Waiting
登录处理中...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Verbetering van sterkte, kracht, spier aërobe capaciteit en glucosetolerantie door middel van korte termijn progressieve kracht training onder oudere mensen

Published: July 5, 2017 doi: 10.3791/55518
Automatic Translation
1,2, 1,3, 1, 1, 1,2, 1, 1
1Åstrand Laboratory of Work Physiology, The Swedish School of Sport and Health Sciences, GIH, 2Department of Neuroscience, Karolinska Institutet, 3Department of Physiology and Pharmacology, Karolinska Institutet

Summary

Het effect van de korte termijn weerstand training op ouderen werd onderzocht door het gelijktijdig gebruik van verschillende methoden. Vergeleken met een controlegroep, werden vele verbeteringen gezien, met inbegrip van spier-aërobe capaciteit, glucosetolerantie, sterkte, kracht en spierkwaliteit (dat wil zeggen eiwit dat betrokken is bij celsignaalvorming en samenstelling van spiervezels).

Abstract

Dit protocol beschrijft het gelijktijdig gebruik van een breed scala aan methoden om spier-aërobe capaciteit, glucosetolerantie, kracht en kracht te onderzoeken bij ouderen die korte termijn weerstandstraining uitvoeren. Gedurende de 8 weken driehonderd week per week was er een progressieve weerstandstraining onder toezicht van de RET-deelnemers (71 ± 1 jaar, bereik 65-80). Vergeleken met een controlegroep zonder training, vertoonde de RET verbeteringen op de maatregelen die werden gebruikt om sterkte, kracht, glucosetolerantie en verschillende parameters van spier-aërobe capaciteit aan te geven. Sterktraining werd uitgevoerd in een sportschool met alleen robuuste fitnessapparatuur. Een isokinetische dynamometer voor knie extensorsterkte toonde de meting van concentrische, excentrische en statische sterkte, die voor de RET-groep toegenomen (8-12% post-versus pre-test). De kracht (snelheid van krachtontwikkeling, RFD) bij de initiële 0-30 ms vertoonde ook een stijging voor de RET-groep (52%). Een glucosetolerantietest met frekeNt bloedglucosemetingen vertoonden na 2 uur (14%) en het gebied onder de kromme (21%) alleen verbeteringen voor de RET-groep in termen van bloedglucosevoorwaarden. Het bloed lipide profiel verbeterde ook (8%). Uit spierbiopsiemonsters die zijn bereid met behulp van histochemie, is de hoeveelheid vezel type IIa toegenomen, en een trend naar een afname van IIx in de RET-groep weerspiegelt een verandering in een meer oxidatief profiel in termen van vezelsamenstelling. Western blot (om het eiwitgehalte in verband met de signalering voor spierproteïne synthese te bepalen) vertoonde een stijging van 69% in zowel Akt als mTOR in de RET-groep; Dit vertoonde ook een toename van mitochondriale eiwitten voor OXPHOS complex II en citraat synthase (beide ~ 30%) en voor complexe IV (90%), in alleen de RET-groep. We laten zien dat dit type progressieve weerstandstraining verschillende verbeteringen biedt ( bijvoorbeeld kracht, vermogen, aërobe capaciteit, glucosetolerantie en plasma lipide profiel).

Introduction

Veroudering is geassocieerd met verlies van spiermassa (sarcopenie), kracht en kracht. Verminderde sterkte, en waarschijnlijk nog belangrijker, kracht, resulteert in onmobiliteit, een verhoogd risico op letsel en een verminderde levenskwaliteit. Resistance training is een bekende strategie om sarcopenie tegen te gaan en de spierfunctie te verslechteren. Een ruwe schatting van spierkracht kan worden verkregen uit de lading of het aantal gerealiseerde herhalingen. Deze studie kreeg echter gedetailleerde en nauwkeuriger informatie over spierfunctie met behulp van een isokinetische dynamometer om informatie over het koppel te verzamelen tijdens isometrische, concentrische en excentrische samentrekking, evenals op de kinetiek van krachtontwikkeling.

Aërobe capaciteit, zowel op het gehele lichaamsniveau (VO 2max ) en in de skeletspier, wordt verlaagd bij ouderen. De afname in hartslag met leeftijd verklaart een groot deel van de afname in VO 2max 1 , maar verminderde muizenGoede oxidatieve capaciteit, grotendeels gerelateerd aan verminderde fysieke activiteit 2 , draagt ​​bij. Verslechterde mitochondriale functie kan ook betrokken zijn bij de ontwikkeling van sarcopenie en insulineresistentie 3 . De spieraërobe capaciteit werd beoordeeld in spierbiopsies door middel van biochemische analyses van de inhoud van mitochondriale enzymen en eiwitcomplexen, die zowel in de matrix (dat wil zeggen, citraatsynthase) en het inwendige mitochondriale membraan bevinden. Daarnaast werden histochemische technieken gebruikt voor het meten van het effect van weerstandstraining op spiermorfologie ( dwz vezeltype samenstelling, vezel dwarsdoorsnede gebied en capillair dichtheid). Een alternatieve methode voor het beoordelen van spier-aërobe capaciteit zou zijn om magnetische resonantie spectroscopie te gebruiken om de snelheid van creatine fosfaat resynthese na oefeningsgeïnduceerde uitputting 4 te meten. Deze methode geeft een schatting van de in vivo spier aërobe capaciteitY maar kan niet onderscheiden tussen mitochondriale dysfunctie en circulatoire stoornissen. Bovendien beperken de hoge kosten van apparatuur het gebruik van deze techniek in de meeste laboratoria. Aërobe capaciteit (VO 2max en mitochondriale dichtheid) kan worden verbeterd door uithoudingsvermogen in zowel jonge als oude mensen 5 , 6 . Het effect van weerstandstraining op deze parameters is echter minder onderzocht, vooral bij ouderen, en de resultaten zijn tegenstrijdig 7 , 8 , 9 , 10 .

Type 2 diabetes is een wijdverspreide ziekte bij de oudere bevolking. Fysieke inactiviteit en obesitas zijn belangrijke levensstijlgerelateerde factoren die de verhoogde incidentie van type 2 diabetes verklaren. Lage intensiteit aërobe oefening wordt vaak aanbevolen voor personen met een verminderde glucosetolerantie. Het is echter niet zoLear hoe krachttraining bij ouderen invloed heeft op glucosetolerantie / insuline gevoeligheid 11 , 12 . De nauwkeurigste manier om de gevoeligheid van de insuline te meten, is de glucoseklemmethode te gebruiken, waarbij de bloedglucose constant wordt gehandhaafd door glucose-infusie onder omstandigheden van verhoogde insuline 13 . De nadelen bij deze techniek zijn dat het tijdrovend en invasieve (arteriële catheterisatie) is en speciale laboratoriumvoorzieningen vereist. In deze studie is de mondelinge glucosetolerantietest, die gebruikelijk is in de gezondheidszorg eenheden gebruikt. Deze methode is geschikt wanneer meerdere onderwerpen voor een beperkte tijd onderzocht worden.

De test en tijdlijn van de experimentele procedure kunnen als volgt worden samengevat. Gebruik drie aparte dagen voor het testen voor en na een periode van acht weken, met dezelfde regeling en benaderende tijdschema's (≥24 uur tussen elke dag < Sterk> Figuur 1). Op de eerste testdag, meet: antropometrische gegevens, zoals hoogte, lichaamsgewicht, vetvrije massa (FFM) en omtrek van het bovenbeen ( dwz 15 cm boven de apex patellae in een ontspannen rustige positie); Submaximale cyclische vermogen; En knie spierkracht, zoals beschreven in stappen 4 en 5. Neem een ​​spierbiopsie van de dij op de tweede testdag. Voor verdere beschrijvingen, zie stap 6.1. Test de orale glucosetolerantie (OGTT) op de laatste testdag. Voor verdere beschrijvingen, zie stap 7.1. Vraag alle deelnemers aan om krachtige lichamelijke activiteit gedurende 24 uur te vermijden en om de nacht voor elke testdag te fasten. Vraag hen echter om 48 uur voor de OGTT testdag vermoeid lichamelijke activiteit te vermijden. Vraag ze hun normale dagelijkse lichamelijke activiteit en dieetgewoonten te volgen. Merk op dat voor- en na-interventie, beide groepen 'zelf-gerapporteerde voedselinname en soort voedsel ongewijzigd waren.

Figimg "src =" / files / ftp_upload / 55518 / 55518fig1.jpg "/>
Figuur 1: Experimenteel protocol. Schematisch diagram. De timing tussen de drie pre- en post-tests was vergelijkbaar voor elk vak en was minstens 24 uur. Meer informatie vindt u in de tekst. Dit cijfer is gewijzigd van Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Sporten . 2016: 26, 764-73. 28 Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te zien.

Deze studie heeft geprobeerd het effect van korte termijn weerstand training bij ouderen op het spieroxidatieve vermogen en glucosetolerantie te onderzoeken. Het tweede doel was om het effect op kracht, kracht en spierkwitatieve verbeteringen te onderzoeken (dat wil zeggen eiwitten die betrokken zijn bij celsignaal- en spiervezelsamenstelling).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

De regionale ethische commissie van Stockholm, Zweden, heeft het ontwerp van het onderzoek goedgekeurd.

