Behawioralny mechanizm kompensacji energii podczas ćwiczeń

Ponad 70% dorosłych w Stanach Zjednoczonych ma nadwagę lub otyłość, narażając ich na wiele chorób współistniejących, w tym choroby układu krążenia, nadciśnienie, cukrzycę, dyslipidemię, zespół metaboliczny i niektóre nowotwory. Większe wskaźniki śmiertelności związane z otyłością powodują skrócenie oczekiwanej długości życia o 6-7 lat, przy czym do 300 000 zgonów przypisywanych jest otyłości rocznie w Stanach Zjednoczonych. Dlatego leczenie otyłości stało się głównym celem opieki zdrowotnej.

Zwiększenie aktywności fizycznej i wydatku energetycznego jest uniwersalną rekomendacją w celu kontroli masy ciała, a ćwiczenia fizyczne stają się najbardziej rozpowszechnioną, ekonomiczną i prozdrowotną metodą leczenia otyłości.

Niestety, utrata wagi z programu ćwiczeń jest często rozczarowująca, a większa ilość ćwiczeń nie zawsze może sprzyjać dodatkowej utracie wagi. Coraz więcej dowodów wskazuje, że skoordynowane wysiłki jednostek zmierzające do utraty wagi poprzez ćwiczenia są hamowane przez skoordynowany zestaw reakcji kompensacyjnych działających na rzecz utrzymania równowagi energetycznej, oszczędzania energii w celu zaspokojenia potrzeb energetycznych ważnych narządów. Podstawową reakcją kompensacyjną mającą na celu utrzymanie homeostazy energetycznej, a tym samym przeciwdziałanie utracie wagi z powodu deficytu energetycznego wywołanego wysiłkiem fizycznym, jest zwiększony popęd do większego spożycia energii. Jest to często niezależne od głodu, ponieważ pojedyncze ataki zazwyczaj nie powodują zmian w apetycie, spożyciu pokarmu ani hormonach regulujących apetyt, podczas gdy długotrwałe ćwiczenia mogą faktycznie poprawić reakcję sytości na posiłek. Motywacyjne aspekty jedzenia, określane jako wzmacniająca wartość pożywienia, są silnym predyktorem masy ciała i spożycia energii niezależnie od głodu, chociaż nie były wcześniej badane jako ważny czynnik w kompensacji energii z ćwiczeniami. Wzmocnienie żywności jest rozwijane poprzez inicjowanie bardziej uważnego przetwarzania w kierunku żywności, określanego jako błąd uwagi. Te konstrukty behawioralne są kontrolowane przez centralny układ dopaminowy, który pośredniczy w satysfakcjonujących aspektach zachowań wzmacniających (takich jak jedzenie) i jest silniejszym motorem zachowania niż reakcje afektywne. Przejadanie się występuje, gdy motywacyjne pragnienie jedzenia przekracza zdolność kontroli hamującej jedzenie. W związku z tym osoby z niższą kontrolą hamowania są bardziej podatne na wzmacniające aspekty pożywienia i częściej spożywają silnie wzmacniające pokarmy o dużej zawartości energii. Z dodatkowymi dowodami, że zachowania związane z jedzeniem i ćwiczeniami mają podobne ścieżki neurobehawioralne, prawdopodobnie wyjaśniające, dlaczego ćwiczenia mogą sprzyjać karmieniu w modelach zwierzęcych, bardzo interesujące byłoby określenie wpływu, jaki ćwiczenia mogą mieć na wzmacnianie pokarmu, błąd uwagi i hamowanie kontroli sygnałów pokarmowych w ludziach.

