Stoffwechselkosten für Sitzen, Stehen und Übergänge

Einleitung Regelmäßige körperliche Aktivität (PA) beeinflusst die meisten physiologischen Prozesse im menschlichen Körper positiv. Umgekehrt wirkt sich sitzendes Verhalten (SB) – zu viel Sitzen im Gegensatz zu zu wenig körperlicher Aktivität – negativ auf die Gesundheit des Herz-Kreislauf-Stoffwechsels und die vorzeitige Sterblichkeit aus [1-3]. Fettleibigkeit resultiert aus einem langfristigen Überschuss an verbrauchter Energie gegenüber verbrauchter Energie, einer positiven Energiebilanz [4]. Während übermäßiges Essen sicherlich zu einer positiven Energiebilanz beiträgt, wird die Epidemie von Fettleibigkeit und damit verbundenen Stoffwechselstörungen auch durch eine Verringerung des Energieverbrauchs vorangetrieben [5]. Die modernen menschlichen Umgebungen unterscheiden sich erheblich von denen unserer Vorfahren. Technologische Entwicklungen in den Bereichen Transport, Kommunikation, Arbeitsplatz und Home-Entertainment bieten viel Komfort, erhöhen jedoch die in SB verbrachte Zeit, was Kosten für die menschliche Gesundheit verursacht [6]. Durch die zunehmende Nutzung von Computern können Büroangestellte längere Zeit sitzen bleiben, wobei die metabolischen Kosten (MC) minimal sind, was dazu führt, dass viele Arbeitsplätze zu adipösen Umgebungen führen [7]. Die Sitzzeit trägt nicht nur zu einer positiven Energiebilanz bei, sondern ist auch ein unabhängiger Risikofaktor für übermäßige Adipositas [8,9] und Fettleibigkeit [10], selbst bei Menschen, die ein hohes Maß an mäßiger bis starker körperlicher Aktivität (MVPA) ausüben [11, 12]. Selbst ohne sportliche Betätigung kann es bei Menschen zu deutlich schwankenden LIPA-Werten (Low Intensity Physical Activity) kommen, die wiederum den PA-Energieaufwand (PAEE) um bis zu 2000 kcal/Tag erheblich variieren lassen [13]. Neue Erkenntnisse belegen die Machbarkeit einer Erhöhung der täglichen MC durch den Ersatz büroarbeitsbezogener SB durch LIPA über Workstation-Alternativen zu den herkömmlichen Kombinationen aus Bürostuhl und Desktop-Computern [14].

Unabhängig von der gesamten Sitzzeit mehren sich die Belege für die metabolischen Vorteile einer häufigeren Unterbrechung der Sitzzeit [15-17], wobei aufgrund dieser Pausen weniger Wert auf MC gelegt wird. Es gibt einige grundlegende wissenschaftliche Erkenntnisse zu den Unterschieden von MC im Zusammenhang mit „Sitzen“ und „Stehen“, die Ergebnisse sind jedoch widersprüchlich [14,18]. Auch andere Alternativen wurden untersucht [14,19] und es scheint, dass das Sitzen auf einem Stabilitätsball oder die Verwendung von Sitz-Steh-/Stehpulten in Bezug auf MC mit dem traditionellen Sitzzustand EE (≅1,2 kcal min(-1) vergleichbar ist )). Es hat sich gezeigt, dass das Laufband und Trettische (aktive Arbeitsplatzalternativen) hinsichtlich des EE (≅2–4 kcal min(-1)) die größten Aussichten bieten [14]. Eine andere Strategie besteht darin, bei längerer sitzender Tätigkeit Gehpausen einzuführen, die laut einer aktuellen Studie [20] zu zusätzlichen 24, 59 oder 132 kcal pro Tag führen können, wenn man einmal aufsteht und in einem normalen, selbstgewählten Tempo geht. zwei oder fünf Minuten im Vergleich zum Sitzen während der achtstündigen Arbeitszeit. Im Rahmen dieser Intervention wurde auch die Herzfrequenz (HR) untersucht, um Unterschiede zwischen Erkrankungen zu beurteilen, ohne dass es signifikante Unterschiede zwischen den Erkrankungen bei der Herzfrequenz gab. Daher ist das Einlegen von Sitzpausen ein potenzielles Mittel zur Vorbeugung von Fettleibigkeit und dem Anstieg von Fettleibigkeit, doch der eigentliche Beitrag des einfachen Aufstehens aus einer sitzenden Position und der Rückkehr in die sitzende Position (Sitz-Steh-Übergang) bei MC und HR ist es muss noch untersucht werden. Um diese Einschränkungen zu überwinden, wird eine randomisierte kontrollierte Studie durchgeführt, um die MC und HR im Zusammenhang mit Sitzen, Stehen und Übergängen zwischen den vorherigen Verhaltensweisen in Laborumgebungen und unter Verwendung genauer Methoden (indirekte Kalorimetrie) zu untersuchen. Durch die Einbeziehung dieses methodischen Ansatzes werden wir in der Lage sein, den zusätzlichen Beitrag einer „Pause“ im Vergleich zum bloßen Stehen abzuschätzen, wenn wir sitzende Zeit auf MC und HR akkumulieren [18].

