Effekt af højintensiv intervaltræning på metabolisk kondition hos overvægtige mænd. (CALIN)

Deltagere:

Til denne undersøgelse blev 16 voksne mænd med overvægt eller fedme (BMI-område 28 - 36 kg/m2) rekrutteret og randomiseret i to eksperimentelle grupper (højintensiv træning (n=8) og kontinuerlig moderat intens aerob træning (n=8) )). Randomisering blev udført med kuvertmetoden. Deltagerne blev udelukket, hvis de havde diabetes (HbA1c>6,5%), svær muskuloskeletale (f.eks. slidgigt), kardiovaskulær (f.eks. kronisk hjertesvigt) eller respiratorisk (f.eks. kronisk obstruktiv lungesygdom (KOL)) problemer, baseret på medicinske dokumenter A underskrevet informeret samtykke blev givet af alle deltagere før studieoptagelse. Undersøgelsen blev godkendt af den etiske komité på Gent Universitetshospital (B670201318620).

Intervention:

Interventionsgruppen udførte en intervaltræning med høj intensitet [HIIT]. HIIT-gruppen fulgte et 10-ugers træningsprogram. Deltagerne trænede i 40 minutter, to gange om ugen, under supervision af to fysioterapeuter. Hver træningssession inkluderede en opvarmning [stræk af de store muskelgrupper og kardiovaskulære øvelser ved 30 % af maksimal cykluseffekt i fem minutter], en sprintintervalblok [10 minutter], kontinuerlig aerob træning [10 minutter], endnu et sprintinterval blokering [10 minutter] og nedkøling [udstrækning af de store muskelgrupper og kardiovaskulære øvelser ved 30 % af peak Watt i 5 minutter]. I de første 5 uger bestod hver sprintintervalblok af 10 sprintkampe [>100 r/min] på 15 sekunder ved en cyklusmodstand, der matchede den ventilatoriske tærskel [VTR], afvekslet med 45 sekunders relativ hvile [50 r/min kl. VTR]. Fra uge 6 til uge 10 blev intensiteten af ​​sprint og relativ hvile øget op til 110 % af VTR.

Sammenligningsgruppe:

Den sammenlignende gruppe udførte en kontinuerlig aerob træning [CAT] i 10 uger, to gange om ugen og 40 minutter pr. session [volumen og frekvens er lig med HIIT]. Protokollen for CAT-gruppen bestod af opvarmning [strækning af de store muskelgrupper og kardiovaskulære øvelser ved 30 % af peak cykling power output i fem minutter], kontinuerlig aerob træning [3 gange 10 minutter] og nedkøling [stræk af store muskelgrupper og kardiovaskulære øvelser ved 30 % af maksimal cykluseffekt i fem minutter]. Under den kontinuerlige aerobe protokol [cykling eller stepping] trænede deltagerne i 10 minutter ved en HR svarende til HR ved VT [60 r/min], som blev øget til 110 % af VT fra uge 6 og fremefter. Træningen blev superviseret af to fysioterapeuter.

I begge træningstilstande cyklede deltagerne i første og tredje blok og cyklede eller trådte i anden blok. Træningsprogrammerne blev gennemført i fysioterapiafdelingen på universitetshospitalet i Gent.

Udfaldsvariable:

Kvantificeringen af ​​alle undersøgte variable blev udført af blindede bedømmere. Alle tests og målinger blev udført på træningslaboratoriet i Fysioterapiafdelingen, Gent Universitet (maksimal træningstest, metabolisk fleksibilitet) eller på Institut for Endokrinologisk Universitetshospital Gent (OGTT og muskelbiopsi) eller Afdeling for patologisk anatomi (muskelhistologi). Forud for alle test og målinger var deltagerne godt informeret og fortrolige med udstyret og testprotokollerne. Alle deltagere fra hver gruppe blev testet på det samme tidspunkt på dagen før og efter intervention. Alle deltagere opretholdt normal fysisk aktivitet og kostmønstre og afstod fra udtømmende fysisk træning tre dage før hver forsøgsdag. Antropometri Højde blev målt til nærmeste 0,1 cm ved hjælp af et stadiometer (Holtain Ltd, Pembrokeshire, UK). Vægten blev målt til nærmeste 0,1 kg på en digital balancevægt (Seca, Tyskland) med forsøgspersonen iført let tøj og ingen sko. Body mass index (BMI) blev beregnet ud fra vægt og højde.

