肥胖者的高强度间歇训练

意义肥胖流行是一个世界性的公共卫生问题。 最近的数据表明，全世界有超过 6.5 亿成年人 (~13%) 被认为肥胖。 肥胖是 2 型糖尿病 (T2D) 的主要危险因素之一，90% 的 T2D 病例可归因于脂肪量过多。 肥胖和 T2D 之间的联系被认为与胰岛素抵抗 (IR) 有内在联系。 IR 的特征是胰岛素对降低全身水平的循环血糖的作用减弱和/或某些组织对胰岛素作用的反应较低。 例如，骨骼肌负责约 70% 的胰岛素刺激的餐后葡萄糖摄取，并在维持全身胰岛素敏感性和血糖稳态方面发挥关键作用。 此外，IR 是高血糖症之前最早可检测到的缺陷之一，在糖尿病被诊断前长达 10 年就已存在。

尽管肥胖引起的 IR 的原因复杂且多因素，但运动训练在预防和治疗 IR 方面的有益作用已得到充分证实。 在患有 IR 的个体中，胰岛素对骨骼肌葡萄糖代谢作用的改善是运动训练引起的主要影响之一。 例如，之前的研究表明，单次运动可以减少细胞压力，这可能有助于运动引起的胰岛素敏感性增加。 尽管运动训练对 IR 有效，但大多数人没有达到推荐的最低体育锻炼水平：每周至少 5 天 30 分钟或更长时间的中等强度体育锻炼，或至少 3 天 20 分钟的剧烈体育锻炼除了日常生活活动外，每周几天，或两者兼而有之。 值得注意的是，缺乏时间和难以使用锻炼设施通常被认为是身体活动的障碍。

在这种情况下，高强度间歇训练 (HIIT) 由短时间的高强度运动（≥ 80% 最大心率）与主动恢复或休息时间交替组成，是一种相对省时的训练策略，可以提高代谢健康，并被认为比中等强度到高强度的连续训练更令人愉快。 HIIT 增加骨骼肌氧化能力并诱导生理重塑，如持续中等强度有氧训练所促进的变化。 HIIT 似乎可以有效改善胰岛素敏感性，特别是对于那些有患 T2D 风险或患有 T2D 的人。 之前的一项研究使用 10 x 60 秒的循环间隔（约 90% 的最大心率）穿插 60 秒的主动恢复，每周 3 次，持续两周，减少高血糖并增加骨骼肌氧化能力在 T2D 患者中。 最近公布的数据表明，为期 8 周的 HIIT 计划可降低肥胖患者的 IR，并促进骨骼肌中与氧化代谢相关的蛋白质的更高表达。 尽管 HIIT 可能是提高 T2D 风险个体的胰岛素敏感性和血糖控制的有效选择，但大多数 HIIT 研究主要是在传统实验室环境中进行的，可能不适用于一般人群。

创新 研究运动效果的常用方法是使用跑步机或自行车测力计。 这些方法限制了对“真实单词”场景的翻译。 通常报告的定期体育锻炼计划的障碍包括时间不足、难以使用锻炼设施和动力不足。 拟议研究的目的是调查使用合适的运动替代方案（爬楼梯）的 HIIT 计划对肥胖和有 T2D 风险的个体的 IR 的影响。 爬楼梯可以被认为是日常生活中的一项活动，而且很容易接近。 先前的研究表明，在糖耐量受损的中年男性和老年 T2D 受试者中，一次短时间的爬楼梯（<6 分钟）会急剧增加餐后葡萄糖摄取。 另一项研究表明，为期 6 周的短暂高强度间歇性爬楼梯计划可有效改善健康个体的心肺健康，但不会改善 IR。 最近，一项初步研究检查了 6 周的短暂间歇性爬楼梯运动对 T2D 患者血糖控制的影响。 作者报告说，该方案（3 次 1 分钟重复上下一段楼梯）不足以改善血糖控制。 在这种情况下，训练量太低（大约 50 级）并且训练量没有随着时间的推移而增加。 此外，作者将下楼梯的时间计算为 1 分钟回合的一部分，这可能会减少更多的上楼梯时间。 为了解决这些限制，拟议的研究将实施更长时间的协议，逐渐增加运动量，并且只计算上楼梯所花费的时间。 据作者所知，还没有研究在肥胖和有 T2D 风险的个体中使用 HIIT 测试这种方法。 这项研究的结果将有助于将基于研究的证据转化为临床实践，并有助于通过非药物和低成本方法预防或治疗有患 T2D 风险的个人。 该主题属于新墨西哥州“细胞与有机体”- 生物医学卓越研究创意网络 (NM-INBRE) 重点领域，旨在促进对人类健康的理解。

