Treinamento Intervalado de Alta Intensidade para Indivíduos Obesos

Significado A epidemia de obesidade é um problema de saúde pública mundial. Dados recentes indicam que mais de 650 milhões de adultos em todo o mundo (~13%) são considerados obesos. A obesidade é um dos principais fatores de risco para diabetes mellitus tipo 2 (DM2) e 90% dos casos de DM2 são atribuíveis ao excesso de massa gorda. Acredita-se que a conexão entre obesidade e DM2 esteja intrinsecamente relacionada à resistência à insulina (RI). A IR é caracterizada por um efeito atenuado da insulina na diminuição da glicose sanguínea circulante em todo o corpo e/ou uma resposta mais baixa de certos tecidos à ação da insulina. Por exemplo, o músculo esquelético é responsável por aproximadamente 70% da captação de glicose pós-prandial estimulada pela insulina e desempenha um papel fundamental na manutenção da sensibilidade à insulina de todo o corpo e na homeostase glicêmica. Além disso, a RI é um dos primeiros defeitos detectáveis ​​que precedem a hiperglicemia, presente até 10 anos antes do diagnóstico de diabetes.

Embora a causa da RI induzida pela obesidade seja complexa e multifatorial, os efeitos benéficos do treinamento físico na prevenção e tratamento da RI estão bem estabelecidos. Em indivíduos com RI, a melhora da ação da insulina no metabolismo da glicose no músculo esquelético é um dos principais efeitos induzidos pelo treinamento físico. Por exemplo, pesquisas anteriores demonstraram que uma única sessão de exercício reduziu o estresse celular, o que pode contribuir para o aumento induzido pelo exercício na sensibilidade à insulina. Apesar da eficácia do treinamento físico na RI, a maioria dos indivíduos não atinge os níveis mínimos recomendados de atividade física: 30 minutos ou mais de atividade física de intensidade moderada pelo menos 5 dias por semana, ou 20 minutos de atividade física vigorosa pelo menos 3 dias por semana, ou uma combinação dos mesmos, além das atividades da vida diária. É importante ressaltar que a falta de tempo e a dificuldade de acesso às instalações para exercícios são comumente citadas como barreiras à atividade física.

Nesse contexto, o treinamento intervalado de alta intensidade (HIIT), que consiste em curtos períodos de exercício intenso (≥ 80% da frequência cardíaca máxima) alternados com períodos de recuperação ativa ou descanso, é uma estratégia de treinamento relativamente eficiente em termos de tempo para melhorar saúde metabólica e tem sido considerado mais agradável do que o treinamento contínuo de intensidade moderada a vigorosa. O HIIT aumenta a capacidade oxidativa do músculo esquelético e induz a remodelação fisiológica como as alterações promovidas pelo treinamento aeróbico contínuo de intensidade moderada. O HIIT parece eficaz em melhorar a sensibilidade à insulina, particularmente naqueles com risco ou com DM2. Um estudo anterior usando 10 x de 60 segundos de intervalos de ciclismo (∼90% da frequência cardíaca máxima) intercalados com 60 segundos de recuperação ativa, três vezes por semana durante um período de duas semanas, reduziu a hiperglicemia e aumentou a capacidade oxidativa do músculo esquelético em pacientes com DM2. Dados publicados recentemente mostraram que um programa de HIIT de 8 semanas resultou em menor IR em indivíduos com obesidade e também promoveu maior expressão de proteínas relacionadas ao metabolismo oxidativo no músculo esquelético. Embora o HIIT possa ser uma opção eficiente para melhorar a sensibilidade à insulina e o controle glicêmico em indivíduos com risco de DM2, a maioria dos estudos de HIIT foram conduzidos principalmente em laboratórios tradicionais e podem não ser práticos para a população em geral.

