Незалежні ефекти тренувань на витривалість та зниження ваги на пікове окислення жиру у чоловіків із середньою вагою: рандомізоване контрольоване дослідження

Кафедра біомедичних наук Університету Копенгагена, Данія; і

Адреса для запитів на передрук та іншої кореспонденції: М. Розенкільде, Блегдамсвей 3, 2200 Копенгаген N, Данія (електронна пошта: [електронна пошта захищена]).

Кафедра біомедичних наук Університету Копенгагена, Данія; і

Центр здорового старіння, Університет Копенгагена, Данія

Кафедра біомедичних наук Університету Копенгагена, Данія; і

Анотація

Вивчати дизайн.

Після 12-тижневого втручання строгу процедуру тестового потоку проводили у зворотному порядку, починаючи з третього тестового дня (36–48 год після останнього тренувального поєдинку). До та після втручання між тестовими днями було як мінімум 2 дні, і всі тести проводились у режимі голодування протягом ночі (мінімум 12 год).

Записи дієти та активності.

Триденні записи дієти та активності були отримані на початковому рівні перед рандомізацією та втручанням тижні 2, 6 і 10. Реєстрації дієт були отримані між першим та другим тестовим днем перед втручанням. Всім учасникам було індивідуально та ретельно проінструктовано зважувати та реєструвати всю спожиту їжу та напої та фіксувати схему та інтенсивність щоденних дій протягом кожного 3-денного періоду. Записи були оброблені відповідним програмним забезпеченням (Dankost 3000, Dansk Catering Center, Herlev, Данія).

Тести на вправи.

На велосипеді з електронним гальмом (Lode Excalibur, Грінінген, Нідерланди) було проведено два тести фізичних навантажень з додатковими робочими навантаженнями для визначення V̇ o 2peak та PFO відповідно, і протягом обох тестів вимірювали легеневий газообмін. Тест V̇ o 2peak розпочався з 4-хвилинної розминки при 75 Вт, з подальшим збільшенням 25 W щохвилини, поки не досягнуто Vak o 2peak на основі наступних критеріїв: вирівнювання в V̇ o 2, незважаючи на збільшені робочі навантаження, дихальний обмін коефіцієнт (RER) вище 1,15 та прогнозований вік ЧСС макс. (220-вік) (26).

Тест субмаксимальних фізичних навантажень, що використовується для визначення ПФО, був описаний раніше у нетренованих (27) та нетренованих суб'єктів (31); коротко, за 8-хвилинним періодом розминки для забезпечення стабільного стану слідують 3-х хвилинні кроки по 30 Вт, поки RER не перевищить 1,0 для повних 3-х хвилинного навантаження. У цьому дослідженні робоче навантаження становило 60 Вт протягом періоду розминки і супроводжувалось кроками в 30 Вт.

Гіперінсулінемічний ізоглікемічний затискач.

Периферичну чутливість до інсуліну вимірювали за допомогою гіперінсулінемічної ізоглікемічної затискачки, вводячи екзогенний інсулін у вигляді грунтованої безперервної інфузії зі швидкістю 40 мО · хв -1 м2 одночасно із змінною інфузією 20% (мас./Об.) Глюкози, скоригованої відповідно до рівня глюкози в плазмі крові. вимірювання кожні 5–10 хв (ABL 625, Радіометр, Копенгаген, Данія), щоб підтримувати рівень глюкози в плазмі крові натще, як описано та докладніше представлено в іншому місці (26).

Аналіз тканин скелетних м’язів.

Розрахунки та статистичний аналіз.

Окиснення жиру та вуглеводів під час різної інтенсивності вправ розраховували за стандартними стехіометричними рівняннями для дихального газоподібного обміну (11), не враховуючи окислення білка під час цього короткого періоду вправи (28). Окислення субстрату обчислювали протягом останніх 90 с кожного покрокового кроку в градуйованому тесті фізичних вправ, і для кожного індивідуума було отримано стандартне прилягання кривої полінома для оцінки ПФО та інтенсивності вправ, при яких воно відбувалося, що називається FatMax (1).

