Meccanismo comportamentale di compensazione energetica con l'esercizio

Oltre il 70% degli adulti negli Stati Uniti è in sovrappeso o obeso, il che li mette a rischio di una moltitudine di comorbilità tra cui malattie cardiovascolari, ipertensione, diabete, dislipidemia, sindrome metabolica e alcuni tipi di cancro. I maggiori tassi di mortalità con l'obesità hanno stime dell'aspettativa di vita ridotte di 6-7 anni con un massimo di 300.000 decessi attribuiti all'obesità ogni anno negli Stati Uniti. Il trattamento dell'obesità è quindi emerso come un obiettivo primario dell'assistenza sanitaria.

L'aumento dell'attività fisica e del dispendio energetico è una raccomandazione universale per il controllo del peso, con l'esercizio che sta diventando l'opzione terapeutica più diffusa, economica e salutare per l'obesità.

Sfortunatamente, la perdita di peso da un programma di esercizi è spesso deludente e una maggiore quantità di esercizio potrebbe non sempre promuovere un'ulteriore perdita di peso. Un numero crescente di prove indica che gli sforzi concertati degli individui per ottenere la perdita di peso attraverso l'esercizio sono ostacolati da un insieme coordinato di risposte compensative che lavorano per mantenere l'equilibrio energetico, conservando l'energia per garantire che i bisogni energetici degli organi vitali siano soddisfatti. La risposta compensativa primaria che lavora per mantenere l'omeostasi energetica e quindi opporsi alla perdita di peso da un deficit energetico indotto dall'esercizio è un aumento della spinta verso una maggiore assunzione di energia. Questo è spesso indipendente dalla fame, poiché i singoli periodi di esercizio in genere non provocano cambiamenti nell'appetito, nell'assunzione di cibo o negli ormoni che regolano l'appetito, mentre l'esercizio a lungo termine può effettivamente migliorare la risposta di sazietà a un pasto. Gli aspetti motivazionali del mangiare, definiti il ​​valore rinforzante del cibo, sono un forte predittore del peso corporeo e dell'assunzione di energia indipendentemente dalla fame, sebbene non siano stati studiati in precedenza come fattore importante nella compensazione energetica con l'esercizio. Il rinforzo alimentare si sviluppa istigando una maggiore elaborazione dell'attenzione nei confronti del cibo, chiamata distorsione dell'attenzione. Questi costrutti comportamentali sono controllati dal sistema centrale della dopamina, che media gli aspetti gratificanti dei comportamenti di rinforzo (come il mangiare) ed è un motore di comportamento più potente delle risposte affettive. L'eccesso di cibo si verifica quando il desiderio motivazionale di cibo supera la capacità di controllo inibitorio per mangiare. Pertanto, gli individui con un controllo inibitorio inferiore sono più suscettibili agli aspetti rinforzanti del cibo e hanno maggiori probabilità di consumare eccessivamente alimenti altamente rinforzanti e densi di energia. Con ulteriori prove che i comportamenti alimentari e di esercizio condividono percorsi neuro-comportamentali simili che forse spiegano perché l'esercizio può promuovere l'alimentazione nei modelli animali, sarebbe di grande interesse determinare l'influenza che l'esercizio può avere sul rinforzo alimentare, sul pregiudizio dell'attenzione e sul controllo inibitorio per i segnali alimentari negli umani.

