Effekt av intervalltrening med høy intensitet på metabolsk kondisjon hos overvektige menn. (CALIN)

Deltakere:

For denne studien ble 16 voksne menn med overvekt eller fedme (BMI-område 28 - 36 kg/m2) rekruttert og randomisert i to eksperimentelle grupper (høyintensiv trening (n=8) og kontinuerlig moderat intens aerob trening (n=8) )). Randomisering ble gjort med konvoluttmetoden. Deltakerne ble ekskludert hvis de hadde diabetes (HbA1c>6,5%), alvorlig muskel- og skjelett- (f.eks. slitasjegikt), kardiovaskulær (f.eks. kronisk hjertesvikt) eller respiratorisk (f.eks. kronisk obstruktiv lungesykdom (KOLS)) problemer, basert på medisinske dokumenter A signert informert samtykke ble gitt av alle deltakerne før studieopptak. Studien ble godkjent av den etiske komiteen ved Universitetssykehuset i Gent (B670201318620).

Innblanding:

Intervensjonsgruppen utførte en høyintensiv intervalltrening [HIIT]. HIIT-gruppen fulgte et 10-ukers treningsprogram. Deltakerne trente i 40 minutter, to ganger i uken, under tilsyn av to fysioterapeuter. Hver treningsøkt inkluderte en oppvarming [strekk av de store muskelgruppene og kardiovaskulære øvelser med 30 % av maksimal syklingseffekt i fem minutter], en sprintintervallblokk [10 minutter], kontinuerlig aerobic trening [10 minutter], en annen sprintintervall blokk [10 minutter] og nedkjøling [strekk av de store muskelgruppene og kardiovaskulære øvelser ved 30 % av peak Watt i 5 minutter]. I de første 5 ukene besto hver sprintintervallblokk av 10 sprintanfall [>100 r/min] på 15 sekunder ved en sykkelmotstand som matchet ventilasjonsterskelen [VTR], vekslet med 45 sekunders relativ hvile [50 r/min kl. VTR]. Fra uke 6 til uke 10 ble intensiteten av sprint og relativ hvile økt opp til 110 % av VTR.

Sammenligningsgruppe:

Sammenligningsgruppen utførte en kontinuerlig aerob trening [CAT] i 10 uker, to ganger i uken og 40 minutter per økt [volum og frekvens er lik HIIT]. Protokollen til CAT-gruppen besto av oppvarming [strekking av de store muskelgruppene og kardiovaskulære øvelser med 30 % av maksimal syklingseffekt i fem minutter], kontinuerlig aerob treningstrening [3 ganger 10 minutter] og avkjøling [strekking av store muskelgrupper og kardiovaskulære øvelser med 30 % av maksimal syklingseffekt i fem minutter]. Under den kontinuerlige aerobe protokollen [sykling eller stepping] trente deltakerne i 10 minutter ved en HR som ligner på HR ved VT [60 r/min], som ble økt til 110 % av VT fra uke 6 og utover. Treningen ble veiledet av to fysioterapeuter.

I begge treningsmodusene syklet deltakerne i første og tredje blokk og syklet eller tråkket i andre blokk. Treningsprogrammene ble gjennomført i Fysioterapiavdelingen ved Universitetssykehuset i Gent.

Utfallsvariabler:

Kvantifiseringen av alle undersøkte variabler ble utført av blindede bedømmere. Alle tester og målinger ble utført ved treningslaboratoriet til Fysioterapiavdelingen, Ghent University (maksimal treningstest, metabolsk fleksibilitet) eller ved Institutt for endokrinologisk universitetssykehus Gent (OGTT og muskelbiopsi) eller Institutt for patologisk anatomi (muskelhistologi). Før alle tester og målinger var deltakerne godt informert og kjent med utstyret og testprotokollene. Alle deltakerne fra hver gruppe ble testet på samme øyeblikk på dagen før og etter intervensjon. Alle deltakerne opprettholdt normal fysisk aktivitet og kostholdsmønstre, og avsto fra uttømmende fysisk trening tre dager før hver forsøksdag. Antropometri Høyde ble målt til nærmeste 0,1 cm ved hjelp av et stadiometer (Holtain Ltd, Pembrokeshire, UK). Vekten ble målt til nærmeste 0,1 kg på en digital balansevekt (Seca, Tyskland) med motivet iført lette klær og uten sko. Kroppsmasseindeksen (BMI) ble beregnet ut fra vekt og høyde.

