Metaboliske omkostninger ved siddende, stående og overgange

Introduktion Regelmæssig fysisk aktivitet (PA) har en positiv indflydelse på de fleste fysiologiske processer i den menneskelige krop. Omvendt bidrager stillesiddende adfærd (SB) - for meget siddende til forskel fra for lidt fysisk aktivitet - negativt til cardiometaboliske sundhedsresultater og for tidlig dødelighed [1-3]. Fedme er resultatet af et langsigtet overskud af forbrugt energi vs. energiforbrug, en positiv energibalance [4]. Mens overspisning bestemt bidrager til en positiv energibalance, er epidemien af ​​fedme og relaterede metaboliske lidelser også drevet af reduktioner i energiforbruget [5]. Moderne menneskelige miljøer er vidt forskellige fra vores forfædres. Den teknologiske udvikling inden for transport, kommunikation, arbejdspladser og hjemmeunderholdning giver et væld af komfort, men øger tidsforbruget i SB, hvilket repræsenterer omkostningerne for menneskers sundhed [6]. Med øget brug af computere kan kontormedarbejdere blive siddende i lange perioder, hvor metaboliske omkostninger (MC) er minimale, hvilket gør mange arbejdspladser til fedmemiljøer [7]. Siddetid bidrager ikke kun til positiv energibalance, men er også en uafhængig risikofaktor for overskydende fedme [8,9] og fedme [10] selv blandt personer, der deltager i høje niveauer af moderat til kraftig fysisk aktivitet (MVPA) [11, 12]. Selv uden at udføre motion kan folk have markant varierende niveauer af lav intensitet fysisk aktivitet (LIPA), hvilket igen varierer betydeligt PA energiforbruget (PAEE) med op til 2000 kcal/dag [13]. Nye beviser understøtter gennemførligheden af ​​at hæve daglig MC ved at erstatte kontorarbejdsrelateret SB med LIPA via arbejdsstationsalternativer til de traditionelle kontorstole og stationære computerbaserede kombinationer [14].

Uanset den samlede siddetid er der vokset evidens for de metaboliske fordele ved at afbryde siddetiden oftere [15-17], med mindre fokus på MC som følge af disse pauser. Der er noget grundlæggende videnskab om forskellene mellem MC forbundet med "sidde" og "stående", men resultaterne er modstridende [14,18]. Også andre alternativer er blevet undersøgt [14,19], og det ser ud til, at med hensyn til MC, at sidde på en stabilitetsbold eller at bruge sidde-stå/stående skriveborde er sammenlignelige med den traditionelle siddende tilstand EE (≅1,2 kcal min(-1) )). Løbebåndet og pedalbordene (aktive arbejdsstationsalternativer) har vist sig at give det største løfte i form af EE (≅2-4 kcal min(-1)) [14]. En anden strategi er at indføre gåpauser i forlænget stillesiddende tid, som ifølge en nylig undersøgelse [20] kan give yderligere 24, 59 eller 132 kcal om dagen, hvis de rejste sig op og gik i et normalt, selvvalgt tempo for én, to eller fem minutter sammenlignet med at sidde i den 8-timers arbejdsperiode. Fra denne intervention blev hjertefrekvens (HR) også undersøgt for at vurdere forskelle mellem tilstande uden signifikante mellemtilstandsforskelle for hjertefrekvens. Derfor er det at tage pauser fra siddende stilling en potentiel udvej for at forhindre fedme og stigningen i fedme, men det reelle bidrag fra den simple handling at rejse sig fra en siddende stilling og vende tilbage til den siddende stilling (sidde/stå overgang) på MC og HR er endnu ikke undersøgt. For at overvinde disse begrænsninger vil der blive udført et randomiseret kontrolleret forsøg for at undersøge MC og HR forbundet med siddende, stående og overgange mellem tidligere adfærd i laboratoriemiljøer og ved hjælp af nøjagtige metoder (indirekte kalorimetri). Ved at inkludere denne metodiske tilgang vil vi være i stand til at estimere det yderligere bidrag fra en "pause" sammenlignet med blot at stå, når man akkumulerer stillesiddende tid på MC og HR [18].