Naszym długoterminowym celem jest zmniejszenie częstości występowania i poprawa wyników otyłości poprzez opracowanie interwencji mających na celu złagodzenie kompensacji energii wydatkowanej podczas ćwiczeń, a tym samym poprawę ćwiczeń jako strategii odchudzania i utrzymania wagi. Ogólnymi celami obecnej propozycji są 1) ocena, czy ostry atak ćwiczeń zmienia wzmocnienie pokarmowe, nastawienie uwagi i hamującą kontrolę sygnałów pokarmowych, oraz 2) ocena potencjalnego efektu seksualnego w tej odpowiedzi. Naszą główną hipotezą jest to, że trening fizyczny wywoła większe wzmocnienie pokarmu i skupienie uwagi na bodźcach pokarmowych, jednocześnie zmniejszając kontrolę hamowania jako mechanizm promujący większe spożycie energii w celu utrzymania homeostazy energetycznej. Nasza hipoteza została sformułowana na podstawie naszych wstępnych danych wykazujących dużą (~1000 kcal tygodniowo) odpowiedź kompensacyjną na 12-tygodniową interwencję ruchową, której nie można wytłumaczyć zmianami spoczynkowego wydatku energetycznego, aktywnością fizyczną poza interwencją ruchową lub hormonalnymi mediatory apetytu. Ta odpowiedź kompensacyjna została zaobserwowana w dwóch różnych badaniach z użyciem różnych dawek ćwiczeń, co wskazuje na niezwykłą spójność tej odpowiedzi kompensacyjnej. Wcześniejsze badania na modelach zwierzęcych wykazały, że ćwiczenia ułatwiają jedzenie, z dowodami na wspólne ścieżki neurobehawioralne między jedzeniem a nagrodą za ćwiczenia, które mogą wyjaśniać ten związek. Te konstrukcje behawioralne wpływające na pobór energii nie zostały uznane za mechanizmy kompensacji energii i prawdopodobnie przyczyniają się do niewyjaśnionej odpowiedzi kompensacyjnej, którą wcześniej zaobserwowaliśmy. Uzasadnieniem dla tego projektu jest to, że dzięki większej wiedzy na temat mechanizmów stojących za kompensacją energii, przyszłe interwencje mogą być zaprojektowane, aby osłabić tę reakcję, aby poprawić użyteczność ćwiczeń jako strategii odchudzania. Aby osiągnąć ogólne cele, będziemy realizować następujący cel szczegółowy i cel eksploracyjny u osób otyłych, prowadzących siedzący tryb życia, populacji najbardziej potrzebującej skutecznego leczenia odchudzającego: Cel szczegółowy: Wykazanie zmian we wzmacnianiu żywności, nastawienia uwagi i kontroli hamującej sygnały pokarmowe po intensywnym wysiłku fizycznym. Na podstawie naszych wstępnych danych i wcześniejszej literatury wykazującej, że ćwiczenia mogą zwiększać nagrodę za jedzenie, naszą hipotezą roboczą jest to, że ostry atak ćwiczeń spowoduje, że jedzenie będzie bardziej wzmacniające, zwiększy nastawienie uwagi na sygnały pokarmowe i zmniejszy hamującą kontrolę sygnałów pokarmowych.

Cel eksploracyjny: Zbadamy, czy seks moderuje te reakcje. Inni wykazali różnice między płciami we wzmacnianiu pokarmu, chociaż rola płci w tej odpowiedzi na ćwiczenia jest nieznana.

Po zakończeniu proponowanych badań oczekiwane wyniki to zidentyfikowanie nowych mechanizmów, które przyczyniają się do kompensacji energii podczas programu ćwiczeń. Wyniki te będą miały trwały wpływ, ponieważ dostarczą mocnego, opartego na dowodach dowodu słuszności opracowania nowych interwencji, które osłabiają kompensacyjną reakcję na ćwiczenia, poprawiając ich skuteczność w kontroli masy ciała.

Znaczenie Znaczenie problemu, który należy rozwiązać. Ponad 70% dorosłych Amerykanów jest otyłych (BMI > 30) lub ma nadwagę (BMI 25-29,9). Złe nawyki żywieniowe i brak aktywności fizycznej to główne przyczyny tej epidemii. Ponad 90% dorosłych Amerykanów nie spełnia zaleceń dotyczących aktywności fizycznej przy obiektywnej ocenie, a ponad 95% nie spełnia zaleceń dotyczących spożycia tłuszczów stałych i cukru [5]. Wpływ otyłości na społeczeństwo przejawia się w towarzyszących jej chorobach, w tym chorobach układu krążenia, nadciśnieniu, cukrzycy, dyslipidemii, zespole metabolicznym, kamicy żółciowej, chorobie zwyrodnieniowej stawów, bezdechu sennym, przedwczesnej śmierci i wielu nowotworach, takich jak piersi, wątroba i okrężnica. Ekonomiczny wpływ otyłości jest zdumiewający, ponieważ roczne wydatki na opiekę zdrowotną wynoszą od 92 do 117 miliardów dolarów, co czyni otyłość jednym z najdroższych problemów zdrowotnych w Stanach Zjednoczonych [8].