Це дослідження є дослідженням ефективності, і результати оцінювали, використовуючи аналіз за протоколом. Через RER> 1,0 вже після першого навантаження при попередньому тестуванні чотирьох предметів (T-iD: 1; D: 1; C: 2), PFO не вдалося визначити, і всі дані цих суб’єктів згодом були виключені з аналіз даних як первинних даних недоступний.

Описові дані до і після втручання описуються як засоби ± SE. Різниця в значеннях після втручання між групами рандомізації представлена як скориговані середні значення найменших квадратів із двостороннім 95% ДІ. Усередині групи зміни оцінювались у парі т-тесту, а також для оцінки основних ефектів втручання міжгрупових відмінностей оцінювали ANCOVA із значеннями після втручання як залежними змінними та базовими значеннями та присвоєнням групи як коваріатами. Усі попарні порівняння були скориговані за процедурою Тукі. Крім того, загальні ефекти тренувань на витривалість (T і T-iD) або втрати ваги (D і T) та взаємодія між тренуванням на витривалість та втратою ваги були оцінені ANCOVA з даними після втручання як залежною змінною, тренування та втрати ваги як якісні коваріати та вихідні дані як кількісні коваріати. Це також представлено засобами найменших квадратів із 95% ДІ, і цей аналіз був проведений для розмежування результатів тренувань на витривалість та втрати ваги. Прогнози змін ПФО визначали за допомогою простих двовимірних кореляційних зв’язків (Пірсон) як для тренувань (T і T-iD), так і для груп схуднення (T і D). Рівень P ≤ 0,05 вважали значущим.

Суб'єкти та відповідь на призначені втручання були докладніше представлені в інших місцях (26). Коротко, реєстрація споживання дієти показала відповідність дієти втручанню (табл. 1). У D споживання енергії було нижчим у порівнянні з обома С (-640 ккал; -1,150: -136, P 0,12) та споживання енергії не відрізнялися між цими двома групами (P = 0,99). Зниження EI в D було досягнуто зменшенням споживання жиру з їжею (проти C: −5 E%; −10: −1, P = 0,03), певною мірою споживання алкоголю (P = 0,06 проти С) і збільшення відносного внеску вуглеводів з їжею (проти С: 7 Е%; 1: 13, P = 0,02) тоді як споживання дієтичного білка не змінилося (P = 0,65 проти C) (таблиця 1). При T-iD збільшене споживання їжі було отримано за рахунок збільшення переважно вуглеводів, що містяться в їжі (проти C 7 E%; 1: 12, P = 0,01), швидше за все за рахунок харчового жиру (в межах різниці в групах: -3 Е%; -6; -0,5, P = 0,03) (таблиця 1). Крім того, спостерігалося відмінне дотримання навчальних втручань; T: 97 ± 2% (витрата енергії при фізичному навантаженні: 576 ± 11 ккал/добу); і T-iD: 95 ± 2% (563 ± 15 ккал/добу). Середня інтенсивність вправ не відрізнялася між T (72 ± 2% V̇ o 2пік) і T-iD (67 ± 2% V̇ o 2пік) (P = 0,14).

Таблиця 1. Дієта

Дані є середніми ± SE, а рівень значущості - P * Значні зміни в групі.

† Значно відрізняється від С.

§ Значно відрізняється від D.

‡ Значно відрізняється від T-iD.

С, контрольна група; D, дієтична група; ЕІ, споживання енергії; Т, навчальна група; T-iD, тренування підвищеної дієти групи.

Незважаючи на те, що повна вибірка випробовуваних не була включена до даної роботи, висновки щодо складу тіла та VO o 2peak (таблиця 2) були подібними до раніше опублікованих (26). Вага тіла та жировий відкладень зменшились у T та D порівняно з C (P o 2peak покращився на 15% незалежно від втрати ваги у двох тренувальних групах (4,6 мл O2 · кг −1 · хв −1; 1,2: 8,0, P o 2пік (P = 0,26).

Таблиця 2. Склад тіла та змінні тренування

Дані є середніми ± SE, а рівень значущості - P * Значні зміни в групі.

† Значно відрізняється від С.

§ Значно відрізняється від D.

‡ Значно відрізняється від T-iD.