Fysisk kondition Maksimal kardiopulmonal træningstest. Deltagerne blev testet på et computerdrevet cyklo-ergometer (Marquette Case, Marquette Electronics, Milwaukee, WI, USA) ved hjælp af en rampet protokol (20 W/min) startende ved 40 W. Tolv-aflednings elektrokardiogram og hjertefrekvens (HR ) blev testet registreres kontinuerligt under testen, hvorimod blodtrykket blev målt med et manuelt blodtryksmåler hvert andet minut. Forsøgspersonerne blev bekendt med testproceduren før baseline test. Forsøgspersonerne blev spurgt og opfordret til at udføre træningstest indtil fysisk udmattelse eller indtil lægen stoppede testen på grund af alvorlige bivirkninger, såsom tiltagende brystsmerter, svimmelhed, potentielt livstruende arytmier, klinisk vigtige ST-segmentafvigelser, markant systolisk hypotension eller hypertension . Testene blev klassificeret som maksimale, når respiratorisk udvekslingsforhold (RER) steg til over 1,1. Åndedrætsgasmålinger blev opnået ved at anvende en Metalyzer 3B (Cortex, Leipzig, Tyskland). Iltforbrug (VO2), kuldioxidproduktion (VCO2), minutventilation (VE), tidalvolumen, respirationsfrekvens og blandet eksspiratorisk kuldioxidkoncentration blev målt kontinuerligt med blandet kammeranalyse. Peak VO2 blev udtrykt som den højest opnåede VO2 i løbet af de sidste 30 sekunders træning i henhold til retningslinjerne fra American Thoracic Society. Ventilatortærsklen (VT) blev bestemt ud fra de metaboliske ækvivalenter af O2 og CO2 (VE/VO2 og VE/VCO2). Det punkt, hvor VE/VO2 steg uden en stigning i VE/VCO2, blev identificeret som VT.

Basal respiratorisk udvekslingsforhold Deltagerne skulle ligge på ryggen i 30 minutter efter en natfaste i et stille og termoneutralt miljø. Basalt iltforbrug og kuldioxidproduktion blev målt med en automatiseret respiratorisk gasanalysator ved hjælp af en maske (Metalyzer 3B; Cortex, Leipzig, Tyskland). Gasanalysatorsystemet blev kalibreret før hvert eksperiment. RER blev beregnet som VCO2/VO2. Dette forhold ligger i et interval mellem 0,7 og 1,0, hvilket indikerer dominerende fedtoxidation til dominerende kulhydratoxidation.

Oral glucosetolerancetest (OGTT) Kl. 8:00 , efter en 10- til 12-timers faste natten over, modtog forsøgspersoner en 75-g OGTT. Blodprøver blev taget ved -30, -15, 0, 30, 60, 90 og 120 minutter til måling af plasmaglucose- og insulinkoncentrationer. Insulinniveauer blev bestemt under anvendelse af immunanalyzeren COBAS e411 (Roche). Glucose blev analyseret ved hexokinasemetoden (COBAS, Roche).

For at evaluere insulinfølsomhed blev en OGTT-sammensat score beregnet baseret på referencen fra Matsudoa et al. Denne score er sammensat som 10.000/kvadratrod af (fastende glukose x fastende insulin) x (gennemsnitlig glukose x gennemsnitlig insulin under OGTT). Jo højere score, jo bedre insulinfølsomhed.

Muskelbiopsi Efter en 1-times hvileperiode blev en perkutan nålebiopsiprøve taget fra højre vastus lateralis muskel med en biopsipistol (nål 14G) under lokalbedøvelse gennem et 2 mm snit i huden (2-3 ml lidocain) under vejledning af ekkografi. To muskelprøver på 15 mg blev taget og inkuberet i PG (Paraformaldehyd og Glutaaraldehyd) til transmissionselektronmikroskopi (TEM).

Transmissionselektronmikroskopi TEM blev brugt til at bestemme IMCL og mitokondrielle karakteristika. Prøver blev set ved 6.500 x ved anvendelse af en JEOL 1200EX TEM. Seksten mikrofotografier blev erhvervet fra 8 tilfældigt udvalgte langsgående snit af muskelfibre (2 mikrofotografier/fiber) fra hver individuel muskel - et mikrofotografi erhvervet nær celleoverfladen, der repræsenterer den subsarcolemmale (SS) region, og den anden erhvervet af parallelle bundter af myofibriller, der repræsenterer den intramyofibrillære (IMF) region. Lipiddråber og mitokondrielle fragmenter blev omkredset og omdannet til faktisk størrelse ved hjælp af et kalibreringsgitter. For hvert sæt af 16 billeder blev den gennemsnitlige IMCL- eller mitokondriestørrelse (µm2), det samlede antal IMCL-dråber eller mitokondrier pr. kvadratmikrometer væv (#/µm2) beregnet i IMF- og SS-rummene ved hjælp af digital billedbehandlingssoftware (Image Pro Plus, ver. 4,0; Mediekybernetik, Silver Springs, MD). Referencen for kvantificering af SS-rum var det cytoplasmatiske rum mellem sarcolemmaet og det første lag af myofibriller.

Statistiske analyser Alle data blev analyseret med et kommercielt tilgængeligt statistisk softwareprogram (Statistical Package for the Social Sciences, SPSS 20.0, SPSS Chicago, IL, USA). Data er udtrykt som middelværdi og standardafvigelse (SD). På grund af den lille stikprøvestørrelse blev en ikke-parametrisk statistisk evaluering foretrukket. For at evaluere præ-post forskelle inden for grupper blev der udført en Wilcoxon test. For at evaluere præ-post forskelle mellem grupper, blev forskelle mellem præ- og post-evaluering beregnet (før minus post) og sammenlignet med en Mann Withney U-test. Signifikansniveauer blev sat til P