Stale rosnąca epidemia otyłości sugeruje, że większość osób nie jest w stanie zaspokoić swoich potrzeb związanych z utratą wagi. Częściowo winne są zachowane ewolucyjnie mechanizmy, które chronią przed ujemnym bilansem energetycznym [9]. Mechanizmy te obejmują reakcje metaboliczne i behawioralne na deficyt energii, które działają w celu oszczędzania energii poprzez zmniejszenie wydatku energetycznego lub promowanie spożycia energii. Adaptacje metaboliczne zmniejszają spoczynkowy i niespoczynkowy wydatek energetyczny do około 120 kcal dziennie poprzez mechanizmy związane z czynnością tarczycy, utlenianiem glukozy w mięśniach szkieletowych i aktywnością współczulnego układu nerwowego. Z drugiej strony reakcje behawioralne na deficyt energetyczny mogą stanowić znacznie więcej niż 120 kcal dziennie i obejmować wzrost spożycia energii i spadek aktywności fizycznej. Wielu zgadza się, że najbardziej wpływową reakcją kompensacyjną, która ma przeciwdziałać deficytowi energii wywołanemu wysiłkiem fizycznym, jest zwiększenie spożycia energii, ponieważ tempo przyjmowania energii znacznie przekracza tempo wydatkowania energii. Mechanizmy leżące u podstaw tej odpowiedzi kompensacyjnej są słabo poznane.

Ćwiczenia są najczęstszą strategią odchudzania, z częstością występowania wynoszącą 65% wśród osób próbujących zmniejszyć masę ciała. Rzeczywiście, większość ludzi jest w stanie zwiększyć wydatek energetyczny, aby promować ujemny bilans energetyczny, podczas gdy, w zależności od wydolności tlenowej danej osoby, intensywność ćwiczeń może być utrzymywana przez dłuższy czas na poziomie 2- do 16-krotnie wyższym niż spoczynkowe tempo wydatkowania energii. W związku z tym podczas jednej sesji ćwiczeń można zużyć od 250 do 2500 kcal, co skutkuje ostrym deficytem energii, który może powtarzać się przez kilka dni. To skłoniło American College of Sports Medicine do wydania osobnych zaleceń dotyczących utrzymania zdrowia lub wspierania utraty wagi poprzez ćwiczenia. Ćwiczenia są również jednym z głównych elementów Programu Zapobiegania Cukrzycy (DPP) i kluczowym aspektem klasycznej próby Look AHEAD, głównie ze względu na rolę, jaką ćwiczenia odgrywają w utracie wagi i jej utrzymaniu. Jednak zmniejszenie masy ciała po treningu fizycznym jest często mniejsze niż oczekiwano ze względu na opisane powyżej reakcje kompensacyjne mające na celu utrzymanie równowagi energetycznej.

Nasze wstępne dane, w porozumieniu z innymi, wskazują, że wzrost spożycia energii jest podstawową reakcją kompensacyjną na deficyt energii wywołany ćwiczeniami. Inne rzekome reakcje kompensacyjne obejmują zmniejszenie spoczynkowego wydatku energetycznego (REE), poprawę wydajności pracy mięśni szkieletowych oraz zmniejszenie nawykowej aktywności fizycznej poza programem ćwiczeń [9]. Dwukrotnie wykazaliśmy nieistotne zmiany w REE, całkowitym wydatku energetycznym i nawykowej aktywności fizycznej poza interwencją ruchową, pomimo odpowiedzi kompensacyjnej wynoszącej około 1000 kcal/tydzień. Potwierdza to założenie, że wzrost spożycia energii jest w dużej mierze odpowiedzialny za tę kompensacyjną reakcję na ćwiczenia, chociaż mechanizmy stojące za tą odpowiedzią pozostają nieznane. Zidentyfikowanie mechanizmów tej odpowiedzi kompensacyjnej jest niezbędnym pierwszym krokiem w opracowaniu interwencji, które mają na celu złagodzenie kompensacyjnego wzrostu spożycia energii, który towarzyszy programowi ćwiczeń. Takie interwencje znacznie poprawiłyby ćwiczenia jako strategię kontroli wagi.

Często badanym mechanizmem odpowiedzialnym za większy pobór energii podczas ćwiczeń jest zwiększony głód, oceniany przez hormonalne mediatory apetytu, laboratoryjne przyjmowanie pokarmu i skale głodu/sytości [28-32]. W szczególności podwyższone stężenie oreksygennego hormonu greliny i zmniejszenie sygnałów wywołujących uczucie sytości, takich jak peptyd YY (PYY), glukagonopodobny peptyd jeden (GLP-1), polipeptyd trzustkowy (PP), cholecystokinina (CCK) i leptyna mogą wszystkie należy zmienić, aby promować większe spożycie energii podczas udziału w treningu fizycznym. Jednak pojedyncze ataki zazwyczaj nie powodują oczekiwanego kompensacyjnego wzrostu apetytu. I odwrotnie, większe poczucie sytości utrzymuje się 24 godziny po wysiłku, a długotrwałe ćwiczenia mogą faktycznie poprawić reakcję sytości na posiłek. Zatem prawdopodobnie zaangażowane są inne mechanizmy, co wymaga nowatorskich i innowacyjnych badań, aby lepiej zrozumieć mechanizmy stojące za tą kompensacyjną odpowiedzią na ćwiczenia.