Il nostro obiettivo a lungo termine è ridurre l'incidenza e migliorare gli esiti dell'obesità sviluppando interventi per attenuare la compensazione per l'energia spesa attraverso l'esercizio, migliorando così l'esercizio come strategia di perdita di peso e mantenimento della perdita di peso. Gli obiettivi generali dell'attuale proposta sono 1) valutare se un attacco acuto di esercizio altera il rinforzo alimentare, il pregiudizio dell'attenzione e il controllo inibitorio per i segnali alimentari e 2) valutare un potenziale effetto sessuale in questa risposta. La nostra ipotesi centrale è che l'esercizio fisico evocherà un maggiore rinforzo alimentare e un pregiudizio dell'attenzione per i segnali alimentari, riducendo al contempo il controllo inibitorio come meccanismo per promuovere una maggiore assunzione di energia nel tentativo di mantenere l'omeostasi energetica. La nostra ipotesi è stata formulata sulla base dei nostri dati preliminari che dimostrano una grande risposta compensatoria (~ 1.000 kcal a settimana) a un intervento di esercizio di 12 settimane che non può essere spiegata da cambiamenti nel dispendio energetico a riposo, attività fisica al di fuori dell'intervento di esercizio o ormonale mediatori dell'appetito. Questa risposta compensatoria è stata osservata in due diversi studi utilizzando varie dosi di esercizio, indicando una notevole coerenza in questa risposta compensatoria. Precedenti ricerche su modelli animali hanno dimostrato che l'esercizio facilita il mangiare, con prove di percorsi neuro-comportamentali condivisi tra il mangiare e la ricompensa dell'esercizio che potrebbero spiegare questa connessione. Questi costrutti comportamentali che influenzano l'assunzione di energia non sono stati considerati come meccanismi per la compensazione energetica e probabilmente contribuiscono alla risposta compensativa inspiegabile che abbiamo osservato in precedenza. La logica di questo progetto è che con una maggiore conoscenza dei meccanismi alla base della compensazione energetica, si possono progettare interventi futuri che attenuino questa risposta per migliorare l'utilità dell'esercizio come strategia di perdita di peso. Per raggiungere gli obiettivi generali, perseguiremo il seguente obiettivo specifico e l'obiettivo esplorativo negli individui obesi e sedentari, la popolazione che necessita maggiormente di un trattamento efficace per la perdita di peso: Obiettivo specifico: Dimostrare i cambiamenti nel rinforzo alimentare, nel pregiudizio dell'attenzione e nel controllo inibitorio per i segnali alimentari dopo un intenso periodo di esercizio. Sulla base dei nostri dati preliminari e della letteratura precedente che dimostra che l'esercizio può aumentare la ricompensa del cibo, la nostra ipotesi di lavoro è che un attacco acuto di esercizio farà sì che il cibo sia più rinforzante, aumenterà la distorsione dell'attenzione per i segnali alimentari e diminuirà il controllo inibitorio per i segnali alimentari.

Scopo esplorativo: esploreremo se il sesso modera queste risposte. Altri hanno dimostrato differenze di sesso nel rinforzo alimentare, sebbene il ruolo svolto dal sesso in questa risposta all'esercizio sia sconosciuto.

Al termine della ricerca proposta, i risultati attesi sono l'identificazione di nuovi meccanismi che contribuiscono alla compensazione energetica durante un programma di esercizi. Questi risultati avranno un impatto duraturo in quanto forniranno una forte prova di principio basata sull'evidenza per lo sviluppo di nuovi interventi che attenuano la risposta compensatoria all'esercizio, migliorandone l'efficacia per il controllo del peso.

Significato Importanza del problema da affrontare. Più del 70% degli adulti statunitensi è obeso (BMI > 30) o in sovrappeso (BMI 25-29,9). Le cattive abitudini alimentari e l'inattività fisica sono le principali cause di questa epidemia. Oltre il 90% degli adulti statunitensi non soddisfa le raccomandazioni sull'attività fisica se valutate oggettivamente, mentre oltre il 95% non soddisfa le raccomandazioni sull'assunzione di grassi solidi e zuccheri aggiunti [5]. L'impatto dell'obesità sulla società si realizza nelle sue comorbidità associate, tra cui malattie cardiovascolari, ipertensione, diabete, dislipidemia, sindrome metabolica, calcoli biliari, artrosi, apnea notturna, morte prematura e molti tumori come seno, fegato e colon. L'impatto economico dell'obesità è sorprendente, con spese sanitarie annuali comprese tra 92 e 117 miliardi di dollari, che rendono l'obesità uno dei problemi di salute più costosi negli Stati Uniti [8].

