Anabolizm wywołany wysiłkiem oporowym u młodzieży i dorosłych

Trening ćwiczeń oporowych (RET) u dzieci i młodzieży stał się popularnym obszarem badań, a coraz więcej dowodów potwierdza jego stosowanie. Stanowisko i konsensus w sprawie RET dla dzieci wskazują, że jest on bezpieczny i skuteczny w zwiększaniu siły mięśni, poprawie wyników sportowych i łagodzeniu ryzyka kontuzji. Mechanizmy nerwowe i mięśniowe mogą poprawić siłę mięśni po RET. Czynniki nerwowe obejmują lepszą rekrutację i odpalanie jednostek motorycznych jednostki, a czynniki mięśniowe obejmują przede wszystkim wzrost rozmiaru mięśnia (przerost).

U dzieci niewiele wiadomo na temat związku tych mechanizmów z siłą mięśni. Istnieje bardzo niewiele dowodów na zmiany morfologiczne po RET u dzieci. Dlatego też powszechny pogląd jest taki, że dzieci polegają wyłącznie na czynnikach neuronalnych, aby poprawić siłę po RET, prawdopodobnie ze względu na niższy poziom krążących androgenów. Niemniej jednak niektóre badania sugerują przerost mięśni wywołany RET u dzieci i młodzieży, wskazując, że przy określonych protokołach treningowych dzieci mogą osiągnąć wzrost mięśni.

Przerost włókien mięśniowych występuje, gdy tempo syntezy białek mięśniowych (MPS) jest większe niż tempo rozpadu białek i nasila się wraz ze spożyciem aminokwasów z diety. Ze względu na kwestie etyczne związane z pobieraniem próbek mięśni (tj. z biopsji mięśni) u dzieci i młodzieży, nie oceniano wcześniej częstości występowania MPS po RET u dzieci. Ostatnie postępy w metodologii stabilnych izotopów umożliwiają ocenę MPS w nieinwazyjnym teście oddechowym, który opiera się na zatrzymywaniu niezbędnego aminokwasu (tj. leucyny), który jest preferencyjnie metabolizowany w mięśniach szkieletowych. Biorąc pod uwagę, że aminokwasy mogą być „magazynowane” jedynie w funkcjonalnych białkach organizmu, a ich nadmiar przekształcany jest w energię (tj. utleniony), ta nieinwazyjna technika jest idealna do bezpiecznego oszacowania potencjału anabolicznego (tj. wzrostu) RET u dzieci. Rzeczywiście, podobne techniki wykorzystujące połknięte stabilne izotopy zostały bezpiecznie i skutecznie stosowane u dzieci i młodzieży.

Celem proponowanych badań jest zbadanie wpływu ostrego ataku RET na retencję leucyny (wskaźnik zastępczy MPS) u dzieci, młodzieży i dorosłych za pomocą nieinwazyjnego testu oddechowego. Przypuszcza się, że po okresie RET retencja białka zostanie zwiększona we wszystkich grupach w porównaniu do osób niećwiczących. Jednakże, ze względu na większą podstawową szybkość zatrzymywania leucyny (tj. w procesach wzrostu), wzrost wywołany RET będzie stosunkowo niższy u dzieci i młodzieży.

Projekt: W proponowanym badaniu zostanie zastosowany projekt przekrojowy, który porówna zatrzymywanie leucyny w spoczynku, a także po ćwiczeniach oporowych u dzieci, młodzieży i dorosłych.

Procedury: Uczestnicy będą zobowiązani do trzech wizyt w Laboratorium Fizjologii Stosowanej na Uniwersytecie Brock w celu zakończenia wszystkich procedur.