FFM, маса без жиру; V̇ o 2пік, пікове споживання кисню; V̇ o 2max, максимальне споживання кисню.

Окислювальна здатність жиру.

Здатність окислювати ліпіди під час субмаксимальних фізичних навантажень покращувалась при тренуванні на витривалість, оскільки зміни ПФО спостерігались при тренуванні на витривалість, незалежно від втрати ваги (0,10 г/хв; 0,03: 0,17, P = 0,03) на основі ANCOVA з тренуванням та втратою ваги як якісні коваріати. Крім того, у порівнянні з С, ПФО збільшився на 42% у Т (0,16 г/хв; 0,02: 0,30, P = 0,02) і 41% у T-iD (0,16 г/хв; 0,01: 0,30, P = 0,04). Ця різниця була також очевидна для Т порівняно з Д (0,14 г/хв; 0,01: 0,28, P = 0,03), але збільшення PFO в T-iD, як правило, відрізнялося від D (0,14 г/хв; −0,005: 0,28, P = 0,06) (таблиця 2 та рис. 1). З урахуванням змін FFM, PFO також збільшувався в межах T (2,2 ± 0,5 мг/кг FFM/хв, P

Рис. 1.Субмаксимальне окиснення жиру та вуглеводів під час прогресивних вправ, що починаються з 60 Вт з кроком по 30 Вт кожну третю хвилину до відношення дихального обміну> 1,0 на початковому рівні (попередньо) та в кінці 12-тижневого втручання (пост) з групою схуднення, спричиненою тренуванням (Т., n = 11) (A і B), група схуднення, зумовлена дієтою (D, n = 11) (C. і D), тренування без групи схуднення (T-iD, n = 11) (Е і F), а також сидяча контрольна група (C, n = 10) (G і H). Дані є середніми ± SE. Відносна інтенсивність обчислюється щодо V̇ o 2max.

Підвищена здатність до окислення ліпідів під час субмаксимальних фізичних навантажень також була очевидною в інших напрямках: кількість субмаксимальних навантажень, виконаних з RER 0,26 для всіх порівнянь) та T-iD (P > 0,40 для всіх порівнянь).

Білки мітохондрій скелетних м’язів.

Зміни мітохондріальних ферментів скелетних м'язів представлені на рис. 2. Тренування на витривалість самостійно збільшували мітохондріальний дихальний ланцюговий комплекс II (P 0,6 для обох) або С (P > 0,3 для обох), а також зміна самостійно не збільшилася тренуванням на витривалість (P = 0,09). Так само не було міжгрупових відмінностей щодо HADH, хоча зміни кількості цього білка мали тенденцію до збільшення з тренуванням (P = 0,06).

Рис.2.Вміст білка скелетних м’язів у цитратсинтазі (A), β-гідроксиацил-КоА дегідрогеназа (HADH) (B), і мітохондріальні ферментні комплекси II – V (C.-F) на початковому рівні (PRE) та в кінці 12-тижневого втручання (POST) із зниженою вагою, спричиненою тренуванням (T, n = 11), зниження ваги, спричинене дієтою (D, n = 11), тренування без втрати ваги (T-iD, n = 11) та сидячий контроль (С, n = 10). Репрезентативні плями специфічних білків показані на кожній панелі для одного суб'єкта в групах T, D, T-iD та C. * Значні зміни в групі. † Значно відрізняється від зміни рівня С після 12-тижневого втручання. § Значно відрізняється від зміни D після 12-тижневого втручання. $ Значний ефект тренувань на витривалість як такий. Дані є середніми ± SE, а рівень значущості - P

Асоціації зі змінами ПФО, спричиненими тренінгами.

Для n = 44, індуковані інтервенцією зміни V̇ o 2peak були пов’язані зі змінами PFO (Р. 2: 0,42, P 2: 0,43, P 2: 0,49, P 2: 0,43, P 2: 0,31, P 2: 0,11, P = 0,03, n = 44), хоча ця асоціація була лише граничною статистично значущою, коли PFO було скориговано на FFM (PFO/FFM; Р. 2: 0,09, P = 0,054, n = 44). Коли PFO було скориговано на зміни V̇ o 2max, зміни периферичної чутливості до інсуліну у всьому тілі не були пов’язані зі змінами PFO (P = 0,23).