1. Materiaal

  1. Werf relatief gezonde vrouwen en mannen 65-80 jaar met BMI waarden tussen 20 en 30 kg · m -2 . Randomize ze in twee groepen. Zorg ervoor dat de individuen in beide groepen relatief lage lichamelijke activiteit hebben ( dwz gematigde dagelijkse lichamelijke activiteit en geen reguliere oefentraining).
  2. Uitsluitend bètablokkers en personen met hartvliesziekte en ernstige neurologische of gewrichtsproblemen uitsluiten.
  3. Vraag de onderwerpen om hun schriftelijke toestemming na het informeren over mogelijke ongemak en risico's tijdens de test- en opleidingsessies.
  4. Balanceer de weerstandstraining (RET) en controle zonder training (CON) groepen in termen van leeftijd, geslacht en BMI. Vraag één groep om acht uur per week gedurende acht uur RET onder een trainer uit te voeren; De andere groep zal dienen als controLs (CON).

2. Test en training

Opmerking: De acht oefeningen zijn standaard oefentraining oefeningen: zittende beenprikkie, zittende buikspleet, rugleuning op de borst, zittende rugverlenging, zittende schouderpers, zittende roeien, zittende beenverlenging (knieverlenging) en gevoelige beenkrul (knie-flexie) ; Zie figuur 8 in de sectie Representatieve resultaten.

  1. Bepaal tijdens de eerste training de maximale kracht bij één maximale herhaling (1 RM) voor elke trainingsoefening.
    OPMERKING: Het 1 RM-model wordt vaak gebruikt en wordt gedefinieerd als de belasting waarbij het onderwerp slechts één keer maar niet tweemaal de weerstand kan opheffen of duwen.
    1. Voordat u begint, vraag de deelnemer om een ​​korte opwarming (met een paar eerste proeven bij zeer lage gewichtskosten) van de geteste oefening uit te voeren. Vervolgens verhoog de last tot net onder de waarschijnlijke 1 RM waarde (meestal het maximum van 3-4 verhoogde loadvertenties). Registreer de maximale belasting die het onderwerp slechts één keer kan uitvoeren (= 1 RM).
    2. Meet 1 RM in de acht trainingsoefeningen met standaardsterkte (zie figuur 8 in de sectie Representatieve resultaten). Vraag de onderwerpen om minstens 2-3 minuten tussen elke beproefde oefening te rusten.
      OPMERKING: Sterktrainingapparatuur werd gebruikt voor alle trainingsoefeningen, inclusief de tests van elke trainingsoefening.
  2. Vraag de hele RET-groep om acht uur per week voor 1 weken van begeleide krachttraining te werken. Vraag de deelnemers na de opwarming de acht bovengenoemde standaard oefeningen uit te voeren. Zij moeten 12 keer in elke set een oefening herhalen en drie sets van elke oefening uitvoeren. Laat rust gedurende 1 minuut tussen elke set en 2-3 minuten tussen elke oefening.
    1. Vraag de proefpersonen om elke oefening zo snel mogelijk uit te voeren tijdens de concentrische fase ( dwz spierafkortingsfase) en langzaam tijdens deExcentrische fase ( dwz spierverlengingsfase).
      OPMERKING: Onderwerpen kunnen de oefeningen in elke volgorde uitvoeren. Vraag hen echter om met een beenoefening te beginnen en eindigen en ook te proberen om de acht oefeningen uit te voeren in de gepresenteerde volgorde. Gebruik kracht trainingsapparatuur voor alle acht oefeningen.
    2. Vraag tijdens elke trainingsessie drie sets aan op 75-80% van 1 RM voor elke oefening. Verhoog de lading met ongeveer 5% de sessie na wanneer een deelnemer 12 herhalingen in alle drie sets van een oefening kan doen.

3. Submaximale Fietsen Test

Opmerking: Voer de submaximale cyclustest uit op testdag 1 (zie Inleiding en Figuur 1 ).

  1. Voer een cyclus ergometer test uit, inclusief twee submaximale niveaus, elk voor 4 min 14 , 15 . Stel de eerste werkrate laag (30 W) en de tweede op 60-120 W, zonder pauze tussen de lasten op de fiets ergometer.
    OPMERKING: De eerste lading is hetzelfde voor alle vakken, maar het tweede en laatste submaximale niveau moet ongeveer 65-85% van de maximale hartslag voor elk vak zijn. Beide ladingen moeten hetzelfde zijn voor en na de interventieperiode van 8 weken training.
    1. Baseer het tweede hoogste belastingniveau op vertrouwdheidsonderzoeken die zijn gedaan voor de proeven door te vragen hoe fysiek actief de persoon is en door het onderwerp voor een korte tijd eerst te cycleren; De testleider zal een mening vormen op basis van de hartslag van het vak over welke uiteindelijke submaximale belasting geschikt is.
    2. Noteer de gemiddelde stabiele hartslag (HR) met behulp van een hartslagmeter via een borstband tijdens de laatste minuut op de lage en hoge werksnelheden, door het gemiddelde van de waargenomen HR op 3:15, 3:30, 3:45 te nemen , En 4:00 min bij elk werkpercentage.
    3. Gebruik een ergo-spirometrische inrichting om de samenstelling van gas (O 2 en CO 2 te bepalen) dwz CO 2 / O 2 ) en bereken de RER-gemiddelde waarden tijdens de laatste minuut (vanaf vier maten om de 15 s) bij beide werklastbelastingen.

4. Knee Extensor Strength: Statische, excentrische en Concentrische Peak Torque en de snelheid van Force Development

Opmerking: Voer kniekrachtmetingen uit op testdag 1 (zie Inleiding en Figuur 1 ).

  1. Voordat de opname wordt gevraagd, vraag het vak om gedurende 8 tot 10 minuten op een cyclus ergometer op het submaximale niveau (ongeveer 65-85% van de maximale hartslag) een opwarming te maken.
  2. Vraag het onderwerp aan de bank van een isokinetische dynamometer te zitten. Bevestig de romp van het vak met riemen over de schouders en heupen. Veeg de schacht van het vak veilig aan de dynamometeras met twee riemen: een onder de knie en een begint gewoonE de enkel. Richt de kniegewrichtas met het rotatiecentrum van de dynamometeras.
  3. Wanneer het onderwerp is beveiligd, beoordeelt u de maximale vrijwillige knie-kracht als het piekkoppel, waarbij het onderwerp zit in de isokinetische dynamometer. Aanvankelijk kan het vak meerdere tests uitvoeren om vertrouwd te raken met de kniekrachtapparatuur (isokinetische dynamometer).
  4. Vraag het individu om afwisselend vier maximale vrijwillige excentrische en concentrische knieverlengingen uit te voeren, met het rechterbeen bij een constante hoeksnelheid van 30 graden per seconde. Stel het bewegingsbereik tussen 90 ° en 15 ° (rechtbeen = 0 °).
    1. Vraag in het excentrieke werk om de dynamometeras te verzetten met maximale inspanning door de hele beweging vanaf de kniehoek van 15 ° tot 90 °. Vraag bij het concentrisch werk om het onderbeen in de dynamometeras in een knieverlenging zo hard mogelijk in het gehele bewegingsbereik te drukken.
  5. Laat een 4 minuten rust achter de dynamische opnames. Bepaal vervolgens het statische maximale vrijwillige samentrekkingsmoment (MVC) vier keer bij een 65 ° kniehoek. Vraag bij elke statische proef de onderwerpen die in dezelfde dynamometer zitten te schuiven zo snel en hard als ze kunnen tegen de dynamometer as, die nu op 65 ° staat en niet kan worden verplaatst.
  6. Voor draaimoment (sterkte) signalen, converteer de analoge draaimoment signalen naar digitaal met behulp van een analoge-naar-digitale converter box aangesloten op de isokinetische dynamometer.
    OPMERKING: De omzetter verandert automatisch de analoge signalen van de dynamometer naar digitale signalen, die vervolgens automatisch worden geëxporteerd naar de computer waar de gegevens worden verzameld.
    1. Stel de bemonsteringsfrequentie op 5 kHz in het softwareanalyseprogramma van de computer. Bewaar de digitale signalen op de computer voor een volgende krachtwaardeanalyse met het softwareanalyseprogramma.
  7. Gebruik in de daaropvolgende analyseDe hoogste waarde verkregen uit vier proeven voor elk vak in de excentrische, concentrische en statische metingen. Klik in het softwareprogramma op de hoogste waarde van de vier proeven en schrijf de krachtwaarde in die op het computerscherm.
    1. Registreer het hoogste piekkoppel in de excentrische en in de concentrische opnames voor elk onderwerp en de hoogste sterktewaarde onder de vier statische proeven.
      OPMERKING: Isokinetische dynamometer testen van knie extensor kracht in een zittende positie heeft goede betrouwbaarheid en geldigheid 16 , 17 .
  8. Meet de snelheid van kracht (koppel) ontwikkeling (RFD) gedurende 0-30 ms en 0-200 ms in de hoogste waarde die bij de statische proeven wordt gevonden. Stel de waarde van nul op het 7,5-Nm niveau voor het begin van de samentrekking voor knie extensor sterkte (tijd: 0 ms) 18 , 19 . Verplaats de cursor (in het softwareprogramma voor spierenKracht analyse) naar de 7,5 Nm waarde op de y-schaal om de positie voor 0 ms te verkrijgen.
    1. Voor de pre-testbeoordeling zet u de cursor op de 30-ms-waarde (na de tijd 0 ms). Schrijf de waarde neer die de verhoging in Nm toont op 30 ms ( dwz de toename in Nm van 7,5 Nm = 0 ms). Doe dezelfde procedure voor de post-testwaarde.
    2. Bereken de stijging in percentage voor de na-test Nm waarde (teller) in vergelijking met de pre-test Nm waarde (noemer) over de periode van 0-30 ms. Dus, presenteer de RFD in procent van de pre-test naar de post-test. Doe dezelfde analyses voor het tijdsinterval van 0-200 ms.

