Entrenamiento de intervalos de alta intensidad para personas obesas

Significado La epidemia de obesidad es un problema de salud pública mundial. Datos recientes indican que más de 650 millones de adultos en todo el mundo (~13%) se consideran obesos. La obesidad es uno de los principales factores de riesgo para la diabetes mellitus tipo 2 (T2D) y el 90% de los casos de T2D son atribuibles al exceso de masa grasa. Se cree que la conexión entre la obesidad y la DT2 está intrínsecamente relacionada con la resistencia a la insulina (IR). La RI se caracteriza por un efecto atenuado de la insulina sobre la disminución de la glucosa en sangre circulante a nivel de todo el cuerpo y/o una menor respuesta de ciertos tejidos a la acción de la insulina. Por ejemplo, el músculo esquelético es responsable de ~70% de la captación de glucosa posprandial estimulada por insulina y desempeña un papel clave en el mantenimiento de la sensibilidad a la insulina en todo el cuerpo y la homeostasis glucémica. Además, la IR es uno de los primeros defectos detectables que preceden a la hiperglucemia, presente hasta 10 años antes de que se diagnostique la diabetes.

Aunque la causa de la RI inducida por la obesidad es compleja y multifactorial, los efectos beneficiosos del entrenamiento físico para prevenir y tratar la RI están bien establecidos. En individuos con RI, una mejora en la acción de la insulina sobre el metabolismo de la glucosa del músculo esquelético es uno de los principales efectos inducidos por el entrenamiento físico. Por ejemplo, investigaciones anteriores demostraron que una sola sesión de ejercicio redujo el estrés celular, lo que puede contribuir al aumento de la sensibilidad a la insulina inducido por el ejercicio. A pesar de la eficacia del entrenamiento físico en IR, la mayoría de las personas no alcanzan los niveles mínimos recomendados de actividad física: 30 minutos o más de actividad física de intensidad moderada al menos 5 días a la semana, o 20 minutos de actividad física vigorosa al menos 3 días a la semana, o una combinación de los mismos, además de las actividades de la vida diaria. Es de destacar que la falta de tiempo y la dificultad para acceder a las instalaciones para hacer ejercicio se citan comúnmente como barreras para la actividad física.

En este contexto, el entrenamiento interválico de alta intensidad (HIIT), que consiste en períodos cortos de ejercicio intenso (≥ 80% de la frecuencia cardíaca máxima) alternados con períodos de recuperación activa o descanso, es una estrategia de entrenamiento relativamente eficiente en el tiempo para mejorar salud metabólica y se ha considerado más agradable que el entrenamiento continuo de intensidad moderada a vigorosa. El HIIT aumenta la capacidad oxidativa del músculo esquelético e induce una remodelación fisiológica como los cambios que promueve el entrenamiento aeróbico continuo de intensidad moderada. HIIT parece efectivo para mejorar la sensibilidad a la insulina, particularmente en aquellos con riesgo de DT2 o con DT2. Un estudio anterior que usó 10 x de 60 segundos de intervalos de ciclismo (∼90 % de la frecuencia cardíaca máxima) intercalados con 60 segundos de recuperación activa, tres veces por semana durante un período de dos semanas, redujo la hiperglucemia y aumentó la capacidad oxidativa del músculo esquelético en pacientes con DT2. Los datos publicados recientemente han demostrado que un programa HIIT de 8 semanas resultó en una IR más baja en personas con obesidad y también promovió una mayor expresión de proteínas relacionadas con el metabolismo oxidativo en el músculo esquelético. Aunque el HIIT puede ser una opción eficaz para mejorar la sensibilidad a la insulina y el control glucémico en personas con riesgo de DT2, la mayoría de los estudios de HIIT se han realizado principalmente en entornos de laboratorio tradicionales y pueden no ser prácticos para la población general.

