비만인을 위한 고강도 인터벌 트레이닝

의의 비만 전염병은 세계적인 공중 보건 문제입니다. 최근 데이터에 따르면 전 세계적으로 6억 5천만 명 이상의 성인(~13%)이 비만으로 간주됩니다. 비만은 제2형 당뇨병(T2D)의 주요 위험 요인 중 하나이며 T2D 사례의 90%는 과도한 지방량에 기인합니다. 비만과 T2D 사이의 연관성은 본질적으로 인슐린 저항성(IR)과 관련이 있는 것으로 여겨집니다. IR은 전신 수준에서 순환 혈당 감소에 대한 인슐린의 무딘 효과 및/또는 인슐린 작용에 대한 특정 조직의 낮은 반응을 특징으로 합니다. 예를 들어, 골격근은 인슐린 자극 식후 포도당 흡수의 ~70%를 담당하고 전신 인슐린 감수성과 혈당 항상성의 유지에 중요한 역할을 합니다. 또한, IR은 당뇨병이 진단되기 최대 10년 전에 존재하는 고혈당증에 앞서 가장 먼저 감지할 수 있는 결함 중 하나입니다.

비만 유발 IR의 원인은 복잡하고 다원적이지만 IR 예방 및 치료에 있어 운동 훈련의 유익한 효과는 잘 확립되어 있습니다. IR을 가진 개인에서 골격근 포도당 대사에 대한 인슐린 작용의 개선은 운동 훈련에 의해 유도된 주요 효과 중 하나입니다. 예를 들어, 이전 연구에서는 단일 운동 세션이 세포 스트레스를 감소시켜 운동으로 인한 인슐린 민감성 증가에 기여할 수 있음을 입증했습니다. IR에 대한 운동 훈련의 효과에도 불구하고 대부분의 개인은 최소 권장 수준의 신체 활동을 달성하지 못합니다. 주당 5일 이상 30분 이상의 중간 강도 신체 활동 또는 3분 이상 20분 이상의 격렬한 신체 활동 일상 생활 활동에 추가하여 주당 일수 또는 이들의 조합. 특히 운동을 위한 시간 부족과 시설 접근의 어려움은 신체활동의 장애요인으로 흔히 언급된다.

이러한 맥락에서 짧은 기간의 격렬한 운동(최대 심박수의 80% 이상)과 능동적 회복 또는 휴식 기간을 번갈아 가며 구성하는 고강도 인터벌 트레이닝(HIIT)은 신진대사 건강과 중등도에서 격렬한 강도의 지속적인 훈련보다 더 즐거운 것으로 여겨져 왔습니다. HIIT는 골격근의 산화 능력을 증가시키고 지속적인 중등도 유산소 운동으로 촉진되는 변화와 같은 생리적 리모델링을 유도합니다. HIIT는 특히 T2D의 위험이 있거나 있는 사람들에게 인슐린 감수성을 개선하는 데 효과적인 것으로 보입니다. 60초 주기의 10 x 주기 간격(최대 심박수의 ~90%)을 사용한 이전 연구에서는 2주 동안 주당 3회 60초의 활성 회복이 산재되어 고혈당증이 감소하고 골격근 산화 능력이 증가했습니다. T2D 환자에서. 최근 발표된 데이터에 따르면 8주간의 HIIT 프로그램은 비만인 개인의 IR을 낮추고 골격근의 산화 대사와 관련된 단백질의 발현을 촉진했습니다. HIIT가 T2D의 위험이 있는 개인의 인슐린 감수성과 혈당 조절을 개선하는 효율적인 옵션일 수 있지만, 대부분의 HIIT 연구는 주로 전통적인 실험실 환경에서 수행되었으며 일반 인구에게는 실용적이지 않을 수 있습니다.