L'epidemia di obesità in continua escalation suggerisce che la maggior parte delle persone non è in grado di soddisfare le proprie esigenze di perdita di peso. I meccanismi evolutivamente conservati che difendono da un bilancio energetico negativo sono, in parte, da biasimare [9]. Questi meccanismi includono risposte metaboliche e comportamentali a un deficit energetico che funzionano per conservare l'energia riducendo il dispendio energetico o promuovendo l'assunzione di energia. Gli adattamenti metabolici riducono il dispendio energetico a riposo e non a riposo per rappresentare circa 120 kcal/giorno attraverso meccanismi correlati alla funzione tiroidea, all'ossidazione del glucosio del muscolo scheletrico e all'attività del sistema nervoso simpatico. Le risposte comportamentali a un deficit energetico, d'altra parte, possono rappresentare molto più di 120 kcal/giorno e includere aumenti dell'apporto energetico e diminuzioni dell'attività fisica. Molti concordano che la risposta compensativa più efficace per resistere a un deficit energetico indotto dall'esercizio è l'aumento dell'apporto energetico, poiché il tasso di apporto energetico supera di gran lunga il tasso di dispendio energetico. I meccanismi alla base di questa risposta compensatoria sono poco conosciuti.

L'esercizio fisico è la strategia di perdita di peso più comune con un tasso di prevalenza del 65% tra coloro che tentano di ridurre il peso corporeo. In effetti, la maggior parte delle persone ha la capacità di aumentare il proprio dispendio energetico per promuovere un bilancio energetico negativo mentre, a seconda della capacità aerobica di un individuo, l'intensità dell'esercizio può essere mantenuta per periodi prolungati da 2 a 16 volte al di sopra dei tassi di dispendio energetico a riposo. Pertanto, durante una singola sessione di allenamento possono essere consumate da 250 a 2500 kcal, con conseguente deficit energetico acuto che può essere ripetuto per giorni. Ciò ha spinto l'American College of Sports Medicine a emettere raccomandazioni separate per mantenere la salute o sostenere la perdita di peso attraverso l'esercizio. L'esercizio fisico è anche uno dei componenti principali del programma di prevenzione del diabete (DPP) e un aspetto chiave del classico studio Look AHEAD principalmente a causa del ruolo che si ritiene che l'esercizio svolga nella perdita di peso e nel mantenimento della perdita di peso. Tuttavia, le riduzioni del peso corporeo derivanti dall'allenamento fisico sono spesso inferiori al previsto a causa delle risposte compensative che lavorano per mantenere l'equilibrio energetico sopra indicato.

I nostri dati preliminari, in accordo con altri, indicano che l'aumento dell'apporto energetico è la risposta compensativa primaria a un deficit energetico indotto dall'esercizio. Altre presunte risposte compensative includono diminuzioni del dispendio energetico a riposo (REE), miglioramento dell'efficienza del lavoro dei muscoli scheletrici e diminuzione dell'attività fisica abituale al di fuori del programma di esercizi [9]. Abbiamo dimostrato due volte cambiamenti non significativi nel REE, nel dispendio energetico totale e nell'attività fisica abituale al di fuori dell'intervento di esercizio nonostante una risposta compensativa di circa 1.000 kcal/settimana. Ciò supporta la premessa che gli aumenti dell'assunzione di energia sono in gran parte responsabili di questa risposta compensativa all'esercizio, sebbene i meccanismi alla base di questa risposta rimangano sconosciuti. Identificare i meccanismi per questa risposta compensativa è il primo passo necessario per sviluppare interventi che mirano ad attenuare gli aumenti compensativi dell'apporto energetico che accompagnano un programma di esercizi. Tali interventi migliorerebbero notevolmente l'esercizio come strategia di controllo del peso.

Un meccanismo spesso studiato responsabile di una maggiore assunzione di energia con l'esercizio è l'aumento della fame, valutato da mediatori ormonali dell'appetito, assunzione di cibo basata su laboratorio e scale di fame/sazietà [28-32]. In particolare, elevate concentrazioni dell'ormone oressigenico grelina e riduzioni dei segnali che inducono sazietà come il peptide YY (PYY), il peptide uno simile al glucagone (GLP-1), il polipeptide pancreatico (PP), la colecistochinina (CCK) e la leptina possono tutti essere modificati per promuovere un maggiore apporto energetico durante la partecipazione all'allenamento fisico. Tuttavia, singoli periodi di esercizio in genere non si traducono nell'atteso aumento compensatorio dell'appetito. Al contrario, maggiori percezioni di pienezza persistono 24 ore dopo l'esercizio e l'esercizio a lungo termine può effettivamente migliorare la risposta di sazietà a un pasto. Pertanto, sono probabilmente coinvolti altri meccanismi, che richiedono una ricerca nuova e innovativa per comprendere meglio i meccanismi alla base di questa risposta compensativa all'esercizio.