Innovación El enfoque común para estudiar los efectos del ejercicio es el uso de cintas de correr o bicicletas ergométricas. Estos enfoques tienen una traducción limitada a un escenario de "palabra real". Entre las barreras generalmente reportadas para un programa regular de actividad física se encuentran la falta de tiempo, la dificultad para acceder a las instalaciones para hacer ejercicio y la baja motivación. El objetivo del estudio propuesto es investigar los efectos de un programa HIIT utilizando una alternativa de ejercicio adecuada (subir escaleras) sobre la RI en personas con obesidad y riesgo de DT2. Subir escaleras puede considerarse una actividad de la vida diaria y es de fácil acceso. Estudios previos han demostrado que una serie corta de subir escaleras (<6 min) aumentó de forma aguda la captación de glucosa posprandial en hombres de mediana edad con intolerancia a la glucosa y sujetos mayores con DT2. Otro estudio mostró que 6 semanas de un breve programa intermitente de subir escaleras de alta intensidad fue efectivo para mejorar el estado cardiorrespiratorio en individuos sanos, pero no mejoró la RI. Más recientemente, un estudio preliminar examinó el efecto de 6 semanas de ejercicios breves e intermitentes para subir escaleras sobre el control glucémico en personas con DT2. Los autores informaron que el protocolo (3 series de 1 minuto de ascenso y descenso repetido de un solo tramo de escaleras) fue insuficiente para inducir mejoras en el control de la glucosa. En este contexto, el volumen era demasiado bajo (aproximadamente 50 escalones) y no hubo progresión del volumen de entrenamiento a lo largo del tiempo. Además, los autores contaron el tiempo de descenso de las escaleras como parte de la serie de 1 minuto, lo que puede haber reducido aún más el tiempo dedicado a subir las escaleras. Para abordar estas limitaciones, el estudio propuesto implementará un protocolo más prolongado con un aumento progresivo del volumen de ejercicio y solo contará el tiempo dedicado a subir las escaleras. Según el conocimiento del autor, ningún estudio ha probado este enfoque usando HIIT en personas con obesidad y riesgo de DT2. Los hallazgos de este estudio ayudarán a traducir la evidencia basada en la investigación a la práctica clínica y contribuirán a prevenir o tratar a las personas en riesgo de DT2 con un enfoque no farmacológico y de bajo costo. Este tema se encuentra dentro del área de enfoque "Célula y organismo" de Nuevo México - Idea Network of Biomedical Research Excellence (NM-INBRE) para avanzar en la comprensión de la salud humana.

Enfoque El estudio es un diseño de intervención dentro del sujeto de 8 semanas donde los participantes serán evaluados antes y después de la intervención. Se reclutarán 20 participantes (10 hombres y 10 mujeres) de la comunidad local a través de carteles publicitarios e interacción uno a uno. Antes de aceptar participar en el estudio, los participantes darán su consentimiento informado por escrito, que será aprobado por la junta de revisión institucional de la institución local. Los criterios de inclusión incluyen índice de masa corporal (IMC) ≥ 30 kg/m2; evaluación del modelo de homeostasis para la resistencia a la insulina (HOMA-IR) ≥ 2,71; sin miedo a estar totalmente sumergido bajo el agua; ausencia de lesiones ortopédicas, diagnósticos de DT2 o intolerancia a la glucosa, enfermedades agudas o crónicas conocidas, y uso actual de medicamentos antiinflamatorios, hipoglucemiantes u otros que se sabe que afectan el metabolismo. A los sujetos que cumplan con los requisitos iniciales se les extraerá sangre en ayunas. Se excluirán las personas con alteración del metabolismo de la glucosa (glucosa plasmática en ayunas >126 mg/dl). Los investigadores garantizarán la inclusión de hombres y mujeres de diferentes orígenes étnicos. El tamaño de muestra necesario se calculó a priori en función de los cambios en el HOMA-IR utilizando un nivel alfa de 0,05 y una potencia del 80 %. Antes del entrenamiento físico, los participantes se someten a: una extracción de sangre en ayunas para mediciones de glucosa e insulina en sangre, análisis antropométricos y de composición corporal, y una prueba de ejercicio máxima graduada.

