Effekt av högintensiv intervallträning på metabolisk kondition hos överviktiga män. (CALIN)

Deltagare:

För denna studie rekryterades 16 vuxna män med övervikt eller fetma (BMI-intervall 28-36 kg/m2) och randomiserades i två experimentella grupper (högintensiv träning (n=8) och kontinuerlig måttlig intensiv aerob träning (n=8) )). Randomisering gjordes med kuvertmetoden. Deltagarna uteslöts om de hade diabetes (HbA1c>6,5 %), svår muskuloskeletala (t.ex. artros), kardiovaskulära (t.ex. kronisk hjärtsvikt) eller respiratoriska (t.ex. kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL)) problem, baserat på medicinska handlingar A signerad informerat samtycke lämnades av alla deltagare innan studieantagning. Studien godkändes av den etiska kommittén vid universitetssjukhuset i Gent (B670201318620).

Intervention:

Interventionsgruppen utförde en högintensiv intervallträning [HIIT]. HIIT-gruppen följde ett 10-veckors träningsprogram. Deltagarna tränade i 40 minuter, två gånger i veckan, under överinseende av två sjukgymnaster. Varje träningspass inkluderade en uppvärmning [stretching av de stora muskelgrupperna och kardiovaskulära övningar med 30 % av toppeffekten under fem minuter], ett sprintintervallblock [10 minuter], kontinuerlig aerob träning [10 minuter], ytterligare ett sprintintervall blockera [10 minuter] och nedkylning [stretching av de stora muskelgrupperna och kardiovaskulära övningar vid 30% av peak Watt i 5 minuter]. Under de första 5 veckorna bestod varje sprintintervallblock av 10 sprintpass [>100 r/min] på 15 sekunder vid ett cykelmotstånd som matchade andningströskeln [VTR], alternerade med 45 sekunders relativ vila [50 r/min vid VTR]. Från och med vecka 6 till vecka 10 ökades intensiteten av sprint och relativ vila upp till 110 % av VTR.

Jämförelsegrupp:

Jämförelsegruppen utförde en kontinuerlig aerob träning [CAT] under 10 veckor, två gånger i veckan och 40 minuter per pass [volym och frekvens är lika med HIIT]. Protokollet för CAT-gruppen bestod av uppvärmning [stretching av de stora muskelgrupperna och kardiovaskulära övningar med 30 % av maximal cyklisk effekt i fem minuter], kontinuerlig aerob träning [3 gånger 10 minuter] och kylning [stretching av stora muskelgrupper och kardiovaskulära övningar med 30 % av toppeffekten under fem minuter]. Under det kontinuerliga aeroba protokollet [cykling eller steg] tränade deltagarna i 10 minuter vid en HR liknande HR vid VT [60 r/min], som ökades till 110% av VT från vecka 6 och framåt. Träningen leddes av två sjukgymnaster.

I båda träningslägena cyklade deltagarna i det första och tredje blocket och cyklade eller steg i det andra blocket. Utbildningsprogrammen genomfördes på Sjukgymnastikavdelningen vid universitetssjukhuset i Gent.

Resultatvariabler:

Kvantifieringen av alla undersökta variabler utfördes av blinda bedömare. Alla tester och mätningar utfördes på träningslaboratoriet på Sjukgymnastikavdelningen, Gents universitet (maximalt ansträngningstest, metabol flexibilitet) eller på Institutionen för endokrinologisk universitetssjukhus Gent (OGTT och muskelbiopsi) eller Institutionen för patologisk anatomi (muskelhistologi). Inför alla tester och mätningar var deltagarna välinformerade och bekanta med utrustningen och testprotokollen. Alla deltagare från varje grupp testades på samma ögonblick på dagen före och efter intervention. Alla deltagare bibehöll normal fysisk aktivitet och kostmönster och avstod från uttömmande fysisk träning tre dagar före varje experimentdag. Antropometri Höjden mättes till närmaste 0,1 cm med hjälp av en stadiometer (Holtain Ltd, Pembrokeshire, Storbritannien). Vikten mättes till närmaste 0,1 kg på en digital balansvåg (Seca, Tyskland) med försökspersonen klädd i lätta kläder och inga skor. Body mass index (BMI) beräknades från vikt och längd.