Hypotese

1. Den procentvise stigning i MC og hjertefrekvens (HR) over hvile i forbindelse med siddende, stående og siddende/stå overgange vil være forskellig, uafhængigt af køn, kropssammensætning og alder.
2. MC, enten pr. kg kropsvægt eller pr. kg fedtfri masse, forbundet med at sidde og stå, vil være ens, men der forventes en højere omkostning for overgange mellem siddende og stående, uanset køn, alder og FFM.

Formål

1. At bestemme MC-forskellene mellem siddende, stående og overgangsforhold, justering for virkningerne af køn, kropssammensætning og alder.
2. At bestemme HR-forskellene mellem siddende, stående og overgange, justering for virkningerne af køn, kropssammensætning og alder.

Deltagere Prøveeffektanalyse Til prøve- og effektberegninger brugte vi (GPower-software, version 3.1.9.2) og betragter MC som den kontinuerlige responsvariabel. Baseret på et pilotstudie med en lille prøvestørrelse, der havde til formål at teste forskellene i MC mellem de tre tilstande vurderet ved indirekte kalorimetri, har vi en effektstørrelse på cirka 0,385 ved at bruge gentagne målinger ANCOVA. Derfor bliver vi nødt til at studere 50 deltagere for at kunne afvise nulhypotesen om, at populationsmiddelværdierne for de tre eksperimentelle forhold er lig med sandsynlighed (potens) 0,8. Type I fejlsandsynligheden forbundet med denne test af denne nulhypotese er 0,05. I betragtning af, at en frafaldsrate på 10 % kan forekomme på grund af ugyldige data, vil vi tilmelde 60 deltagere ved hjælp af et crossover-design, hvor deltagerne vil blive tilfældigt tildelt til at udføre de 3 betingelser i forskellige rækkefølger.

Prøverekruttering og udvælgelse Der udtages i alt 60 raske deltagere, både mænd og kvinder. Deltagerne vil blive rekrutteret gennem annoncer placeret i nærheden af ​​institutionen og frivilligt deltage i denne undersøgelse. Hvis inklusionskriterier er til stede, vil deltagerne blive tilfældigt tildelt en af ​​betingelsernes ordrer og deltage i undersøgelsen.

Vurderinger Antropometri Emner vil blive vejet til nærmeste 0,1 kg iført minimalt tøj og uden sko, og højden vil blive målt til nærmeste 0,1 cm i en digital vægt med integreret stadiometer (Seca, Hamborg, Tyskland) i henhold til de standardiserede procedurer beskrevet andetsteds [21 ]. BMI vil blive beregnet ved hjælp af formlen [vægt(Kg)/højde2(m2)].

Kropssammensætning For at estimere total fedtmasse og FFM vil det blive brugt dobbeltenergi røntgenabsorptiometri (Hologic Explorer-W, Waltham, USA). En helkropsscanning vil blive udført, og dæmpningen af ​​røntgenstråler pulseret mellem 70 og 140 kV synkront med linjefrekvensen for hver pixel af det scannede billede vil blive målt.

Resting Energy Expenditure (REE) REE vil blive estimeret ved hjælp af et åbent kredsløbsspirometrisystem (MedGraphics Corporation, Breezeex Software). Forsøgspersoner vil ligge på ryggen i ~45 minutter. Kalorimeteranordningen er fastgjort til masken, og åndedræt-for-ånde VO2 og VCO2 måles i en periode på 30 minutter. Data vil blive analyseret i overensstemmelse med procedurer beskrevet andetsteds [22].