Hypothese

1. Der prozentuale Anstieg von MC und Herzfrequenz (HF) über dem Ruhezustand, der mit Sitzen, Stehen und Sitz-/Stehübergängen verbunden ist, ist unabhängig von Geschlecht, Körperzusammensetzung und Alter unterschiedlich.
2. Der mit Sitzen und Stehen verbundene MC, entweder pro kg Körpergewicht oder pro kg fettfreier Masse, wird ähnlich sein, es werden jedoch höhere Kosten für die Übergänge vom Sitzen zum Stehen erwartet, unabhängig von Geschlecht, Alter und FFM.

Zwecke

1. Bestimmung der MC-Unterschiede zwischen Sitz-, Steh- und Übergangsbedingungen unter Berücksichtigung der Auswirkungen von Geschlecht, Körperzusammensetzung und Alter.
2. Bestimmung der HR-Unterschiede zwischen Sitzen, Stehen und Übergängen unter Berücksichtigung der Auswirkungen von Geschlecht, Körperzusammensetzung und Alter.

Teilnehmer Stichprobenleistungsanalyse Für Stichproben- und Leistungsberechnungen verwendeten wir (GPower-Software, Version 3.1.9.2) und betrachten MC als kontinuierliche Antwortvariable. Basierend auf einer Pilotstudie mit einer kleinen Stichprobengröße, die darauf abzielte, die Unterschiede in der MC zwischen den drei durch indirekte Kalorimetrie bewerteten Bedingungen zu testen, haben wir durch die Verwendung wiederholter ANCOVA-Messungen eine Effektgröße von etwa 0,385 ermittelt. Daher müssen wir 50 Teilnehmer untersuchen, um die Nullhypothese ablehnen zu können, dass die Populationsmittelwerte der drei experimentellen Bedingungen mit einer Wahrscheinlichkeit (Potenz) von 0,8 gleich sind. Die mit diesem Test dieser Nullhypothese verbundene Fehlerwahrscheinlichkeit vom Typ I beträgt 0,05. Angesichts der Tatsache, dass aufgrund ungültiger Daten eine Abbrecherquote von 10 % auftreten kann, werden wir 60 Teilnehmer mithilfe eines Crossover-Designs einschreiben, bei dem die Teilnehmer nach dem Zufallsprinzip zugewiesen werden, um die drei Bedingungen in unterschiedlicher Reihenfolge auszuführen.

Probenrekrutierung und -auswahl Insgesamt werden 60 gesunde Teilnehmer, sowohl Männer als auch Frauen, ausgewählt. Teilnehmer werden über Anzeigen in der Nähe der Einrichtung rekrutiert und melden sich freiwillig zur Teilnahme an dieser Studie. Wenn Einschlusskriterien vorliegen, werden die Teilnehmer nach dem Zufallsprinzip einer der Bedingungen zugeordnet und nehmen an der Studie teil.

Beurteilungen Anthropometrie: Die Probanden werden auf 0,1 kg genau gewogen, tragen minimale Kleidung und ohne Schuhe und die Körpergröße wird auf 0,1 cm genau auf einer digitalen Waage mit integriertem Stadiometer (Seca, Hamburg, Deutschland) gemäß den an anderer Stelle beschriebenen standardisierten Verfahren gemessen [21]. ]. Der BMI wird anhand der Formel [Gewicht (kg)/Größe2 (m2)] berechnet.

Körperzusammensetzung Zur Schätzung der Gesamtfettmasse und des FFM wird die Dual-Energy-Röntgenabsorptiometrie (Hologic Explorer-W, Waltham, USA) verwendet. Es wird ein Ganzkörperscan durchgeführt und die Abschwächung der zwischen 70 und 140 kV gepulsten Röntgenstrahlen synchron zur Zeilenfrequenz für jedes Pixel des gescannten Bildes gemessen.

Ruheenergieaufwand (REE) Der REE wird mithilfe eines Spirometriesystems mit offenem Kreislauf (MedGraphics Corporation, Breezeex Software) geschätzt. Die Probanden liegen etwa 45 Minuten lang auf dem Rücken. Das Kalorimeter wird an der Maske befestigt und VO2 und VCO2 werden 30 Minuten lang in jedem Atemzug gemessen. Die Daten werden gemäß den an anderer Stelle beschriebenen Verfahren analysiert (22).

