Interval training ad alta intensità per individui obesi

Significato L'epidemia di obesità è un problema mondiale di salute pubblica. Dati recenti indicano che oltre 650 milioni di adulti in tutto il mondo (~13%) sono considerati obesi. L'obesità è uno dei principali fattori di rischio per il diabete mellito di tipo 2 (T2D) e il 90% dei casi di T2D è attribuibile all'eccesso di massa grassa. Si ritiene che la connessione tra obesità e T2D sia intrinsecamente correlata all'insulino-resistenza (IR). L'IR è caratterizzato da un effetto attenuato dell'insulina sulla diminuzione della glicemia circolante a livello di tutto il corpo e/o da una minore risposta di alcuni tessuti all'azione dell'insulina. Ad esempio, il muscolo scheletrico è responsabile di circa il 70% dell'assorbimento di glucosio postprandiale stimolato dall'insulina e svolge un ruolo chiave nel mantenimento della sensibilità all'insulina di tutto il corpo e dell'omeostasi glicemica. Inoltre, l'IR è uno dei primi difetti rilevabili che precedono l'iperglicemia, presente fino a 10 anni prima della diagnosi di diabete.

Sebbene la causa dell'IR indotto dall'obesità sia complessa e multifattoriale, gli effetti benefici dell'esercizio fisico nella prevenzione e nel trattamento dell'IR sono ben consolidati. Nei soggetti con IR, il miglioramento dell'azione dell'insulina sul metabolismo glucidico del muscolo scheletrico è uno dei principali effetti indotti dall'esercizio fisico. Ad esempio, ricerche precedenti hanno dimostrato che una singola sessione di esercizio riduce lo stress cellulare, che può contribuire all'aumento della sensibilità all'insulina indotto dall'esercizio. Nonostante l'efficacia dell'esercizio fisico sull'IR, la maggior parte delle persone non raggiunge i livelli minimi raccomandati di attività fisica: 30 minuti o più di attività fisica di intensità moderata almeno 5 giorni a settimana o 20 minuti di attività fisica vigorosa almeno 3 giorni alla settimana, o una combinazione di questi, oltre alle attività della vita quotidiana. Da notare che la mancanza di tempo e la difficoltà nell'accedere alle strutture per l'esercizio fisico sono comunemente citate come ostacoli all'attività fisica.

In questo contesto, l'allenamento ad intervalli ad alta intensità (HIIT), che consiste in brevi periodi di esercizio intenso (≥ 80% della frequenza cardiaca massima) alternati a periodi di recupero attivo o riposo, è una strategia di allenamento relativamente efficiente in termini di tempo per migliorare salute metabolica ed è stato considerato più piacevole dell'allenamento continuo di intensità da moderata a vigorosa. L'HIIT aumenta la capacità ossidativa del muscolo scheletrico e induce il rimodellamento fisiologico come i cambiamenti promossi dall'allenamento aerobico continuo di intensità moderata. L'HIIT sembra efficace nel migliorare la sensibilità all'insulina, in particolare nei soggetti a rischio o con T2D. Uno studio precedente che utilizzava 10 cicli di 60 secondi di intervalli (~90% della frequenza cardiaca massima) intervallati da 60 secondi di recupero attivo, tre volte alla settimana per un periodo di due settimane, ha ridotto l'iperglicemia e aumentato la capacità ossidativa del muscolo scheletrico nei pazienti con T2D. I dati pubblicati di recente hanno dimostrato che un programma HIIT di 8 settimane ha portato a un IR inferiore negli individui con obesità e ha anche promosso una maggiore espressione di proteine ​​​​correlate al metabolismo ossidativo nel muscolo scheletrico. Sebbene l'HIIT possa essere un'opzione efficace per migliorare la sensibilità all'insulina e il controllo glicemico negli individui a rischio di T2D, la maggior parte degli studi HIIT sono stati condotti principalmente in un ambiente di laboratorio tradizionale e potrebbero non essere pratici per la popolazione generale.

