8-tygodniowy intensywny trening interwałowy lub trening równoległy u dorosłych mężczyzn z nadwagą i otyłością

To badanie będzie obejmowało randomizowany, kontrolowany projekt, obejmujący trzy odrębne fazy dla dwóch oddzielnych grup uczestników. Uczestnicy zostaną losowo przydzieleni do jednej z czterech grup za pośrednictwem skomputeryzowanego urządzenia do losowania (Sealed Envelope Ltd., 2020), przy stosunku alokacji 1: 1 przy użyciu bloków o wielkości dwóch. Grupy te będą składać się z grupy HIIT i grupy treningu równoległego. Trzy fazy zostaną rozłożone na 10 tygodni dla każdego uczestnika:

• Faza 1: test wyjściowy dla wszystkich grup (tydzień 1)
• Faza 2: 8-tygodniowa interwencja ruchowa dla trzech grup eksperymentalnych (tygodnie 2-9)
• Faza 3: testowanie po interwencji dla wszystkich grup (tydzień 10). Uczestnicy otrzymają wszystkie informacje dotyczące badania i będą mieli możliwość zadawania pytań badaczom przed wyrażeniem świadomej zgody. Zostanie przeprowadzone pełne badanie przesiewowe przed ćwiczeniami zgodnie z wytycznymi American College of Sports Medicine (ACSM) dotyczącymi testów wysiłkowych. Wszyscy uczestnicy będą mieli nadwagę lub otyłość (BMI > 25 kg.m2) i będą prowadzić siedzący tryb życia, ale zostaną wykluczeni, jeśli badanie przesiewowe przed wysiłkiem wykaże jakikolwiek inny czynnik ryzyka chorób sercowo-naczyniowych.

Faza pierwsza: test wyjściowy Po włączeniu do badania uczestnicy zostaną losowo przydzieleni do jednej z dwóch grup (HIIT lub równoczesna). Obie grupy wykonają dokładnie te same podstawowe procedury testowe w ciągu dwóch dni w pierwszym tygodniu trwania badania. Pierwszego dnia uczestnicy przybędą do laboratorium testów wysiłkowych Uniwersytetu w Sunderland po 12-godzinnym poście, abstynencji od kofeiny i alkoholu przez 24 godziny oraz braku ćwiczeń fizycznych w ciągu ostatnich 72 godzin i poproszeni o spożycie 500 ml wody 1 godzinę przed przyjazdem.

Następnie zostaną pobrane próbki krwi na czczo. Poziom glukozy w osoczu, profil lipidowy i stężenie HbA1C zostaną ocenione za pomocą próbki krwi włośniczkowej z opuszki palca. Każda próbka kapilarna opuszki palca zostanie pobrana przy użyciu bezpiecznego nakłuwacza. Próbki krwi zostaną natychmiast przeanalizowane i wyrzucone do odpadów medycznych. Próbki będą analizowane za pomocą przenośnego analizatora lipidów CardioChek PA, analizatora HemoCue Hb i analizatora glukozy we krwi firmy Biosen. Po wysterylizowaniu wacikiem nasączonym alkoholem perforacje skóry będą wykonywane tylko na opuszkach palców, a uczestnicy otrzymają opatrunki samoprzylepne na żądanie. Następnie nastąpi krótka przerwa (~30 minut), podczas której uczestnicy otrzymają lekkie śniadanie składające się z tostów z białego chleba (50 g) z dżemem truskawkowym (40 g), stanowiących łącznie 75 g węglowodanów. Po spożyciu śniadania uczestnicy oceniają swój apetyt za pomocą wizualnej skali analogowej (Flint i in., 2000). Śniadanie ujednolici stan odżywienia przedtreningowego zarówno między uczestnikami, jak i wewnątrz nich.

Badania przesiewowe przed ćwiczeniami zostaną przeprowadzone zgodnie z wytycznymi American College of Sports Medicine (ACSM) i University of Sunderland. Ta procedura przesiewowa obejmuje pomiary antropometryczne (wzrost, masa, obwód talii i bioder), a także tętno spoczynkowe (określane za pomocą czujnika tętna i zegarka Polar) oraz spoczynkowe ciśnienie krwi (za pomocą automatycznego sfigmomanometru). Uczestnicy zostaną wykluczeni po udowodnieniu jakichkolwiek przeciwwskazań do ćwiczeń (ACSM, 2020). Oprócz tego tkanka tłuszczowa zostanie określona za pomocą impedancji bioelektrycznej BodyStat 1500. Nie nastąpi to, jeśli uczestnik ma jakąkolwiek formę rozrusznika serca. Stan nawodnienia zostanie określony przed impedancją bioelektryczną za pomocą przenośnego analizatora Osmocheck.

