Intervaltraining met hoge intensiteit voor zwaarlijvige personen

Betekenis De obesitas-epidemie is een wereldwijd probleem voor de volksgezondheid. Recente gegevens geven aan dat meer dan 650 miljoen volwassenen over de hele wereld (~13%) als zwaarlijvig worden beschouwd. Obesitas is een van de belangrijkste risicofactoren voor diabetes mellitus type 2 (T2D) en 90% van de gevallen van T2D is toe te schrijven aan overtollige vetmassa. Aangenomen wordt dat het verband tussen obesitas en T2D intrinsiek verband houdt met insulineresistentie (IR). IR wordt gekenmerkt door een afgestompt effect van insuline op het verlagen van de circulerende bloedglucose op het niveau van het hele lichaam en/of een lagere respons van bepaalde weefsels op de werking van insuline. De skeletspier is bijvoorbeeld verantwoordelijk voor ~70% van de door insuline gestimuleerde postprandiale glucoseopname en speelt een sleutelrol bij het handhaven van de insulinegevoeligheid van het hele lichaam en de glycemische homeostase. Bovendien is IR een van de vroegst detecteerbare defecten voorafgaand aan hyperglykemie, aanwezig tot 10 jaar voordat diabetes wordt gediagnosticeerd.

Hoewel de oorzaak van door obesitas veroorzaakte IR complex en multifactorieel is, zijn de gunstige effecten van lichaamsbeweging bij het voorkomen en behandelen van IR algemeen bekend. Bij personen met IR is een verbetering van de werking van insuline op het metabolisme van glucose in de skeletspieren een van de belangrijkste effecten van lichaamsbeweging. Eerder onderzoek toonde bijvoorbeeld aan dat een enkele trainingssessie cellulaire stress verminderde, wat kan bijdragen aan door inspanning geïnduceerde toename van de insulinegevoeligheid. Ondanks de doeltreffendheid van oefentraining op IR, bereikt de meerderheid van de individuen niet de minimaal aanbevolen niveaus van fysieke activiteit: 30 minuten of meer van matige intensiteit fysieke activiteit minstens 5 dagen per week, of 20 minuten krachtige fysieke activiteit minstens 3 dagen per week, of een combinatie daarvan, naast de dagelijkse levensverrichtingen. Merk op dat gebrek aan tijd en moeite om toegang te krijgen tot faciliteiten voor lichaamsbeweging vaak worden genoemd als belemmeringen voor fysieke activiteit.

In deze context is de High Intensity Interval Training (HIIT), die bestaat uit korte periodes van intensieve training (≥ 80% van de maximale hartslag) afgewisseld met periodes van actief herstel of rust, een relatief tijdsefficiënte trainingsstrategie om de conditie te verbeteren. metabole gezondheid en wordt als leuker beschouwd dan continue training met matige tot zware intensiteit. HIIT verhoogt de oxidatieve capaciteit van de skeletspieren en induceert fysiologische remodellering, zoals de veranderingen die worden bevorderd door continue aërobe training met matige intensiteit. HIIT lijkt effectief bij het verbeteren van de insulinegevoeligheid, vooral bij mensen met een risico op of met T2D. Een eerdere studie met 10 x 60 seconden fietsintervallen (~90% van de maximale hartslag) afgewisseld met 60 seconden actief herstel, drie keer per week gedurende een periode van twee weken, verminderde hyperglykemie en verhoogde oxidatieve capaciteit van de skeletspieren bij patiënten met T2D. Onlangs gepubliceerde gegevens hebben aangetoond dat een HIIT-programma van 8 weken resulteerde in een lagere IR bij personen met obesitas en ook een grotere expressie van eiwitten bevorderde die verband houden met het oxidatieve metabolisme in de skeletspieren. Hoewel HIIT een efficiënte optie kan zijn om de insulinegevoeligheid en glykemische controle te verbeteren bij personen met een risico op T2D, zijn de meeste HIIT-onderzoeken voornamelijk uitgevoerd in traditionele laboratoriumomgevingen en zijn ze mogelijk niet praktisch voor de algemene bevolking.

