Anabolismus vyvolaný odporovým cvičením u mládeže a dospělých

Cvičení s odporovým cvičením (RET) u dětí a dospívajících se stalo oblíbenou oblastí výzkumu s rostoucím množstvím důkazů podporujících jeho použití. Stanovisko a konsensuální prohlášení o RET pro děti naznačují, že je bezpečný a účinný při zvyšování svalové síly, zlepšování sportovního výkonu a zmírňování rizika zranění. Nervové a svalové mechanismy mohou zlepšit svalovou sílu po RET. Nervové faktory zahrnují zlepšený nábor a odpalování motorických jednotek jedince a svalové faktory zahrnují především zvětšení velikosti svalu (hypertrofie).

U dětí je málo známo o tom, jak tyto mechanismy souvisí se svalovou silou. Existuje velmi málo důkazů o morfologických změnách po RET u dětí. Proto je konvenční moudrost, že děti se spoléhají pouze na nervové faktory ke zlepšení síly po RET, pravděpodobně kvůli jejich nižší hladině cirkulujících androgenů. Nicméně některé studie naznačují svalovou hypertrofii vyvolanou RET u dětí a dospívajících, což naznačuje, že s určitými tréninkovými protokoly mohou děti dosáhnout svalového růstu.

K hypertrofii svalových vláken dochází, když je rychlost syntézy svalových proteinů (MPS) vyšší než rychlost odbourávání proteinů, a zvyšuje se požitím aminokyselin z potravy. Kvůli etickým obavám se získáváním vzorků svalů (tj. ze svalových biopsií) u pediatrické populace nebyly míry MPS dříve hodnoceny po RET u dětí. Nedávné pokroky v metodologii stabilních izotopů umožňují odhad MPS v neinvazivním dechovém testu, který je založen na retenci esenciální aminokyseliny (tj. leucinu), která je přednostně metabolizována v kosterním svalu. Vzhledem k tomu, že aminokyseliny mohou být „uloženy“ pouze ve funkčních tělesných bílkovinách a jejich přebytek se přemění na energii (tj. oxiduje), je tato neinvazivní technika ideální pro bezpečný odhad anabolického (tj. růstového) potenciálu RET u dětí. Podobné techniky využívající požité stabilní izotopy byly skutečně bezpečně a úspěšně použity u dětí a dospívajících.

Cílem navrhovaného výzkumu je prozkoumat účinky akutního záchvatu RET na retenci leucinu (zástupce MPS) u dětí, dospívajících a dospělých pomocí neinvazivního dechového testu. Předpokládá se, že po záchvatu RET bude retence proteinů zvýšena ve všech skupinách ve srovnání s necvičeným stavem. Avšak v důsledku vyšší bazální míry retence leucinu (tj. pro růstové procesy) bude zvýšení indukované RET u dětí a dospívajících relativně nižší.

Design: Navrhovaná studie bude používat průřezový design, který bude porovnávat retenci leucinu v klidu, stejně jako po záchvatu odporového cvičení u dětí, dospívajících a dospělých.

Postupy: Účastníci budou muset absolvovat tři návštěvy Laboratoře aplikované fyziologie na Brock University, aby dokončili všechny postupy.

Během návštěvy 1 budou účastníci a jejich zákonní zástupci (pokud jsou mladší 18 let) informováni o všech testech a postupech, které proběhnou během trvání studie. Před přistoupením k dalším dotazníkům bude od účastníků a jejich opatrovníků (v případě dětí a mladistvých) získán písemný a ústní souhlas. Poté budou vyplněny dotazníky zaměřené na zdravotní problémy, pubertální fázi, praktiky atletického tréninku, menarché a užívání orální antikoncepce (pro dospívající a dospělé ženy), obvyklé stravovací návyky a obvyklou fyzickou aktivitu. Rovněž budou provedena antropometrická měření (tj. výška, výška sedu, složení tělesného tuku, tloušťka kožní řasy, délka končetin, obvod končetin, plocha průřezu svalů). Na základě dotazníků a antropometrických měření budou účastníci seznámeni se cvičeními, která mají provádět v rámci RET sezení. U těchto cvičení bude také testována síla každého účastníka.

Návštěvy 2 a 3 budou sloužit jako experimentální sezení a budou sestávat z RET a odpočinkové relace, provedené ve vyváženém pořadí. Na tyto sezení účastníci dorazí ráno nalačno a bude jim poskytnuta standardizovaná snídaně a nápoj. Na začátku experimentálních sezení se účastníkům zatají dech. Poté bude následovat RET v jednom ze sezení nebo pokračující odpočinek. Dávka izotopu L-[1-13C]leucinu bude poté spotřebována na základě tělesné hmotnosti každého účastníka (v rámci proteinového a sacharidového nápoje) a dech každého účastníka bude nadále shromažďován po dobu následujících 5 hodin (celkem 11 vzorky dechu). Během tohoto období odběru dechu dostane každý účastník malé občerstvení.

Odporové cvičení: Testování síly a tréninkový protokol budou zahrnovat následující cviky, které budou všechny prováděny na posilovacích strojích. Použití takového vybavení je považováno za bezpečnější než použití volných závaží, protože při pohybech končetin je méně stupňů volnosti, což zabraňuje technickému selhání před svalovou únavou. Budou se provádět tyto cviky: leg press vsedě, tlak nad hlavou vsedě, hrudní tlak vsedě, horizontální řada vsedě. Cvičení budou prováděna technikami popsanými Kanadskou společností pro fyziologii cvičení (CSEP - PATH, 2021).

Protokol RET se bude skládat ze 3-5 sérií každého cviku při 70-80% 1RM. Každé cvičení bude prováděno až do selhání (tj. dokud účastník již nebude moci dokončit pohyb bezpečnou technikou), protože se to ukázalo jako optimální pro stimulaci MPS a vyvolání svalové hypertrofie. Očekává se, že v jedné sérii bude dokončeno přibližně 8-15 opakování a mezi sériemi bude dáno přibližně 90 sekund odpočinku. Již dříve se ukázalo, že podobný protokol akutní RET je dostatečným stimulem pro vyvolání rozdílů v retenci leucinu ve srovnání s klidem (testováno pomocí neinvazivního dechového testu, který bude použit v navrhované studii) u dospělých.

Účastníky navrhované studie budou muži a ženy předpubertální děti (~7-12 let), dospívající (~13-16 let) a dospělí (18-35 let).