Centralne systemy dopaminy (DA) są niezbędne do doświadczania nagrody (tj. Hipoteza nagrody DA), gdzie pierwotnie zaproponowano adaptacje w tym systemie w celu wyjaśnienia uzależnienia od narkotyków. Co ciekawe, zarówno ćwiczenia, jak i zachowania żywieniowe są w dużej mierze napędzane przez ten centralny system DA, ponieważ polimorfizmy genetyczne, które kontrolują pobieranie i transport DA, zostały powiązane z ćwiczeniami i nagrodą za jedzenie. Daje to możliwość neuro-behawioralnej interakcji między tymi zachowaniami, wyjaśniając, dlaczego osoby, które ćwiczą w celu utraty wagi, często mają zniekształconą kontrolę nad porcjami, szukają korzyści z ćwiczeń w postaci jedzenia i czerpią większą przyjemność z wysokotłuszczowych, wysokotłuszczowych -cukier, wysokoenergetyczny pokarm niezależny od głodu. Istnieją dowody na taką bezpośrednią zależność między jedzeniem a nagrodą za ćwiczenia u szczurów, gdzie bieganie na kole, które wywołuje odpowiedź dopaminergiczną na niskim poziomie, ułatwia jedzenie. U ludzi dowody wskazują na to, że ćwiczenia promują większą chęć do jedzenia wśród osób, które nadmiernie kompensują (jedzą więcej energii niż zużywają) z powodu ćwiczeń potencjalnie uczulających, które zwiększają nagrodę za jedzenie w celu zwiększenia spożycia energii. Znana jest również podobna zależność neurobehawioralna między wzmacniającymi efektami różnych leków, w szczególności obejmująca endogenne układy opioidowe i kannabinoidowe, podczas gdy podawanie jednego zwiększa wartość wzmacniającą drugiego. Możliwość ćwiczeń w celu zwiększenia satysfakcjonujących aspektów pożywienia, a tym samym spożycia energii, jest zatem prawdopodobnym scenariuszem, chociaż nie zostało to w pełni ocenione u ludzi.

Nagradzającymi aspektami jedzenia są ważne wolicjonalne reakcje behawioralne wpływające na pobór energii, oceniane poprzez określenie czyjejś wzmacniającej wartości pożywienia. Wzmocnienie pokarmowe jest miarą tego, jak bardzo dana osoba chce zaangażować się w określone zachowanie żywieniowe, ponieważ ktoś, kto uważa jedzenie za wysoce wzmacniające, „chce” jedzenia w większym stopniu. Wzmocnienie pokarmowe jest bardziej niezawodnym predyktorem spożycia pokarmu niż wartość hedoniczna (tj. Lubienie) i jest silnym predyktorem masy ciała. Pozbawienie pożywienia skutkujące deficytami energetycznymi zwiększa wzmocnienie pokarmowe, a zatem możliwe jest, że deficyt energetyczny wywołany wysiłkiem fizycznym zwiększy wzmocnienie pokarmowe jako mechanizm promujący zachowania żywieniowe i utrzymujący równowagę energetyczną. Nie przeprowadzono badań charakteryzujących i testujących tę reakcję behawioralną na ćwiczenia u ludzi.

Zwiększenie wartości wzmacniającej zachowania odbywa się poprzez „uczulenie motywacyjne”. Uczulenie motywacyjne to proces behawioralny, w którym powtarzające się ekspozycje zwiększają wyrazistość bodźca w środowisku, aby wywołać błąd uwagi. Powoduje to neuroadaptacje, które zwiększają motywującą lub wzmacniającą wartość zachowania. Uważne nastawienie na sygnały pokarmowe jest zatem dodatkowo istotną i ważną konstruktem, który należy wziąć pod uwagę przy wyjaśnianiu motywacyjnych implikacji jedzenia. Zwiększone nastawienie uwagi na sygnały pokarmowe przewiduje tendencję do przejadania się i statusu wagi, przy czym osoby otyłe mają większe nastawienie uwagi na sygnały pokarmowe, zwłaszcza w przypadku smacznych pokarmów o dużej gęstości energetycznej. Przejadanie się występuje, gdy motywacyjne pragnienie jedzenia przekracza zdolność do hamowania kontroli jedzenia, jako takie, zwiększona świadomość / nastawienie uwagi na jedzenie lub wzmacnianie pokarmu może prowadzić do przejadania się u osób z obniżoną kontrolą hamowania. To sprawia, że ​​osoby ze słabą kontrolą hamującą są bardziej podatne na nagradzające efekty żywności, zwiększające spożycie energii i sprzyjające przybieraniu na wadze. To powiązanie nie zostało ocenione wraz z ćwiczeniami, a pośredniczone przez ćwiczenia wzrosty wzmocnienia żywności i nastawienia uwagi mogą przebiegać według innych wzorców niż wcześniej obserwowane dane przekrojowe, które wykorzystywały głównie osoby prowadzące siedzący tryb życia. Na podstawie naszych najnowszych wstępnych danych wykazujących, że 38/44 uczestników wykazało pewną formę pozytywnej kompensacji po 12-tygodniowej interwencji ruchowej, ćwiczenia mogą albo obniżyć kontrolę hamującą jako dodatkowy mechanizm promujący przyjmowanie energii, albo wzmocnienie pokarmu i skupienie uwagi na bodźcach pokarmowych może wzrosnąć bardziej niż to, co można złagodzić przez czyjąś kontrolę hamującą.