Uczestnicy przejdą testy wytrzymałościowe na siłowni University of Sunderland. Każdy uczestnik wykona test z maksymalną liczbą 8 powtórzeń (8RM) dla każdego z następujących ćwiczeń: przysiad ze sztangą, martwy ciąg ze sztangą, wyciskanie sztangi na klatkę piersiową, wyciskanie na maszynie ramion pod okiem wykwalifikowanego instruktora siłowni. Protokół będzie zgodny z wiarygodną i ważną metodą określoną przez Taylora i Fletchera (2012). Uczestnicy zapoznają się z każdym ćwiczeniem, znajdując opór, który uznają za „nieco łatwy” dla jednego powtórzenia i ćwicząc, aż zademonstrują wykwalifikowanemu instruktorowi poprawną technikę. Następnie będą dodawane coraz większe obciążenia, aż uczestnicy będą w stanie ukończyć ósme, ale nie dziewiąte powtórzenie przy użyciu prawidłowej techniki. Jeśli można wykonać więcej niż 8 powtórzeń, obciążenie zostanie zwiększone o 5-10%, z 3-minutową przerwą między próbami i 5-minutową przerwą między ćwiczeniami. Siła chwytu zostanie następnie oceniona w obu rękach za pomocą przenośnego dynamometru. Próby wytrzymałościowe będą pierwszymi ocenami ćwiczeń przeprowadzonych w celu zminimalizowania wpływu efektu interferencji (Laursen i Buchheit, 2019). To zakończy pierwszy dzień testów podstawowych, które potrwają od 1,5 do 2 godzin.

Dnia dwóch uczestników przybędzie na Uniwersytet w Sunderland minimum 24 godziny po pierwszej wizycie, po ukończeniu 12-godzinnego postu, bez dodatkowych ćwiczeń i kontynuowaniu abstynencji od kofeiny i alkoholu przez poprzednie 72 godziny. Uczestnicy wykonają doustny test obciążenia glukozą (OGTT), aby ocenić wrażliwość na insulinę i wychwyt glukozy. Uczestnicy spożywają 75 g węglowodanów w postaci dostępnego w handlu roztworu glukozy – bezpieczna i wystandaryzowana ilość do podania (Belfiore i in., 1997). Następnie uczestnik pozostanie w laboratorium przez 120 minut, z pobieraniem próbek krwi z opuszki palca w spoczynku iw odstępach 20-minutowych w celu określenia stężenia glukozy w osoczu. W sumie uczestnik otrzyma siedem próbek krwi z opuszki palca. 20-minutowe przerwy między próbkami krwi zostaną wykorzystane do zapoznania uczestników z różnymi skalami, które będą stosowane w trakcie badania, w tym oceną postrzeganego wysiłku (RPE - Borg, 1982), skalą przyjemności z aktywności fizycznej (PACES, Kendzierski & DeCarlo, 1991). ) oraz skalę odczuwania (Hardy i Rejeski, 1989). Uczestnicy wypełnią również kwestionariusz PRETIE-Q w celu zrozumienia preferencji i tolerancji intensywności ćwiczeń (Ekkekakis, 2005). Podobnie, uczestnicy przeprowadzą częściowo ustrukturyzowany wywiad z głównym badaczem, trwający około 20 minut. Pytania będą koncentrować się na osobistych barierach w regularnej aktywności fizycznej i wcześniejszych doświadczeniach związanych z ćwiczeniami. Pytania opierają się na wcześniejszych badaniach, które miały na celu zrozumienie ilości ukończonej aktywności fizycznej i barier w uczestnictwie w ćwiczeniach (McIntosh i in., 2016; Willett i in., 2019). Wywiad ten zostanie nagrany i spisany, a każdemu uczestnikowi zostanie przydzielony kod na czas trwania badania, dzięki czemu wszystkie informacje pozostaną anonimowe. Szablon wywiadów zarówno wyjściowych, jak i pointerwencyjnych znajduje się w załącznikach.