MC-Messung unter jeder Testbedingung Der MC wird mithilfe eines Spirometriesystems mit offenem Kreislauf (MedGraphics Corporation, Breezeex Software) geschätzt. Jeder Teilnehmer muss 4 Zeiträume (Bedingungen) von 10 Minuten absolvieren, in denen das Kalorimetergerät an der Maske befestigt ist und VO2 und VCO2 Atemzug für Atemzug 40 Minuten lang gemessen werden. Die erste Bedingung besteht darin, 10 Minuten lang auf einem Stuhl sitzen zu bleiben, die Hände auf die Oberschenkel zu legen und bewegungslos zu bleiben. Die zweite Bedingung ist identisch mit der ersten, jedoch befindet sich der Teilnehmer in einer aufrechten Position (stehend). In der dritten Bedingung schließlich führt der Teilnehmer jede Minute einen Übergang vom Sitzen zum Stehen durch, gefolgt von einem Übergang vom Stehen zum Sitzen. Die Reihenfolge der drei Bedingungen wird zufällig vergeben. Die Herzfrequenz wird kontinuierlich mit einem Pulsoximeter gemessen, das an das MedGraphics-System angeschlossen ist. Hierbei handelt es sich um ein medizinisches Gerät, das indirekt die Sauerstoffsättigung des Blutes eines Patienten überwacht (im Gegensatz zur direkten Messung der Sauerstoffsättigung anhand einer Blutprobe). Herzfrequenz- und Sauerstoffverbrauchsdaten werden Minute für Minute analysiert.

Statistische Analyse Die statistische Analyse wird mit SPSS Statistics Version 22.0, 2013 (SPSS Inc., Chicago, IL) durchgeführt. Beschreibende Statistiken (Mittelwert ± SD) werden für alle Ergebnismessungen berechnet. Die Normalität wird mit dem Kolmogorov-Smirnov-Test überprüft. Eine wiederholte ANCOVA-Messung mit Post-hoc-Analyse wird verwendet, um die Unterschiede zwischen den Bedingungen zu vergleichen, mögliche Kovariaten (FFM und Alter) zu berücksichtigen und die Reihenfolge der Randomisierung der Bedingungen als Zwischensubjekteffekt zu berücksichtigen. Um die Sphärizität oder Homogenität von Varianzen zu testen, wird der statistische Mauchly-Test durchgeführt. Die statistische Signifikanz wird auf (p<0,05) festgelegt.

Risiko-Nutzen-Analyse Das erste Ziel der Studie besteht darin, den MC im Zusammenhang mit Sitzen, Stehen und den Übergängen vom Sitzen zum Stehen zu bewerten. Auf diese Weise können wir den zusätzlichen Beitrag des tatsächlichen Übergangs zur MC im Vergleich zum bloßen Sitzen oder Stehen über längere Zeiträume abschätzen. Es gibt Hinweise darauf, dass SB schädliche Auswirkungen auf den allgemeinen Gesundheitszustand hat, insbesondere im Zusammenhang mit einer positiven Energiebilanz, die zu Adipositas und Gewichtszunahme führt und somit das Risiko für Fettleibigkeit und damit verbundene metabolische Risikofaktoren erhöht. Daher werden die Teilnehmer nur von dieser Intervention profitieren [23]. Durch die Teilnahme an der Studie entsteht kein zusätzliches Risiko, da mit der Intervention selbst kein Risiko verbunden ist. Zur Beurteilung von MC und Körperzusammensetzung werden anerkannte und sichere Techniken eingesetzt.

Datenschutz und Vertraulichkeit der Daten Diese Forschung findet nur statt, wenn sie von der Ethikkommission der Faculdade de Motricidade Humana der Universidade de Lisboa genehmigt wurde, und wird in Übereinstimmung mit der Deklaration von Helsinki für Humanstudien durchgeführt. Alle Teilnehmer werden über die möglichen Risiken der Untersuchung aufgeklärt, bevor sie ihr schriftliches Einverständnis zur Teilnahme geben. Die gesammelten Daten werden behandelt und analysiert, aber Vertraulichkeit und Privatsphäre werden stets gewahrt. Daher werden alle Daten ohne persönliche Identifizierung erfasst und verarbeitet und wir geben den Code niemals weiter. Die Daten werden in Excel- und SPSS-Dateien auf dem Fakultätsserver gespeichert, der mit dem Übungs- und Gesundheitslabor verbunden ist. Später werden die mit den Daten jedes Teilnehmers erhaltenen Dokumente nach dem Aufbau der Datenbank vernichtet.

Entschädigung und Versicherung der Teilnehmer Mit der Teilnahme an dieser Studie sind keine Kosten und Kosten verbunden, daher benötigen die Teilnehmer keine Versicherung. Wie in der Einverständniserklärung beschrieben, wird der Transport zum Labor jedoch von den Teilnehmern unterstützt.

An wen kann man sich im Notfall wenden? Pedro Judice.

Interessenkonflikte Die Autoren erklären, dass in dieser Studie keine Interessenkonflikte bestehen.