Znaczenie proponowanego wkładu badawczego Oczekiwanym wkładem jest lepsze zrozumienie mechanizmów leżących u podstaw kompensacji energii podczas ćwiczeń. Wkład ten będzie znaczący, ponieważ dostarczy niezbędnych informacji do opracowania przyszłych badań i terapii, aby ułatwić skuteczniejszą i bardziej trwałą utratę wagi w czasie dzięki programowi ćwiczeń, zmniejszając wskaźniki otyłości i powiązanych powikłań. Wyniki te mają na celu zarówno poszerzenie wiedzy naukowej, jak i bezpośrednią informację dla praktyki klinicznej w zakresie leczenia i profilaktyki otyłości. Obecnie behawioralne reakcje kompensacyjne nie są powszechnie uważane za modyfikowalną barierę dla utraty wagi wywołanej wysiłkiem fizycznym, prawdopodobnie ze względu na nieznany charakter mechanizmów, które za nimi stoją lub jak mogą być modyfikowane. Nowe mechanizmy muszą zostać zidentyfikowane, ponieważ wydaje się, że badania nad tradycyjnymi mediatorami spożycia energii (głód/sytość) nie dostarczają ostatecznych wniosków. Zidentyfikowanie roli wzmacniania pokarmu, nastawienia uwagi i hamującej kontroli sygnałów pokarmowych w indukowanym wysiłkiem fizycznym wzroście spożycia energii doprowadzi do przyszłych badań ukierunkowanych na te mechanizmy w celu poprawy skuteczności ćwiczeń w celu kontroli masy ciała.

Innowacyjność Status quo w leczeniu otyłości jest nieskuteczny, czego dowodem jest stale narastająca epidemia otyłości. Programy ćwiczeń stosowane w leczeniu otyłości często nie uwzględniają kompensacji energii jako integralnego aspektu utraty wagi. Nasze wstępne dane i inne potwierdziły odpowiedź kompensacyjną na ćwiczenia i że większe spożycie energii jest największym źródłem kompensacji. Jednak niewiele wiadomo o mechanizmach, które pośredniczą w tej odpowiedzi kompensacyjnej.

Proponowane badania są innowacyjne, ponieważ rzucają wyzwanie obecnym paradygmatom badań nad otyłością, koncentrując się na podstawowych mechanizmach kompensacji energii podczas ćwiczeń. Konkretnie, wzmocnienie żywności, nastawienie uwagi i hamująca kontrola sygnałów pokarmowych są wolicjonalnymi reakcjami behawioralnymi, które zostaną ocenione jako ważne mediatory w kompensacyjnej odpowiedzi na ćwiczenia. Konstrukty te są silnymi predyktorami stanu masy ciała i spożycia energii, ale nie zostały jeszcze ocenione w kontekście ćwiczeń. Mając dowody na to, że ćwiczenia mogą wpływać na procesy neurobehawioralne leżące u podstaw wzmacniania pokarmu, nastawienia uwagi i kontroli hamowania sygnałów pokarmowych, hipotezy niniejszego badania są nie tylko wysoce nowatorskie, ale także wysoce prawdopodobne. Zespół badawczy dr Kyle'a Flacka (PI, doświadczonego dietetyka, fizjologa ćwiczeń fizycznych i behawioralnych) wraz z dr Craigiem R. Rushem (dowódca I, doświadczony naukowiec behawioralny z doświadczeniem w zakresie błędu uwagi i kontroli hamowania) jest dodatkowo nowatorskim aspekt i wyjątkowo nadaje się do realizacji tej propozycji. Pomyślne zakończenie otworzy nowe horyzonty w leczeniu otyłości, w tym nowatorskie interwencje, które skupiają się na łagodzeniu wywołanych wysiłkiem fizycznym zmian we wzmacnianiu pokarmu, nastawienia uwagi i hamującej kontroli sygnałów pokarmowych.

