Wykorzystanie paliwa, skład diety i ćwiczenia u Afroamerykanów

Afroamerykanie mają najwyższy współczynnik umieralności z powodu chorób serca i cukrzycy dostosowany do wieku w Stanach Zjednoczonych. Otyłość, istotny czynnik ryzyka tych chorób, jest bardzo rozpowszechniona wśród Afroamerykanów, zwłaszcza kobiet, co prowadzi do zwiększonej liczby chorób współistniejących. Ryzyko sercowo-naczyniowe i częstość występowania były wyższe u Afroamerykanek niż u białych kobiet i Afroamerykanów. Różnice etniczne w zachowaniach związanych ze stylem życia i niekorzystna sytuacja ekonomiczna częściowo wyjaśniają te rozbieżności, ale pewną rolę mogą odgrywać czynniki genetyczne/molekularne. Zespół badawczy wykazał, że więcej Afroamerykanek przed menopauzą, bez cukrzycy, nie zwiększa poabsorpcyjnego utleniania lipidów w odpowiedzi na eukaloryczny wzrost tłuszczu w diecie niż ich odpowiedniki białych kobiet. Wykazano również, że kobiety Afroamerykanki mają zwiększone wskaźniki niskiej wydolności tlenowej (VO2peak) i insulinooporności.

Brak zwiększonego wykorzystania paliwa w odpowiedzi na wzrost dostępności paliwa, zwłaszcza tłuszczu, wiąże się z otyłością i insulinoopornością i jest przypisywany zmniejszeniu zdolności oksydacyjnej mięśni szkieletowych. Eukaloryczny wzrost zawartości tłuszczu w diecie prowadzi do zwiększonego wykorzystania lipidów po absorpcji poprzez zmiany hormonalne, które wpływają na mitochondria i postuluje się, że spadek tej odpowiedzi odzwierciedla spadek zdolności mitochondriów/oksydacyjnych. Wykorzystanie lipidów w odpowiedzi na wzrost zawartości tłuszczu w diecie jest wzmocnione przez intensywne ćwiczenia. Trening aerobowy może również poprawić wydolność tlenową i insulinooporność oraz zwiększyć zdolność oksydacyjną/aktywność mitochondriów w mięśniach szkieletowych, mierzoną in vitro. Stopień, w jakim trening wpływa na wydolność tlenową i metabolizm, różni się w zależności od rodzaju, intensywności i czasu trwania treningu oraz badanej populacji. Programy treningu interwałowego o wysokiej intensywności (HIIT) poprawiły wydolność tlenową i insulinooporność u osób z sercem, prowadzących siedzący tryb życia i otyłych oraz szybko zwiększyły markery utleniania lipidów i aktywność mitochondriów w mięśniach szkieletowych, mierzone in vitro. Ogromną zaletą HIIT jest to, że do uzyskania tych efektów może być potrzebny mniej czasu tygodniowo na ćwiczenia. Odnotowano niedostatek skutecznych badań nad ćwiczeniami fizycznymi u Afroamerykanek; żaden nie stosował HIIT, który wydaje się wyjątkowo odpowiedni, biorąc pod uwagę ich profil metaboliczny, i żaden nie badał wpływu treningu na odpowiedź metaboliczną na wzrost zawartości tłuszczu w diecie.

Dlatego celem tego badania jest ustalenie, czy u Afroamerykanek z nadwagą i otyłością, prowadzących siedzący tryb życia, przed menopauzą, bez cukrzycy, 14-tygodniowy program ćwiczeń HIIT:

I. Zwiększenie ogólnoustrojowego poabsorpcyjnego utleniania lipidów w odpowiedzi na dietę bogatotłuszczową (50% tłuszczu, 35% CHO, 15% białka). Zespół badawczy stawia hipotezę, że kobiety, które pomyślnie ukończą trening, będą miały znacznie wyższe poabsorpcyjne utlenianie lipidów w odpowiedzi na dietę bogatotłuszczową w porównaniu z osobami prowadzącymi siedzący tryb życia na podobnej diecie.

II. Popraw wydolność tlenową. Zespół badawczy stawia hipotezę, że VO2peak będzie znacznie wyższy u kobiet, które pomyślnie ukończyły trening w porównaniu z grupą kontrolną prowadzącą siedzący tryb życia.

III. Poprawić wrażliwość na insulinę. Zespół badawczy stawia hipotezę, że wrażliwość na insulinę będzie znacznie wyższa u kobiet, które pomyślnie ukończą trening w porównaniu z grupą kontrolną prowadzącą siedzący tryb życia.

Celem drugorzędnym jest stwierdzenie, czy: 1) trening fizyczny korzystnie zmienia rozkład tkanki tłuszczowej w mięśniach i akumulację lipidów oraz 2) zmiany te korelują z poprawą wrażliwości na insulinę.

Aby przetestować te hipotezy Zespół badawczy przeprowadzi badanie kliniczne z udziałem 48 Afroamerykanek przed menopauzą, zdrowych, prowadzących siedzący tryb życia, z nadwagą i otyłością. Wszystkie kobiety zostaną poddane 10-dniowej eukalorycznej diecie o wyższej zawartości tłuszczu. Następnie połowa kobiet zostanie losowo przydzielona do udziału w 14-tygodniowym programie HIIT mającym na celu znaczne zwiększenie ich wytrzymałości tlenowej, a połowa utrzyma podstawową aktywność fizyczną. Przez cały okres obserwacji wszystkim kobietom zaleca się przestrzeganie tej samej, zdrowej dla serca diety, utrzymującej wagę. Po 14 tygodniach zostaną powtórzone wyzwania dietetyczne o wyższej zawartości tłuszczu, przy zachowaniu stabilności wagi zapewnionej za pomocą kalorymetru całego ciała (komora metaboliczna). Poabsorpcyjne utlenianie lipidów, wrażliwość na insulinę i tkanka tłuszczowa związana z mięśniami będą mierzone pod koniec każdego z okresów diety o większej zawartości tłuszczu, przed i po 14 tygodniach intensywnych ćwiczeń, u kobiet prowadzących siedzący tryb życia i ćwiczących, 2 dni po ostatnim atak ostrych ćwiczeń.

HIIT ma większy potencjał przełożenia na praktykę kliniczną, ponieważ krótszy czas ćwiczeń może poprawić zgodność, która jest największym czynnikiem zniechęcającym do powodzenia programów ćwiczeń fizycznych. Zapobieganie otyłości i odwrócenie zmniejszonej wydolności tlenowej i insulinooporności u młodszych osób, takich jak Afroamerykanki w wieku rozrodczym (przed menopauzą), może mieć kluczowe znaczenie dla zmniejszenia niepokojących trendów chorób związanych z otyłością u Afroamerykanów.