方法 该研究是一项为期 8 周的受试者内干预设计，参与者将在干预前后接受测试。 将通过海报广告和一对一互动从当地社区招募20名参与者（10男10女）。 在同意参加研究之前，参与者将获得书面知情同意书，该同意书将由当地机构的机构审查委员会批准。 纳入标准包括体重指数 (BMI) ≥ 30 kg/m2；胰岛素抵抗的稳态模型评估 (HOMA-IR) ≥ 2.71；不用担心完全淹没在水下；没有骨科损伤、T2D 或葡萄糖耐受不良的诊断、已知的急性或慢性疾病以及目前使用的抗炎药、降血糖药或其他已知会影响新陈代谢的药物。 符合初始要求的受试者将进行空腹抽血。 葡萄糖代谢改变（空腹血糖>126 mg/dL）的个体将被排除在外。 研究人员将确保纳入来自不同种族背景的男性和女性。 所需的样本量是根据 HOMA-IR 的变化使用 0.05 的 alpha 水平和 80% 的功效预先计算的。 在运动训练之前，参与者要接受：用于血糖和胰岛素测量的空腹抽血、人体测量学和身体成分分析，以及最大分级运动测试。

运动训练方案包括 8 周的 HIIT，使用每周 3 次爬楼梯的频率，总共 24 次训练。 在楼梯训练练习计划的第一周，科目将在 UNM 的教学教育大楼（Stair Case 2）会面。 接下来的 7 周，受试者可以在他们最方便并得到研究小组批准的楼梯上进行锻炼计划。 热身将包括以舒适的速度上下楼梯 2 分钟。 高强度间歇运动将包括 6-12 x 30 秒的中等速度全力上升。 在两次锻炼之间将进行 30 秒的步行恢复。 锻炼结束后，受试者将在 2 分钟的冷静时间内行走。 每个会话将持续 10 到 15 分钟。 回合数 (6-12) 将在几周内逐渐增加。 在锻炼计划的第一周（第 1 周）和最后一周（第 8 周），训练有素的运动生理学家将对受试者进行监测。 在这些监督访问期间，将在每次爬楼梯回合结束时和主动恢复后测量心率和感知用力等级（OMNI 量表）。 如果需要，受试者可以选择请求进一步监测。 第 2 周到第 7 周的 OMNI 将由受试者自行记录。

测量 胰岛素抵抗 - 禁食 10 小时后以及训练前后至少 72 小时，将采集静脉血样用于测量血糖和胰岛素。 HOMA-IR（通过 [葡萄糖 (mmol)] x [胰岛素 (µU/ml)] ÷ 22.5 计算）将根据空腹血糖和胰岛素浓度确定。

人体测量和身体成分测量 - 身高和体重将使用带有耦合测距仪的模拟秤测量。 BMI 将使用以米为单位的身高和以公斤为单位的体重来计算。 相对体脂 (%BF) 值将通过水下称重 (UWW) 在测量的残余肺容积下确定。 最高 3 次 UWW 试验 ± 100 g 将被平均并用于计算身体体积。 身体体积将使用旱地氧气稀释技术针对残余肺体积进行校正，以便可以计算身体密度并将其转换为 %BF 公式。

最大耗氧量——最大耗氧量将使用在跑步机上进行的最大斜坡分级测试方案来测量。 速度将以个人速率每 60 秒增加一次，这将基于参与者的运动历史问卷（退伍军人特定活动问卷），以在 8 至 12 分钟内引起疲劳。 将使用代谢推车分析呼出的气体。 将使用 HR 发射带（S810i 系列，Polar，美国）连续记录心率 (HR)。

计算和统计分析数据将以平均值±标准偏差的形式呈现。 将使用统计软件进行统计分析。 Shapiro-Wilk 检验将用于分析数据的正态性。 将使用梯形法计算胰岛素和葡萄糖的曲线下面积 (AUC)。 对于研究 1，将使用 Student t 检验来分析训练效果（前与后）。 对于研究 2，将使用双向方差分析 (ANOVA) 来测试两种锻炼方案的效果（因素 1 = 8 周训练前后，因素 2 = 单次训练与多次训练）。 如果观察到具有统计学意义的 F 值，将执行 Tukey 事后检验。 alpha 水平设置为 P ≤ 0.05 具有统计学意义。

潜在问题和策略：退出和依从性是运动训练干预的局限性。 研究人员将在一天的三个不同时间（清晨、下午和晚上）提供培训课程，以适应不同日程安排的人。 此外，参与者将获得时间补偿。