Durch Widerstandstraining induzierter Anabolismus bei Jugendlichen und Erwachsenen

Widerstandstraining (RET) bei Kindern und Jugendlichen ist zu einem beliebten Forschungsgebiet geworden, und es gibt immer mehr Belege für seinen Einsatz. Standpunkte und Konsensaussagen zu RET für Kinder deuten darauf hin, dass es sicher und wirksam zur Steigerung der Muskelkraft, zur Verbesserung der sportlichen Leistung und zur Minderung des Verletzungsrisikos ist. Neuronale und muskuläre Mechanismen können die Muskelkraft nach RET verbessern. Zu den neuronalen Faktoren gehört eine verbesserte Rekrutierung und Aktivierung der motorischen Einheiten einer Person, und zu den muskulären Faktoren gehört in erster Linie eine Vergrößerung der Muskelgröße (Hypertrophie).

Bei Kindern ist wenig darüber bekannt, wie sich diese Mechanismen auf die Muskelkraft auswirken. Es gibt nur sehr wenige Hinweise auf morphologische Veränderungen nach RET bei Kindern. Daher ist die gängige Meinung, dass Kinder nach RET nur auf neuronale Faktoren angewiesen sind, um ihre Kraft zu verbessern, möglicherweise aufgrund ihres geringeren Spiegels an zirkulierenden Androgenen. Dennoch deuten einige Studien auf eine RET-induzierte Muskelhypertrophie bei Kindern und Jugendlichen hin, was darauf hindeutet, dass Kinder mit bestimmten Trainingsprotokollen Muskelwachstum erzielen können.

Eine Hypertrophie der Muskelfasern tritt auf, wenn die Geschwindigkeit der Muskelproteinsynthese (MPS) höher ist als die Geschwindigkeit des Proteinabbaus und wird durch die Aufnahme von Aminosäuren aus der Nahrung verstärkt. Aufgrund ethischer Bedenken hinsichtlich der Entnahme von Muskelproben (d. h. aus Muskelbiopsien) bei Kindern und Jugendlichen wurden die MPS-Raten nach RET bei Kindern bisher nicht bewertet. Jüngste Fortschritte in der Stabilisotopenmethodik ermöglichen die Schätzung von MPS in einem nicht-invasiven Atemtest, der auf der Beibehaltung einer essentiellen Aminosäure (d. h. Leucin) basiert, die bevorzugt im Skelettmuskel verstoffwechselt wird. Angesichts der Tatsache, dass Aminosäuren nur in funktionellen Körperproteinen „gespeichert“ werden können und der Überschuss in Energie umgewandelt (d. h. oxidiert) wird, ist diese nicht-invasive Technik ideal, um das anabole (d. h. Wachstums-) Potenzial von RET bei Kindern sicher abzuschätzen. Tatsächlich wurden ähnliche Techniken mit aufgenommenen stabilen Isotopen sicher und erfolgreich bei Kindern und Jugendlichen eingesetzt.

Das Ziel der vorgeschlagenen Forschung besteht darin, die Auswirkungen eines akuten RET-Anfalls auf die Leucinretention (ein Stellvertreter für MPS) bei Kindern, Jugendlichen und Erwachsenen mithilfe eines nicht-invasiven Atemtests zu untersuchen. Es wird vermutet, dass nach einer RET-Runde die Proteinretention in allen Gruppen im Vergleich zu einem Zustand ohne körperliche Betätigung erhöht ist. Aufgrund einer größeren Basalrate der Leucinretention (also für Wachstumsprozesse) wird der RET-induzierte Anstieg bei Kindern und Jugendlichen jedoch relativ geringer ausfallen.

Design: Die vorgeschlagene Studie wird ein Querschnittsdesign verwenden, das die Leucinretention im Ruhezustand sowie nach einer Reihe von Widerstandsübungen bei Kindern, Jugendlichen und Erwachsenen vergleicht.

Verfahren: Die Teilnehmer müssen drei Besuche im Labor für Angewandte Physiologie der Brock University absolvieren, um alle Verfahren abzuschließen.