5. Spierbiopsie

Opmerking: Voer een spierbiopsie uit op testdag 2 (zie Inleiding en Figuur 1 ).

  1. Neem een ​​spierbiopsie uit het middengedeelte van de dijspier vastus lateralis met behulp van een conchotome 20 .
    1. Voorafgaand aan de biopsie injecteer 1-2 ml plaatselijke verdoving subcutaan en in het fascia. Na een paar minuten snijdt u met een kleine scalpel door de huid en fascia, ongeveer 1/3 van de afstand van de patella naar de voorste superieure iliac ruggegraat. Extract ongeveer 100-150 mg spierweefsel met behulp van het conchotome.
  2. Bevriezen monsters voor histochemie in isopentaan gekoeld tot zijn vriespunt in vloeibare stikstof en opslaan bij -80 ° C. Bewaar een monster van 30-50 mg spierweefsel.
  3. Vries de monsters snel voor eiwitanalyse in vloeibare stikstof en houd ze op -80 ° C. Bewaar een monster van 30-50 mg spierweefsel.

6. OGTT

Opmerking: Voer OGTT (oraal glucose tolerantietest) uit op testdag 3 (zie Inleiding en Figuur 1 ). De tijd tussen de oefening en OGTT moet langer zijn dan 48 uur en moet gelijk zijn tussen de voor- en post-testen. Een 2-u mondelinge OGTT wordt gebruikt om te onderzoeken of frequente bloedmonsters tijdens deze tijd normaal of verhoogd niveaus tonen, wat diabetes of prediabetes aandoeningen aangeeft.

  1. Voer de OGTT-test in de ochtend uit op onderwerpen die overnacht hebben gevlogen en geen inspannende oefening hebben gedaan op de testdag of de dag daarvoor.
  2. Neem bloedmonsters (4 ml) van de ruggenoten via een veneuze canule in de antecubitale ader 15 minuten voor en net voor de inname van glucose, gevolgd door 15, 30, 60, 90 en 120 minuten na de inname van de glucose ( 75 g glucose in een 250 g / L oplossing).
  3. Centrifugeer de bloedmonsters bij 1.500 xg en 4 ° C gedurende 10 minuten en berg het plasma bij -20 ° C voor toekomstige analyse. Gebruik de monsters om de standaardglucosetesten uit te voeren (stap 7).
  4. Bereken voor het glucose, insuline en c-peptide het gebied onder de curve (AUC) door het tijdintegraal van glucose boven het basale glucosegehalte te bepalen. Gebruik de OGTT resultatenOm de insuline gevoeligheid voor het hele lichaam te berekenen met behulp van de Matsuda methode 21 , volgens de vergelijking: 10 000 * √ [(Glucose basaal * Insuline basaal ) * (Glucose gemiddelde * Insuline gemiddelde ).

7. Bloedmonsteranalyse

  1. Kwantificeer de glucoseconcentratie in het veneuze plasma met een geautomatiseerde analysator. Stel het verlaagde glucosetolerantieniveau bij bloedglucosevarmen> 7,8 mmol / L na een 2-h OGTT 22 in .
  2. Gebruik ELISA kits 22 om een ​​plasma analyse van insuline en c-peptide uit te voeren. Gebruik een bordlezer. Zet de ELISA platen voor zowel insuline als c-peptide in een plaatlezer (elk bij een aparte gelegenheid).
    OPMERKING: De plaatlezer meet de hoeveelheid insuline en de hoeveelheid c-peptide door de monsters op bepaalde platen op bepaalde platen te meten. Bloedlipiden TG, HDL, apolipoproteïne A1 en apolipoproteïne B werden geanalyseerd met standaardmethoden bijHet Karolinska Universitair Ziekenhuis, Stockholm, Zweden.

