Консультации FES по езде на велосипеде и питанию для борьбы с ожирением после травмы спинного мозга

Распространенность ожирения среди лиц с ТСМ составляет около 66%. Однако, когда формула ИМТ скорректирована с учетом потери мышечной массы после ТСМ, общий уровень избыточного веса и ожирения составляет от 70 до 75%. Это ставит население США с ТСМ на первое место в списке с точки зрения ожирения. Кроме того, поскольку более высокая степень ожирения связана с большей инвалидностью и хроническими заболеваниями, риск кардиометаболических заболеваний, включая болезни сердца, инсульт и диабет II типа, более чем в два раза выше, чем у трудоспособного населения. Одной из причин высокого ожирения после ТСМ является потеря мышечной массы. Вскоре после травмы у людей с ТСМ наблюдается быстрая и значительная атрофия скелетных мышц ниже уровня травмы, в результате чего площадь поперечного сечения скелетных мышц на 45-80% меньше, чем у здоровых людей. Следовательно, после ТСМ потеря метаболически активной мышечной массы приводит к 26-процентному снижению скорости основного обмена и расхода энергии в покое. Это важно, потому что скорость основного обмена составляет ~ 65% от общего суточного расхода энергии после ТСМ. В дополнение к уменьшению мышечной массы люди с ТСМ обычно ведут малоподвижный образ жизни, что еще больше снижает расход энергии, создавая нездоровый энергетический баланс.

Преимущества физической активности для снижения ожирения и кардиометаболических заболеваний хорошо задокументированы. В частности, было показано, что высокоинтенсивные интервальные тренировки (HIIT) снижают сердечно-сосудистый и метаболический риск у здоровых людей за более короткий период времени, чем стандартные программы упражнений без интервалов. Например, одно сравнение интервальной ходьбы с непрерывной ходьбой у здоровых взрослых с диабетом II типа за 6-месячный период. Группа непрерывной ходьбы шла в течение 60 минут 5 дней в неделю с умеренной интенсивностью, в то время как группа интервальных тренировок чередовала 3 минуты ходьбы высокой интенсивности и 3 минуты ходьбы низкой интенсивности 5 дней в неделю. Интенсивность ходьбы определяли по пиковому потреблению кислорода (VO2) и расходу энергии, при этом умеренная интенсивность была установлена ​​на уровне 55%, а высокая интенсивность — на уровне 70% от пикового значения VO2. Несмотря на то, что пробег был одинаковым для обеих групп, группа интервальных тренировок потеряла 4,3 ± 1,2 кг общей массы тела и 3,1 ± 0,7 кг жировой массы тела, в то время как в группе с непрерывной ходьбой или без ходьбы изменений в составе тела обнаружено не было. контрольная группа. В аналогичном исследовании другой исследователь использовал езду на велосипеде ногами 3 раза в неделю в течение 12 недель как в непрерывной, так и в интервальной группах и определял уровни интенсивности на основе частоты сердечных сокращений. Группа интервальных тренировок выполнила 3 ​​«полных» велотренировки по 20 секунд каждая, разделенных 2-минутной ездой на велосипеде с низкой интенсивностью, в то время как группа непрерывной тренировки работала на 70% от максимальной частоты сердечных сокращений в течение 45 минут. Обе группы одинаково улучшили чувствительность к инсулину, кардиореспираторную выносливость и содержание митохондрий в скелетных мышцах, однако группа интервальных тренировок достигла этих преимуществ с пятикратно меньшим объемом упражнений и затратами времени на тренировки.

Основным последствием ТСМ является то, что паралич делает невозможным произвольные упражнения ногами. Кроме того, распространенность боли в плече у 60-90% лиц с хронической травмой спинного мозга часто ограничивает возможность регулярных упражнений для рук. Чтобы обойти эти проблемы, было показано, что FES является безопасным и эффективным способом тренировки парализованных мышц ног в клинических и домашних условиях. Велоспорт FES с высокой частотой и средним сопротивлением может увеличить мышечную массу и улучшить показатели уровня глюкозы в крови натощак, а езда на велосипеде FES с низкой частотой и высоким сопротивлением может привести к гипертрофии парализованных мышц ног. В результате разработки нашего нового протокола, который включает в себя высокоинтенсивную интервальную тренировку с отягощениями в цикле FES (RG-HIIT-FES), мы постулируем, что он может обеспечить равные или большие преимущества с меньшими затратами времени на упражнения по аналогии с высокой нагрузкой. -интенсивные интервальные тренировочные программы, используемые людьми трудоспособного возраста. Преимущество использования сопротивления в качестве детерминанта интенсивности упражнений заключается в том, что частота сердечных сокращений является неэффективным методом контроля интенсивности упражнений после ТСМ. Вместо этого мы сначала определяем максимальное сопротивление, с которым могут работать стимулированные мышцы при езде на велосипеде со скоростью 35 об/мин в течение 30 секунд, используем 80% этого максимального сопротивления для интервала высокоинтенсивного цикла (30 секунд), а затем уменьшаем его до 0,5 Нм. что является самым низким сопротивлением, обеспечиваемым велосипедом FES (RT300) для интервала езды на велосипеде низкой интенсивности (30 секунд). Затем эти интервалы чередуются в течение 30 минут. В экспериментальном исследовании серии случаев с использованием этого протокола циклов RG-HIIT-FES 3 раза в неделю в течение 8 недель 3 человека с ожирением и ТСМ увеличили безжировую массу ног (5-9%), улучшили здоровье эндотелия сосудов (среднее увеличение на 58% при дилатации, опосредованной артериальным кровотоком), и снижение уровня HbA1c в крови (2-4%). У двух из трех участников снизилась масса тела и ИМТ.