Podejdź do danych wstępnych. Nasze wstępne badania nad kompensacją energii podczas ćwiczeń wykazały nieistotne zmiany w spoczynkowym wydatku energetycznym (kcal/24 h) i aktywności fizycznej niezwiązanej z wysiłkiem pomimo około 1000 kcal tygodniowo odpowiedzi kompensacyjnej, niezależnie od wydatku energetycznego podczas ćwiczeń (1500 vs. 3000 kcal) /tydzień) lub częstotliwości ćwiczeń (2 vs 6 sesji/tydzień). Pokazuje to ogólną wielkość kompensacji energii u osób prowadzących siedzący tryb życia podczas 12-tygodniowej interwencji ruchowej, która nie obejmowała ograniczeń dietetycznych. Co ważne, brak zmian w REE przed i po oraz aktywność fizyczna niezwiązana z ćwiczeniami wskazują, że zmiany w spożyciu energii są przede wszystkim odpowiedzialne za tę odpowiedź kompensacyjną 1000 kcal/tydzień. Ponadto zmiany hormonalnych mediatorów apetytu i sytości nie były związane z tą odpowiedzią kompensacyjną. Z tego powodu badania skupiły się na identyfikacji nowych mechanizmów promujących wzrost spożycia energii podczas ćwiczeń odchudzających, aby opracować interwencje, które działają w celu złagodzenia tej reakcji, a tym samym poprawy wyników odchudzania. Wzmacniająca wartość pożywienia, błąd uwagi i hamująca kontrola sygnałów pokarmowych to konstrukty behawioralne, o których wiadomo, że odgrywają dużą rolę w zachowaniach żywieniowych i statusie wagi. Jak zauważyliśmy, istnieje silne uzasadnienie dla zbadania, w jaki sposób na te konstrukty behawioralne wywierają wyjątkowy wpływ ćwiczenia, skupione na wspólnych ścieżkach neurobehawioralnych w systemie nagrody DA, które mogą łączyć ćwiczenia i zachowania żywieniowe. Zaobserwowano to u gryzoni, gdzie ćwiczenia wywołujące reakcję dopaminergiczną sprzyjają jedzeniu, ale nie zostało to jeszcze w pełni zbadane u ludzi.

Projekt badawczy. To badanie pilotażowe wykorzysta zrównoważony projekt krzyżowy do oceny ostrych skutków pojedynczego wysiłku fizycznego i pojedynczego ataku siedzącego trybu życia na wzmocnienie żywności, nastawienie uwagi i kontrolę hamującą dla sygnałów pokarmowych wśród osób dorosłych z nadwagą i otyłością, prowadzących siedzący tryb życia (n =60, 30 mężczyzn, 30 kobiet). Różnice we wzmocnieniu pokarmem, zniekształceniu uwagi i kontroli hamującej sygnały pokarmowe zostaną określone między warunkami (sekunda ćwiczeń a seria siedzącej aktywności), czasem (przed ćwiczeniami vs. po) i płcią (mężczyźni vs. kobiety). Pozwoli nam to określić, w jaki sposób ćwiczenia wpływają na behawioralne mediatory spożycia energii w porównaniu zarówno z warunkami kontrolnymi niezwiązanymi z ćwiczeniami, jak i warunkami przed ćwiczeniami.

Ustawienie. Wszystkie działania badawcze będą prowadzone w University of Kentucky (Wielka Brytania), Centre for Clinical and Translational Science (CCTS), Laboratory of Human Behavioural Pharmacology (LHBP) oraz Nutrition Assessment Laboratory (NAL), wszystkie zlokalizowane w Lexington Kentucky, na lub wokół kampusu w Wielkiej Brytanii.