MC-måling i hver testtilstand MC'en vil blive estimeret ved hjælp af et åbent kredsløbsspirometrisystem (MedGraphics Corporation, Breezeex Software). Hver deltager skal gennemføre 4 perioder (betingelser) på 10 minutter, hvor kalorimeteret er fastgjort til masken, og åndedræt for åndedrag VO2 og VCO2 måles i 40 minutter. Den første betingelse er at blive siddende i en stol, med hænderne placeret på toppen af ​​lårene i 10 minutter, forblive ubevægelige. Den anden betingelse er identisk med den første, men deltageren er i oprejst stilling (stående). Til sidst, i den tredje betingelse, vil deltageren udføre en siddende-til-stående efterfulgt af en stå-til-siddende overgang, hvert minut. Rækkefølgen af ​​de tre betingelser vil blive tilfældigt tildelt. Hjertefrekvensen måles kontinuerligt ved hjælp af et pulsoximeter, der er fastgjort til MedGraphics-systemet. Dette er en medicinsk enhed, der indirekte overvåger iltmætningen af ​​en patients blod (i modsætning til måling af iltmætning direkte gennem en blodprøve). Hjertefrekvens og iltforbrugsdata vil blive analyseret minut for minut.

Statistisk analyse Statistisk analyse vil blive udført ved hjælp af SPSS Statistics version 22.0, 2013 (SPSS Inc., Chicago, IL). Beskrivende statistik (middelværdi ± SD) vil blive beregnet for alle udfaldsmålinger. Normaliteten vil blive verificeret ved hjælp af Kolmogorov-Smirnov-testen. Et gentaget mål ANCOVA med post hoc analyse vil blive brugt til at sammenligne forskellene mellem tilstande, justere for potentielle kovariater (FFM og alder) og overveje rækkefølgen af ​​tilstandes randomisering som en mellem-subjekt effekt. For at teste sfæriciteten eller homogeniteten af ​​varianser vil Mauchlys statistiske test blive udført. Statistisk signifikans vil blive sat til (p<0,05)

Risk/benefit-analyse Undersøgelsens første mål er at vurdere MC forbundet med siddende, stående og siddende-til-stående overgange. Ved at gøre dette vil vi være i stand til at estimere det ekstra bidrag fra den faktiske overgang til MC sammenlignet med blot at sidde eller stå i længere perioder. Beviser fandt, at SB havde skadelige virkninger på den generelle sundhedstilstand, specifikt forbundet med en positiv energibalance, der fører til fedt og vægtøgning, hvilket øger risikoen for fedme og relaterede metaboliske risikofaktorer. Derfor vil deltagerne kun have gavn af denne intervention [23]. Der vil ikke blive tilføjet nogen risiko for at deltage i undersøgelsen, da der ikke vil være nogen risiko forbundet med selve interventionen. Anerkendte og sikre teknikker vil blive brugt til at vurdere MC og kropssammensætning.

Fortrolighed og fortrolighed af data Denne forskning vil kun finde sted, hvis den er godkendt af den etiske komité for Faculdade de Motricidade Humana fra Universidade de Lisboa og vil blive udført i overensstemmelse med Helsinki-erklæringen for humane studier. Alle deltagere vil blive informeret om de mulige risici ved undersøgelsen, før de giver deres skriftlige informerede samtykke til at deltage. De indsamlede data vil blive behandlet og analyseret, men fortrolighed og fortrolighed vil altid blive holdt. Derfor bliver alle data indsamlet og behandlet uden nogen personlig identifikator, og vi vil aldrig give koden. Data opbevares i excel- og SPSS-fil på fakultetsserveren, der er tilsluttet Motions- og Sundhedslaboratoriet. Senere vil dokumenterne modtaget med hver deltagers data blive destrueret, efter at databasen er opbygget.

Deltagerkompensation og forsikring Der er ingen udgifter og omkostninger forbundet med deltagelse i denne undersøgelse, derfor behøver deltagerne ingen forsikring. Som beskrevet i det informerede samtykke vil transport til laboratoriet dog blive støttet af deltagerne.

Hvem skal man kontakte i tilfælde af uheld? Pedro Júdice.

Interessekonflikter Forfatterne erklærer, at der ikke er nogen interessekonflikter i denne undersøgelse.