I sistemi centrali della dopamina (DA) sono essenziali per sperimentare la ricompensa (ad es. DA ipotesi di ricompensa), dove gli adattamenti in questo sistema sono stati originariamente proposti per spiegare la tossicodipendenza. È interessante notare che sia l'esercizio fisico che i comportamenti alimentari sono in gran parte guidati da questo sistema DA centrale poiché i polimorfismi genetici che controllano l'assorbimento e il trasporto di DA sono stati collegati all'esercizio e alla ricompensa alimentare. Ciò offre la possibilità di un dialogo neuro-comportamentale tra questi comportamenti, spiegando perché gli individui che si esercitano per la perdita di peso spesso hanno un controllo distorto delle porzioni, cercano ricompense dall'esercizio sotto forma di cibo e traggono maggiore piacere da cibi ricchi di grassi e -zucchero, cibo ad alta densità energetica indipendente dalla fame. Ci sono prove di un tale dialogo diretto tra il mangiare e la ricompensa dell'esercizio nei ratti, dove il movimento della ruota che produce una risposta dopaminergica di basso livello facilita il mangiare. Negli esseri umani, le prove indicano che l'esercizio promuove un maggiore desiderio di mangiare tra gli individui che sovracompensano (mangiano più energia di quella che consumano) a causa dell'esercizio che potenzialmente ha un'azione sensibilizzante che migliora la ricompensa del cibo per aumentare l'apporto energetico. È anche noto un simile cross-talk neurocomportamentale tra gli effetti rinforzanti di diversi farmaci, che coinvolge in particolare i sistemi endogeni oppioidi e cannabinoidi, mentre la somministrazione di uno aumenta il valore rinforzante dell'altro. La possibilità per l'esercizio di aumentare gli aspetti gratificanti del cibo e quindi l'assunzione di energia è quindi uno scenario probabile, sebbene questo non sia stato completamente valutato negli esseri umani.

Gli aspetti gratificanti del mangiare sono importanti risposte comportamentali volitive che influenzano l'assunzione di energia, valutate definendo il proprio valore di rinforzo del cibo. Il rinforzo alimentare è una misura di quanto un individuo desidera impegnarsi in un particolare comportamento alimentare, poiché qualcuno che trova il cibo altamente rinforzante "vuole" il cibo in misura maggiore. Il rinforzo alimentare è un predittore più robusto dell'assunzione di cibo rispetto al valore edonico (cioè il gradimento) ed è un forte predittore del peso corporeo. La privazione di cibo che porta a deficit energetici aumenta il rinforzo alimentare, e quindi è possibile che un deficit energetico indotto dall'esercizio aumenti il ​​rinforzo alimentare come meccanismo per promuovere il comportamento alimentare e mantenere l'equilibrio energetico. Nessuno studio è stato condotto per caratterizzare e testare questa risposta comportamentale all'esercizio negli esseri umani.

L'aumento del valore rinforzante di un comportamento si ottiene attraverso la "sensibilizzazione incentivante". La sensibilizzazione incentivante è un processo comportamentale in cui esposizioni ripetute aumentano la salienza di uno stimolo all'interno dell'ambiente per produrre un pregiudizio dell'attenzione. Ciò produce neuroadattamenti che aumentano il valore motivante o rinforzante del comportamento. Il pregiudizio dell'attenzione verso i segnali alimentari è quindi un costrutto ulteriormente rilevante e importante da considerare quando si chiariscono le implicazioni motivazionali del mangiare. L'aumento della distorsione dell'attenzione per i segnali alimentari predice la tendenza a mangiare troppo e lo stato di peso, con individui obesi che hanno una maggiore distorsione dell'attenzione verso i segnali alimentari, in particolare per i cibi appetibili ad alta densità energetica. L'eccesso di cibo si verifica quando il desiderio motivazionale di cibo supera la capacità di controllo inibitorio per mangiare, in quanto tale, un'accresciuta consapevolezza / pregiudizio attento del cibo o il rinforzo del cibo possono portare a un eccesso di cibo in coloro con un controllo inibitorio ridotto. Questo pone le persone con scarso controllo inibitorio a una maggiore suscettibilità agli effetti gratificanti del cibo, aumentando l'apporto energetico e promuovendo l'aumento di peso. Questa associazione non è stata valutata insieme all'esercizio e gli aumenti mediati dall'esercizio nel rinforzo alimentare e nel pregiudizio dell'attenzione possono seguire modelli diversi rispetto ai dati trasversali precedentemente osservati, che hanno utilizzato principalmente individui sedentari. Sulla base dei nostri dati preliminari più recenti che dimostrano che 38/44 partecipanti hanno dimostrato una qualche forma di compensazione positiva dopo un intervento di esercizio di 12 settimane, l'esercizio può ridurre il controllo inibitorio come meccanismo aggiuntivo per promuovere l'assunzione di energia, o il rinforzo alimentare e il pregiudizio dell'attenzione per i segnali alimentari può essere aumentato più di quanto può essere mitigato dal proprio controllo inibitorio.