8. Analyse van Spiermonsters

  1. immunoblotting
    1. Vroeg eerst het spiermonster in een vriesdroger bij een druk van minder dan 10 -1 mbar gedurende 12 uur. Dissect het zo dat het vrij is van bloed en bindweefsel met behulp van een naald en tang onder een lichtmicroscoop. Bewaar het bij -80 ° C.
      OPMERKING: een geschikte hoeveelheid spier is tussen 1 en 5 mg drooggewicht, maar het protocol kan worden aangepast tot minder dan 1 mg, helemaal tot enkelvoudige vezels. Vanwege de lage hoeveelheid spierweefsel aanwezig in één biopsie, werden de waarden van die RET-deelnemer niet gebruikt voor immunoblotting.
    2. Homogeniseer de spiermonsters Met een mini-kraalkoker in ijskoude buffer (80 μl / mg) samengesteld uit 2 mM 4- (2-hydroxyethyl) -1-piperazineethaansulfonzuur (HEPES), 1 mM ethylendiaminetetraazijnzuur (EDTA), 5 mM ethyleenglycol-bis (P-aminoethylether) -N, N, N ', N'-tetraacetIjszuur (EGTA), 10 mM MgCl2, 50 mM ß-glycerofosfaat, 1% TritonX-100, 1 mM Na3VO4, 2 mM dithiothreitol, 20 μg / ml leupeptine, 50 μg / ml aprotinine, 1% fosfataseremmer Cocktail en 40 μg / μl PMSF (fenylmethylsulfonylfluoride).
      1. Plaats een scoop van 0,5 mm zirkoniumoxide kralen in elke buis met de spier. Voeg buffer toe en homogeniseer gedurende 2 x 1 min bij snelheidstap 7-8 (hier is het maximum 10) en 4 ° C.
    3. Centrifugeer het homogenaat gedurende 10 minuten bij 10.000 x g. Breng de overblijvende supernatant over naar nieuwe buizen en gooi de pellet die de structurele eiwitten bevat.
    4. Bepaal spectrophotometrisch de eiwitconcentratie in het supernatant met een in de handel verkrijgbare kit met behulp van een plaatlezer bij 660 nm 23 .
      1. Vervolgens verdunnen de monsters met 2x Laemmli monsterbuffer en homogeniserende buffer (1: 1) tot een uiteindelijke eiwitconcentratie van 1,5 μg /# 181; L. Verhit hen tot 95 ° C gedurende 5 minuten om de eiwitten te denatureren. Bewaar de verdunde monsters bij -20 ° C voorafgaand aan de analyse.
    5. Voor inheemse-polyacrylamide gelelektroforese (PAGE) laad 30 μg eiwit van elk monster in 18-putjes met precisieverloopgels (4-20% acrylamide) en voer 30 minuten op 300 V op ijs.
    6. Equilibreren de gel in transfer buffer (25 mM Tris base, 192 mM glycine en 10% methanol) gedurende 30 min bij 4 ° C. Transfer eiwitten naar polyvinylideen fluoride membranen met 0,2 μm poriën maten bij een constante stroom van 300 mA gedurende 3 uur bij 4 ° C.
    7. Om gelijke belading en overdracht te bevestigen, vlek de membranen met een totale eiwitvlek 24 . Voor elk doelproteïne geladen alle monsters van elk onderwerp op dezelfde gel en gelijktijdig alle gels runnen.
    8. Blok het membraan gedurende 1 uur bij kamertemperatuur in Tris-gebufferde zoutoplossing (20 mM Tris-base, 192 mM NaCl; TBS; pH 7,6)5% vetvrije melk.
    9. Incubeer de membranen overnacht met primaire antilichamen (zie de Materials List), verdund in TBS die 2,5% niet-dikke melk bevat en aangevuld met 0,1% Tween-20 (TBS-TM).
    10. Na de eerste incubatie van primaire antilichamen wassen de membranen (2 x 1 min plus 3 x 5 min) met TBS-TM en incuberen met secundaire antilichamen (zie de Materials List) geconjugeerd met mierikswortelperoxidase gedurende 1 uur bij kamertemperatuur. Was opnieuw met TBS-TM (2 x 1 min en 3 x 10 min) en leg ze opnieuw op vier extra 5 minuten wassen met TBS.
    11. Breng 6-12 ml chemiluminescerend substraat gedurende 5 minuten aan het membraan aan. Plaats het membraan tussen twee transparante kunststofplaten. Plaats de membranen voor een CCD-camera die het externe licht blokkert. Neem seriële blootstellingen met behulp van een chemiluminescent camera filter.
      1. Gebruik het softwareprogramma om 10 exposures te verwerven gedurende 2 minuten, of tot de signalen verzadigd zijn. Gebruik een standaardinstelling, zowel voor de optische filterinstellingen tO Chemiluminescentie verkrijgen, evenals voor de lensinstellingen.
    12. Gebruik de hoogste belichting die niet tot verzadiging leidt en de contouren van de band markeren. Kwantificeer de bands als de intensiteit x mm 2 met dezelfde software. Trek het achtergrondgeluid van de bandintensiteit af. Presenteer de resultaten ten opzichte van de totale eiwitvlek en druk het uit als de procentuele verandering in vergelijking met de basislijn.
  2. histochemie
    OPMERKING: De histochemie techniek hieronder is gebaseerd op methoden beschreven in een eerdere publicatie 25 .
    1. Voor histochemie, snijd seriële dwarsdoorsneden (10 μm) bij -20 ° C met behulp van een cryostat. Monteer de dwarsdoorsneden op glazen glijbanen die in een glazen cuvette zijn opgeslagen en lucht de biopsieplakken op kamertemperatuur.
    2. Bereid bufferoplossingen voor elk pH-niveau voor pre-incubatie bij pH 4,3, 4,6 en 10,3 voor ATPase-kleuring 26 . Om de capillairen te visualiseren, staIn de dwarsdoorsneden met behulp van de amylase-PAS-methode 27 .
    3. Kalibreer een pH-meter door kalibratieoplossingen te gieten in gelabelde kalibratiekleppen. Druk op de juiste knop om de pH in het hoofdmenu te selecteren.
      1. Spoel de sonde met gedeïoniseerd water en plaats de sonde in de eerste kalibratiebeker. Zorg ervoor dat er geen luchtbellen in het membraan zijn. Meet de eerste kalibratieoplossing en presenteer vervolgens de volgende kalibratieoplossing (de display vraagt ​​om de volgende oplossing).
      2. Spoel de sonde met gedeïoniseerd water en plaats deze vervolgens in de tweede kalibratiebeker. Zorg ervoor dat er geen luchtbellen in het membraan zijn. Meet een tweede kalibratieoplossing en ga door naar de volgende kalibratieoplossing.
      3. Spoel de sonde met gedeïoniseerd water en plaats deze in een derde kalibratiebeker. Zorg ervoor dat er geen luchtbellen in het membraan zijn. Meet de derde kalibratieoplossing.
        OPMERKING: Wanneer de kalibratie isGoed, de display geeft kort, '3e buffer OK' en gaat dan terug naar het hoofdmenu.
    4. Gebruik de buffers als volgt voor ATPase-kleuring.
      1. Voor het bereiden van een oplossing bij pH 10.3, gebruik twee verschillende oplossingen: (A) 4.506 g glycine, 4,8 g CaCl2, 3,51 g NaCl en 600 ml dH20 en (B) 2,176 g NaOH en 540 ml Van dH 2 O. Bewaar de oplossingen in een koelkamer of een koelkast. Gebruik ze binnen een maand.
      2. Voor het bereiden van oplossingen bij pH 4,3 en 4,6, voer "zuur preincubatie." Bereid het zuur voor preincubatie aan met gebruik van: 6,47 g Na-acetaat, 3,7 g KCl en 500 ml dH20. Vervolgens berei 1% CaCl2 oplossing op door 2,5 g ervan op te lossen in 250 ml dH 2 O. Bereid 2 % CoCl2 oplossing door 5 g ervan op te lossen in 250 ml dH20.
      3. Bewaar en gebruik deze oplossingen zoals hierboven vermeld. Uiteindelijk bereiden 0,2% ammoniumsulfide door800 μL van 20% (NH4) 2S in 40 ml dH20 O. Bereid de laatste vers.
    5. Bereid oplossingen op bij bepaalde pH-waarden als volgt. Na de kalibratie van de pH-meter, verwijder de cuvetten en calcium- en kobaltchloriden uit de koelkast en laat ze warm worden tot kamertemperatuur voordat ze worden gevlekt.
      1. Voor pH 10.3 voeg ongeveer 25 ml oplossing A toe aan een kleine glazen beker (ongeveer 70 ml). Meet de pH. Blijf oplossing B toevoegen tot de gewenste pH van 10,37 is bereikt. Als de kleuring te donker is, verhoog de pH. Als het te helder is, verminder de pH.
      2. Voor pH 4,6 voeg ongeveer 25 ml "zure preincubatie" toe aan een kleine glazen beker. Meet de pH. Verminder de pH door gebruik te maken van 5 M azijnzuur . Als het beeld van de vlek te donker is, probeer het te verlichten met verhoogde pH. Als het te helder is, verdonken met een verminderde pH. Als kleuring niet helpt, probeer dan nog een pH: 4.8 instEad van 4.6.
      3. Voor pH 4,3 , doe hetzelfde als voor 4,6, maar voeg meer azijnzuur toe. Verlaag de pH als de vlek te licht is en verhoog de pH als het te donker is voor de specificatie van de vezels.
      4. Bereid de ATP-oplossing als volgt uit. Weeg 0,017 g ATP per cuvette (10 ml), dus 0,051 g per 3 cuvetten of 0,068 g voor 4 cuvetten. Neem 30 ml (voor 3 kuvetten, 10 ml / kuvette) oplossing bij pH 10.3 (gebruik een cilinderschaalglas) en zet het in een glazen beker met gewogen ATP.
        1. Meng grondig en meet de pH. Verminder de pH met geconcentreerde HCl tot de pH precies 9,40 bereikt.
      5. Voor incubatie bij verschillende pH-waarden, doe het volgende. Plaats 10.3 oplossing in één cuvette en incubeer deze gedurende 9 minuten in een waterbad bij 37 ° C. Plaats 4,3 oplossing in een andere cuvette en incubeer het gedurende 5 minuten bij kamertemperatuur. Plaats 4,6 oplossing in de laatste cuvette en incubeer bij 1 minuut op kamertemperatuur.
      6. Volgend de gewenste pHIncubatieprocedure, de inhoud van elke cuvette als volgt toepassen. Was 15 keer met dH20. Voeg ATP-oplossing (0,170 g ATP / 100 ml H20) toe aan het biopsiemonster. Incubeer gedurende 30 minuten in een waterbad bij 37 ° C. Was 15 keer met dH 2 O.
      7. Voeg CaCl2-oplossing (1 g CaCl2 / 100 ml H20) toe aan het biopsiemonster in de cuvetten. Incubeer bij kamertemperatuur gedurende 3 minuten. Was 15 keer met dH20. Voeg CoCl2-oplossing (2 g CoCl 2/100 ml H20) aan het biopsiemonster in de cuvetten toe. Incubeer bij kamertemperatuur gedurende 3 minuten. Was 15 keer met dH 2 O.
      8. Zet het in (NH 4 ) 2 S oplossing gedurende 30 s en was snel 15 keer onder de afzuigkap. Plak de biopsie plakjes op glijglas. Om bellen te voorkomen, knip de biopsies, maar niet te hard.
    6. Selecteer een gebied van de doorsnede zonder artefacten of langssnijdingen van de vezel. Analyseer onder een liGht microscoop met behulp van software.
    7. Bepaal het doorsnedeoppervlak (CSA), capillaires en classificatie van vezeltype ( dwz type I, IIA of IIX) via computerbeeldanalyse van een gemiddelde van minstens 150-200 vezels per biopsie. Vanuit een microscoopbeeld van spiervezels in de dwarsdoorsneden zorgt ervoor dat de drie soorten spiervezels ( dwz type I, IIA en IIX) verschillende tinten van wit tot grijs tot zwart hebben, afhankelijk van de pH-kleuring ( dwz, 4,34, 4,65 en 10,37).
    8. Begin met het markeren van sommige type I-vezels. Daarna registreert het programma automatisch de andere type I-vezels. Controleer of alle type I-vezels correct zijn gemarkeerd. Om een ​​bepaalde vezel te markeren, klik op de knop "Vector". Gebruik de cursor om het gebied te meten voor elke afzonderlijk geselecteerde spiervezel.
    9. Na de analyse van type I-vezels, ga verder met dezelfde procedure voor type IIA en type IIX. Het gemiddelde ± SEM voor elk type spiervezel ( dwz type I, IIA en IIX) moeten worden berekend met betrekking tot de hoeveelheid vezel en de CSA voor de RET- en CON-groepen.
      Opmerking: Het doorsnedeoppervlak (CSA), capillairen en de indeling van vezeltype ( dwz type I, IIA en IIx) werden beoordeeld op een gemiddelde van 163 ± 9 vezels per biopsie.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Materiaal

In de studie hebben 21 relatief gezonde vrouwen en mannen, 65-80 jaar en met BMI-waarden tussen 20 en 30 kg · m -2 deelgenomen en in twee groepen gerandomiseerd. Individuen in beide groepen hadden relatief lage lichamelijke activiteiten (dat wil zeggen een gematigd dagelijks lichamelijk niveau en geen reguliere oefentraining). Een groep (n = 12, 6 vrouwen en 6 mannen) heeft gedurende acht uur drie uur per week RET onder een trainer uitgevoerd en de andere groep diende als controles (n = 10, 5 vrouwen en 5 mannen). De RET- en CON-groepen waren evenwichtig in termen van leeftijd, geslacht en BMI ( tabel 1 ). Meer onderwerpen werden gewerkt aan de RET-groep om op te komen voor dropouts; Meer werden verwacht in de RET-groep over de CON-groep.

