Unterschiedliche körperliche Trainingsprogramme (Aerobic, Resistance oder Mixed) beeinflussen die physiologischen Reaktionen (TRAINING2014) (TRAINING2014)

Die Untersuchung der kardiovaskulären und kardiorespiratorischen Kopplung (CVRC) ist ein heißes Thema in der medizinischen Literatur, das sich darauf konzentriert, die Synergien zu erkennen, die in der gesunden Physiologie vorhanden sind [7, 8]. Mehrere Auswirkungen wie Alterung [9], Krankheiten [8] oder Interventionen im mentalen Zustand [10] auf die kardiorespiratorische Kopplung wurden untersucht, obwohl es möglicherweise von Interesse ist, gibt es keine Studien zu den Auswirkungen von Trainingsprogrammen und Detraining.

Zwei Haupttypen von Trainingsprogrammen (Aerobic-AT und Resistance-RT) wurden umfassend auf ihre wichtigen und unterschiedlichen physiologischen Wirkungen untersucht [11]. Seine Kombination (AT+RT) wurde kürzlich aus gesundheitlichen Gründen für zahlreiche Bevölkerungsgruppen empfohlen [12-14].

Die physiologischen Wirkungen von Aerobic-Trainingsprogrammen wurden traditionell anhand der kardiorespiratorischen Reserve und der Erkennung von Maximal- oder Schwellenwert-Subsystemvariablen bewertet [1]. Als komplexes adaptives System (CAS) agiert der menschliche Organismus als unteilbares und integriertes Ganzes, das nicht auf die Summe seiner Teilsystemfunktionen reduziert werden kann [2]. In diesem CAS sind die kardiovaskulären und kardiorespiratorischen Subsysteme voneinander abhängig und interagieren auf dynamische und nichtlineare Weise, d. h. nicht proportional, was durch nichtlineare Modelle [3], die Untersuchung von Zeitreihen und Methoden für komplexe Systeme (CS) angegangen werden muss [4 ]. Da der CAS in jede neue Situation mit einem vorhandenen Satz von Fähigkeiten eintritt [5] und kontinuierlich Informationen mit seiner Umgebung austauscht, ist sein/ihr Verhalten kurzfristig (Wochen, Monate) [6], der üblichen Dauer üblicher Trainingsprogramme, einzigartig und unerwartet .

Um die Kopplungen und Koordination zwischen mehreren Variablen in CAS zu untersuchen, schlagen CS-Ansätze die Erfassung der sogenannten Ordnungsparameter, kollektiver oder koordinativer Variablen vor, da sie die Ordnung oder Koordination des Systems erfassen [3, 15]. Die Hauptkomponentenanalyse (PC) ist eine gängige statistische Technik, die verwendet wurde, um solche koordinativen Variablen in einem weiten Bereich biologischer Forschungsgebiete wie Motorsteuerung [16], Gehirndynamik [17], DNA-Replikation [18] oder Protein zu erkennen Falten [19]. Die PC-Analyse reduziert die Datendimension von stark gekoppelten Systemen, indem die kleinste Anzahl von Komponenten extrahiert wird, die den größten Teil der Variation in den ursprünglichen multivariaten Daten ausmachen, und sie mit geringem Informationsverlust zusammenfasst. PCs werden in absteigender Reihenfolge ihrer Wichtigkeit extrahiert, so dass der erste PC so viel wie möglich von der Variation ausmacht und jede nachfolgende Komponente etwas weniger ausmacht [20]. Die Anzahl der PCs spiegelt die Dimensionalität des Systems wider, wobei eine Verringerung der Anzahl der PCs auf eine größere Kopplung (weniger Dimensionen) hinweist und umgekehrt. Die Anzahl der PCs ändert sich, wenn das System eine nichtlineare Änderung erfährt, d. h. eine qualitative oder koordinative Rekonfiguration. Die auf kinematische Variablen angewendete PCs-Technik wurde erfolgreich verwendet, um die Auswirkungen motorischer Lernprozesse zu untersuchen [16], wurde jedoch noch nicht angewendet, um Trainingseffekte auf physiologische Variablen zu untersuchen.

Das Ziel dieser Untersuchung war es, die Dimensionsänderungen des CVCRC vor und nach einem Zeitraum von 6 Wochen mit verschiedenen Trainingsmodalitäten (AT, RT und AT+RT) und 3 Wochen nach dem Training bei gesunden jungen Männern zu untersuchen.