Innovatie De gebruikelijke benadering om de effecten van lichaamsbeweging te bestuderen, is het gebruik van loopbanden of fietsergometers. Deze benaderingen hebben een beperkte vertaling naar een "echt woord"-scenario. Onder de over het algemeen gerapporteerde belemmeringen voor een regelmatig lichaamsbewegingsprogramma zijn gebrek aan tijd, moeite om toegang te krijgen tot faciliteiten voor lichaamsbeweging en lage motivatie. Het doel van de voorgestelde studie is het onderzoeken van de effecten van een HIIT-programma met behulp van een geschikt oefenalternatief (traplopen) op IR bij personen met obesitas en risico op T2D. Traplopen kan worden beschouwd als een activiteit van het dagelijks leven en is gemakkelijk toegankelijk. Eerdere studies hebben aangetoond dat één korte periode van traplopen (<6 min) de postprandiale glucoseopname acuut verhoogde bij mannen van middelbare leeftijd met verminderde glucosetolerantie en oudere T2D-proefpersonen. Een andere studie toonde aan dat 6 weken van een kort hoogintensief intermitterend trapklimprogramma de cardiorespiratoire fitheid bij gezonde personen effectief verbeterde, maar de IR niet verbeterde. Meer recentelijk onderzocht een voorbereidende studie het effect van 6 weken korte intermitterende traplopen op de glykemische controle bij mensen met T2D. De auteurs meldden dat het protocol (3 x 1 minuut periodes van herhaaldelijk een enkele trap op- en aflopen) onvoldoende was om verbeteringen in de glucoseregulatie teweeg te brengen. Daarbij was het volume te laag (circa 50 trappen) en was er geen progressie van het trainingsvolume in de tijd. Bovendien telden de auteurs de tijd voor het afdalen van de trap als onderdeel van het gevecht van 1 minuut, wat de tijd die nodig was om de trap op te gaan mogelijk nog meer heeft verkort. Om deze beperkingen aan te pakken, zal de voorgestelde studie een langduriger protocol implementeren met een progressieve toename van het trainingsvolume en zal alleen de tijd tellen die wordt besteed aan het beklimmen van de trap. Voor zover de auteur weet, heeft geen enkele studie deze aanpak met behulp van HIIT getest bij personen met obesitas en een risico op T2D. Bevindingen uit deze studie zullen helpen om op onderzoek gebaseerd bewijs te vertalen naar de klinische praktijk en bijdragen aan het voorkomen of behandelen van personen met een risico op T2D met een niet-farmacologische en goedkope aanpak. Dit onderwerp valt binnen het focusgebied "Cell and Organism" New Mexico - Idea Network of Biomedical Research Excellence (NM-INBRE) om het begrip van de menselijke gezondheid te bevorderen.

Aanpak Het onderzoek is een 8 weken durend interventieontwerp waarbij de deelnemers voor en na de interventie worden getest. 20 deelnemers (10 mannen en 10 vrouwen) zullen worden geworven uit de lokale gemeenschap door middel van posteradvertenties en een-op-een interactie. Alvorens in te stemmen met deelname aan het onderzoek, krijgen de deelnemers schriftelijke geïnformeerde toestemming, die zal worden goedgekeurd door de institutionele beoordelingsraad van de lokale instelling. Inclusiecriteria zijn body mass index (BMI) ≥ 30 kg/m2; homeostasemodelbeoordeling voor insulineresistentie (HOMA-IR) ≥ 2,71; geen angst om volledig onder water te worden ondergedompeld; vrij zijn van orthopedische verwondingen, diagnoses van T2D of glucose-intolerantie, bekende acute of chronische ziekten, en huidig ​​gebruik van ontstekingsremmende, hypoglycemische of andere geneesmiddelen waarvan bekend is dat ze de stofwisseling beïnvloeden. Proefpersonen die aan de initiële vereisten voldoen, zullen een nuchtere bloedafname ondergaan. Personen met een veranderd glucosemetabolisme (nuchtere plasmaglucose >126 mg/dl) worden uitgesloten. De onderzoekers zullen ervoor zorgen dat mannen en vrouwen met verschillende etnische achtergronden worden opgenomen. De vereiste steekproefomvang werd a priori berekend op basis van veranderingen in de HOMA-IR met een alfaniveau van 0,05 en een vermogen van 80%. Voorafgaand aan de inspanningstraining ondergaan de deelnemers: een nuchtere bloedafname voor bloedglucose- en insulinemetingen, antropometrische analyse en analyse van de lichaamssamenstelling, en een maximale inspanningstest.