</ Td> RET (n = 12) CON (n = 9)
Pre Post Pre Post
Leeftijd (jaren) 71.4 ± 1.1 72,0 ± 1,4
BMI 24,6 ± 0,8 24,9 ± 0,8 23,2 ± 0,8 23,2 ± 0,8
Gewicht (kg) 70.4 ± 2.9 71.1 ± 2.8 67.4 ± 3.9 67.6 ± 3.9
FFM (kg) 51,0 ± 2,3 52,4 ± 2,1 ** 47,6 ± 4,1 48.6 ± 4.3
Dijde dwarsdoorsnede zijnA (cm²) 188,9 ± 9 200 ± 8 *** † 155 ± 12 154 ± 11
Vezel dwarsdoorsnede gebied (cm²) Type I 5452 ± 393 5567 ± 362 4889 ± 323 4807 ± 354
Type IIa 4230 ± 610 # 4484 ± 434 # 4114 ± 535 # 3971 ± 494 #
Typ Iix 3678 ± 634 # 3554 ± 552 # 3392 ± 889 # 2913 ± 427 #

Tabel 1: Kenmerken van deelnemers. RET, weerstandstraining training; CON, controle; BMI, lichaamsgewicht index; FFM, vetvrije massa. De waarden zijn uit 12 (RET) en 9 (CON) onderwerpen, behalve voor de dwarsdoorsnede-oppervlakte (RET, n = 10; CON, n = 7) en worden weergegeven als de gemiddelde ± SEM. **, p <0,01 versus pre; ***, p <0,001 tegenover voor; †, p <0,05 versus CON post; †††, p <0,001 tegen CON post; #, P <0,05 versus type I. Deze tabel is gewijzigd van Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Sporten . 2016: 26, 764-73. 28

Beta-blokkers en degenen met een kransslagaderziekte en ernstige neurologische of gewrichtsproblemen werden uitgesloten. Bij baseline hadden sommige onderwerpen: hoge bloeddruk (2 in elke groep); Depressie (1 in elke groep); En medicijnen voor dyslipidemie (2 in RET en 1 in CON), hypothyreose (1 in RET), een vroeg stadium van de ziekte van Parkinson (RET). Medicatie werd sporadisch genomen voor astma (1 in RET) en reumatische problemen (1 in CON). Eén persoon had een pacemakeR (CON).

Een RET-ondervanger onderbroken de training na 6 weken door rugpijn, maar was nog steeds in de studie opgenomen. Een eerste CON-onderwerp werd uitgesloten door knieproblemen tijdens de voor-test van sterkte. Degenen met astma en de pacemaker werden uitgesloten van de cyclustest.

De onderwerpen hebben hun schriftelijke toestemming gegeven nadat ze op de hoogte zijn van mogelijke ongemak en risico's in de test- en opleidingsessies.

Gegevens worden weergegeven als middel ± SEM. Verschillen tussen RET en CON werden getest op statistische significantie met twee-weg herhaalde maatregelen ANOVA met behulp van een statistisch programma. Wanneer significante belangrijkste effecten of interacties werden aangetoond, werden verschillen gevonden met post-hoc analyses (Fisher LSD). Statistische significantie werd aanvaard bij p <0,05.

Figuur 2A ). De dynamometer vertoonde ook de snelheid van krachtontwikkeling (RFD), met een stijging van 52% (bij de initiële 0-30 ms) voor de RET-groep ( Figuur 2B ). Voor de CON-groep werd de concentrische sterkte tijdens de interventieperiode verminderd. De trainingslast voor RET is verbeterd met 19-72% voor de uitgevoerde trainingsoefeningen.

Figuur 2
Figuur 2: Sterkte meetresultaten. Het effect van weerstand ex(CON) -koppel en ( B ) -snelheid van krachtontwikkeling (RFD) gedurende 0-30 ms en 0- 200 ms statische knieverlenging. Waarden zijn uit 12 (RET) en 9 (CON) onderwerpen en worden gepresenteerd als procentuele verandering ten opzichte van basale waarden (gemiddelde ± SEM). *, P <0,05 versus pre; **, p <0,01 versus pre; ***, p <0,001 tegenover voor. Dit cijfer is gewijzigd van Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Sporten . 2016: 26, 764-73. 28 Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te zien.

Uit de spierbiopsiemonsters bleek dat histochemie de hoeveelheid vezel type IIa toegenomen en er was een trend voor een afname van IIx voor de RET-groep. Zo vertoonde de RET-groep een verandering in aMeer oxidatief profiel in termen van vezelsamenstelling ( Figuur 3 ). Merk op dat betrouwbare doorsneden niet kunnen worden verkregen uit de biopsies van vier onderwerpen (twee uit elke groep) en de resultaten van deze onderwerpen werden uitgesloten.

Figuur 3
Figuur 3: Resultaten van de samenstelling van spiervezels. Het effect van weerstandstraining ( A , RET) of controleperiode ( B , CON). Waarden zijn uit 10 (RET) en 7 (CON) onderwerpen en worden weergegeven als de gemiddelde ± SEM. (*), P = 0,068 versus pre; **, p <0,01 versus pre; †, p <0,05 versus CON post. Dit cijfer is gewijzigd van Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Sporten . 2016: 26, 764-73. 28 alsjeblieft cliCk hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken.

Verder bleek dat Western blot-analyses voor het bepalen van eiwitgehalte in verband met het signaleren van spierproteïne synthese een stijging van 69% voor zowel Akt als mTOR (zoogdierdoel van rapamycine) onder de RET-groep ( Figuur 4A en Figuur 5 ) hebben. Western blot-analyses bleken ook onder mitochondriale eiwitten een toename van ongeveer 30% voor zowel OXPHOS-complex II als citratsynthase en 90% voor complexe IV in de RET-groep ( Figuur 4B en Figuur 5 ). De gebruikte primaire antilichamen waren mTOR, Akt, en OXPHOS. Anti-konijn of anti-muis HRP werd gebruikt als het secundaire antilichaam. De eiwitbanden voor OXPHOS complex I waren niet duidelijk zichtbaar en deze gegevens werden weggegooid.

Figuur 4 Figuur 4: Resultaten van spierproteïnen. Het effect van weerstandstraining (RET) of een controleperiode (CON) bij veranderingen in spierinhoud van Akt en mTOR-eiwitten ( A ) en mitochondriale eiwitten ( B ). Akt, proteïne kinase B; MTOR, zoogdierdoel van rapamycine; CS, citraat synthase. Waarden zijn de middelen ± SEM van 11 (RET) en 9 (CON) onderwerpen. *, P <0,05; **, p <0,01; ***, p <0,001 versus basaal. †, p <0,05; ††, p <0,01; †††, p <0,001 tegen CON post. Dit cijfer is gewijzigd van Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Sporten . 2016: 26, 764-73. 28 Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te zien.

Figuur 5 = "/ Files / ftp_upload / 55518 / 55518fig5.jpg" />
Figuur 5: Western blotbeelden. Gemeten spierproteïne voor en na acht weken interventie. Representatieve afbeeldingen van een onderwerp in respectievelijk de RET- en CON-groepen. Dit cijfer is gewijzigd van Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Sporten . 2016: 26, 764-73. 28 Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te zien.

Alleen de RET-groep vertoonde een verhoogde aërobe capaciteit in de cyclus test (post-versus pre-test). Bij de hoogste submaximale intensiteit bleek de hartfrequentie (HR) een sterke trend te dalen in de RET en stijging in de CON-groep ( Figuur 6A ). Daarnaast werd RER (respiratoire uitwisselingsverhouding = CO 2 / O 2 ) significant verminderd voor de RET-groep (Lass = "xfig"> Figuur 6B).

Figuur 6
Figuur 6: Cardio-ademhalingsgegevens. Voor- en na-oefenoefeningen (RET) of controleperiode (CON). ( A ) HR, hartslag en ( B ) RER, ademhalingsuitwisselingsverhouding tijdens lage (30 W) en hoge (60-120 W) intensiteit steady state cycling. Waarden komen uit 11 (RET) en 8 (CON) onderwerpen (twee onderwerpen werden uitgesloten vanwege astma en het gebruik van een pacemaker) en worden weergegeven als de gemiddelde ± SEM. (*) P = 0,056 (RET) en p = 0,068 (CON) versus voor; * P <0,05 versus voor. Dit cijfer is gewijzigd van Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Sporten . 2016: 26, 764-73. 28 Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te zien.

S = "jove_content" voor: keep-together.within-page = "1"> De resultaten van de RET-groep uit de glucosetolerantietest vertoonden verbeterde bloedglucose, beide in bloedwaarden na 2 uur (14%) en voor het gebied onder de Curve (21%, figuur 7A ).