Significato del contributo di ricerca proposto Il contributo atteso è una migliore comprensione dei meccanismi alla base della compensazione energetica per l'esercizio. Questo contributo sarà significativo in quanto fornirà le informazioni necessarie per sviluppare studi e trattamenti futuri per facilitare una perdita di peso più efficace e sostenuta nel tempo da un programma di esercizi, riducendo i tassi di obesità e le relative complicanze. Questi risultati hanno lo scopo sia di migliorare le conoscenze scientifiche sia di informare direttamente la pratica clinica per quanto riguarda il trattamento e la prevenzione dell'obesità. Attualmente, le risposte compensatorie comportamentali non sono comunemente considerate una barriera modificabile alla perdita di peso indotta dall'esercizio, probabilmente a causa della natura sconosciuta dei meccanismi alla base o di come possono essere modificati. È necessario identificare nuovi meccanismi poiché sembra che la ricerca sui mediatori tradizionali dell'assunzione di energia (fame/sazietà) non fornisca una conclusione definitiva. Identificare il ruolo che il rinforzo alimentare, il pregiudizio dell'attenzione e il controllo inibitorio per i segnali alimentari svolgono negli aumenti dell'assunzione di energia indotti dall'esercizio porterà a ricerche future mirate a questi meccanismi per migliorare l'efficacia dell'esercizio per il controllo del peso.

Innovazione Lo status quo, per quanto riguarda il trattamento dell'obesità, è inefficace con l'epidemia di obesità in continua escalation che serve come prova. I programmi di esercizio per il trattamento dell'obesità spesso non considerano la compensazione energetica come un aspetto integrante della perdita di peso. I nostri dati preliminari e altri hanno confermato la risposta compensativa all'esercizio e che una maggiore assunzione di energia è la principale fonte di compensazione. Tuttavia, si sa poco dei meccanismi che mediano questa risposta compensatoria.

La ricerca proposta è innovativa perché sfida gli attuali paradigmi di ricerca sull'obesità concentrandosi sui meccanismi alla base della compensazione energetica con l'esercizio. In particolare, il rinforzo alimentare, il pregiudizio dell'attenzione e il controllo inibitorio per i segnali alimentari sono risposte comportamentali volitive che saranno valutate come importanti mediatori nella risposta compensatoria all'esercizio. Questi costrutti sono forti predittori dello stato di peso e dell'apporto energetico, ma devono ancora essere valutati nel contesto dell'esercizio. Con l'evidenza che l'esercizio fisico può influenzare i processi neuro-comportamentali alla base del rinforzo alimentare, del pregiudizio dell'attenzione e del controllo inibitorio per i segnali alimentari, le ipotesi della presente indagine non sono solo altamente nuove ma anche altamente probabili. Il team investigativo del Dr. Kyle Flack (PI, un esperto nutrizionista, fisiologo dell'esercizio fisico e comportamentale) insieme al Dr. Craig R. Rush (Co-I, un esperto scienziato comportamentale con esperienza in pregiudizio dell'attenzione e controllo inibitorio) è un ulteriore romanzo aspetto e unicamente adatto a realizzare questa proposta. Il completamento con successo aprirà nuovi orizzonti per il trattamento dell'obesità, inclusi nuovi interventi che si concentrano sull'attenuazione delle alterazioni indotte dall'esercizio nel rinforzo alimentare, bias dell'attenzione e controllo inibitorio per i segnali alimentari.

