Высокоинтенсивный интервальный тренинг для людей с ожирением

Значение. Эпидемия ожирения является глобальной проблемой общественного здравоохранения. Последние данные показывают, что более 650 миллионов взрослых во всем мире (~ 13%) страдают ожирением. Ожирение является одним из основных факторов риска развития сахарного диабета 2 типа (СД2), и 90% случаев СД2 связаны с избыточной жировой массой. Считается, что связь между ожирением и СД2 неразрывно связана с резистентностью к инсулину (ИР). ИР характеризуется притупленным действием инсулина на снижение циркулирующей глюкозы крови на уровне всего организма и/или меньшей реакцией отдельных тканей на действие инсулина. Например, скелетные мышцы отвечают примерно за 70% постпрандиального поглощения глюкозы, стимулированного инсулином, и играют ключевую роль в поддержании чувствительности всего организма к инсулину и гликемического гомеостаза. Кроме того, ИР является одним из самых ранних обнаруживаемых дефектов, предшествующих гипергликемии, и проявляется за 10 лет до постановки диагноза диабета.

Хотя причина ИР, вызванной ожирением, сложна и многофакторна, благотворное влияние физических упражнений на профилактику и лечение ИР хорошо известно. У лиц с ИР улучшение действия инсулина на метаболизм глюкозы в скелетных мышцах является одним из основных эффектов, вызванных физическими упражнениями. Например, предыдущие исследования показали, что один сеанс упражнений снижает клеточный стресс, что может способствовать повышению чувствительности к инсулину, вызванному физическими упражнениями. Несмотря на эффективность ЛФК на ИР, большинство людей не достигают минимально рекомендуемых уровней физической активности: 30 и более минут физической активности средней интенсивности не менее 5 дней в неделю или 20 минут активной физической активности не менее 3 дней в неделю. дней в неделю или их комбинации в дополнение к повседневной деятельности. Следует отметить, что нехватка времени и трудности с доступом к помещениям для физических упражнений обычно упоминаются как препятствия для физической активности.

В этом контексте высокоинтенсивная интервальная тренировка (HIIT), которая состоит из коротких периодов интенсивных упражнений (≥ 80% от максимальной частоты сердечных сокращений), чередующихся с периодами активного восстановления или отдыха, является относительно эффективной тренировочной стратегией для улучшения метаболическое здоровье и считается более приятным, чем непрерывные тренировки средней и высокой интенсивности. ВИИТ увеличивает окислительную способность скелетных мышц и вызывает физиологическое ремоделирование, подобное изменениям, вызванным непрерывными аэробными тренировками умеренной интенсивности. ВИИТ эффективна для улучшения чувствительности к инсулину, особенно у людей с риском развития СД2 или страдающих им. Предыдущее исследование с использованием 10 60-секундных циклических интервалов (∼90% от максимальной частоты сердечных сокращений) с 60-секундным активным восстановлением три раза в неделю в течение двух недель привело к снижению гипергликемии и увеличению окислительной способности скелетных мышц. у пациентов с СД2. Недавно опубликованные данные показали, что 8-недельная программа HIIT привела к снижению ИР у людей с ожирением, а также способствовала большей экспрессии белков, связанных с окислительным метаболизмом, в скелетных мышцах. Хотя ВИИТ может быть эффективным вариантом для улучшения чувствительности к инсулину и контроля гликемии у лиц с риском развития СД2, большинство исследований ВИИТ проводились в основном в традиционных лабораторных условиях и могут быть неприменимы для населения в целом.