Figuur 7
Figuur 7: Plasma glucose tijdens OGTT. De test werd uitgevoerd voor- (●) en post- (○) weerstandstraining (RET, A ) of een controleperiode (CON, B ). AUC glucose , gebied onder de curve voor plasma glucose. Waarden komen uit 12 (RET) en 9 (CON) onderwerpen en worden weergegeven als gemiddelde (plasma glucose) en gemiddelde ± SEM (AUC glucose) . * P <0,05 versus voor. Dit cijfer is gewijzigd van Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Sporten . 2016: 26, 764-73. 28Rce.jove.com/files/ftp_upload/55518/55518fig7large.jpg "target =" _ blank "> Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te zien.

Het bloedlipideprofiel verbeterde voor de RET-groep, met een afname van apolipoproteïne B (8%). Voor CON is een stijging gevonden (10%). Bovendien groeide de vetvrije massa (FFM) met 7% voor de RET-groep met 3% en de dij-dwarsdoorsnede (CSA) ( tabel 1 ). De verbeterde verbeteringen die worden gezien na de korte periode van progressieve krachttraining in mitochondriale functie, aërobe capaciteit, glucosetolerantie, spierkracht en kracht zijn zeer wenselijke gezondheidseffecten bij een oudere bevolking.

De acht kracht oefeningen worden getoond in figuur 8 . Elke trainingsopdracht is gedurende acht weken 12 keer uitgevoerd in elk van de drie sets in elke trainingssessie.


Figuur 8: De acht trainingsoefeningen. De oefeningen werden uitgevoerd op 75-80% van 1 RM, 12 keer / set, met drie sets / oefening en trainingssessie. De oefeningen waren: "legprikken" en "buikkrachten" ( A ), "borstdruk" en "rugverlengingen" ( B ), "schouderpers" en "zittende roeien" ( C ) en "beenuitbreidingen" en " Beenkrullen "( D ). Hier wordt het bereik van bewegingen in de krachtoefeningen getoond. In de zittende abdominale crunch moet de koffer van de rechtopstand naar de 60 ° voorwaartse kofferbuiging worden verplaatst. In de zittende rugverlenging wordt de romp, vanuit een bijna rechtop gelegen positie, naar achteren naar een horizontale liggende trunkpositie verplaatst. Zowel de zittende oefeningen, de beenpersen en de leg extensioNs, werden uitgevoerd met het begin van de benen in 90 ° van de knie-flexie en eindigden net voordat de benen werden gerechtigd (bijna 0 ° in de knieën). Beenkrullen (in de neutrale positie), die worden gedaan van bijna rechtbeide benen tot ongeveer 100 ° van de kniebuiging. Zowel de zittende oefeningen, de borstdruk als de schouderpers werden uitgevoerd vanaf 90 ° elleboogflexie tot net voor de armen rechtop waren (bijna 0 °). Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

In deze studie zijn een aantal technieken gebruikt om de effecten van korte termijn progressieve weerstandstraining op oudere personen 'spierfunctie / morfologie, aërobe capaciteit en glucosetolerantie te onderzoeken. De belangrijkste bevinding was dat in vergelijking met een controlegroep veel verbeteringen plaatsvonden in spier-aërobe capaciteit, glucosetolerantie, sterkte, kracht en spierkwaliteit (dat wil zeggen eiwit betrokken bij celsignaal- en spiervezelsamenstelling). Een toename werd bijvoorbeeld gezien voor: statische, excentrische en concentrische maximale knie verlengingsterkte (8-12%); De trainingslast (19-72%), maximale snelheidsvorming (RFD) bij de initiële 0-30 ms (52%); Verscheidene mitochondriale eiwitten (30-90%); De eiwitten Akt en mTor, betrokken bij de spierproteïne synthese (beide 69%).

Ouderen kunnen problemen ondervinden met duurzame gezondheid tijdens zo'n project. Men moet zich bewust zijn van het risico op verschillende verwondingen door testiNg en training onder niet-getrainde ouderen. Eén persoon in de RET-groep aan het eind van de trainingsperiode had een terugval van vroegere rugproblemen. Er bleef echter geen letsel of ongemak tijdens het opleidingsproject voor een langere periode na het einde van het onderzoek onder de oude deelnemers. Wijzigingen kunnen soms worden gedaan met betrekking tot wanneer, hoeveel en hoe intensief de training moet worden uitgevoerd. Wat het krachttraining betreft, is het de voorkeur dat de coach de door elke oefenoefening verkregen lading registreert en onderworpen wordt aan elke training, zodat een goede progressie in de loop van de periode kan worden gevolgd. Tijdens de krachtmeting met de isokinetische dynamometer is het belangrijk om een ​​fout in de meetprocedure te vermijden, zodat de oudere personen hun maximale prestatie tijdens hun proeven niet missen. Om deze reden is het van waarde om warm-ups te hebben. Gebruik 8-10 minuten ergometercycling op submaximale niveaus voorafgaand aan de krachtmetingS, gevolgd door initiële proeven als een bekendmakingsprocedure in de dynamometer voor knie-krachtopnamen. Verder is het een goed idee om vier opnamen uit te voeren tijdens het opnemen van elk type spierkrachtscontractie; De hoogste waarde gevonden kan worden geselecteerd. Het is ook van groot belang om de wijziging van de krachtevaluatie in verband met snelheid te onderzoeken bij het behalen van de testparameter kracht. Met name verhoogde kracht is een belangrijke factor voor de verbetering van de gezondheid bij ouderen. Wat de biopsie betreft, worden de proefpersonen verteld dat ze aspirine of andere anti-coagulatiemiddelen voor en na de biopsie vermijden. Met betrekking tot de bepaling van spiervezelgebied in tweevoudige biopsies van hetzelfde been voor type I, type 2A en type 2B, zijn de gerapporteerde fouten ongeveer 10, 15 en 15% respectievelijk 29 . Dit moet in overweging worden genomen bij het evalueren van dergelijke analyse van een spierbiopsie.

De beperkingen omvatten bezorgdheid over westerse blot; De methode geeft geen informatie over eiwit lokalisatie en is sterk afhankelijk van de specificiteit en kwaliteit van het antilichaam (een belangrijk probleem). De multi-step analyse verhoogt het risico op fouten en verergert het oplossen van problemen. Er zijn echter verschillende voordelen van Western blotting: het is relatief goedkoop en snel; Het geeft een hoge data-output in verhouding tot de benodigde hoeveelheid weefsel; Men verwerven informatie over eiwituitdrukking en eiwitgrootte; En ten slotte is de variatiecoëfficiënt in het algemeen minder dan 5%. De periode van krachttraining was slechts acht weken en er zijn geen vervolgmaatregelen bij deze ouderen geweest. De glucosetolerantietests op basis van drinkglucoseoplossingen (OGTT) worden niet als passend beschouwd als wanneer de glucose direct in het bloed wordt geïnjecteerd. De methode die wordt gebruikt met OGTT is echter goedkoper, makkelijker te beheren en wordt veel gebruikt in de kliniek. Met betrekking tot de krachtmaatregelen met de isokinetische dynamometer, Alleen spieren die bijdragen aan knie extensor sterkte werden bestudeerd, en niet de andere grote lichaamsspiergroepen.

Naast verbeterde kracht verbeterde weerstandstraining ook glucosetolerantie en spieroxidatieve capaciteit. Er waren grote verhogingen in de trainingslading voor elke uitgevoerde oefening (19-72%), wat aantoont dat weerstandstraining aanzienlijke verbeteringen in de totale sterkte veroorzaakte. Metingen met een isokinetische dynamometer leverde meer gedetailleerde informatie over knie extensor functie. Het koppel tijdens statische, excentrische en concentrische contractie steeg met 8-12%. Bovendien resulteerde weerstandstraining in de initiële fase van samentrekking (0-30 ms) in een grote toename (52%) in de snelheid van krachtontwikkeling (RFD), terwijl het ongewijzigd was tussen 0-200 ms. Het trainingsprotocol was goed geduld en in tegenstelling tot onze verwachtingen waren er geen dropouts in de RET-groep.

Resistance training resulteD in hypertrofie, gemeten als verhogingen in FFM, dijomtrek en dij-dwarsdoorsnede. De CSA van de verschillende soorten spiervezels werd niet significant veranderd na de RET, maar er was een verschuiving in vezeltype samenstelling van type IIx naar type IIa. Aangezien type IIa vezels groter zijn dan type IIx vezels, heeft dit bijgedragen tot de verhoogde spiermassa. In de RET-groep wijst dit op dat eiwitsynthese verbeterd was. De onderliggende moleculaire signaleringsweg voor eiwitsynthese omvat de activatie van Akt en mTOR. Oudere mensen hebben minder mTOR eiwit in spier 30 , die eiwitsynthese kan beperken. Een interessante nieuwe bevinding is het verhoogde eiwitgehalte van mTOR en Akt in de RET-groep. De waargenomen toename van mTOR hier kan eventuele anabole resistentie tegengaan en bijdragen aan verhoogde proteïnesynthese.