Approccio ai dati preliminari. I nostri studi preliminari sulla compensazione energetica con l'esercizio hanno indicato cambiamenti non significativi nel dispendio energetico a riposo (kcal/24 ore) e nell'attività fisica senza esercizio nonostante una risposta compensativa di circa 1.000 kcal a settimana indipendentemente dal dispendio energetico dell'esercizio (1500 vs. 3000 kcal /settimana) o la frequenza degli esercizi (2 vs 6 sessioni/settimana). Ciò dimostra l'entità complessiva della compensazione energetica che gli individui sedentari mostrano quando si impegnano in un intervento di esercizio di 12 settimane che non includeva restrizioni dietetiche. È importante sottolineare che la mancanza di cambiamenti pre-post nell'REE e l'attività fisica senza esercizio indicano che i cambiamenti nell'assunzione di energia sono i principali responsabili di questa risposta compensativa di 1.000 kcal/settimana. Inoltre, i cambiamenti nei mediatori ormonali dell'appetito e della sazietà non erano correlati a questa risposta compensatoria. Per questo motivo, la ricerca si è concentrata sull'identificazione di nuovi meccanismi che promuovono l'aumento dell'apporto energetico durante l'esercizio per la perdita di peso, per sviluppare interventi che funzionino per mitigare questa risposta e quindi migliorare i risultati della perdita di peso. Il valore rinforzante del cibo, il pregiudizio dell'attenzione e il controllo inibitorio per i segnali alimentari sono costrutti comportamentali noti per svolgere un ruolo importante nei comportamenti alimentari e nello stato di peso. Come abbiamo notato, esiste una forte motivazione per indagare su come questi costrutti comportamentali siano influenzati in modo univoco dall'esercizio, incentrati sui percorsi neuro-comportamentali condivisi all'interno del sistema di ricompensa DA che possono collegare l'esercizio e il comportamento alimentare. Questo è stato osservato nei roditori, dove l'esercizio che provoca una risposta dopaminergica promuove il mangiare, ma deve ancora essere completamente studiato negli esseri umani.

Progetto di ricerca. Questo studio pilota utilizzerà un disegno incrociato controbilanciato per valutare gli effetti acuti di un singolo periodo di esercizio e di un singolo periodo di attività sedentaria sul rinforzo alimentare, sul bias dell'attenzione e sul controllo inibitorio per i segnali alimentari tra sovrappeso e adulti sedentari obesi (n =60, 30 maschi, 30 femmine). Le differenze nel rinforzo alimentare, nel bias dell'attenzione e nel controllo inibitorio per i segnali alimentari saranno determinate tra condizioni (periodo di esercizio vs periodo di attività sedentaria), tempo (prima dell'esercizio vs. dopo) e sesso (maschio vs. femmina). Questo ci consentirà di determinare in che modo l'esercizio influenza i mediatori comportamentali dell'assunzione di energia rispetto sia a una condizione di controllo senza esercizio che a una condizione pre-esercizio.

Collocamento. Tutte le attività di studio saranno condotte presso il Center for Clinical and Translational Science (CCTS) dell'Università del Kentucky (Regno Unito), il Laboratory of Human Behavioral Pharmacology (LHBP) e il Nutrition Assessment Laboratory (NAL), tutti situati a Lexington Kentucky, o che circonda il campus del Regno Unito.

