The physiological impact of simulated combat training on Norwegian soldiers: A study of stressors and health outcomes

Abstract

Hensikt: Den militære populasjonen er avhengig av å være i god mental og fysisk form for å kunne prestere under militære operasjoner. Nyere studier viser at flere stressorer under kamptrening påvirker både akutt og kronisk stressrespons i soldater, som videre er vist til å påvirke deres prestasjon og helse. Hensikten ved denne studien er å undersøke de akutte fysiologiske effektene av hard fysisk trening, mental utmattelse, søvnmangel og energi utmattelse i soldater under fire-dagers simulert kamptrening. Målet med studien var å undersøke fysiologiske effekter av stressorer hos soldater ved a sammenligne kroppskomposisjon og blod biomarkører før og etter simulert kamptrening. Spesifikt fokuserte vi på metabolske endringer, skade på skjelettmuskulatur, og stress på hjertet.

Metode: I denne kohort studien med et pre- og post- design, er det inkludert 48 (12 kvinner og 36 menn) soldater fra den norske luftkrigsskolen, i aldergruppen 20-29 år, som deltok i obligatorisk simulert kamptrening. Kroppskomposisjon ble målt ved å bruke bioelektrisk impedance (InBody, 770), i tillegg ble blod bio-markører testet gjennom blodprøver og kapillær blodgass ved St.Olavs hospital, Trondheim. Alle statistiske tester ble utført ved å bruke tilgjengelige programvare (Graphpad prizm 10 for macOS, Versjon 10.2.1 (339).

Resultater: Vi observerte en signifikant nedgang i total kroppsvekt som følge av simulertkamptrening (79.3 ± 12.7 to 74.9 ± 12.3, p <0.001), inkludert nedgang i total kropps vann, muskel masse og kroppsfett. Alle elektrolytt- og ernærings markører (triglyserider, glukose, natrium (Na+), kalsium (Ca2+), og klorid (Cl-)) ble signifikant redusert, utenom kalium (K+), som viste ingen endring. Disse funnene var like for både kvinner og menn. Metabolske markører slik som pH, pCO2 og BE ble signifikant redusert, med en signifikant økning i anion gap. Laktatnivåer viste ingen signifikant forskjell som følge av simulert kamptrening. Stressmarkører indikerte en signifikant økning i kortisol, CK, troponin T og CK-MB, hvor CK-MB kun var signifikant hos menn. I tillegg var ACTH signifikant redusert hos menn. Markører for lever og organ skade (ASAT, ALAT, og bilirubin) ble signifikant økt, samtidig ble kreatinin signifikant redusert som følge av simulert kamptrening.

Konklusjon: Funnene i dette studiet bekrefter behovet for omfattende monitorering og håndtering av metabolsk acidose, elektrolytt balanse, hydrerings status and stressnivå i soldater som gjennomgår simulertkamp trening. Å sørge for tilstrekkelig med næring, hydrering, og nok restitusjonstid er kritisk for å redusere mulige negative helseeffekter, samt ivareta prestasjon under og etter simulert kamptrening. Denne studien tilføyer ny kunnskap om militær helse og trening, spesielt rundt de fysiologiske effektene som følge av simulert kamptrening. Mer forskning er nødvendig for å kunne si noe mer konkret rundt kjønnsforskjeller i militære populasjoner, i tillegg er viktig å øke bevisstheten rundt fysiologiske effekter av militær trening for å kunne iverksette strategier for å opprettholde soldaters helse og prestasjon under militære øvelser.

Introduction: The military population is dependent on being in a mentally and physically healthy state to be able to perform well during military operations. Recent studies show that multiple stressors during combat training influence both acute and chronic stress response in soldiers, ultimately affecting their performance and health. The aim of this study was to investigate the acute physiological effects of strenuous physical activity, mental strain, sleep deprivation and energy depletion during four days of SCT, by analyzing changes in body composition, and blood biomarkers. Furthermore, we chose to focus primarily on metabolic changes, skeletal muscle damage, and myocardial stress.

Method: This cohort study with a pre- and post-design, included 48 (12 female and 36 male) soldiers from the Royal Norwegian Air Force Academy, aged 20-29 years, who participated in mandatory SCT. Body composition was measured using the bioelectrical impedance (InBody, 770), and blood bio markers collected through blood samples and capillary blood gas at St.Olavs hospital, Trondheim. All statistical tests were applied using available software (Graphpad prizm 10 for macOS, Version 10.2.1 (339).

Results: We observed a significant decrease in total body weight following SCT (79.3 ± 12.7 to 74.9 ± 12.3, p <0.001), including reductions in total body water, muscle mass and body fat mass. All electrolyte- and nutritional markers (triglyceride, glucose, natrium (Na+), calcium (Ca2+) and chloride (Cl-)) were significantly decreased, except for kalium (K+) which showed no change. These findings were consistent for both women and men. Metabolic markers such as pH, pCO2 and BE significantly decreased, while anion gap was significantly increased. Lactate levels showed no significant change following SCT. Stress biomarkers indicated a significant increase in cortisol, CK, troponin and CK-MB, with CK-MB only being significant in the male population. Additionally, ACTH levels were significantly decreased in men. Markers of liver and organ injury (ASAT, ALAT and bilirubin) were significantly increased, while creatinine levels significantly decreased following SCT.

Conclusion: These findings support the necessity for comprehensive monitoring and management of metabolic acidosis, electrolyte imbalances, hydration status and stress levels in soldiers undergoing SCT. Ensuring sufficient nutrition, hydration, and recovery time is crucial to reduce negative health effects and maintain optimal performance during and following SCT. This study contributes new knowledge on military health and training, specifically the physiological effects of SCT. More research is needed about differences in sex in the military population, as well as more knowledge on the physiological effects of military training to further incorporate strategies to enhance soldiers’ health and performance in military combat situations.