Metabolske kostnader ved sittende, stående og overganger

Introduksjon Regelmessig fysisk aktivitet (PA) påvirker positivt de fleste fysiologiske prosesser i menneskekroppen. Omvendt bidrar stillesittende atferd (SB) - for mye sitting til forskjell fra for lite fysisk aktivitet - negativt til kardiometabolske helseutfall og for tidlig dødelighet [1-3]. Fedme er et resultat av et langvarig overskudd av energi forbrukt kontra energi brukt, en positiv energibalanse [4]. Mens overspising absolutt bidrar til en positiv energibalanse, er epidemien med fedme og relaterte metabolske forstyrrelser også drevet av reduksjoner i energiforbruk [5]. Moderne menneskelige miljøer er svært forskjellige fra våre forfedres. Teknologisk utvikling innen transport, kommunikasjon, arbeidsplasser og hjemmeunderholdning gir et vell av komfort, men øker tiden brukt i SB som representerer kostnader for menneskers helse [6]. Med økt bruk av datamaskiner kan kontorarbeidere bli sittende i lange perioder hvor metabolske kostnader (MC) er minimale, noe som gjør mange arbeidsplasser til fedmemiljøer [7]. Sittetid bidrar ikke bare til positiv energibalanse, men er også en uavhengig risikofaktor for overfedme [8,9] og fedme [10] selv blant personer som deltar i høye nivåer av moderat til kraftig fysisk aktivitet (MVPA) [11, 12]. Selv uten å trene kan folk ha markant varierende nivåer av lav intensitet fysisk aktivitet (LIPA), som igjen varierer betydelig energiforbruk (PAEE) med opptil 2000 kcal/dag [13]. Nye bevis støtter muligheten for å øke daglig MC ved å erstatte kontorarbeidsrelatert SB med LIPA via arbeidsstasjonsalternativer til tradisjonelle kontorstoler og stasjonære datamaskinbaserte kombinasjoner [14].

Uavhengig av total sittetid, har det vært økende bevis på de metabolske fordelene ved å avbryte sittetiden oftere [15-17], med mindre fokus på MC som et resultat av disse pausene. Det er noe grunnleggende vitenskap om forskjellene på MC assosiert med "sittende" og "stående", men resultatene er motstridende [14,18]. Også andre alternativer har blitt undersøkt [14,19] og det ser ut til at når det gjelder MC, er det å sitte på en stabilitetsball eller å bruke sitte-stå/stående pulter sammenlignbare med den tradisjonelle sittende tilstanden EE (≅1,2 kcal min(-1) )). Tredemølle- og pedalpultene (aktive arbeidsstasjonsalternativer) har vist seg å tilby det største løftet når det gjelder EE (≅2-4 kcal min(-1)) [14]. En annen strategi er å introdusere gåpauser i langvarig stillesittende tid som ifølge en fersk studie [20] kan gi ytterligere 24, 59 eller 132 kcal per dag, hvis de sto opp og gikk i et normalt, selvvalgt tempo for én, to eller fem minutter sammenlignet med å sitte i 8-timers arbeidsperioden. Fra denne intervensjonen ble også hjertefrekvens (HR) undersøkt for å vurdere forskjeller mellom tilstander uten signifikante mellomtilstandsforskjeller for hjertefrekvens. Derfor er det å ta pauser fra sittende et potensielt utløp for å forhindre fedme og økning i fedme, men det virkelige bidraget til den enkle handlingen å reise seg fra sittende stilling og gå tilbake til sittende stilling (sitte/stå overgang) på MC og HR er ennå ikke undersøkt. For å overvinne disse begrensningene, vil en randomisert kontrollert studie bli utført for å undersøke MC og HR assosiert med sittende, stående og overganger mellom tidligere atferd i laboratoriemiljøer og ved bruk av nøyaktige metoder (indirekte kalorimetri). Ved å inkludere denne metodiske tilnærmingen vil vi være i stand til å estimere det ekstra bidraget til en "pause" sammenlignet med å bare stå når man samler stillesittende tid på MC og HR [18].

