Resistens treningsindusert anabolisme hos ungdom og voksne

Motstandstrening (RET) hos barn og ungdom har blitt et populært forskningsområde, med en økende mengde bevis som støtter bruken. Posisjons- og konsensusuttalelser om RET for barn indikerer at det er trygt og effektivt for å øke muskelstyrken, forbedre sportsytelsen og redusere skaderisikoen. Nevrale og muskulære mekanismer kan forbedre muskelstyrken etter RET. Nevrale faktorer inkluderer forbedret rekruttering og avfyring av et individs motoriske enheter, og muskelfaktorer inkluderer først og fremst en økning i størrelsen på muskelen (hypertrofi).

Hos barn er lite kjent om hvordan disse mekanismene relaterer seg til muskelstyrke. Det er svært lite bevis på morfologiske endringer etter RET hos barn. Derfor er konvensjonell visdom at barn bare stoler på nevrale faktorer for å forbedre styrken etter RET, muligens på grunn av deres lavere nivåer av sirkulerende androgener. Likevel har noen studier antydet RET-indusert muskelhypertrofi hos barn og ungdom, noe som indikerer at med visse treningsprotokoller kan barn oppnå muskelvekst.

Hypertrofi av muskelfibre oppstår når hastigheten på muskelproteinsyntese (MPS) er større enn hastigheten på proteinnedbrytning, og forsterkes med inntak av diettaminosyrer. På grunn av etiske bekymringer med å innhente muskelprøver (dvs. fra muskelbiopsier) i pediatriske populasjoner, har MPS-rater ikke tidligere blitt vurdert etter RET hos barn. Nylige fremskritt innen stabil-isotopmetodikk tillater estimering av MPS i en ikke-invasiv pustetest, som er basert på retensjon av en essensiell aminosyre (dvs. leucin) som fortrinnsvis metaboliseres i skjelettmuskulaturen. Gitt at aminosyrer bare kan "lagres" i funksjonelle kroppsproteiner med overskudd som omdannes til energi (dvs. oksidert), er denne ikke-invasive teknikken ideell for trygt å estimere det anabole (dvs. vekst) potensialet til RET hos barn. Faktisk har lignende teknikker som bruker inntatt stabile isotoper blitt trygt og vellykket brukt hos barn og ungdom.

Målet med den foreslåtte forskningen er å undersøke effekten av et akutt anfall av RET på leucinretensjon (en proxy for MPS) hos barn, ungdom og voksne ved bruk av en ikke-invasiv pustetest. Det antas at etter et anfall av RET, vil proteinretensjon bli forsterket i alle grupper sammenlignet med en ikke-trent tilstand. Men på grunn av en høyere basal rate av leucinretensjon (dvs. for vekstprosesser), vil den RET-induserte økningen være relativt lavere hos barn og ungdom.

Design: Den foreslåtte studien vil bruke et tverrsnittsdesign som vil sammenligne leucinretensjon i hvile, så vel som etter et anfall av motstandsøvelser hos barn, ungdom og voksne.

Prosedyrer: Deltakerne må avlegge tre besøk til Applied Physiology Laboratory ved Brock University for å fullføre alle prosedyrer.

Under besøk 1 vil deltakerne og deres foresatte (hvis under 18 år) bli informert om alle tester og prosedyrer som vil finne sted i løpet av studiens varighet. Skriftlig og muntlig samtykke vil bli innhentet fra deltakerne og deres foresatte (når det gjelder barn og ungdom) før man fortsetter med ytterligere spørreskjemaer. Spørreskjemascreening for medisinske bekymringer, pubertetsstadiet, atletisk treningspraksis, menarche og bruk av p-piller (for ungdom og voksne kvinner), vanlige spisevaner og vanlig fysisk aktivitet vil deretter bli fullført. Antropometriske målinger vil også bli utført (dvs. høyde, sittehøyde, kroppsfettsammensetning, hudfoldtykkelse, lemlengder, lemomkrets, muskeltverrsnittsareal). Etter spørreskjemaer og antropometriske målinger vil deltakerne bli kjent med øvelsene som skal utføres i RET-økten. Hver deltakers styrke vil også bli testet for disse øvelsene.

Besøk 2 og 3 vil fungere som eksperimentelle økter og vil bestå av en RET og en hvileøkt, utført i en motvektsrekkefølge. For disse øktene vil deltakerne komme fastende om morgenen, og vil bli utstyrt med en standardisert frokost og drikke. I begynnelsen av eksperimentelle økter vil deltakerne få pusten samlet. Dette vil bli etterfulgt av RET i en av øktene, eller fortsatt hvile. En dose L-[1-13C]leucinisotop vil deretter bli konsumert basert på hver deltakers kroppsmasse (innenfor en protein- og karbohydratdrikk), og pusten til hver deltaker vil fortsette å bli samlet i de neste 5 timene (totalt 11 timer) pusteprøver). En liten matbit vil bli gitt til hver deltaker i denne pustesamlingsperioden.

Motstandstrening: Styrketesting og treningsprotokollen vil involvere følgende øvelser som alle vil bli utført med styrketreningsmaskiner. Bruk av slikt utstyr anses som tryggere enn bruk av frie vekter da det er mindre frihetsgrader under lembevegelser, noe som forhindrer teknisk svikt før muskeltretthet. Følgende øvelser vil bli utført: sittende benpress, sittende overheadpress, sittende brystpress, sittende horisontal rad. Øvelser vil bli utført med teknikker beskrevet av Canadian Society for Exercise Physiology (CSEP - PATH, 2021).

RET-protokollen vil bestå av 3-5 sett av hver øvelse på 70-80 % av 1RM. Hver øvelse vil bli utført til feil (dvs. til deltakeren ikke lenger kan fullføre bevegelsen med sikker teknikk), da dette har vist seg å være optimalt for å stimulere MPS og fremkalle muskelhypertrofi. Omtrent 8-15 repetisjoner forventes å bli fullført per sett, og det vil bli gitt ~90s hvile mellom settene. En lignende akutt RET-protokoll har tidligere vist seg å være en tilstrekkelig stimulans til å fremkalle forskjeller i leucinretensjon sammenlignet med hvile (testet med den ikke-invasive pustetesten som vil bli brukt i den foreslåtte studien) hos voksne.

Deltakerne i den foreslåtte studien vil være mannlige og kvinnelige prepubertale barn (~7-12 år), ungdom (~13-16 år) og voksne (18-35 år).