Het oefentrainingsprotocol bestaat uit 8 weken HIIT met behulp van traplopen met een frequentie van 3 keer per week, in totaal 24 trainingssessies. De eerste week van het oefenprogramma traptraining ontmoeten de proefpersonen elkaar in het Onderwijsgebouw van de UNM (Trapcasus 2). De volgende 7 weken kunnen proefpersonen het oefenprogramma uitvoeren op een trap die voor hen het handigst is en die is goedgekeurd door het onderzoeksteam. De warming-up bestaat uit 2 minuten traplopen in een comfortabel tempo. De intermitterende oefening met hoge intensiteit zal bestaan ​​uit een periode van 6-12 x 30 seconden stijgen met alle inspanning in een gematigd tempo. Tussen de oefenperiodes vindt een loopherstel van 30 seconden plaats. Na de oefensessie loopt de proefpersoon gedurende een cooling-down van 2 minuten. Elke sessie duurt tussen de 10 en 15 minuten. Het aantal periodes (6-12) zal in de loop van de weken geleidelijk worden verhoogd. Tijdens de eerste (week 1) en laatste week (week 8) van het oefenprogramma worden de proefpersonen gecontroleerd door een getrainde inspanningsfysioloog. Tijdens deze bezoeken onder toezicht worden de hartslag en de beoordeling van de waargenomen inspanning (OMNI-schaal) gemeten aan het einde van elke trapklimperiode en na actief herstel. Proefpersonen hebben de mogelijkheid om desgewenst verdere monitoring aan te vragen. Weken 2 tot en met 7 OMNI worden door de proefpersonen zelf opgenomen.

Metingen Insulineresistentie - Na 10 uur vasten en minimaal 72 uur voor en na de training wordt veneus bloed afgenomen voor het meten van bloedglucose en insuline. HOMA-IR (berekend door [glucose (mmol)] x [insuline (µU/ml)] ÷ 22,5) wordt bepaald op basis van de nuchtere glucose- en insulineconcentraties.

Antropometrische en lichaamssamenstellingsmetingen - Lengte en lichaamsgewicht worden gemeten met behulp van een analoge schaal met gekoppelde stadiometer. De BMI wordt berekend aan de hand van lengte in m en lichaamsgewicht in kg. Relatieve lichaamsvetwaarden (%BF) worden bepaald door middel van onderwaterwegen (UWW) bij het gemeten resterende longvolume. De hoogste 3 UWW-proeven ± 100 g worden gemiddeld en gebruikt voor de berekening van het lichaamsvolume. Het lichaamsvolume wordt gecorrigeerd voor het resterende longvolume met behulp van de dry-land zuurstofverdunningstechniek, zodat de lichaamsdichtheid kan worden berekend en omgezet in de %BF-formule.

Maximaal zuurstofverbruik - Het maximale zuurstofverbruik wordt gemeten met behulp van een maximaal ramp-graded testprotocol dat wordt uitgevoerd op een loopband. De snelheid wordt elke 60 seconden op een individueel tempo verhoogd, gebaseerd op de vragenlijst over de trainingsgeschiedenis van de deelnemer (Veterans Specific Activity Questionnaire), om binnen 8 tot 12 minuten vermoeidheid op te wekken. Verlopen gassen worden geanalyseerd met behulp van een metabolische wagen. De hartslag (HR) wordt continu geregistreerd met behulp van een hartslagband (S810i-serie, Polar, VS).

Berekeningen en statistische analyses Gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde ± standaarddeviatie. Er zal een statistische software worden gebruikt voor statistische analyse. De Shapiro-Wilk-test zal worden gebruikt om de normaliteit van de gegevens te analyseren. De oppervlakte onder de curve (AUC) voor insuline en glucose wordt berekend met behulp van de trapeziummethode. Voor studie 1 wordt een Student t-toets gebruikt om de effecten van training (pre vs post) te analyseren. Voor studie 2 zal een tweewegs variantieanalyse (ANOVA) worden gebruikt om het effect van de twee trainingsprotocollen te testen (factor 1 = voor en na 8 weken training en factor 2 = enkele sessie versus meerdere sessies). Als er statistisch significante F-waarden worden waargenomen, wordt een post-hoctest van Tukey uitgevoerd. Het alfaniveau is ingesteld op P ≤ 0,05 voor statistische significantie.

Potentiële problemen en strategieën: Uitval en therapietrouw zijn beperkingen bij interventies op het gebied van bewegingstraining. De onderzoekers zullen op drie verschillende tijdstippen per dag ('s ochtends vroeg, 's middags en 's avonds) trainingen geven om tegemoet te komen aan mensen met verschillende schema's. Ook krijgen de deelnemers een tijdsvergoeding.