Podczas pierwszej wizyty uczestnicy i ich opiekunowie (jeśli nie ukończyli 18 lat) zostaną poinformowani o wszystkich badaniach i procedurach, które będą miały miejsce w trakcie trwania badania. Przed przystąpieniem do wypełniania dalszych kwestionariuszy uzyskana zostanie pisemna i ustna zgoda od uczestników i ich opiekunów (w przypadku dzieci i młodzieży). Następnie zostaną wypełnione kwestionariusze sprawdzające problemy zdrowotne, etap dojrzewania, praktyki związane z treningiem sportowym, pojawienie się pierwszej miesiączki i stosowanie doustnych środków antykoncepcyjnych (dla nastolatek i dorosłych kobiet), nawykowe nawyki żywieniowe i zwyczajową aktywność fizyczną. Przeprowadzone zostaną również pomiary antropometryczne (tj. wzrost, wysokość w pozycji siedzącej, skład tkanki tłuszczowej, grubość fałdu skórnego, długość kończyn, obwód kończyn, pole przekroju poprzecznego mięśni). Po wypełnieniu kwestionariuszy i pomiarach antropometrycznych uczestnicy zostaną zapoznani z ćwiczeniami, które należy wykonać w ramach sesji RET. W ramach tych ćwiczeń sprawdzona zostanie również siła każdego uczestnika.

Wizyty 2 i 3 będą służyć jako sesje eksperymentalne i będą składać się z sesji RET i sesji odpoczynku, wykonanych w kolejności zrównoważonej. W przypadku tych sesji uczestnicy przybędą na czczo rano i otrzymają standardowe śniadanie oraz napoje. Na początku sesji eksperymentalnych uczestnicy będą mieli okazję złapać oddech. Następnie nastąpi RET w jednej z sesji lub dalszy odpoczynek. Następnie zostanie spożyta dawka izotopu L-[1-13C]leucyny w oparciu o masę ciała każdego uczestnika (w ramach napoju białkowego i węglowodanowego), a oddech każdego uczestnika będzie zbierany przez następne 5 godzin (w sumie 11 próbki oddechu). Podczas pobierania oddechu każdy uczestnik otrzyma małą przekąskę.

Ćwiczenia oporowe: Test siły i protokół treningu będą obejmować następujące ćwiczenia, które wszystkie będą wykonywane przy użyciu maszyn do treningu siłowego. Korzystanie z takiego sprzętu jest uważane za bezpieczniejsze niż używanie wolnych ciężarów, ponieważ występuje mniejszy stopień swobody podczas ruchów kończyn, co zapobiega awariom technicznym poprzedzającym zmęczenie mięśni. Wykonywane będą następujące ćwiczenia: wyciskanie nóg w pozycji siedzącej, wyciskanie nad głowę w pozycji siedzącej, wyciskanie klatki piersiowej w pozycji siedzącej, wiosłowanie poziome w pozycji siedzącej. Ćwiczenia będą wykonywane technikami opisanymi przez Kanadyjskie Towarzystwo Fizjologii Ćwiczeń (CSEP – PATH, 2021).

Protokół RET będzie obejmował 3-5 serii każdego ćwiczenia przy 70-80% 1RM. Każde ćwiczenie będzie wykonywane aż do niepowodzenia (tj. do chwili, gdy uczestnik nie będzie już w stanie ukończyć ruchu bezpieczną techniką), ponieważ wykazano, że jest to optymalne dla stymulacji MPS i wywołania przerostu mięśni. Oczekuje się, że w każdej serii zostanie wykonanych około 8-15 powtórzeń, a pomiędzy seriami będzie około 90 sekund odpoczynku. Wykazano wcześniej, że podobny protokół ostrej RET jest wystarczającym bodźcem do wywołania różnic w zatrzymywaniu leucyny w porównaniu z okresem spoczynku (testowanym przy użyciu nieinwazyjnego testu oddechowego, który będzie stosowany w proponowanym badaniu) u dorosłych.

Uczestnikami proponowanego badania będą dzieci i młodzież w okresie przed okresem dojrzewania (~7-12 lat), młodzież (~13-16 lat) i dorośli (18-35 lat).