Inovação A abordagem comum para estudar os efeitos do exercício é usar esteiras ou cicloergômetros. Essas abordagens limitaram a tradução a um cenário de "palavra real". Entre as barreiras geralmente relatadas para um programa regular de atividade física estão a falta de tempo, a dificuldade de acesso às instalações para exercícios e a baixa motivação. O objetivo do estudo proposto é investigar os efeitos de um programa HIIT usando uma alternativa de exercício adequada (subir escadas) na IR em indivíduos com obesidade e em risco de DM2. Subir escadas pode ser considerado uma atividade da vida diária e é de fácil acesso. Estudos anteriores mostraram que uma curta sessão de subir escadas (<6 min) aumentou agudamente a captação de glicose pós-prandial em homens de meia-idade com intolerância à glicose e indivíduos mais velhos com DM2. Outro estudo mostrou que 6 semanas de um programa breve e intenso de subir escadas foi eficaz na melhora da aptidão cardiorrespiratória em indivíduos saudáveis, mas não melhorou a RI. Mais recentemente, um estudo preliminar examinou o efeito de 6 semanas de breve exercício intermitente de subir escadas no controle glicêmico em pessoas com DM2. Os autores relataram que o protocolo (3 sessões de 1 minuto de subir e descer repetidamente um único lance de escada) foi insuficiente para induzir melhorias no controle da glicose. Nesse contexto, o volume foi muito baixo (aproximadamente 50 degraus) e não houve progressão do volume de treino ao longo do tempo. Além disso, os autores contaram o tempo de descida da escada como parte da sessão de 1 minuto, o que pode ter reduzido ainda mais o tempo gasto na subida da escada. Para contornar essas limitações, o estudo proposto implementará um protocolo mais prolongado com aumento progressivo do volume de exercício e contará apenas o tempo gasto na subida de escadas. Até onde o autor sabe, nenhum estudo testou essa abordagem usando HIIT em indivíduos com obesidade e risco de DM2. Os resultados deste estudo ajudarão a traduzir evidências baseadas em pesquisas para a prática clínica e contribuir para prevenir ou tratar indivíduos em risco de DM2 com uma abordagem não farmacológica e de baixo custo. Este tópico está dentro da área de foco "Células e Organismos" Novo México - Rede Idea de Excelência em Pesquisa Biomédica (NM-INBRE) para avançar na compreensão da saúde humana.

Abordagem O estudo é um projeto de intervenção intra-sujeito de 8 semanas em que os participantes serão testados antes e depois da intervenção. 20 participantes (10 homens e 10 mulheres) serão recrutados na comunidade local por meio de anúncios em cartazes e interação individual. Antes de concordar em participar do estudo, os participantes darão consentimento informado por escrito, que será aprovado pelo conselho de revisão institucional da instituição local. Os critérios de inclusão incluem índice de massa corporal (IMC) ≥ 30 kg/m2; avaliação do modelo de homeostase para resistência à insulina (HOMA-IR) ≥ 2,71; sem medo de ficar totalmente submerso na água; livre de lesões ortopédicas, diagnósticos de DM2 ou intolerância à glicose, doenças agudas ou crônicas conhecidas e uso atual de anti-inflamatórios, hipoglicemiantes ou outras drogas conhecidas por afetar o metabolismo. Os indivíduos que atendem aos requisitos iniciais terão uma coleta de sangue em jejum. Serão excluídos indivíduos com metabolismo alterado da glicose (glicemia de jejum >126 mg/dL). Os pesquisadores garantirão a inclusão de homens e mulheres de diferentes origens étnicas. O tamanho amostral necessário foi calculado a priori com base nas mudanças no HOMA-IR usando um nível alfa de 0,05 e poder de 80%. Antes do treinamento físico, os participantes passam por: uma coleta de sangue em jejum para medições de glicose e insulina no sangue, antropometria e análise da composição corporal e um teste de exercício graduado máximo.