Hypotese

1. Den prosentvise økningen i MC og hjertefrekvens (HR) over hvile assosiert med sittende, stående og sittende/stå overganger vil være forskjellig, uavhengig av kjønn, kroppssammensetning og alder.
2. MC, enten per kg kroppsvekt eller per kg fettfri masse, assosiert med sittende og stående vil være lik, men det forventes en høyere kostnad for overgangene sittende til stå, uavhengig av kjønn, alder og FFM.

Formål

1. For å bestemme MC-forskjellene mellom sittende, stående og overgangsforhold, justering for effekten av kjønn, kroppssammensetning og alder.
2. For å bestemme HR-forskjellene mellom sittende, stående og overganger, justering for effekten av kjønn, kroppssammensetning og alder.

Deltakere Prøveeffektanalyse For prøve- og effektberegninger brukte vi (GPower-programvaren, versjon 3.1.9.2) og anser MC som den kontinuerlige responsvariabelen. Basert på en pilotstudie med en liten prøvestørrelse som hadde som mål å teste forskjellene i MC mellom de tre tilstandene vurdert ved indirekte kalorimetri, har vi en effektstørrelse på omtrent 0,385 ved å bruke gjentatte mål ANCOVA. Derfor må vi studere 50 deltakere for å kunne avvise nullhypotesen om at populasjonsmiddelverdiene for de tre eksperimentelle betingelsene er lik med sannsynlighet (potens) 0,8. Type I feilsannsynligheten knyttet til denne testen av denne nullhypotesen er 0,05. Med tanke på at en frafallsrate på 10 % kan forekomme på grunn av ugyldige data, vil vi registrere 60 deltakere ved å bruke et crossover-design hvor deltakerne vil bli tilfeldig tildelt til å utføre de 3 forholdene i forskjellige rekkefølger.

Prøverekruttering og utvelgelse Totalt 60 friske deltakere, både menn og kvinner, skal plukkes ut. Deltakerne vil bli rekruttert gjennom annonser plassert i nærheten av institusjonen og frivillig til å delta i denne studien. Hvis inklusjonskriterier er tilstede, vil deltakerne bli tilfeldig tildelt en av betingelsenes rekkefølge og delta i studien.

Vurderinger Antropometri Emner vil bli veid til nærmeste 0,1 kg iført minimalt med klær og uten sko, og høyden vil bli målt til nærmeste 0,1 cm i en digital vekt med integrert stadiometer (Seca, Hamburg, Tyskland) i henhold til de standardiserte prosedyrene beskrevet andre steder [21 ]. BMI vil bli beregnet ved hjelp av formelen [vekt(Kg)/høyde2(m2)].

Kroppssammensetning For å estimere total fettmasse og FFM vil det bli brukt dobbeltenergi røntgenabsorptiometri (Hologic Explorer-W, Waltham, USA). En helkroppsskanning vil bli utført og dempningen av røntgenstråler pulsert mellom 70 og 140 kV synkront med linjefrekvensen for hver piksel i det skannede bildet vil bli målt.

Resting Energy Expenditure (REE) REE vil bli estimert ved bruk av et åpent krets spirometrisystem (MedGraphics Corporation, Breezeex Software). Forsøkspersonene vil ligge på rygg i ~45 minutter. Kalorimeterenheten festes til masken og pust-for-pust VO2 og VCO2 måles i en periode på 30 minutter. Data vil bli analysert i henhold til prosedyrer beskrevet andre steder [22].