Инновации Обычный подход к изучению эффектов физических упражнений заключается в использовании беговых дорожек или велоэргометров. Эти подходы имеют ограниченный перевод на сценарий «настоящего слова». Среди барьеров, обычно сообщаемых для регулярной программы физической активности, - нехватка времени, трудности с доступом к помещениям для упражнений и низкая мотивация. Целью предлагаемого исследования является изучение влияния программы HIIT с использованием подходящей альтернативы упражнениям (подъем по лестнице) на ИР у людей с ожирением и риском развития СД2. Подъем по лестнице можно считать повседневной деятельностью, и он легко доступен. Предыдущие исследования показали, что один короткий подъем по лестнице (<6 минут) резко увеличивал постпрандиальное поглощение глюкозы у мужчин среднего возраста с нарушенной толерантностью к глюкозе и пожилых пациентов с СД2. Другое исследование показало, что 6 недель короткой высокоинтенсивной программы прерывистого подъема по лестнице эффективно улучшали кардиореспираторную выносливость у здоровых людей, но не улучшали ИР. Совсем недавно в предварительном исследовании изучалось влияние коротких прерывистых упражнений по подъему по лестнице в течение 6 недель на гликемический контроль у людей с СД2. Авторы сообщили, что протокол (3 повторных подъема и спуска по одному лестничному пролету по 1 минуте) недостаточен для улучшения контроля уровня глюкозы. В этом контексте объем был слишком низким (примерно 50 ступеней), и объем тренировки не увеличивался с течением времени. Кроме того, авторы засчитали время спуска по лестнице как часть 1-минутного боя, что, возможно, еще больше сократило время, затрачиваемое на подъем по лестнице. Чтобы устранить эти ограничения, в предлагаемом исследовании будет реализован более продолжительный протокол с прогрессивным увеличением объема упражнений и будет учитываться только время, затрачиваемое на подъем по лестнице. Насколько известно автору, ни одно исследование не проверяло этот подход с использованием ВИИТ у людей с ожирением и риском развития СД2. Выводы из этого исследования помогут перенести данные, основанные на исследованиях, в клиническую практику и способствовать профилактике или лечению людей с риском развития СД2 с помощью немедикаментозного и недорогого подхода. Эта тема находится в рамках направления «Клетка и организм» Нью-Мексико - Сеть идей передового опыта в области биомедицинских исследований (NM-INBRE), направленная на углубление понимания здоровья человека.

Подход Исследование представляет собой 8-недельный план внутрисубъектного вмешательства, при котором участников будут тестировать до и после вмешательства. 20 участников (10 мужчин и 10 женщин) будут набраны из местного сообщества с помощью постеров и личного общения. Прежде чем дать согласие на участие в исследовании, участникам будет дано письменное информированное согласие, которое будет одобрено институциональным наблюдательным советом местного учреждения. Критерии включения включают индекс массы тела (ИМТ) ≥ 30 кг/м2; оценка модели гомеостаза для инсулинорезистентности (HOMA-IR) ≥ 2,71; отсутствие страха полного погружения под воду; отсутствие ортопедических травм, диагнозов сахарного диабета 2 типа или непереносимости глюкозы, известных острых или хронических заболеваний и текущего использования противовоспалительных, гипогликемических или других препаратов, которые, как известно, влияют на обмен веществ. Субъекты, соответствующие начальным требованиям, будут иметь забор крови натощак. Лица с измененным метаболизмом глюкозы (глюкоза плазмы натощак >126 мг/дл) будут исключены. Исследователи обеспечат включение мужчин и женщин разного этнического происхождения. Требуемый размер выборки был рассчитан априори на основе изменений в HOMA-IR с использованием уровня альфа 0,05 и мощности 80%. Перед тренировкой участники проходят: забор крови натощак для измерения уровня глюкозы и инсулина в крови, антропометрический анализ и анализ состава тела, а также тест с максимальной степенью нагрузки.