Następnie uczestnicy przejdą test wysiłkowy (CPET) w laboratorium badań wysiłkowych. 12-odprowadzeniowy elektrokardiograf (EKG) z ułożeniem elektrod Masona-Likara zostanie wykonany w spoczynku i podczas ćwiczeń. Uczestnicy ukończą CPET na ergometrze rowerowym Lode, obejmującym 5-minutową rozgrzewkę przy mocy 60 W, aby zapobiec urazom mięśniowo-szkieletowym, oraz protokół zwiększonego obciążenia (zindywidualizowane 15–25 W.min-1), który zakończy się po wolicjonalnym wyczerpaniu (8–25 W/min-1). 12 minut). Gazy oddechowe będą zbierane za pomocą pomiarów oddech po oddechu za pomocą metalizatora (Cortex, Metalyzer) i konwertowane na średnie 30-sekundowe w celu ułatwienia analizy. Najwyższa wartość objętości tlenu (VO2) osiągnięta podczas testu po przeliczeniu na średnie z 30 sekund zostanie wykorzystana jako VO2peak uczestników. Próg beztlenowy (AT) zostanie określony jako punkt, w którym szybkość wentylacji (Ve) i objętość dwutlenku węgla (VCO2) przełamują liniowość z objętością tlenu (VO2), przy użyciu metody v-slope (Wasserman, 1986) od środkowej 5 z 7 średniej oddech po oddechu. Po CPET uczestnicy przejdą 5-minutowe wyciszenie bez obciążenia, podczas którego nadal będą monitorowane pomiary sercowo-naczyniowe. To zakończy drugi dzień testowania linii bazowej, z wizytą trwającą w sumie około 3 godzin.

Uczestnicy zostaną również poddani standardowemu echokardiogramowi przezklatkowemu (TTE) w celu określenia strukturalnych adaptacji serca. Wstępna ocena zostanie przeprowadzona na Uniwersytecie w Sunderland w szkole medycznej i potrwa nie dłużej niż 30 minut. Druga ocena zostanie przeprowadzona na koniec programu szkoleniowego. Uzyskany zostanie szereg parametrów echokardiograficznych, w tym grubość ściany, frakcja wyrzutowa komory i masa lewej komory. Badanie przesiewowe przeprowadzi wykwalifikowany fizjolog kardiolog. Uczestnicy zostaną natychmiast wykluczeni z badania z obecnością jakichkolwiek nieprawidłowości kardiologicznych i skierowani do lekarza pierwszego kontaktu. TTE może odbyć się w dowolnym dniu pomiarów, w zależności od dostępności kardiologa i/lub echokardiogramu na Uniwersytecie w Sunderland. Uczestnicy zostaną powiadomieni przed przyjazdem, w którym dniu odbędzie się ich TTE.

Ponadto przez cały podstawowy tydzień testowy rejestrowana będzie zwyczajowa dieta i poziom aktywności fizycznej. Zostanie wybrany reprezentatywny 3-4 dniowy okres, w którym wszyscy uczestnicy sporządzą dzienniczek diety, a każdy z nich zostanie poinstruowany, jak należy to wypełnić. Minimum to dwa dni powszednie oraz jeden dzień weekendu. Zostanie to przeanalizowane pod kątem spożycia energii i względnego spożycia makroskładników przez naukowców. Nawykowe poziomy aktywności fizycznej będą oceniane za pomocą monitorów aktywności ActiGraph wGT3X-BT (ActiGraph, USA). Każdy uczestnik zostanie poinstruowany, jak prawidłowo umieścić monitor wokół talii, który będzie noszony przez 3–5 dni w całym tygodniu testów podstawowych (minimum jeden środek tygodnia oraz sobota i niedziela). Surowe dane z akcelerometru zostaną przesłane do oprogramowania Actilife (ActiGraph, USA), z którego zostaną wyodrębnione wydatki energetyczne i czas spędzony na umiarkowanych lub intensywnych ćwiczeniach.

Faza 2: Ćwiczenia interwencyjne Trzy grupy przejdą dwa razy w tygodniu, 8-tygodniowy program ćwiczeń fizycznych. Każda sesja ćwiczeń będzie oddzielona co najmniej 48 godzinami, aby wspomóc regenerację, zapobiec urazom układu mięśniowo-szkieletowego i ujednolicić program.