Fysisk kondisjon Maksimal hjerte-lunge treningstest. Deltakerne ble testet på et datamaskindrevet syklo-ergometer (Marquette Case, Marquette Electronics, Milwaukee, WI, USA) ved bruk av en ramped protokoll (20 W/min) som startet på 40 W. Tolv-avlednings elektrokardiogram og hjertefrekvens (HR ) ble registrert kontinuerlig under testen, mens blodtrykket ble målt med et manuelt blodtrykksmåler hvert annet minutt. Forsøkspersonene ble kjent med testprosedyren før baseline-testing. Forsøkspersonene ble spurt og oppfordret til å utføre treningstesting til fysisk utmattelse eller til legen stoppet testen på grunn av alvorlige bivirkninger, som økende brystsmerter, svimmelhet, potensielt livstruende arytmier, klinisk viktige ST-segmentavvik, markert systolisk hypotensjon eller hypertensjon . Tester ble klassifisert som maksimale når respiratorisk utvekslingsforhold (RER) økte over 1,1. Respirasjonsgassmålinger ble oppnådd ved å bruke en Metalyzer 3B (Cortex, Leipzig, Tyskland). Oksygenforbruk (VO2), karbondioksidproduksjon (VCO2), minuttventilasjon (VE), tidalvolum, respirasjonsfrekvens og blandet ekspiratorisk karbondioksidkonsentrasjon ble målt kontinuerlig med blandet kammeranalyse. Peak VO2 ble uttrykt som den høyeste oppnådde VO2 i løpet av de siste 30 sekundene av trening i henhold til retningslinjene fra American Thoracic Society. Ventilatorterskelen (VT) ble bestemt basert på de metabolske ekvivalentene av O2 og CO2 (VE/VO2 og VE/VCO2). Punktet der VE/VO2 økte uten en økning i VE/VCO2 ble identifisert som VT.

Basal respirasjonsutvekslingsforhold Deltakerne måtte ligge på rygg i 30 minutter etter en nattfaste i et stille og termonøytralt miljø. Basalt oksygenforbruk og karbondioksidproduksjon ble målt med en automatisert respiratorgassanalysator ved bruk av en maske (Metalyzer 3B; Cortex, Leipzig, Tyskland). Gassanalysatorsystemet ble kalibrert før hvert eksperiment. RER ble beregnet som VCO2/VO2. Dette forholdet ligger i et intervall mellom 0,7 og 1,0 som indikerer dominant fettoksidasjon til dominerende karbohydratoksidasjon.

Oral glukosetoleransetest (OGTT) Kl. 08.00 , etter en 10- til 12-timers faste over natten, fikk forsøkspersonene en 75-g OGTT. Blodprøver ble tatt ved -30, -15, 0, 30, 60, 90 og 120 minutter for måling av plasmaglukose- og insulinkonsentrasjoner. Insulinnivåer ble bestemt ved å bruke immunanalyzeren COBAS e411 (Roche). Glukose ble analysert ved heksokinasemetoden (COBAS, Roche).

For å evaluere insulinfølsomhet ble en OGTT-sammensatt poengsum beregnet basert på referansen til Matsudoa et al.. Denne poengsummen er satt sammen som 10 000/kvadratrot av (fastende glukose x fastende insulin) x (gjennomsnittlig glukose x gjennomsnittlig insulin under OGTT). Jo høyere poengsum, desto bedre insulinfølsomhet.

Muskelbiopsi Etter en 1-times hvileperiode ble det tatt en perkutan nålbiopsiprøve fra høyre vastus lateralis muskel med biopsipistol (nål 14G) under lokalbedøvelse gjennom et 2 mm snitt i huden (2-3 ml lidokain) under veiledning av ekkografi. To muskelprøver på 15 mg ble tatt og inkubert i PG (Paraformaldehyd og Glutaaraldehyd) for transmisjonselektronmikroskopi (TEM).

Transmisjonselektronmikroskopi TEM ble brukt til å bestemme IMCL- og mitokondrielle egenskaper. Prøver ble sett på 6500× ved å bruke en JEOL 1200EX TEM. Seksten mikrofotografier ble tatt fra 8 tilfeldig samplede langsgående seksjoner av muskelfibre (2 mikrofotografier/fiber) fra hver enkelt muskel - ett mikrofotografi tatt nær celleoverflaten som representerer den subsarcolemmale (SS) regionen og den andre ervervet av parallelle bunter av myofibriller som representerer intramyofibrillar (IMF) region. Lipiddråper og mitokondrielle fragmenter ble omringet og konvertert til faktisk størrelse ved hjelp av et kalibreringsnett. For hvert sett med 16 bilder ble gjennomsnittlig IMCL- eller mitokondriell størrelse (µm2), totalt antall IMCL-dråper eller mitokondrier per kvadratmikrometer vev (#/µm2) beregnet i IMF- og SS-rommene ved hjelp av digital bildebehandlingsprogramvare (Image Pro Plus, ver. 4,0; Media Cybernetics, Silver Springs, MD). Referansen for kvantifisering av SS-rom var det cytoplasmatiske rommet mellom sarcolemma og det første laget av myofibriller.

Statistiske analyser Alle data ble analysert med et kommersielt tilgjengelig statistisk programvareprogram (Statistical Package for the Social Sciences, SPSS 20.0, SPSS Chicago, IL, USA). Data er uttrykt som gjennomsnitt og standardavvik (SD). På grunn av den lille prøvestørrelsen ble en ikke-parametrisk statistisk evaluering foretrukket. For å evaluere pre-post forskjeller innen grupper, ble en Wilcoxon test utført. For å evaluere pre-post-forskjeller mellom grupper, ble forskjeller mellom pre- og post-evaluering beregnet (pre-minus post) og sammenlignet med en Mann Withney U-test. Signifikansnivåer ble satt til P