MC-måling i hver testtilstand MC vil bli estimert ved å bruke et åpent kretsspirometrisystem (MedGraphics Corporation, Breezeex Software). Hver deltaker må gjennomføre 4 perioder (betingelser) på 10 minutter der kalorimeteret festes til masken og pust-for-pust VO2 og VCO2 måles i 40 minutter. Den første betingelsen er å bli sittende i en stol, med hendene plassert på toppen av lårene i 10 minutter, forbli urørlig. Den andre tilstanden er identisk med den første, men deltakeren er i oppreist stilling (stående). Til slutt, i den tredje tilstanden, vil deltakeren utføre en sittende-til-stående etterfulgt av en stå-til-sittende overgang, hvert minutt. Rekkefølgen av de tre betingelsene vil bli tilfeldig tildelt. Hjertefrekvensen vil bli målt kontinuerlig ved hjelp av et pulsoksymeter som er festet til MedGraphics-systemet. Dette er et medisinsk utstyr som indirekte overvåker oksygenmetningen til en pasients blod (i motsetning til å måle oksygenmetningen direkte gjennom en blodprøve). Hjertefrekvens og oksygenforbruksdata vil bli analysert minutt for minutt.

Statistisk analyse Statistisk analyse vil bli utført med SPSS Statistics versjon 22.0, 2013 (SPSS Inc., Chicago, IL). Beskrivende statistikk (gjennomsnitt ± SD) vil bli beregnet for alle utfallsmålinger. Normaliteten vil bli verifisert ved å bruke Kolmogorov-Smirnov-testen. Et gjentatt mål ANCOVA med post hoc analyse vil bli brukt for å sammenligne forskjellene mellom tilstander, justere for potensielle kovariater (FFM og alder) og vurdere rekkefølgen av tilstanders randomisering som en mellom-subjekt effekt. For å teste sfærisiteten eller homogeniteten til variansene, vil Mauchlys statistiske test bli utført. Statistisk signifikans vil bli satt til (p<0,05)

Risiko-/nytteanalyse Studiens første mål er å vurdere MC forbundet med sittende, stående og overganger fra sittende til stående. Ved å gjøre dette vil vi være i stand til å estimere tilleggsbidraget til den faktiske overgangen til MC sammenlignet med å bare sitte eller stå over lengre perioder. Bevis fant at SB har skadelige effekter på generell helsestatus, spesielt assosiert med en positiv energibalanse som fører til overvekt og vektøkning og dermed øker risikoen for fedme og relaterte metabolske risikofaktorer. Derfor vil deltakerne bare ha nytte av denne intervensjonen [23]. Ingen risiko vil bli lagt til for å delta i studien da det ikke vil være noen risiko forbundet med selve intervensjonen. Anerkjente og sikre teknikker vil bli brukt for å vurdere MC og kroppssammensetning.

Personvern og konfidensialitet av data. Denne forskningen vil bare finne sted hvis den er godkjent av den etiske komiteen ved Faculdade de Motricidade Humana fra Universidade de Lisboa og vil bli utført i samsvar med Helsinki-erklæringen for studier på mennesker. Alle deltakere vil bli informert om mulige risikoer ved undersøkelsen før de gir sitt skriftlige informerte samtykke til å delta. De innsamlede dataene vil bli behandlet og analysert, men konfidensialitet og personvern vil alltid bli holdt. Derfor blir alle data samlet inn og behandlet uten noen personlig identifikator, og vi vil aldri gi koden. Dataene oppbevares i excel- og SPSS-fil i fakultetsserveren koblet til Trenings- og helselaboratoriet. Senere vil dokumentene mottatt med dataene til hver deltaker bli ødelagt etter at databasen er konstruert.

Deltakernes kompensasjon og forsikring Det er ingen utgifter og kostnader forbundet med deltakelsen i denne studien, derfor trenger deltakerne ingen forsikring. Imidlertid, som beskrevet i det informerte samtykket, vil transport til laboratoriet bli støttet av deltakerne.

Hvem skal man kontakte i tilfelle uhell? Pedro Júdice.

Interessekonflikter Forfatterne erklærer at det ikke er noen interessekonflikter i denne studien.