VO 2max of, juist, VO 2peak , wordt vaak beoordeeld als de maximale VO 2 gemeten tijdens een test waarbij de werksnelheid stapsgewijs wordt verhoogd tot uitputting. Bij oudere, kwetsbare personen is het echter problematisch om uitputtende oefeningen te gebruiken. Een probleem is dat het niet ongewoon is dat ouderen een latente hart- en vaatziekte hebben, die tijdens een uitputtende oefentest leidt tot een verhoogd risico op een hartaanval. Een ander, technischer probleem is dat verminderde spierkracht in plaats van een cardiorespiratoire beperking het werkpercentage tijdens de incrementele oefening kan beperken. Interpretatie van gegevens zal onder deze omstandigheden ingewikkelder zijn. Een alternatieve methode die in deze studie wordt gebruikt, is om HR en RER te meten op een vast werkpercentage vóór en na interventie. De resultaten toonden aan dat de HR neigt af te nemen in de RET maar toename in de CON-groep. Dit suggereert dat krachttraining de VO 2max en uithoudingsvermogen verhoogt. Deze bevindingen komen overeen met de resultaten in ongeveer 9 ,"Xref"> 31, maar niet alle 32 , eerdere studies. Bovendien blijkt uit verschillende bevindingen in deze studie dat spier-aërobe capaciteit wordt verbeterd (dat wil zeggen met veranderingen in een samenstelling van meer oxidatieve vezels en toeneemt in een aantal mitochondriale eiwitten). Hoewel het bekend is dat uithoudingsvermogen de spier-aërobe capaciteit bij ouderen verbetert, geven studies van krachttraining een tegenstrijdig beeld 8 , 9 , 10 , 33 . Verschillen in initiële trainingsstatus en trainingsprogramma's kunnen de verschillende uitkomsten in verschillende studies verklaren. De huidige resultaten tonen een robuuste toename van verscheidene mitochondriale eiwitten na slechts acht weken training (vorige interventietijden waren> 12 weken) aan te tonen dat weerstandstraining een effectieve strategie kan zijn om de spieroxidatieve capaciteit te verbeteren.

Ondanks de korte interventie werd verbeterde glucosetolerantie waargenomen in de RET-groep, zoals blijkt uit de vermindering van de AUC- glucose en GLU 120 min . Hoewel obesitas en lichamelijke inactiviteit factoren zijn die verband houden met een verhoogd risico op insulineresistentie en type 2 diabetes, blijven de moleculaire mechanismen obscure. De gewijzigde lichaamsamenstelling met verhoogde spiermassa zal waarschijnlijk bijdragen aan de verbeterde glucosetolerantie in de RET-groep. Verder is het verondersteld dat insulineresistentie gekoppeld is aan een sedentaire levensstijl, met een overmatige lipidevoorziening die leidt tot lipotoxiciteit, mitochondriale dysfunctie en oxidatieve stress 3 . Uit de huidige studie blijkt dat weerstandstraining resulteert in een robuuste toename van mitochondriale oxidatieve eiwitten. We veronderstellen dat de verhoogde spieroxidatieve capaciteit een factor is die de verhoogde glucosetolerantie verklaart.

Onderzoeken met langere follow-ups zijn wenselijkIn staat om te laten zien of en voor hoe lang de gezondheidseffecten blijven bestaan ​​in termen van verbeterde spier aërobe capaciteit, sterkte, kracht, glucose en lipide waarden. Ook is het van waarde om de voldoende dosis regelmatige krachttraining bij ouderen te bepalen. Toekomstige toepassingen zijn ook krachtmetingen in andere spiergroepen dan de knie-extensoren. Men kan ook een aantal andere gedetailleerde analyses in de spiercellen doen over verschillende eiwitten en functies binnen en zonder de mitochondria.

Het is belangrijk om één dag tussen elke testdag te hebben zonder krachtige of langdurige fysieke activiteit, dezelfde dag of de dag voor de tests, aangezien dit het resultaat van de evaluaties kan beïnvloeden. Voorbeelden van kritieke stappen met betrekking tot histochemie en ATPase-kleuring voor vezeltype-samenstelling omvatten het verzekeren dat het stuk van de biopsie met isopentaan kort behandeld wordt nadat de biopsie is genomen en dat het isopentaan bij de righte isT temperatuur zodat de biopsie niet zal worden vernietigd. Bovendien moet het biopsiestuk "gestrekt of geïnstalleerd" worden, zodat de vezels in dezelfde richting wijzen, voorafgaand aan de behandeling met isopentaan. Tijdens het vlekken moet de pH en temperatuur van het laboratorium optimaal zijn (en dit is moeilijk te voorspellen). Dit is echter de enige manier om de vezeltypes en vezels te waarborgen. Daarnaast is de methode snel, met resultaten binnen twee dagen, en de techniek is relatief goedkoop, zonder dure chemicaliën of apparaten nodig.

De duidelijke verbetering in spier-aërobe capaciteit na krachttraining maakt het standpunt uit dat uithoudingsoefening de gewenste oefeningswijze is. Bij ouderen met een lage VO 2max en spierkracht moet de uitoefening van de uithoudingsvermogen echter bij lage intensiteiten worden uitgevoerd. Een van de belangrijkste stimulansen van mitochondriale biogenese is spier-energetische stress 34 . Sterktraining inductieCes een belangrijke lokale energetische stress, terwijl dit minder prominente is tijdens de lange-intensiteit uithoudingsoefening. Wij veronderstellen dat bij ouderen de krachtstraining efficiënter is dan uithoudingsvermogen om de spier-aërobe capaciteit te verbeteren. Bovendien, gezien de verbeteringen in een aantal gezondheidsparameters en de hoge naleving, kan sterkte-training voor ouderen worden aanbevolen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs verklaren dat ze geen concurrerende financiële belangen hebben.

Acknowledgments

De auteurs zijn dankbaar aan Andrée Nienkerk, Dennis Peyron en Sebastian Skjöld voor het begeleiden van de trainingen en diverse tests; Aan de deelnemende deelnemers; Tim Crosfield voor taalherziening; En naar de economische steun van de Zweedse School van Sport en Gezondheidswetenschappen.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Western blot
Pierce 660 nm Protein Assay Kit Thermo Scientific, Rockford, IL, USA 22662
SuperSignal West Femto Maximum Sensitivity Substrate  Thermo Scientific 34096
Halt Protease Inhibitor Cocktail (100x) Thermo Scientific 78429
Restore PLUS Western Blot Stripping Buffer Thermo Scientific 46430
Pierce Reversible Protein Stain Kit for PVDF Membranes Thermo Scientific 24585
10 st - 4–20% Criterion TGX Gel, 18 well, 30 µL Bio-Rad Laboratories, Richmond, CA, USA 567-1094
Immun-Blot PVDF Membrane  Bio-Rad 162-0177
Precision Plus Protein Dual Color Standards  Bio-Rad 161-0374
2x Laemmli Sample Buffer Bio-Rad 161-0737
10x Tris/Glycine Bio-Rad 161-0771
2-Mercaptoethanol Bio-Rad 161-0710
Tween 20 Bio-Rad P1379-250ML
Band analysis with Quantity One version 4.6.3.software Bio-Rad
1% phosphatase inhibitor coctail Sigma-Aldrich, Saint Louis, Missouri, USA
Antibodies
mTOR (1:1,000) Cell Signaling, Danvers, Massachusetts, USA 2983
Akt (1:1,000) Cell Signaling, Danvers 9272
Secondary anti-rabbit and anti-mouse HRP-linked (1:10,000) Cell Signaling, Danvers
Citrate synthase (CS) (1:1,000) Gene tex, San Antonio, California, USA
OXPHOS (1:1,000) Abcam, Cambridge, UK
Equipment - Analysis of muscle samples
Bullet Blender 1.5 for homogenizing Next Advance, New York, USA
Plate reader Tecan infinite F200 pro, Männedorf, Switzerland
Histochemistry
Mayer hematoxylin HistoLab, Västra Frölunda, Sweden  1820
Oil Red o Sigma-Aldrich, Saint Louis, Missouri, USA 00625-25y
NaCl Sigma-Aldrich 793566-2.5 kg
Cobalt Chloride Sigma-Aldrich 60818-50G
Amylase Sigma-Aldrich A6255-25MG
ATP Sigma-Aldrich A2383-5G
Glycine VWR-chemicals / VWR-international, Spånga, Sweden 101196X
Calcium Chloride VWR-chemicals / VWR-international 22328.262
Iso-pentane VWR-chemicals / VWR-international 24872.298
Etanol 96% VWR-chemicals / VWR-international 20905.296
NaOH MERCK, Stockholm, Sweden 1.06498.1000
Na acetate MERCK 1.06268.1000
KCl MERCK 1.04936.1000
Ammonium Sulphide MERCK U1507042828
Acetic acid 100% MERCK 1.00063.2511
Schiffs´ Reagent MERCK 1.09033.0500
Periodic acid MERCK 1.00524.0025
Chloroform MERCK 1.02445.1000
pH-meter LANGE HACH LANGE GMBH, Dusseldorf, Germany
Light microscope Olympus BH-2, Olympus, Tokyo, Japan
Cryostat  Leica CM1950 Leica Microsystems, Wetzlar, Germany
Leica software Leica Qwin V3 Leica Microsystems
Gel Doc 2000 - Bio-Rad, camera setup Bio-Rad Laboratories AB, Solna, Sweden 
Software program Quantift One - 4.6 (version 4.6.3; Bio Rad) Bio-Rad Laboratories AB, Solna, Sweden 
Oral glucos tolerance test, OGTT
Glukos APL 75 g APL, Stockholm, Sweden 323,188
Automated analyser Biosen 5140 EKF Diagnostics, Barleben, Germany
Insulin and C-peptide in plasma kit ELISA Mercodia AB, Uppsala Sweden 10-1132-01, 10-1134-01
Plate reader Tecan infinite F200 pro, Männedorf, Switzerland
Further equipment
Measures of fat-free mass FFM-Tanita T5896, Tanita, Tokyo, Japan
Strength training equipment for all training exercises Cybex International Inc., Medway, Massachusetts, USA 
Cycle ergometer  Monark Ergometer 893E, Monark Exercises, Varberg, Sweden 
Heart rate monitor RS800, Polar Polar Electro OY, Kampele, Finland
Oxycin-Pro - automatic ergo-spirometric device Erich Jaeger GmbH, Hoechberg, Germany
Isokinetic dynamometer, Isomed 2000, knee muscle strength D&R Ferstl GmbH, Henau, Germany
CED 1401 data acquisition system and Signal software Cambridge Electronic Design, Cambridge, UK
Software for muscle strength analysis, Spike 2, version 7 Signal Hound, LA Center, WA, USA
Statistica software for statistical analyses Statistica, Stat soft. inc, Tulsa, Oklahoma, USA
Muscle biopsy equipment
Weil Blakesley conchotome Wisex, Mölndal, Sweden
Local anesthesia  Carbocain, 20 mL, 20 mg/mL; Astra Zeneca, Södertälje, Sweden 169,367
Surgical Blade Feather Safety Razor CO, LTD, Osaka, Japan  11048030