El protocolo de entrenamiento físico consta de 8 semanas de HIIT utilizando subir escaleras con una frecuencia de 3 veces por semana, totalizando 24 sesiones de entrenamiento. Durante la primera semana del programa de ejercicios de entrenamiento de escaleras, los sujetos se reunirán en el Edificio de Educación Docente de la UNM (Escalera 2). Las siguientes 7 semanas, los sujetos pueden realizar el programa de ejercicios en la escalera más conveniente para ellos y aprobada por el equipo de investigación. El calentamiento consistirá en 2 minutos de subida y bajada de escaleras a un ritmo cómodo. El ejercicio intermitente de alta intensidad estará compuesto por 6-12 x 30 segundos de ascenso a un ritmo moderado. Se producirá una recuperación de la caminata de 30 segundos entre las sesiones de ejercicio. Después de la sesión de ejercicio, el sujeto caminará durante un enfriamiento de 2 minutos. Cada sesión durará entre 10 y 15 minutos. El número de combates (6-12) se irá aumentando progresivamente a lo largo de las semanas. Durante la primera (semana 1) y la semana final (semana 8) del programa de ejercicios, los sujetos serán monitoreados por un fisiólogo de ejercicio capacitado. Durante estas visitas supervisadas, se medirá la frecuencia cardíaca y el índice de esfuerzo percibido (escala OMNI) al final de cada serie de subida de escaleras y después de la recuperación activa. Los sujetos tendrán la opción de solicitar un seguimiento adicional si lo desean. Las semanas 2 a 7 OMNI serán auto-grabadas por los sujetos.

Mediciones Resistencia a la insulina - Después de un ayuno de 10 horas y al menos 72 horas antes y después del entrenamiento, se tomarán muestras de sangre venosa para la medición de glucosa e insulina en sangre. HOMA-IR (calculado por [glucosa (mmol)] x [insulina (µU/ml)] ÷ 22,5) se determinará a partir de las concentraciones de glucosa e insulina en ayunas.

Mediciones antropométricas y de composición corporal - La altura y la masa corporal se medirán mediante una báscula analógica con estadiómetro acoplado. El IMC se calculará utilizando la altura en m y la masa corporal en kg. Los valores de grasa corporal relativa (%BF) se determinarán mediante el pesaje bajo el agua (UWW) en el volumen pulmonar residual medido. Los 3 ensayos UWW más altos ± 100 g se promediarán y se utilizarán para calcular el volumen corporal. El volumen corporal se corregirá para el volumen pulmonar residual utilizando la técnica de dilución de oxígeno en tierra seca para que la densidad corporal pueda calcularse y convertirse en la fórmula de %GC.

Consumo máximo de oxígeno: el consumo máximo de oxígeno se medirá utilizando un protocolo de prueba gradual de rampa máxima realizado en una cinta rodante. La velocidad se incrementará cada 60 s a un ritmo individual, que se basará en el cuestionario de historial de ejercicio del participante (Cuestionario de actividad específica para veteranos), para inducir la fatiga en 8 a 12 minutos. Los gases espirados se analizarán mediante un carro metabólico. La frecuencia cardíaca (FC) se registrará continuamente mediante una correa transmisora ​​de FC (serie S810i, Polar, EE. UU.).

Cálculos y análisis estadísticos Los datos se presentarán como media ± desviación estándar. Se utilizará un software estadístico para el análisis estadístico. Se utilizará la prueba de Shapiro-Wilk para analizar la normalidad de los datos. El área bajo la curva (AUC) de la insulina y la glucosa se calculará mediante el método trapezoidal. Para el estudio 1, se utilizará una prueba t de Student para analizar los efectos del entrenamiento (pre vs post). Para el estudio 2, se usará un análisis de varianza (ANOVA) de dos vías para probar el efecto de los dos protocolos de ejercicio (factor 1 = antes y después de 8 semanas de entrenamiento y factor 2 = sesión única frente a sesiones múltiples). Si se observan valores de F estadísticamente significativos, se realizará una prueba post hoc de Tukey. El nivel alfa se establece en P ≤ 0,05 para significación estadística.

Posibles problemas y estrategias: el abandono y el cumplimiento son limitaciones en las intervenciones de entrenamiento físico. Los investigadores brindarán sesiones de capacitación en tres momentos diferentes del día (temprano en la mañana, tarde y noche) para acomodar a las personas con diferentes horarios. Además, los participantes serán compensados ​​por el tiempo.