Дослідження поперечного перерізу, а також вищезазначені тренінгові втручання показали значну мінливу мінливість у здатності окислення жиру (14, 37). Основні механізми можуть включати молекулярні шляхи, пов'язані з метаболізмом жирних кислот у скелетних м'язах під час фізичних вправ. Окислення жиру у всьому тілі позитивно пов’язане з окисленням жиру мітохондрій in vitro (33). У цьому дослідженні ми вимірювали рівні білка кількох мітохондріальних ферментів скелетних м'язів. Мітохондріальний ферментний комплекс дихальних ланцюгів II та IV підвищувався за допомогою вправ на витривалість незалежно від втрати ваги, і спостерігалася тенденція до збільшення рівня HADH. Раніше ми показали, що експресія мітохондріальних ферментів (КС та комплекс II – V) була підвищена та позитивно пов’язана зі змінами ПФО після тренувань на витривалість у подібної групи людей із надмірною вагою (32). Ці висновки були лише частково відтворені в цьому дослідженні, ймовірно, через відсутність статистичної потужності. Тим не менше, позитивна зв'язок між змінами PFO і V̇ o 2peak, хоча і більш неспецифічною, лежить в основі спостережень між метаболічними адаптаціями, спричиненими тренуванням на витривалість, та вдосконаленням PFO (32).

У цьому дослідженні ми застосували надійний дизайн дослідження, і випробовувані були ретельно контрольовані, щоб роз'єднати ефекти тренувань на витривалість з або без втрати ваги або наслідків втрати ваги як такі. Ми прийшли до висновку, що 3 місяці щоденних тренувань на витривалість, незалежно від втрати ваги, але не спричиненої дієтою втрати ваги, збільшує ПФО у чоловіків із середньою надмірною вагою.

Фінансова підтримка цього дослідження була отримана від Датської національної дослідницької ради; Міністерство культури, Комітет зі спортивних досліджень; Академія м'язової біології, фізичних вправ та досліджень здоров'я (AMBEHR); Фонд Novo Nordisk; Датська асоціація діабету; Aase og Ejnar Danielsens Fond; Ода ог Ганса Свеннінгсенса Фонда; Fonden til Lægevidenskabens Fremme; Else og Mogens Wedell-Wedellsborgs Fond, Фонден від 17.12.1981; Беккет-Фонден та Директор Дж. Мадсен та хустру О. Мадсенс Фонд та Фітнес. Dk. Заробітна плата Мадса Розенкільди фінансувалась Програмою передового досвіду міждисциплінарних досліджень Копенгагенського університету (www.go.ku.dk). Фінансові спонсори не відігравали жодної ролі в розробці чи проведенні дослідження, збиранні, аналізі чи інтерпретації даних, а також у підготовці рукопису.

Ніяких конфліктів інтересів, фінансових чи інших, автор не заявляє.

P.N., T.P., J.W.H. та B.M.S. концепція та дизайн дослідження; P.N., M.R., T.P., K.W., M.F., N.B.N. та B.M.S. проводили експерименти; P.N., M.R. та B.M.S. інтерпретовані результати експериментів; P.N., M.R. та B.M.S. складений рукопис; P.N., M.R., T.P., K.W., M.F., N.B.N., J.W.H. та B.M.S. відредагований та перероблений рукопис; P.N., M.R., T.P., K.W., M.F., N.B.N., J.W.H. та B.M.S. затверджена остаточна версія рукопису; M.R., T.P. та B.M.S. проаналізовані дані; М.Р. та Б.М.С. підготовлені фігури.

ПОДЯКИ

Усі учасники випробувань отримали визнання, а Герда Хау, Джеппе Бах, Регітце Краунсое та Томас Бек надали експертну технічну допомогу.

ЛІТЕРАТУРА

ПРИМІТКИ АВТОРА

* П. Нордбі та М. Розенкільде внесли однаковий внесок у це дослідження.

Адреса для запитів на передрук та іншої кореспонденції: М. Розенкільде, Блегдамсвей 3, 2200 Копенгаген N, Данія (електронна пошта: [електронна пошта захищена] ku. Dk).