb pitjor rendiment en carrera i amb menys hores d'entrenament abans de la cursa. A més, la marató va provocar canvis en la immunitat salival i va augmentar el risc de desenvolupar una infecció del tracte respiratori. Així mateix, les accions de suplementació com les basades en polisacàrids van afectar positivament la resposta immune iniciada durant l'esforç de córrer 42 km. Segons el mètode BIVA, es pot fer una correlació del desplaçament del vector impedància a les 24 h i 48 h després de la carrera sobre les el·lipses de tolerància d'una població de referencia caucàsica europea, amb els biomarcadors de dany renal. Els valors transitoris de la lesió renal aguda (AKI) tipus 1, més relacionats amb factors inflamatoris que amb el dany muscular, es van trobar en molts maratonians que van recuperar a les 48 h després de la cursa. Pel que fa a la dieta, una correcta ingesta d'àcids grassos monoinsaturats i poliinsaturats, potasi i magnesi abans de la marató va influir en un millar rendiment i una millar salut cardiovascular. Però quins són els efectes negatius a llarg termini d'aquests canvis aguts en els bíomarcadors clínics i en les mesures de bioimpedància després de 42 km? Com afecta una dieta i una preparació inadequades? Aquesta tesi es basa en cinc publicacions originals, 3 acceptades i dos en revisió, separades en tres capítols ordenats del 2 al 4, començant amb biomarcadors cardiovasculars, infecció, immunitat i suplementació. En l'Annex 1, la funció renal i el desplaçament del vector de bioimpedància, i l'Annex 2, els efectes de la dieta sobre el rendiment í la salut cardíaca. Una introducció al Capital 1 descriu la justificació del treball publicat i el seu lloc dins el tema general d'aquesta tesi. Com a corredora d'elit durant molts anys i ja veterana, aquesta tesi és el meu "gra de sorra" en el fascinant món de les respostes metabòliques mentre correm.
La participación en maratones y carreras de ultra resistencia crece cada día, pero es preocupante que este tipo de carreras se conviertan en eventos masivos, donde muchos corredores no están lo suficientemente preparados. Por ejemplo, en la maratón Barcelona de 2017 había 19.740 corredores, mientras que en la maratón de 2007 había 7.430 corredores (Zurich Barcelona Marathon). En la era de las redes sociales, todos quieren subir su foto y comentar en Instagram, Facebook, Twitter, etc., sobre el logro alcanzado, sin importar si su salud se ha visto comprometida. Una maratón o carrera de larga distancia, requiere esfuerzos significativos y tiene un impacto en nuestro cuerpo con unas consecuencias a corto y largo plazo para nuestra salud. Nunca antes había estado tan de moda correr, pero ¿hasta qué punto se hace de manera saludable?
La motivación y el mérito de esta tesis radica en el hecho de ver el impacto de una carrera de 42 km en nuestro cuerpo y evaluar el riesgo de daño muscular, daño cardíaco, inflamación, cambios inmunológicos, infección, e insuficiencia renal.
Un total de 234 corredores no elite se estudiaron durante 4 años (del 2016 al 2019). Los artículos presentados en esta tesis se basan en los corredores que participaron en la maratón del 2016. En el artículo “The Dynamics of Cardiovascular Biomarkers in non-Elite Marathon Runners” se analizaron 79 corredores, en el de “Salivary immunity and lower respiratory tract infections in non-elite marathon runners” se analizaron 47 corredores y en el de “Effects of a polysaccharide-based multiingredient supplement on salivary immunity in non-elite marathon runners” se analizaron 41 corredores.
Los cambios evaluados en las condiciones previas a la carrera (estado basal), al final y 48 horas después de la carrera, se realizaron a través de biomarcadores de sangre y saliva. Además, se evaluaron otras variables antes de la carrera, como el equilibrio nutricional y una suplementación específica, y se demostró como el peso corporal, el tiempo de recuperación y la cantidad de entrenamiento realizado pueden afectar directamente el rendimiento y la salud del corredor.
Las elevaciones más altas en los biomarcadores asociados con el daño muscular (CK), la inflamación (CRP) y la salud cardiovascular (Hs-TnT, NT-proBNP, ST2) se observaron en los corredores con peor rendimiento en carrera y con menos horas de entrenamiento antes de la misma.
Además, la maratón provocó cambios en la inmunidad salival y aumentó el riesgo de desarrollar una infección del tracto respiratorio. A su vez, las acciones de suplementación como las basadas en polisacáridos afectaron positivamente la respuesta inmune iniciada durante el esfuerzo de correr 42 km.
Según el método BIVA, se puede hacer una correlación del desplazamiento del vector impedancia a las 24 h y 48 h después de la carrera sobre las elipses de tolerancia de una población de referencia caucásica europea, con los biomarcadores de daño renal. Los valores transitorios de la lesión renal aguda (AKI) tipo 1, más relacionados con factores inflamatorios que con el daño muscular, se encontraron en muchos maratonianos que recuperaron a las 48 h después de la carrera.
Con respecto a la dieta, una correcta ingesta de ácidos grasos monoinsaturados y poliinsaturados, potasio y magnesio antes de la maratón influyó en un mejor rendimiento y una mejor salud cardiovascular.
¿Pero cuáles son los efectos negativos a largo plazo de estos cambios agudos en los biomarcadores clínicos y las mediciones de bioimpedancia después de 42 km? ¿Cómo afecta una dieta y una preparación inadecuadas?
Esta tesis se basa en cinco publicaciones originales, tres aceptadas y dos en revisión, separadas en tres capítulos ordenados del 2 al 4, comenzando con biomarcadores cardiovasculares, infección, inmunidad y suplementación. En el Anexo 2, la función renal y el desplazamiento del vector de bioimpedancia, y en el Anexo 3, los efectos de la dieta sobre el rendimiento y la salud cardíaca. Una introducción en el Capítulo 1 describe la justificación del trabajo publicado y su lugar dentro del tema general de esta tesis. Como corredora de élite durante muchos años y ya veterana, esta tesis es mi "grano de arena" en el fascinante mundo de las respuestas metabólicas que hace nuestro cuerpo mientras corremos