Material und Methoden Teilnehmer. Zur Bestimmung des Stichprobenumfangs wurde eine Poweranalyse durchgeführt. Unter Verwendung einer Effektgröße von d = 0,80, Alpha < 0,05, Leistung (1 - Beta) = 0,95, mit drei wiederholten Fenstern schätzten wir eine Stichprobengröße = 32 [21]. Zweiunddreißig gesunde körperlich aktive Männer, Sportstudenten (Alter 21,2 ± 2,4 Jahre, Größe 177,1 ± 0,66 cm, mittleres Körpergewicht 71,0 ± 5,1 kg und mittlerer Body-Mass-Index 22,6 ± 1,7 kg·m-2) mit Nr Sportspezialist, aber mindestens dreimal pro Woche an einem breiten Spektrum aerober Aktivitäten beteiligt waren, meldeten sich freiwillig zur Teilnahme an dieser Studie. Nach den Grundlinientests wurden sie für die 6 Wochen des Trainings in vier randomisierte Gruppen verteilt: aerob (AT), Widerstand (RT), aerob + Widerstand (AT+RT) und Kontrolle (C).

Verfahren. Die Teilnehmer füllten einen medizinischen Standardfragebogen aus, um ihren Gesundheitszustand zu bestätigen, und unterzeichneten eine Einverständniserklärung. Alle experimentellen Verfahren wurden von der lokalen Bioethikkommission genehmigt und wurden in Übereinstimmung mit den in der Deklaration von Helsinki niedergelegten ethischen Richtlinien durchgeführt. Nach den kardiorespiratorischen Basistests und den Maximalkraft- und Leistungstests (siehe unten) folgten sie dreimal pro Woche ihrem zugewiesenen spezifischen Trainingsprogramm:

1. AT-Gruppe (n = 8): Sie traten 60 min mit 60 % ihrer individuellen maximalen Belastung (60 % Wmax) in die Pedale. Diese Arbeitsbelastung wurde wöchentlich um 5 % erhöht, es sei denn, der Teilnehmer konnte das Tempo während der gesamten Sitzung nicht halten. Die Herzfrequenz wurde während aller Sitzungen überwacht.
2. RT-Gruppe (n = 8): Sie führten zweimal einen 30-minütigen Kraftzirkel durch[14]. 40 % des 1RM für den Oberkörper (d. h. Kniebeugen, Brustpresse, Schulterpresse, Trizeps-Streckung, Bizeps-Curl, Pulldown [oberer Rücken]) und 60 % für den Unterkörper (Quadrizeps-Streckung, Beinpresse, Beinpresse). Curls [Beinbeuger] und Wadenheben) wurden als Startgewichte verwendet. Sie erlaubten den Teilnehmern maximal 12 Wiederholungen, die eine langsame kontrollierte Bewegung (2 Sekunden nach oben und 4 Sekunden nach unten) beinhalteten. Die Ruhezeit zwischen den Übungen betrug 2 min. Die Arbeitsbelastung wurde wöchentlich angepasst, wobei der Widerstand nach Bedarf erhöht wurde (typischerweise 5 bis 10 %), wenn der Teilnehmer das Gewicht bequem heben konnte (d. h. mehr als 12 Wiederholungen).
3. AT+RT-Gruppe (n = 8): Sie traten 30 min lang mit 60 % Wmax in die Pedale und absolvierten einmal den Kraftzirkel (als R-Gruppe).
4. C-Gruppe (n = 8): fuhren mit ihren üblichen Aktivitäten fort, ohne spezielles Training.