Innovazione L'approccio comune per studiare gli effetti dell'esercizio consiste nell'utilizzare tapis roulant o cicloergometri. Questi approcci hanno una traduzione limitata a uno scenario di "parole reali". Tra le barriere generalmente segnalate per un regolare programma di attività fisica ci sono la mancanza di tempo, la difficoltà nell'accedere alle strutture per l'esercizio fisico e la bassa motivazione. L'obiettivo dello studio proposto è quello di indagare gli effetti di un programma HIIT utilizzando un'alternativa di esercizio adeguata (salire le scale) sull'IR in individui con obesità ea rischio di T2D. Salire le scale può essere considerato un'attività della vita quotidiana ed è facilmente accessibile. Precedenti studi hanno dimostrato che un breve periodo di salita delle scale (<6 min) ha aumentato in modo acuto l'assorbimento di glucosio postprandiale negli uomini di mezza età con ridotta tolleranza al glucosio e nei soggetti più anziani con diabete di tipo 2. Un altro studio ha dimostrato che 6 settimane di un breve programma di salita delle scale intermittente ad alta intensità è stato efficace nel migliorare l'idoneità cardiorespiratoria in individui sani, ma non ha migliorato l'IR. Più recentemente, uno studio preliminare ha esaminato l'effetto di 6 settimane di brevi esercizi intermittenti di salita delle scale sul controllo glicemico nelle persone con T2D. Gli autori hanno riferito che il protocollo (3 periodi di 1 minuto di salita e discesa ripetute di una singola rampa di scale) non era sufficiente per indurre miglioramenti nel controllo del glucosio. In questo contesto, il volume era troppo basso (circa 50 gradini) e non c'era progressione del volume di allenamento nel tempo. Inoltre, gli autori hanno contato il tempo di discesa delle scale come parte dell'incontro di 1 minuto, il che potrebbe aver ridotto ulteriormente il tempo trascorso a salire le scale. Per affrontare queste limitazioni, lo studio proposto implementerà un protocollo più prolungato con un progressivo aumento del volume di esercizio e conterà solo il tempo trascorso a salire le scale. Per quanto a conoscenza dell'autore, nessuno studio ha testato questo approccio utilizzando HIIT in individui con obesità e rischio di T2D. I risultati di questo studio aiuteranno a tradurre le prove basate sulla ricerca nella pratica clinica e contribuiranno a prevenire o curare le persone a rischio di T2D con un approccio non farmacologico ea basso costo. Questo argomento rientra nell'area di interesse "Cell and Organism" New Mexico - Idea Network of Biomedical Research Excellence (NM-INBRE) per far progredire la comprensione della salute umana.

Approccio Lo studio è un progetto di intervento all'interno del soggetto di 8 settimane in cui i partecipanti saranno testati prima e dopo l'intervento. 20 partecipanti (10 maschi e 10 femmine) saranno reclutati dalla comunità locale attraverso poster pubblicitari e interazione individuale. Prima di accettare di partecipare allo studio, i partecipanti riceveranno un consenso informato scritto, che sarà approvato dal comitato di revisione istituzionale dell'istituzione locale. I criteri di inclusione includono indice di massa corporea (BMI) ≥ 30 kg/m2; valutazione del modello di omeostasi per la resistenza all'insulina (HOMA-IR) ≥ 2,71; nessuna paura di essere completamente sommerso sott'acqua; libertà da lesioni ortopediche, diagnosi di T2D o intolleranza al glucosio, malattie acute o croniche note e uso corrente di antinfiammatori, ipoglicemizzanti o altri farmaci noti per influenzare il metabolismo. I soggetti che soddisfano i requisiti iniziali avranno un prelievo di sangue a digiuno. Saranno esclusi i soggetti con metabolismo glucidico alterato (glicemia plasmatica a digiuno >126 mg/dL). I ricercatori garantiranno l'inclusione di maschi e femmine di diversa origine etnica. La dimensione del campione richiesta è stata calcolata a priori in base ai cambiamenti nell'HOMA-IR utilizzando un livello alfa di 0,05 e una potenza dell'80%. Prima dell'esercizio fisico, i partecipanti si sottopongono a: un prelievo di sangue a digiuno per misurazioni della glicemia e dell'insulina, analisi antropometriche e della composizione corporea e un test di esercizio graduato massimo.