Während des ersten Besuchs werden die Teilnehmer und ihre Erziehungsberechtigten (sofern sie unter 18 Jahre alt sind) über alle Tests und Verfahren informiert, die während der Dauer der Studie stattfinden werden. Die schriftliche und mündliche Zustimmung der Teilnehmer und ihrer Erziehungsberechtigten (bei Kindern und Jugendlichen) wird eingeholt, bevor mit weiteren Fragebögen fortgefahren wird. Anschließend werden Fragebögen zur Untersuchung medizinischer Bedenken, des Pubertätsstadiums, sportlicher Trainingspraktiken, der Menarche und der Anwendung oraler Kontrazeptiva (für jugendliche und erwachsene Frauen), gewohnheitsmäßiger Essgewohnheiten und gewohnheitsmäßiger körperlicher Aktivität ausgefüllt. Anthropometrische Messungen werden ebenfalls durchgeführt (d. h. Körpergröße, Sitzhöhe, Körperfettzusammensetzung, Hautfaltendicke, Gliedmaßenlängen, Gliedmaßenumfänge, Muskelquerschnittsfläche). Nach Fragebögen und anthropometrischen Messungen werden die Teilnehmer mit den Übungen vertraut gemacht, die in ihrer RET-Sitzung durchgeführt werden sollen. Bei diesen Übungen wird auch die Kraft jedes Teilnehmers getestet.

Die Besuche 2 und 3 dienen als experimentelle Sitzungen und bestehen aus einer RET- und einer Ruhesitzung, die in einer ausgeglichenen Reihenfolge durchgeführt werden. Zu diesen Sitzungen kommen die Teilnehmer morgens nüchtern an und erhalten ein standardisiertes Frühstück und Getränk. Zu Beginn der experimentellen Sitzungen wird der Atem der Teilnehmer gesammelt. Darauf folgt RET in einer der Sitzungen oder fortgesetzte Ruhepause. Anschließend wird basierend auf der Körpermasse jedes Teilnehmers eine Dosis L-[1-13C]Leucin-Isotop konsumiert (in einem Protein- und Kohlenhydratgetränk) und der Atem jedes Teilnehmers wird für die nächsten 5 Stunden (insgesamt 11) weiterhin gesammelt Atemproben). Während dieser Atemsammelphase erhält jeder Teilnehmer einen kleinen Snack.

Widerstandsübung: Der Krafttest und das Trainingsprotokoll umfassen die folgenden Übungen, die alle an Krafttrainingsgeräten durchgeführt werden. Die Verwendung solcher Geräte gilt als sicherer als die Verwendung von freien Gewichten, da bei den Bewegungen der Gliedmaßen weniger Freiheitsgrade bestehen und technisches Versagen vor einer Muskelermüdung verhindert wird. Folgende Übungen werden durchgeführt: Beinpresse im Sitzen, Überkopfdrücken im Sitzen, Brustdrücken im Sitzen, horizontales Rudern im Sitzen. Die Übungen werden mit Techniken durchgeführt, die von der Canadian Society for Exercise Physiology (CSEP – PATH, 2021) beschrieben werden.

Das RET-Protokoll umfasst 3–5 Sätze jeder Übung mit 70–80 % des 1RM. Jede Übung wird bis zum Versagen durchgeführt (d. h. bis der Teilnehmer die Bewegung nicht mehr mit sicherer Technik abschließen kann), da sich dies als optimal für die Stimulierung des MPS und die Auslösung einer Muskelhypertrophie erwiesen hat. Es wird erwartet, dass pro Satz etwa 8–15 Wiederholungen absolviert werden und zwischen den Sätzen ca. 90 Sekunden Pause eingelegt werden. Ein ähnliches akutes RET-Protokoll hat sich zuvor als ausreichender Stimulus erwiesen, um bei Erwachsenen Unterschiede in der Leucinretention im Vergleich zur Ruhe hervorzurufen (getestet mit dem nicht-invasiven Atemtest, der in der vorgeschlagenen Studie verwendet wird).

Die Teilnehmer der vorgeschlagenen Studie werden männliche und weibliche präpubertäre Kinder (~7–12 Jahre), Jugendliche (~13–16 Jahre) und Erwachsene (18–35 Jahre) sein.