O protocolo de treinamento físico consiste em 8 semanas de HIIT utilizando subida de escada com frequência de 3 vezes por semana, totalizando 24 sessões de treinamento. Para a primeira semana do programa de exercícios de treinamento de escada, os participantes se encontrarão no Edifício de Ensino de Ensino da UNM (Caixa de Escada 2). Nas 7 semanas seguintes, os indivíduos podem realizar o programa de exercícios em uma escada mais conveniente para eles e aprovada pela equipe de pesquisa. O aquecimento consistirá em 2 minutos subindo e descendo as escadas em um ritmo confortável. O exercício intermitente de alta intensidade será composto de 6-12 x 30 segundos de subida em um esforço total em um ritmo moderado. Uma recuperação de caminhada de 30 segundos ocorrerá entre as sessões de exercício. Após a sessão de exercícios, o sujeito caminhará durante um resfriamento de 2 minutos. Cada sessão dura entre 10 a 15 minutos. O número de sessões (6-12) será aumentado progressivamente ao longo das semanas. Durante a primeira (semana 1) e semana final (semana 8) do programa de exercícios, os indivíduos serão monitorados por um fisiologista treinado. Durante essas visitas supervisionadas, a frequência cardíaca e a classificação do esforço percebido (escala OMNI) serão medidas no final de cada sessão de subida de escada e após a recuperação ativa. Os indivíduos terão a opção de solicitar monitoramento adicional, se desejarem. As semanas 2 a 7 OMNI serão auto-registradas pelos sujeitos.

Medições Resistência à insulina - Após jejum de 10 horas e no mínimo 72 horas antes e após o treino, serão coletadas amostras de sangue venoso para dosagem de glicemia e insulina. O HOMA-IR (calculado por [glicose (mmol)] x [insulina (µU/ml)] ÷ 22,5) será determinado a partir das concentrações de glicose e insulina em jejum.

Medidas antropométricas e de composição corporal - A estatura e a massa corporal serão medidas por meio de balança analógica com estadiômetro acoplado. O IMC será calculado usando a altura em m e a massa corporal em kg. Os valores de gordura corporal relativa (%GC) serão determinados por meio de pesagem subaquática (UWW) no volume pulmonar residual medido. As 3 tentativas mais altas de UWW ± 100 g serão calculadas e usadas para cálculo do volume corporal. O volume corporal será corrigido para o volume pulmonar residual usando a técnica de diluição de oxigênio em terra seca para que a densidade corporal possa ser calculada e convertida na fórmula %BF.

Consumo Máximo de Oxigênio - O consumo máximo de oxigênio será medido usando um protocolo de teste graduado de rampa máxima conduzido em uma esteira. A velocidade será aumentada a cada 60s em uma taxa individual, que será baseada no questionário de histórico de exercícios do participante (Veterans Specific Activity Questionnaire), para induzir a fadiga em 8 a 12 minutos. Os gases expirados serão analisados ​​por meio de um carrinho metabólico. A frequência cardíaca (FC) será registrada continuamente usando uma pulseira transmissora de FC (série S810i, Polar, EUA).

Cálculos e análises estatísticas Os dados serão apresentados como média ± desvio padrão. Um software estatístico será usado para análise estatística. O teste de Shapiro-Wilk será utilizado para analisar a normalidade dos dados. A área sob a curva (AUC) para insulina e glicose será calculada usando o método trapezoidal. Para o estudo 1, um teste t de Student será usado para analisar os efeitos do treinamento (pré vs pós). Para o estudo 2, uma análise de variância (ANOVA) de duas vias será usada para testar o efeito dos dois protocolos de exercício (fator 1 = pré e pós 8 semanas de treinamento e fator 2 = sessão única versus sessões múltiplas). Se forem observados valores de F estatisticamente significativos, um teste post hoc de Tukey será realizado. O nível alfa é definido em P ≤ 0,05 para significância estatística.

Problemas e estratégias potenciais: O abandono e a adesão são limitações nas intervenções de treinamento de exercícios. Os pesquisadores fornecerão sessões de treinamento em três horários diferentes ao dia (manhã cedo, tarde e noite) para acomodar pessoas com horários diferentes. Além disso, os participantes serão compensados ​​pelo tempo.