Partecipanti, reclutamento e screening. Il reclutamento includerà 72 uomini (n=36) e donne (n=36) di età compresa tra 18 e 45 anni residenti in comunità da sovrappeso a obesi (BMI 25-45 kg/m2) che non sono attualmente impegnati in attività fisiche o dimagranti, né hanno perso o guadagnato oltre il 5% del loro attuale peso corporeo nei 12 mesi precedenti. I partecipanti idonei saranno inoltre (1) liberi da qualsiasi condizione di salute cardiaca, polmonare o metabolica, (2) in grado di impegnarsi in sicurezza nell'esercizio fisico, (3) non assumere farmaci o integratori alimentari che possano influenzare il dispendio energetico o l'assunzione e (4 ) non sono stati diagnosticati un disturbo alimentare, una depressione clinica o un disturbo d'ansia e (5) svolgono meno di 150 minuti di attività fisica da moderata a intensa a settimana (valutata tramite accelerometria al basale). Le partecipanti di sesso femminile devono inoltre essere in premenopausa e non in stato di gravidanza o allattamento. La capacità di partecipare in sicurezza all'esercizio fisico sarà determinata utilizzando una storia clinica e un questionario sulla preparazione all'attività fisica (PAR-Q+) e rivista dal medico dello studio. I partecipanti saranno reclutati dalla grande area di Lexington, KY utilizzando una combinazione di metodi di stampa e media online. Le persone interessate saranno selezionate per i criteri di inclusione di base (età, livello di attività, indice di massa corporea) e, se ritenute inizialmente idonee, invitate a una visita di screening per valutare ulteriormente l'idoneità. Sulla base del nostro precedente intervento di esercizio di 12 settimane eseguito presso l'Università del Kentucky, ci aspettiamo un tasso di ritenzione complessivo dell'85%, lasciando un n=60 che completa entrambe le visite di valutazione.

Procedure Visita 1 (settimana 1). Il coordinatore dello studio incontrerà ogni partecipante per una sessione di orientamento di 30 minuti. In questo momento, i partecipanti avranno la spiegazione dello studio, le risposte alle domande, completeranno i questionari di screening necessari (anamnesi, PAR-Q+), completeranno un test della glicemia Accu-Check e, se ritenuti idonei e interessati, firmeranno il consenso informato. Al momento dell'iscrizione, i partecipanti completeranno anche un questionario sulla frequenza alimentare (DHQ-3), saranno valutati per la composizione corporea (BodPod) e verrà misurata la circonferenza della vita. Ai partecipanti verrà inoltre fornito un accelerometro ActiGraph per valutare obiettivamente l'attività fisica per i prossimi sette giorni e programmato per la visita 2 almeno otto giorni dopo. I partecipanti saranno istruiti a non modificare intenzionalmente i comportamenti alimentari durante l'arruolamento nello studio (ad es. iniziare a dieta).

Visite 2 e 3 (settimana 2 e 3). Il giorno della visita 2, i partecipanti registreranno gli alimenti specifici, le quantità e l'ora del giorno in cui li hanno consumati prima della visita di prova. Ai partecipanti verrà chiesto di mangiare gli stessi cibi alla stessa ora del giorno prima della visita 3 come hanno fatto prima della visita 2. Le visite 2 e 3 saranno programmate alla stessa ora del giorno nello stesso giorno della settimana in cui i partecipanti lo faranno essere in grado di praticare comportamenti alimentari "soliti", cioè non in una vacanza o in un'occasione speciale. All'arrivo al LHBP esattamente quattro ore dopo il pranzo nel pomeriggio, i partecipanti completeranno le valutazioni per il rinforzo del cibo, il bias dell'attenzione e il controllo inibitorio per i segnali del cibo prima e due volte dopo un attacco acuto di esercizio o attività sedentaria, con una visita che comprende l'esercizio e l'altra visita caratterizzata da un'attività sedentaria. L'ordine delle visite sarà controbilanciato. Le scale analogiche visive (VAS) verranno eseguite per la fame e il piacere dell'esercizio prima di ogni serie di valutazioni. Per le partecipanti di sesso femminile, queste visite avverranno durante la fase follicolare, che sarà valutata da un questionario sul ciclo mestruale. I partecipanti indosseranno l'accelerometro per registrare l'attività fisica durante il periodo di interruzione tra le visite di valutazione e saranno istruiti a rimanere sedentari.