Grupa HIIT Uczestnicy grupy HIIT przybywają na każdą wizytę do laboratorium testów wysiłkowych na Uniwersytecie w Sunderland. Zostaną zebrane spoczynkowe pomiary tętna i ciśnienia krwi. Protokół HIIT zostanie zakończony na ergometrze rowerowym Lode, z 5-minutową rozgrzewką przy 60 W, po której nastąpi okres rozciągania, aby zapobiec urazom mięśniowo-szkieletowym. Protokół będzie zgodny ze zmodyfikowanym projektem HIIT z interwałami 10 x 60 s przeplatanymi 60 s odpoczynkiem. Intensywność interwałów HIIT zostanie ustalona za pomocą metody delta (Δ) w celu stworzenia zindywidualizowanych obciążeń specyficznych dla uczestnika, zapewniając dobre dopasowanie obciążeń dla wszystkich osób. Będzie to wymagało ustalenia intensywności ćwiczeń w oparciu o wyniki CPET każdego uczestnika, z wykorzystaniem obciążenia pracą przy AT, VO2peak i procentowej różnicy między tymi dwoma. Wszyscy uczestnicy będą jeździć na rowerze przy 80% Δ przez 60 s, a następnie 60 s odpoczynku, łącznie przez 20 minut. Po ostatnim interwale HIIT uczestnicy będą kontynuować jazdę na rowerze przez 5 minut z mocą 60 W w fazie regeneracji. Będzie to stanowić całkowity czas trwania sesji 30 minut. Wszystkie sesje HIIT będą nadzorowane przez członka zespołu badawczego.

Grupa równoległa Uczestnicy tej samej grupy trenującej równolegle będą wykonywać sesje treningowe obejmujące 50% protokołów HIIT i oporności. Podczas każdej wizyty uczestnicy przybywają do laboratorium testów wysiłkowych i siłowni na Uniwersytecie w Sunderland. Zostaną zebrane spoczynkowe pomiary tętna i ciśnienia krwi. Uczestnicy ukończą 5-minutową rozgrzewkę na rowerze z mocą 60 W na ergometrze rowerowym, po której nastąpi okres rozciągania. Komponent treningu oporowego zostanie ukończony jako pierwszy i będzie obejmował te same cztery ćwiczenia, co testy podstawowe, aby zminimalizować wpływ efektu interferencji. Jednak uczestnicy wykonają tylko 4 powtórzenia swojego 8RM, otrzymają 30 sekund odpoczynku, a następnie wykonają 1 zestaw 8 powtórzeń na 100% swojego 8RM, z 60 sekundami odpoczynku przed przejściem do następnego ćwiczenia. Dzięki temu na każde ćwiczenie poświęcisz 150 sekund, co daje w sumie 10 minut na ćwiczenia oporowe. Następnie uczestnicy przejdą na ergometr rowerowy Lode, aby ukończyć część treningu HIIT. Ukończą 5 x 60 s interwałów przy 80% Δ przeplatanych 60 s odpoczynkiem, wykonując w sumie 10 minut HIIT. 5-minutowy odpoczynek na ergometrze rowerowym Lode przy 60 W zostanie zakończony w taki sam sposób, jak w przypadku innych grup. Dzięki temu jednoczesna sesja treningowa będzie trwała 30 minut. Wszystkie równoległe sesje będą nadzorowane przez członka zespołu badawczego oraz wykwalifikowanego instruktora siłowni.

We wszystkich trzech grupach uczestnicy zostaną wyposażeni w czujniki tętna Polar Bluetooth do ciągłego pomiaru podczas ćwiczeń. Pięć minut po zakończeniu sesji ćwiczeń uczestnicy zostaną poproszeni o wypełnienie oceny sesji postrzegania wysiłku (skala CR100), skali przyjemności PACES i skali odczuć. W pierwszym, czwartym i ósmym tygodniu jedna z sesji treningowych zostanie wykorzystana do zebrania dodatkowych danych na temat obciążenia fizjologicznego w całym programie. Grupa HIIT będzie miała analizowane gazy oddechowe podczas treningu, grupa oporowa będzie miała próbkę krwi włośniczkowej po zakończeniu ćwiczeń w celu określenia stężenia mleczanu za pomocą Lactate Pro 2 (Arkray, Japonia). Równoczesna grupa będzie miała oceniane zarówno gazy oddechowe, jak i stężenie mleczanu odpowiednio po aspektach odporności i HIIT.

Faza 3: Testowanie po interwencji Testy po interwencji zostaną przeprowadzone przez wszystkie grupy i powtórzą wszystkie testy, które miały miejsce w ciągu dwóch dni podczas testów podstawowych. Jedyną zmianą w porównaniu z tymi testami będzie to, że częściowo ustrukturyzowany wywiad będzie koncentrował się na ogólnych doświadczeniach z interwencji szkoleniowej, chęci uczestnika do kontynuacji oraz wykonalności zastosowania takiej interwencji ruchowej w warunkach swobodnego życia. Nie byłoby częściowo ustrukturyzowanego wywiadu po ćwiczeniach dla żadnego z uczestników grupy kontrolnej.