혁신 운동의 효과를 연구하는 일반적인 접근 방식은 트레드밀 또는 사이클 에르고미터를 사용하는 것입니다. 이러한 접근 방식은 "실제 단어" 시나리오로의 번역이 제한되어 있습니다. 정기적인 신체 활동 프로그램에 대해 일반적으로 보고되는 장벽 중에는 시간 부족, 운동 시설 이용의 어려움 및 낮은 동기 부여가 있습니다. 제안된 연구의 목표는 비만이 있고 T2D의 위험이 있는 개인의 IR에 적합한 운동 대안(계단 오르기)을 사용하는 HIIT 프로그램의 효과를 조사하는 것입니다. 계단 오르기는 일상 생활의 활동으로 간주될 수 있으며 쉽게 접근할 수 있습니다. 이전 연구에서는 짧은 계단 오르기(<6분)가 내당능 장애가 있는 중년 남성과 고령의 T2D 피험자에서 식후 포도당 흡수를 급격히 증가시킨 것으로 나타났습니다. 또 다른 연구에서는 6주간의 짧은 고강도 간헐적 계단 오르기 프로그램이 건강한 개인의 심폐 건강을 개선하는 데 효과적이었지만 IR은 개선하지 못했다는 것을 보여주었습니다. 더 최근에는 예비 연구에서 6주간의 짧은 간헐적 계단 오르기 운동이 제2형 당뇨병 환자의 혈당 조절에 미치는 영향을 조사했습니다. 저자는 프로토콜(단일 계단을 반복적으로 오르락내리락하는 3 x 1분 시합)이 포도당 조절 개선을 유도하기에 불충분하다고 보고했습니다. 이 맥락에서 볼륨이 너무 낮았고(약 50계단) 시간이 지남에 따라 훈련 볼륨의 진행이 없었습니다. 또한 저자는 계단을 오르는 데 소요되는 시간을 훨씬 더 줄일 수 있는 1분 시합의 일부로 계단을 내려가는 시간을 계산했습니다. 이러한 한계를 해결하기 위해 제안된 연구는 운동량을 점진적으로 증가시키는 보다 긴 프로토콜을 구현하고 계단을 오르는 데 소요된 시간만 계산할 것입니다. 저자가 아는 한, 비만과 T2D 위험이 있는 개인에게 HIIT를 사용하여 이 접근법을 테스트한 연구는 없습니다. 이 연구의 결과는 연구 기반 증거를 임상 실습으로 전환하고 비약리학적 및 저비용 접근 방식으로 T2D의 위험이 있는 개인을 예방하거나 치료하는 데 기여할 것입니다. 이 항목은 인간 건강에 대한 이해를 증진하기 위한 "세포 및 유기체" 뉴멕시코 - NM-INBRE(생물 의학 연구 우수성 아이디어 네트워크) 초점 영역에 속합니다.

접근법 이 연구는 참가자가 개입 전후에 테스트되는 8주간의 피험자 내 개입 설계입니다. 참가자 20명(남 10명, 여 10명)은 포스터 광고 및 1:1 교류를 통해 지역사회에서 모집한다. 연구 참여에 동의하기 전에 참가자는 지역 기관의 기관 검토 위원회에서 승인할 서면 동의서를 제공합니다. 포함 기준에는 체질량 지수(BMI) ≥ 30kg/m2; 인슐린 저항성에 대한 항상성 모델 평가(HOMA-IR) ≥ 2.71; 물속에 완전히 잠기는 것에 대한 두려움이 없습니다. 정형외과적 부상, T2D 또는 포도당 과민증 진단, 알려진 급성 또는 만성 질환, 현재 항염증제, 저혈당제 또는 신진대사에 영향을 미치는 것으로 알려진 기타 약물 사용이 없는 상태. 초기 요구 사항을 충족하는 피험자는 공복 채혈을 합니다. 포도당 대사가 변경된 개체(공복 혈장 포도당 >126mg/dL)는 제외됩니다. 연구자들은 인종적 배경이 다른 남성과 여성이 포함되도록 할 것입니다. 필요한 샘플 크기는 0.05의 알파 수준과 80%의 검정력을 사용하여 HOMA-IR의 변화를 기반으로 선험적으로 계산되었습니다. 운동 훈련 전에 참가자는 혈당 및 인슐린 측정을 위한 공복 채혈, 인체 측정 및 체성분 분석, 최대 등급 운동 테스트를 받습니다.