Протокол тренировки состоит из 8 недель HIIT с использованием подъема по лестнице с частотой 3 раза в неделю, всего 24 тренировочных занятия. В течение первой недели программы упражнений по лестнице участники будут встречаться в учебно-педагогическом корпусе ЕНД (лестница 2). Следующие 7 недель испытуемые могут выполнять программу упражнений на лестнице, наиболее удобной для них и одобренной исследовательской группой. Разминка будет состоять из 2 минут подъема и спуска по лестнице в комфортном темпе. Высокоинтенсивное прерывистое упражнение будет состоять из 6-12 х 30-секундных подъемов с приложением всех усилий в умеренном темпе. Между подходами упражнений будет 30-секундный восстановительный ходьба. После сеанса упражнений испытуемый будет ходить во время 2-минутной заминки. Каждый сеанс будет длиться от 10 до 15 минут. Количество боев (6-12) будет постепенно увеличиваться в течение нескольких недель. В течение первой (неделя 1) и последней недели (неделя 8) программы упражнений за субъектами будет наблюдать обученный физиолог. Во время этих контролируемых посещений частота сердечных сокращений и оценка воспринимаемой нагрузки (шкала OMNI) будут измеряться в конце каждого подъема по лестнице и после активного восстановления. Субъекты будут иметь возможность запросить дальнейшее наблюдение, если это необходимо. Недели со 2 по 7 OMNI будут записываться субъектами самостоятельно.

Измерения Резистентность к инсулину. После 10-часового голодания и не менее чем за 72 часа до и после тренировки будут взяты образцы венозной крови для измерения уровня глюкозы и инсулина в крови. HOMA-IR (рассчитывается как [глюкоза (ммоль)] x [инсулин (мкЕд/мл)] ÷ 22,5) будет определяться исходя из концентрации глюкозы и инсулина натощак.

Антропометрические измерения и измерения состава тела. Рост и масса тела будут измеряться с использованием аналоговых весов с сопряженным ростомером. ИМТ рассчитывается с учетом роста в м и массы тела в кг. Относительные значения телесного жира (%BF) будут определяться путем подводного взвешивания (UWW) при измерении остаточного объема легких. Самые высокие 3 попытки UWW ± 100 г будут усреднены и использованы для расчета объема тела. Объем тела будет скорректирован с учетом остаточного объема легких с использованием метода разбавления кислорода на суше, чтобы можно было рассчитать плотность тела и преобразовать ее в формулу %BF.

Максимальное потребление кислорода. Максимальное потребление кислорода будет измеряться с использованием протокола теста с градуированной максимальной рампой, проводимого на беговой дорожке. Скорость будет увеличиваться каждые 60 секунд с индивидуальной скоростью, которая будет основываться на вопроснике истории упражнений участника (опросник конкретной активности ветеранов), чтобы вызвать утомление в течение 8-12 минут. Выдыхаемые газы будут анализироваться с помощью метаболической тележки. Частота сердечных сокращений (HR) будет непрерывно записываться с помощью ремешка передатчика HR (серия S810i, Polar, США).

Расчеты и статистический анализ. Данные будут представлены в виде среднего значения ± стандартное отклонение. Для статистического анализа будет использоваться статистическое программное обеспечение. Тест Шапиро-Уилка будет использоваться для анализа нормальности данных. Площадь под кривой (AUC) для инсулина и глюкозы рассчитывается методом трапеций. Для исследования 1 будет использоваться t-критерий Стьюдента для анализа эффектов обучения (до и после). Для исследования 2 будет использоваться двусторонний дисперсионный анализ (ANOVA) для проверки эффекта двух протоколов упражнений (фактор 1 = до и после 8 недель тренировок и фактор 2 = одно занятие против нескольких занятий). Если наблюдаются статистически значимые значения F, будет выполнен апостериорный тест Тьюки. Уровень альфа установлен на уровне P ≤ 0,05 для статистической значимости.

Потенциальные проблемы и стратегии. Прекращение занятий и соблюдение режима являются ограничениями в вмешательствах по тренировкам. Исследователи будут проводить тренировки три раза в день (рано утром, днем ​​и вечером), чтобы приспособить людей с разным графиком. Также участникам будет компенсировано время.