Uczestnicy, rekrutacja i selekcja. Rekrutacja obejmie 72 mieszkających w społeczności mężczyzn z nadwagą lub otyłością (BMI 25-45 kg/m2) (n=36) i kobiet (n=36) w wieku 18-45 lat, którzy obecnie nie ćwiczą ani nie prowadzą zajęć odchudzających, ani straciło lub zyskało ponad 5% swojej aktualnej masy ciała w ciągu ostatnich 12 miesięcy. Kwalifikujący się uczestnicy będą również (1) wolni od chorób serca, płuc lub chorób metabolicznych, (2) zdolni do bezpiecznego wykonywania ćwiczeń, (3) nie będą przyjmować żadnych leków ani suplementów diety, które mogą wpływać na wydatek energetyczny lub spożycie energii oraz (4) ) nie zdiagnozowano u nich zaburzeń odżywiania, klinicznej depresji ani zaburzeń lękowych oraz (5) angażują się w mniej niż 150 minut umiarkowanej lub intensywnej aktywności fizycznej tygodniowo (ocenionej za pomocą akcelerometrii na początku badania). Uczestniczki muszą być dodatkowo w wieku przedmenopauzalnym i nie mogą być w ciąży ani karmić piersią. Zdolność do bezpiecznego uczestniczenia w ćwiczeniach zostanie określona na podstawie wywiadu zdrowotnego i kwestionariusza gotowości do aktywności fizycznej (PAR-Q+) i oceniona przez lekarza prowadzącego badanie. Uczestnicy będą rekrutowani z większego obszaru Lexington, KY, przy użyciu kombinacji metod mediów drukowanych i internetowych. Zainteresowane osoby zostaną sprawdzone pod kątem podstawowych kryteriów włączenia (wiek, poziom aktywności, BMI) i, jeśli zostaną wstępnie uznane za kwalifikujące się, zostaną zaproszone na wizytę przesiewową w celu dalszej oceny kwalifikowalności. W oparciu o naszą poprzednią 12-tygodniową interwencję ruchową przeprowadzoną na University of Kentucky spodziewamy się ogólnego wskaźnika retencji na poziomie 85%, pozostawiając n=60, którzy ukończyli obie wizyty oceniające.

Procedury Wizyta 1 (tydzień 1). Koordynator badania spotka się z każdym uczestnikiem na 30-minutowej sesji orientacyjnej. W tym czasie uczestnikom zostanie wyjaśnione badanie, udzielą odpowiedzi na pytania, wypełnią niezbędne kwestionariusze przesiewowe (historia zdrowia, PAR-Q+), wypełnią test glukozy we krwi Accu-Check oraz, jeśli zostaną uznani za kwalifikujących się i zainteresowanych, podpiszą świadomą zgodę. Po rejestracji uczestnicy wypełnią również kwestionariusz dotyczący częstotliwości spożywania posiłków (DHQ-3), zostaną poddani ocenie pod kątem składu ciała (BodPod) i zmierzą obwód talii. Uczestnicy otrzymają również akcelerometr ActiGraph do obiektywnej oceny aktywności fizycznej przez następne siedem dni i zaplanowaną Wizytę 2 co najmniej osiem dni później. Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby nie zmieniać celowo zachowań żywieniowych podczas włączenia do badania (tj. zacząć dietę).

Wizyty 2 i 3 (tydzień 2 i 3). W dniu wizyty 2 uczestnicy będą zapisywać określone produkty spożywcze, ilości i pory dnia, w których je spożywali przed wizytą testową. Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby spożywać te same potrawy o tej samej porze dnia przed Wizytą 3, co przed Wizytą 2. Wizyta 2 i 3 zostanie zaplanowana o tej samej porze tego samego dnia tygodnia, w którym uczestnicy będą być w stanie praktykować „zwykłe” zachowania żywieniowe, tj. nie w święto lub specjalną okazję. Po przybyciu do LHBP dokładnie cztery godziny po południu uczestnicy dokonają oceny pod kątem wzmocnienia pokarmu, odchylenia uwagi i kontroli hamowania pod kątem sygnałów pokarmowych przed i dwa razy po ostrym ataku ćwiczeń lub siedzącej aktywności, z jedną wizytą obejmującą ćwiczenia a druga wizyta obejmuje siedzący tryb życia. Kolejność wizyt zostanie zrównoważona. Przed każdym zestawem ocen zostanie przeprowadzona wizualna skala analogowa (VAS) pod kątem głodu i przyjemności z ćwiczeń. W przypadku uczestniczek wizyty te będą miały miejsce w fazie folikularnej, która zostanie oceniona za pomocą kwestionariusza cyklu miesiączkowego. Uczestnicy będą nosić akcelerometr, aby rejestrować aktywność fizyczną w okresie wymywania między wizytami oceniającymi i zostaną poinstruowani, aby pozostawać w pozycji siedzącej.