Для правильной интерпретации результатов важно не упускать из виду значение рекомендаций по питанию в отношении потребления энергии, поскольку потребление пищи может иметь большое влияние на состав тела и здоровье. Лица с ТСМ особенно нуждаются в консультациях по питанию из-за снижения расхода энергии из-за снижения метаболизма мышц и снижения уровня активности. Следовательно, наша основная гипотеза заключается в том, что комбинированная программа велотренировок RG-HIIT-FES и консультирования по питанию будет эффективной в борьбе с ожирением и улучшении кардиометаболического здоровья у людей с ТСМ. В частности, снижение общей массы тела и процентного содержания жира в организме, увеличение общей мышечной массы и массы ног, улучшение уровня липидов в крови, снижение уровня глюкозы в крови и уровня HbA1c и улучшение маркеров сердечно-сосудистых заболеваний (дилатация, опосредованная артериальным потоком) по сравнению с контрольной группой, которая будет получать только консультация по питанию. Группа вмешательства будет получать три 30-минутных сеанса велотренировок RG-HIIT-FES и один 30-минутный сеанс консультирования по питанию в неделю в течение 8 недель, тогда как контрольная группа будет получать один 30-минутный сеанс консультирования по питанию в неделю в течение 8 недель.

Инновации: предлагаемое пилотное исследование содержит как минимум три важных нововведения: 1) первое официальное внедрение нового и многообещающего велосипедного протокола FES (RG-HIIT-FES); 2) первое тестирование потенциальных преимуществ комбинирования циклов ФЭС с консультированием по вопросам питания в любой популяции; 3) зачисление малообеспеченного и неблагополучного населения с ограниченными возможностями борьбы с ожирением и поддержания сердечно-сосудистого здоровья.

Запланированные экспериментальные протоколы. Гипотеза для целей нашего исследования состоит в том, что сочетание велотренировок RG-HIIT-FES с консультированием по питанию будет более эффективным, чем только консультирование по питанию, для снижения ожирения и улучшения кардиометаболических маркеров здоровья у людей с хронической травмой спинного мозга. Это будет протестировано с использованием контролируемого пре-пост-дизайна, подобранного по предмету. До и после 8 недель экспериментального или контрольного вмешательства каждый участник будет посещать исследовательскую лабораторию SCI в утренние часы (между 7:00 и 10:00), после ночного голодания и воздерживаясь от употребления кофеина и алкоголя в течение 12 и 24 часа соответственно. После изучения и подписания информированного согласия и документов истории болезни участники будут взвешены с использованием весов для инвалидных колясок Scale-Tronix (Welch Allyn, Skaneatelest Falls, NY). Вес одной инвалидной коляски, вычтенный из общего веса участника и инвалидной коляски, даст вес участника. Подъемник с электроприводом (Invacare, Reliant 450) будет использоваться для обеспечения безопасного перемещения всех участников из инвалидной коляски участника в различные места тестирования (например, стол для осмотра и сканер состава тела DXA). Оказавшись на экзаменационном столе в положении лежа на спине, для измерения роста будет использоваться антропометрический измерительный стержень. Левая нога будет вытянута и согнута в голеностопном суставе, чтобы обеспечить точное измерение от основания стопы до макушки головы. После 20 минут спокойного отдыха в помещении с тусклым освещением и температурой (21-23 °C, влажность 50 %), в течение 5 минут регистрируются гемодинамические данные (частота пульса и артериальное давление) в состоянии покоя, а затем проводится ультразвуковая допплерография для определения функции эндотелия сосудов. , а вскоре после этого - пальцем левой руки для определения уровня липидов в крови, глюкозы и HbA1c. Затем участников вернут в инвалидное кресло и отвезут в соседнюю лабораторию в том же здании для сканирования методом DXA. После DXA-сканирования участники возвращаются в исследовательскую лабораторию SCI и проходят максимальный тест цикла FES, управляемый сопротивлением, из своих собственных инвалидных колясок, чтобы получить базовые параметры для велосипедного протокола RG-HIIT-FES, а также определить способность каждого участника переносить и безопасно выполнять велосипедную программу. Затем участники экспериментальной/интервенционной группы выполнят циклы FES, как описано выше, в течение 30 минут 3 раза в неделю в течение 8 недель и получат консультации по питанию по телефону в течение 30 минут 1 раз в неделю в течение 8 недель. Затем пост-тестирование будет происходить так же, как и пре-тестирование.