Kardiorespiratorischer Test. Der inkrementelle Radfahrtest (Excalibur, Lode, Groningen, Niederlande) begann bei 0 W und die Arbeitsbelastung stieg um 20 W/min, bis die Teilnehmer die vorgeschriebene Radfahrfrequenz von 70 U/min nicht mehr als 5 aufeinanderfolgende Sekunden lang halten konnten. Alle Tests wurden in einem gut belüfteten Labor durchgeführt; Die Raumtemperatur betrug 23 ºC und die relative Luftfeuchtigkeit 48 %, mit Schwankungen von nicht mehr als 1 ºC in der Temperatur und 10 % in der relativen Luftfeuchtigkeit. Während des Tests atmeten die Probanden durch ein Ventil (Hans Rudolph 2700, Kansas City, MO, USA) und der Atemgasaustausch wurde mit einem automatisierten System mit offenem Kreislauf (Metasys, Brainware, La Valette, Frankreich) bestimmt. Sauerstoff- und CO2-Gehalt und Luftdurchsatz wurden atemzugweise aufgezeichnet. Vor jedem Versuch wurde das System mit einer Mischung aus O2 und CO2 bekannter Zusammensetzung (O2 15 %, CO2 5 %, N2 ausgeglichen) (Carburos Metálicos, Barcelona, ​​Spanien) und mit Umgebungsluft kalibriert. Die hämodynamischen Informationen der Teilnehmer wurden mit nicht-invasiver Fingermanschettentechnologie (Nexfin, BMEYE Amsterdam, Niederlande) bestimmt. Das Nexfin-Gerät bietet eine kontinuierliche Überwachung des Blutdrucks (BP) aus der resultierenden Pulsdruckwellenform und berechnet: systolischen und diastolischen Blutdruck (SBP und DBP). Die Teilnehmer wurden verbunden, indem eine aufblasbare Manschette um das Mittelglied des Fingers gewickelt wurde. Das Pulsieren der Fingerarterie wird auf ein konstantes Volumen „fixiert“, indem eine äquivalente Druckänderung gegen den Blutdruck angewendet wird, was zu einer Wellenform des Drucks führt (Clamp-Volume-Methode). Das Elektrokardiogramm (EKG) wurde kontinuierlich überwacht (DMS-Systeme, drahtloser Bluetooth-EKG-Sender und -Empfänger DMS-BTT, Software DMS Version 4.0, Peking, China). Die Tests wurden mindestens 3 Stunden nach einer leichten Mahlzeit durchgeführt, und die Teilnehmer wurden angewiesen, vor dem Test 72 Stunden lang keine intensive körperliche Aktivität auszuüben. Die Teilnehmer wiederholten diesen Test nach 6 Wochen Training und nach 3 Wochen Detraining.

Maximalkraft- und Leistungstests. Bei jedem Teilnehmer wurden die maximale Kraft und die maximale Kraft der oberen bzw. unteren Gliedmaßen gemessen (Musclelab Power System, Porsgruun, Norwegen). Geschätzte 1RM-Brustpresse und 1RM-Kniebeugen basierend auf submaximalen Belastungen wurden berechnet. Bei der Brustpresse-Übung begann die Belastung mit 25 kg und setzte sich mit 35 kg, 45 kg, 55 kg, 65 kg usw. fort und bei der Kniebeuge-Übung begannen sie mit 45 kg und setzten sich mit 65 kg, 85 kg, 105 kg fort usw., bis sie 1 Wiederholung nicht ausführen konnten. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde das maximale 1RM registriert und der Kraft/Geschwindigkeits-Beziehungsgraph wurde aufgetragen, um die maximale Leistung zu bestimmen.

Alle Belastungstests wurden mindestens 3 Stunden nach einer leichten Mahlzeit durchgeführt, und die Teilnehmer wurden angewiesen, vor dem Test 72 Stunden lang keine heftigen körperlichen Aktivitäten durchzuführen. Die Teilnehmer wiederholten diese Tests nach 6 Wochen Training und nach 3 Wochen Detraining.

Datenanalyse Die folgenden Maximalwerte von Leistungs- und kardiorespiratorischen Variablen wurden während der Tests registriert: maximale Arbeitsbelastung beim Radfahren (Wmax), maximale Sauerstoffaufnahme (VO2 max), maximale exspiratorische Beatmung pro Minute (VE max), maximale Herzfrequenz (HF max), maximal 1RM-Kniebeuge und maximal 1RM-Brust. Die Gruppenmittelwerte unter den verschiedenen Bedingungen wurden unter Verwendung des nichtparametrischen Friedman verglichen.

Eine PC-Analyse der Zeitreihen der folgenden ausgewählten kardiorespiratorischen Variablen: ausgeatmete Fraktion von O2 (FeO2), ausgeatmete Fraktion von CO2 (FeCO2), Ventilation (VE), systolischer Blutdruck (SBP), diastolischer Blutdruck (DBP) und Herz Rate (HR) wurde durchgeführt, um Informationen über das CVCRC bei jedem Teilnehmer zu erhalten. Der Median des PC1-Kongruenzkoeffizienten wurde in jeder Gruppe und jedem Zustand (vor, nach dem Training und Detraining) erhalten. Die Nullhypothese eines konstanten PC-Kongruenzmedians über die Kontrollgruppe und die Trainingsgruppen wurde durch nichtparametrisches Kruskal-Wallis getestet. Eine Mann-Whitney-U-Testanalyse mit übereinstimmenden Paaren wurde ebenfalls durchgeführt, um statistisch signifikante Unterschiede zwischen jedem Paar unterschiedlicher Bedingungen zu bewerten. Effektgrößen (Cohen's d) wurden berechnet, um die Größe der standardisierten Medianunterschiede zu demonstrieren, wenn die Effekte p < 0,05 erreichten eben.