Ostry atak ćwiczeń. Uczestnicy dokonają oceny wzmacniania pokarmu, błędu uwagi i kontroli hamującej przed i po ostrym wysiłku fizycznym podczas wizyty 2 lub wizyty 3 (w zależności od kolejności przeciwwagi). Uczestnicy otrzymają pulsometr Polar A-300 z technologią smart-cal™, która uwzględnia płeć, wiek, wagę, poziom aktywności i tętno danej osoby, aby oszacować całkowitą energię w kilokaloriach (kcal) wydatkowanych podczas ćwiczeń sesji, ze zużytymi kcal wyświetlanymi w czasie rzeczywistym. Uczestnicy będą ćwiczyć na ergometrze eliptycznym (Octane Fitness ZR8) przez czas potrzebny do spalenia 500 kcal pod okiem badacza w laboratorium. Uczestnicy będą ćwiczyć z wybraną przez siebie intensywnością wynoszącą co najmniej 65% rezerwy tętna (HRR), czyli z intensywnością powszechnie zalecaną osobom prowadzącym siedzący tryb życia rozpoczynającym program ćwiczeń. Na podstawie wcześniejszych badań przeprowadzonych w naszym laboratorium, 500 kcal wydatku energetycznego jest osiągalne nawet dla najbardziej siedzącej osoby przy sesjach ćwiczeń trwających od 30 do 70 minut w zależności od masy ciała i intensywności ćwiczeń. Zalecenie ćwiczeń na podstawie wydatku energetycznego, a nie czasu trwania lub intensywności, ujednolici ilość całkowitej pracy wykonywanej przez wszystkich uczestników. Chociaż można było kontrolować zarówno intensywność, jak i czas trwania ćwiczeń, ze względu na różnice w masie ciała uczestników, czas ćwiczeń lub całkowita praca nadal byłyby różne. Wydatek energetyczny w wysokości 500 kcal jest szczególnie stosowany w celu zapewnienia wystarczającej objętości ćwiczeń (intensywność * czas), aby spowodować utratę wagi, jeśli jest włączony w program długoterminowy, i wywołać odpowiedź dopaminergiczną. Zawodnicy będą mogli wypić 0,5 l wody w trakcie i po treningu. Uczestnicy wezmą krótki 15-minutowy odpoczynek po zakończeniu sesji ćwiczeń przed powtórzeniem oceny wzmocnienia pokarmu, błędu uwagi i kontroli hamowania sygnałów pokarmowych (ocena po wysiłku 1). Uczestnicy powtórzą te oceny 60 minut po zakończeniu ćwiczeń i siedzącej aktywności (ocena powysiłkowa 2).

Ostry atak siedzącej aktywności. Uczestnicy dokonają oceny wzmocnienia żywności, błędu uwagi i kontroli hamowania przed i po ostrym ataku siedzącego trybu życia (TV). Uczestnicy będą oglądać telewizję przez 60 minut, wybierając spośród różnych seriali telewizyjnych (DVD) pozbawionych reklam komercyjnych, które mogą zawierać jedzenie. Uczestnicy będą mieli dostęp do 0,5 l wody pitnej w trakcie i po próbnym secie oglądania telewizji.

Analiza statystyczna Mieszane modele liniowe będą dopasowane do ćwiczeń i czasu jako efektów losowych, aby uwzględnić powtarzane pomiary i płeć jako efekt stały. W razie potrzeby zmienne odpowiedzi zostaną przekształcone. W przypadku binarnych zmiennych objaśniających zakłada się nieustrukturyzowaną macierz kowariancji dla efektów losowych, ale w razie potrzeby rozważone zostaną alternatywy. Oceny głodu/sytości i przyjemności z ćwiczeń na skali VAS zostaną ocenione i uwzględnione w celu dostosowania w razie potrzeby. Analiza mocy: Ze względu na nasze trzy zmienne odpowiedzi, dla naszych modeli regresji użyjemy współczynnika błędu typu I skorygowanego Bonferroniego wynoszącego 0,05/3 = 0,017. W modelu regresji liniowej z n = 60, 30 mężczyznami i 30 kobietami, z przeciwwagą na początku z ćwiczeniami i bez ćwiczeń, a następnie przejściem do innego leczenia, będziemy mieli 80% mocy do wykrywania modeli z R do kwadratu równym 20,4% lub więcej ( nQuery 8.5.1). Nasze modele mieszane poprawią dopasowanie modelu i zmniejszą oszacowania wariancji w porównaniu z regresją liniową, zwiększając w ten sposób moc lub zmniejszając możliwe do wykrycia miary typu R-kwadrat.

Cel eksploracyjny: Poprzez uwzględnienie płci jako stałego efektu w naszym liniowym modelu mieszanym, nasze badanie jest zaprojektowane i zasilane w celu określenia roli, jaką płeć może odgrywać w hipotetycznych zmianach wywołanych wysiłkiem fizycznym w behawioralnych mediatorach ocenianego spożycia energii. Wcześniejsze prace na zwierzętach zidentyfikowały efekt płciowy w jedzeniu nagrody / wzmocnienia, w którym samice mają większy neurobehawioralny popęd do spożywania pokarmu. Nie wiadomo jednak, czy seks może odgrywać rolę w odpowiedzi na ćwiczenia, co uzasadnia tę eksplorację.