Esercizio acuto. I partecipanti completeranno le valutazioni del rinforzo alimentare, del pregiudizio dell'attenzione e del controllo inibitorio prima e dopo un periodo acuto di esercizio durante la visita 2 o la visita 3 (a seconda dell'ordine controbilanciato). Ai partecipanti verrà fornito un cardiofrequenzimetro Polar A-300 con tecnologia smart-cal™ che tiene conto del sesso, dell'età, del peso, del livello di attività e della frequenza cardiaca dell'individuo per produrre una stima dell'energia totale in chilocalorie (kcal) consumate durante l'esercizio sessione, con kcal consumate visualizzate in tempo reale. I partecipanti si eserciteranno su un ergometro ellittico (Octane Fitness ZR8) per il tempo necessario a consumare 500 kcal sotto la supervisione di un ricercatore in laboratorio. I partecipanti si eserciteranno a un'intensità autoselezionata di almeno il 65% della riserva di frequenza cardiaca (HRR), un'intensità comunemente prescritta per le persone sedentarie che iniziano un programma di esercizi. Sulla base di studi precedenti condotti nel nostro laboratorio, 500 kcal di dispendio energetico sono raggiungibili anche dall'individuo più sedentario con sessioni di allenamento della durata compresa tra 30 e 70 minuti a seconda della massa corporea e dell'intensità dell'esercizio. Prescrivere l'esercizio in base al dispendio energetico piuttosto che alla durata o all'intensità standardizzerà la quantità di lavoro totale svolto tra tutti i partecipanti. Mentre sia l'intensità che la durata dell'esercizio potrebbero essere controllate, a causa delle differenze nella massa corporea dei partecipanti, il tempo di esercizio o il lavoro totale potrebbero comunque variare. Un dispendio energetico di 500 kcal è specificamente utilizzato per garantire che l'esercizio fisico sia di volume sufficiente (intensità * tempo) per produrre perdita di peso se incluso in un programma a lungo termine e per suscitare una risposta dopaminergica. I partecipanti potranno bere 0,5 l di acqua durante e dopo l'esercizio. I partecipanti si prenderanno un breve riposo di 15 minuti dopo aver completato la sessione di esercizio prima di ripetere le valutazioni per il rinforzo del cibo, il pregiudizio dell'attenzione e il controllo inibitorio per i segnali alimentari (valutazione post esercizio 1). I partecipanti ripeteranno queste valutazioni 60 minuti dopo la cessione dell'esercizio e l'attività sedentaria (valutazione post esercizio 2).

Attacco acuto di attività sedentaria. I partecipanti completeranno le valutazioni del rinforzo alimentare, del pregiudizio dell'attenzione e del controllo inibitorio prima e dopo un attacco acuto di attività sedentaria (TV). I partecipanti guarderanno la TV per 60 minuti, scegliendo tra una varietà di sitcom televisive (DVD) prive di pubblicità commerciali che potrebbero includere cibo. I partecipanti avranno accesso a 0,5 l di acqua potabile durante e dopo il periodo di prova di visione della TV.

Analisi statistica I modelli misti lineari saranno adattati con l'esercizio e il tempo come effetti casuali per tenere conto delle misure ripetute e il sesso come effetto fisso. Le variabili di risposta saranno trasformate se appropriato. Con variabili esplicative binarie, si assumerà una matrice di covarianza non strutturata per gli effetti casuali, ma se necessario verranno prese in considerazione alternative. Le valutazioni della scala VAS di fame/sazietà e piacere dell'esercizio saranno valutate e incluse per l'adeguamento, se necessario. Analisi della potenza: a causa delle nostre tre variabili di risposta, utilizzeremo un tasso di errore di tipo I corretto da Bonferroni di 0,05/3 = 0,017 per i nostri modelli di regressione. In un modello di regressione lineare con n = 60, 30 maschi e 30 femmine, controbilanciato per iniziare con e senza esercizio e poi passare all'altro trattamento, avremo l'80% di potere per rilevare modelli con R quadrato del 20,4% o più ( nQuery 8.5.1). I nostri modelli misti miglioreranno l'adattamento del modello e ridurranno le stime di varianza rispetto alla regressione lineare, aumentando così la potenza o diminuendo le misure di tipo R al quadrato che possono essere rilevate.

Scopo esplorativo: includendo il sesso come effetto fisso nel nostro approccio al modello misto lineare, il nostro studio è progettato e potenziato per determinare il ruolo che il sesso può svolgere nelle ipotetiche modifiche indotte dall'esercizio ai mediatori comportamentali dell'assunzione di energia valutati. Precedenti lavori sugli animali hanno identificato un effetto sessuale nel mangiare ricompensa/rinforzo in cui le femmine hanno una maggiore spinta neurocomportamentale a consumare cibo. Non è noto, tuttavia, se il sesso possa svolgere un ruolo nella risposta all'esercizio, giustificando questa esplorazione.