Il protocollo di allenamento degli esercizi consiste in 8 settimane di HIIT utilizzando l'arrampicata su scale con una frequenza di 3 volte a settimana, per un totale di 24 sessioni di allenamento. Per la prima settimana del programma di esercizi sulle scale, i soggetti si incontreranno presso l'Edificio didattico dell'UNM (Stair Case 2). Le successive 7 settimane i soggetti possono eseguire il programma di esercizi su una scala a loro più comoda e approvata dal gruppo di ricerca. Il riscaldamento consisterà in 2 minuti di salita e discesa delle scale a un ritmo confortevole. L'esercizio intermittente ad alta intensità sarà composto da 6-12 x 30 secondi di salita a tutto sforzo a un ritmo moderato. Tra le sessioni di esercizio si verificherà un recupero della camminata di 30 secondi. Dopo la sessione di esercizi il soggetto camminerà durante un defaticamento di 2 minuti. Ogni sessione durerà dai 10 ai 15 minuti. Il numero di incontri (6-12) verrà aumentato progressivamente nel corso delle settimane. Durante la prima (settimana 1) e l'ultima settimana (settimana 8) del programma di esercizi i soggetti saranno monitorati da un fisiologo esperto. Durante queste visite supervisionate, la frequenza cardiaca e la valutazione dello sforzo percepito (scala OMNI) saranno misurate alla fine di ogni periodo di salita delle scale e dopo il recupero attivo. I soggetti avranno la possibilità di richiedere un ulteriore monitoraggio se lo desiderano. Le settimane da 2 a 7 OMNI saranno autoregistrate dai soggetti.

Misurazioni Resistenza all'insulina - Dopo un digiuno di 10 ore e almeno 72 ore prima e dopo l'allenamento, verranno prelevati campioni di sangue venoso per la misurazione della glicemia e dell'insulina. HOMA-IR (calcolato da [glucosio (mmol)] x [insulina (µU/ml)] ÷ 22,5) sarà determinato dalle concentrazioni di glucosio e insulina a digiuno.

Misurazioni antropometriche e della composizione corporea - L'altezza e la massa corporea saranno misurate utilizzando una bilancia analogica con stadiometro accoppiato. Il BMI sarà calcolato utilizzando l'altezza in m e la massa corporea in kg. I valori di grasso corporeo relativo (% BF) saranno determinati mediante pesatura subacquea (UWW) al volume polmonare residuo misurato. Verrà calcolata la media delle 3 prove UWW più alte ± 100 g e utilizzate per il calcolo del volume corporeo. Il volume corporeo verrà corretto per il volume polmonare residuo utilizzando la tecnica di diluizione dell'ossigeno sulla terraferma in modo che la densità corporea possa essere calcolata e convertita nella formula% BF.

Consumo massimo di ossigeno - Il consumo massimo di ossigeno sarà misurato utilizzando un protocollo di test a rampa massima condotto su un tapis roulant. La velocità verrà aumentata ogni 60 secondi a una velocità individuale, che si baserà sul questionario sulla cronologia degli esercizi del partecipante (questionario sull'attività specifica dei veterani), per indurre l'affaticamento entro 8-12 minuti. I gas espirati saranno analizzati utilizzando un carrello metabolico. La frequenza cardiaca (FC) verrà registrata continuamente utilizzando un cinturino trasmettitore HR (serie S810i, Polar, USA).

Calcoli e analisi statistiche I dati saranno presentati come media ± deviazione standard. Un software statistico verrà utilizzato per l'analisi statistica. Il test di Shapiro-Wilk sarà utilizzato per analizzare la normalità dei dati. L'area sotto la curva (AUC) per insulina e glucosio sarà calcolata utilizzando il metodo trapezoidale. Per lo studio 1, verrà utilizzato un test t di Student per analizzare gli effetti dell'allenamento (pre vs post). Per lo studio 2, verrà utilizzata un'analisi della varianza a due vie (ANOVA) per testare l'effetto dei due protocolli di esercizio (fattore 1 = pre e post 8 settimane di allenamento e fattore 2 = sessione singola vs sessioni multiple). Se si osservano valori F statisticamente significativi, verrà eseguito un test Tukey post hoc. Il livello alfa è fissato a P ≤ 0,05 per significatività statistica.

Potenziali problemi e strategie: l'abbandono e la conformità sono limiti negli interventi di allenamento all'esercizio. I ricercatori forniranno sessioni di formazione in tre diversi orari al giorno (la mattina presto, il pomeriggio e la sera) per accogliere persone con orari diversi. Inoltre, i partecipanti saranno compensati per il tempo.