Fysisk kondition Maximalt hjärt- och lungansträngningstest. Deltagarna testades på en datordriven cyklo-ergometer (Marquette Case, Marquette Electronics, Milwaukee, WI, USA) med ett rampat protokoll (20 W/min) med start vid 40 W. Tolvavledningselektrokardiogram och hjärtfrekvens (HR ) registrerades kontinuerligt under testet, medan blodtrycket mättes med en manuell sfygmomanometer varannan minut. Försökspersonerna blev bekanta med testproceduren innan baslinjetestning. Försökspersonerna tillfrågades och uppmuntrades att utföra träningstestning tills fysisk utmattning eller tills läkaren avbröt testet på grund av allvarliga biverkningar, såsom ökande bröstsmärtor, yrsel, potentiellt livshotande arytmier, kliniskt viktiga ST-segmentavvikelser, markant systolisk hypotoni eller hypertoni . Tester klassificerades som maximala när respiratoriskt utbytesförhållande (RER) ökade över 1,1. Andningsgasmätningar erhölls genom att använda en Metalyzer 3B (Cortex, Leipzig, Tyskland). Syreförbrukning (VO2), koldioxidproduktion (VCO2), minutventilation (VE), tidalvolym, andningsfrekvens och blandad expiratorisk koldioxidkoncentration mättes kontinuerligt med blandad kammaranalys. Peak VO2 uttrycktes som den högsta uppnådda VO2 under de sista 30 sekunderna av träningen enligt American Thoracic Societys riktlinjer. Ventilatortröskeln (VT) bestämdes baserat på de metaboliska ekvivalenterna av O2 och CO2 (VE/VO2 och VE/VCO2). Den punkt där VE/VO2 ökade utan en ökning av VE/VCO2 identifierades som VT.

Basalt respiratoriskt utbytesförhållande Deltagarna fick ligga på rygg i 30 minuter efter en natts fasta i en tyst och termoneutral miljö. Basal syreförbrukning och koldioxidproduktion mättes med en automatiserad andningsgasanalysator med användning av en mask (Metalyzer 3B; Cortex, Leipzig, Tyskland). Gasanalysatorsystemet kalibrerades före varje experiment. RER beräknades som VCO2/VO2. Detta förhållande ligger i ett intervall mellan 0,7 och 1,0, vilket indikerar dominant fettoxidation till dominant kolhydratoxidation.

Oralt glukostoleranstest (OGTT) Klockan 8:00 A.M. , efter en 10- till 12-timmars fasta över natten, fick försökspersonerna en 75-g OGTT. Blodprover togs vid -30, -15, 0, 30, 60, 90 och 120 minuter för mätning av plasmaglukos- och insulinkoncentrationer. Insulinnivåer bestämdes med användning av immunanalysatorn COBAS e411 (Roche). Glukos analyserades med hexokinasmetoden (COBAS, Roche).

För att utvärdera insulinkänslighet beräknades en OGTT-kompositpoäng baserad på referensen från Matsudoa et al.. Denna poäng är sammansatt som 10 000/kvadratrot av (fasteglukos x fasteinsulin) x (medelglukos x medelinsulin under OGTT). Ju högre poäng desto bättre insulinkänslighet.

Muskelbiopsi Efter en viloperiod på 1 timme togs ett perkutant nålbiopsiprov från höger vastus lateralis muskel med en biopsipistol (nål 14G) under lokalbedövning genom ett 2 mm snitt i huden (2-3 ml lidokain) under ledning av ekografi. Två muskelprover på 15 mg togs och inkuberades i PG (Paraformaldehyd och Glutaaraldehyd) för transmissionselektronmikroskopi (TEM).

Transmissionselektronmikroskopi TEM användes för att bestämma IMCL och mitokondriella egenskaper. Prover sågs vid 6 500 x med användning av en JEOL 1200EX TEM. Sexton mikrofotografier togs från 8 slumpmässigt provtagna longitudinella sektioner av muskelfibrer (2 mikrofotografier/fiber) från varje enskild muskel - ett mikrofotografi inhämtat nära cellytan som representerar den subsarcolemmala (SS) regionen och den andra förvärvad av parallella buntar av myofibriller som representerar intramyofibrillären (IMF) region. Lipiddroppar och mitokondriella fragment ringades in och omvandlades till verklig storlek med användning av ett kalibreringsnät. För varje uppsättning av 16 bilder beräknades genomsnittlig IMCL- eller mitokondriell storlek (µm2), totalt antal IMCL-droppar eller mitokondrier per kvadratmikrometer vävnad (#/µm2) i IMF- och SS-fack med digital bildbehandlingsprogram (Image Pro Plus, ver. 4,0; Media Cybernetics, Silver Springs, MD). Referensen för kvantifiering av SS-utrymme var det cytoplasmatiska utrymmet mellan sarkolemma och det första lagret av myofibriller.

Statistiska analyser All data analyserades med ett kommersiellt tillgängligt statistiskt program (Statistical Package for the Social Sciences, SPSS 20.0, SPSS Chicago, IL, USA). Data uttrycks som medelvärde och standardavvikelse (SD). På grund av den lilla urvalsstorleken föredrogs en icke-parametrisk statistisk utvärdering. För att utvärdera pre-post skillnader inom grupper utfördes ett Wilcoxon-test. För att utvärdera pre-post-skillnader mellan grupper beräknades skillnader mellan pre- och post-utvärdering (före minus post) och jämfördes med ett Mann Withney U-test. Signifikansnivåer sattes till P