운동 훈련 프로토콜은 일주일에 3회, 총 24회의 훈련 세션으로 계단 오르기를 사용하여 8주간의 HIIT로 구성됩니다. 계단 훈련 연습 프로그램의 첫 주 동안 주제는 UNM의 교육 교육 건물(Stair Case 2)에서 만납니다. 다음 7주 동안 피험자는 자신에게 가장 편리하고 연구팀이 승인한 계단에서 운동 프로그램을 수행할 수 있습니다. 워밍업은 2분 동안 편안한 속도로 계단을 오르내리는 것으로 구성됩니다. 고강도 간헐적 운동은 6-12 x 30초 동안 적당한 속도로 전력을 다해 상승하는 것으로 구성됩니다. 운동 시합 사이에 30초의 걷기 회복이 발생합니다. 운동 세션 후 피험자는 2분의 휴식 시간 동안 걸을 것입니다. 모든 세션은 10~15분 동안 진행됩니다. 시합 횟수(6-12)는 몇 주에 걸쳐 점진적으로 증가합니다. 운동 프로그램의 첫 주(1주)와 마지막 주(8주) 동안 훈련된 운동 생리학자가 피험자를 모니터링합니다. 이러한 감독 방문 동안 각 계단 오르기 종료 시와 활동적인 회복 후 심박수 및 운동 인지 등급(OMNI 척도)을 측정합니다. 피험자는 원하는 경우 추가 모니터링을 요청할 수 있습니다. 2주차부터 7주차까지 OMNI는 피험자가 직접 녹음합니다.

인슐린 저항성 측정 - 10시간 금식 후 훈련 전후 최소 72시간 후에 혈당과 인슐린 측정을 위해 정맥혈 샘플을 채취합니다. HOMA-IR([포도당(mmol)] x [인슐린(µU/ml)] ÷ 22.5로 계산)은 공복 혈당과 인슐린 농도에서 결정됩니다.

인체 측정 및 체성분 측정 - 키와 체질량은 결합된 스타디오미터가 있는 아날로그 저울을 사용하여 측정됩니다. BMI는 신장(m)과 체중(kg)을 사용하여 계산됩니다. 상대 체지방(%BF) 값은 측정된 잔여 폐 용적에서 수중 무게 측정(UWW)을 통해 결정됩니다. 가장 높은 3개의 UWW 시험 ± 100g을 평균하여 체적 계산에 사용합니다. 체적은 체밀도를 계산하고 %BF 공식으로 변환할 수 있도록 마른 땅 산소 희석 기술을 사용하여 잔여 폐 체적에 대해 보정됩니다.

최대 산소 소비량 - 최대 산소 소비량은 트레드밀에서 수행되는 최대 램프 등급 테스트 프로토콜을 사용하여 측정됩니다. 속도는 참가자의 운동 이력 설문지(Veterans Specific Activity Questionnaire)를 기반으로 개별 속도로 60초마다 증가하여 8~12분 이내에 피로를 유발합니다. 만료된 가스는 대사 카트를 사용하여 분석됩니다. 심박수(HR)는 HR 송신기 스트랩(S810i 시리즈, Polar, USA)을 사용하여 지속적으로 기록됩니다.

계산 및 통계 분석 데이터는 평균 ± 표준 편차로 표시됩니다. 통계 분석을 위해 통계 소프트웨어가 사용됩니다. Shapiro-Wilk 테스트는 데이터 정규성을 분석하는 데 사용됩니다. 인슐린 및 포도당에 대한 곡선 아래 면적(AUC)은 사다리꼴 방법을 사용하여 계산됩니다. 연구 1의 경우 학생 t 테스트를 사용하여 교육 효과(사전 대 사후)를 분석합니다. 연구 2의 경우 양방향 분산 분석(ANOVA)을 사용하여 두 가지 운동 프로토콜의 효과를 테스트합니다(요인 1 = 훈련 8주 전후 및 요인 2 = 단일 세션 대 다중 세션). 통계적으로 유의미한 F 값이 관찰되면 Tukey 사후 테스트가 수행됩니다. 알파 수준은 통계적 유의성을 위해 P ≤ 0.05로 설정됩니다.

잠재적인 문제 및 전략: 탈락 및 순응도는 운동 훈련 개입의 한계입니다. 연구원들은 서로 다른 일정을 가진 사람들을 수용하기 위해 하루에 세 가지 다른 시간(이른 아침, 오후 및 저녁)에 교육 세션을 제공할 것입니다. 또한 참가자에게는 시간에 대한 보상이 제공됩니다.