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Carrick-Ranson, G., et al. The effect of age-related differences in body size and composition on cardiovascular determinants of VO2max. J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 68 (5), 608-616 (2013).
  2. Peterson, C. M., Johannsen, D. L., Ravussin, E. Skeletal muscle mitochondria and aging: a review. J. Aging. 2012, 194821 (2012).
  3. Russell, A. P., Foletta, V. C., Snow, R. J., Wadley, G. D. Skeletal muscle mitochondria: a major player in exercise, health and disease. Biochim. Biophys. Acta. 1840 (4), 1276-1284 (2014).
  4. Conley, K. E., Jubrias, S. A., Esselman, P. C. Oxidative capacity and ageing in human muscle. J. Physiol. 526 (Pt 1), 203-210 (2000).
  5. Holloszy, J. O. Adaptation of skeletal muscle to endurance exercise. Med. Sci. Sports. 7 (3), 155-164 (1975).
  6. Menshikova, E. V., Ritov, V. B., Fairfull, L., Ferrell, R. E., Kelley, D. E., Goodpaster, B. H. Effects of exercise on mitochondrial content and function in aging human skeletal muscle. J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 61 (6), 534-540 (2006).
  7. Balakrishnan, V. S., et al. Resistance training increases muscle mitochondrial biogenesis in patients with chronic kidney disease. Clin. J. Am. Soc. Nephrol. 5 (6), 996-1002 (2010).
  8. Ferrara, C. M., Goldberg, A. P., Ortmeyer, H. K., Ryan, A. S. Effects of aerobic and resistive exercise training on glucose disposal and skeletal muscle metabolism in older men. J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 61 (5), 480-487 (2006).
  9. Frontera, W. R., Meredith, C. N., O'Reilly, K. P., Evans, W. J. Strength training and determinants of VO2max in older men. J. Appl. Physiol. (1985). 68 (1), 329-333 (1990).
  10. Toth, M. J., Miller, M. S., Ward, K. A., Ades, P. A. Skeletal muscle mitochondrial density, gene expression, and enzyme activities in human heart failure: minimal effects of the disease and resistance training. J. Appl. Physiol. (1985). 112 (11), 1864-1874 (2012).
  11. Zachwieja, J. J., Toffolo, G., Cobelli, C., Bier, D. M., Yarasheski, K. E. Resistance exercise and growth hormone administration in older men: effects on insulin sensitivity and secretion during a stable-label intravenous glucose tolerance test. Metabolism. 45 (2), 254-260 (1996).
  12. Davidson, L. E., et al. Effects of exercise modality on insulin resistance and functional limitation in older adults: a randomized controlled trial. Arch. Intern. Med. 169 (2), 122-131 (2009).
  13. DeFronzo, R. A., Tobin, J. D., Andres, R. Glucose clamp technique: a method for quantifying insulin secretion and resistance. Am. J. Physiol. 237 (3), E214-E223 (1979).
  14. Åstrand, P. O., Ryhming, I. A nomogram for calculation of aerobic capacity (physical fitness) from pulse rate during sub-maximal work. J. Appl. Physiol. 7 (2), 218-221 (1954).
  15. Björkman, F., Ekblom-Bak, E., Ekblom, Ö, Ekblom, B. Validity of the revised Ekblom Bak cycle ergometer test in adults. Eur. J. Appl. Physiol. 116 (9), 1627-1638 (2016).
  16. Seger, J. H., Westing, S. H., Hanson, M., Karlson, E., Ekblom, B. A new dynamometer measuring eccentric and eccentric muscle strength in accelerated, decelerated and isokinetic movements: validity and reproducibility. Eur. J. Appl. Physiol. 57 (5), 526-530 (1988).
  17. Westing, S. H., Seger, J. Y., Karlson, E., Ekblom, B. Eccentric and concentric torque-velocity characteristics of the quadriceps femoris in man. Eur. J. Appl. Physiol. 58 (1-2), 100-104 (1988).
  18. Aagaard, P., Simonsen, E. B., Andersen, J. L., Magnusson, P., Dyhre-Poulsen, P. Increased rate of force development and neural drive of human skeletal muscle following resistance training. J. Appl. Physiol. 93 (4), 1318-1326 (2002).
  19. Andersen, L. L., Aagaard, P. Influence of maximal muscle strength and intrinsic muscle contractile properties on contractile rate of force development. Eur. J. Appl. Physiol. 96 (1), 46-52 (2006).
  20. Henriksson, K. G. "Semi-open" muscle biopsy technique. A simple outpatient procedure. Acta Neurol. Scand. 59 (6), 317-323 (1979).
  21. Matsuda, M., DeFronzo, R. A. Insulin sensitivity indices obtained from oral glucose tolerance testing: comparison with the euglycemic insulin clamp. Diabetes Care. 22 (9), 1462-1470 (1999).
  22. American Diabetes, Association. Diagnosis and classification of diabetes mellitus. Diabetes Care. 28, Suppl 1. S37-S42 (2005).
  23. Moberg, M., Apró, W., Ekblom, B., van Hall, G., Holmberg, H. C., Blomstrand, E. Activation of mTORC1 by leucine is potentiated by branched-chain amino acids and even more so by essential amino acids following resistance exercise. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 310 (11), C874-C884 (2016).
  24. Antharavally, B. S., Carter, B., Bell, P. A., Krishna Mallia,, A, A high-affinity reversible protein stain for Western blots. Anal. Biochem. 329 (2), 276-280 (2004).
  25. Brooke, M. H., Kaiser KK, Muscle fiber types: how many and what kind? Arch. Neurol. 23 (4), 369-379 (1970).
  26. Brooke, M. H., Kaiser, K. K. Three "myosin adenosine triphosphatase" systems: the nature of their pH lability and sulfhydryl dependence. J. Histochem. Cytochem. 18 (9), 670-672 (1970).
  27. Andersen, P. Capillary density in skeletal muscle of man. Acta Physiol. Scand. 95 (2), 203-205 (1975).
  28. Frank, P., Andersson, E., Pontén, M., Ekblom, B., Ekblom, M., Sahlin, K. Strength training improves muscle aerobic capacity and glucose tolerance in elderly. Scand. J. Med. Sci. Sports. 26 (7), 764-773 (2016).
  29. Blomstrand, E., Celsing, F., Fridén, J., Ekblom, B. How to calculate human muscle fibre areas in biopsy samples--methodological considerations. Acta Physiol. Scand. 122 (4), 545-551 (1984).
  30. Cuthbertson, D., et al. Anabolic signaling deficits underlie amino acid resistance of wasting, aging muscle. FASEB J. 19 (3), 422-424 (2005).
  31. Vincent, K. R., Braith, R. W., Feldman, R. A., Kallas, H. E., Lowenthal, D. T. Improved cardiorespiratory endurance following 6 months of resistance exercise in elderly men and women. Arch. Intern. Med. 162 (6), 673-678 (2002).
  32. Cadore, E. L., et al. Effects of strength, endurance, and concurrent training on aerobic power and dynamic neuromuscular economy in elderly men. J. Strength Cond. Res. 25 (3), 758-766 (2011).
  33. Jubrias, S. A., Esselman, P. C., Price, L. B., Cress, M. E., Conley, K. E. Large energetic adaptations of elderly muscle to resistance and endurance training. J. Appl. Physiol. (1985). 90 (5), 1663-1670 (1985).
  34. Benton, C. R., Wright, D. C., Bonen, A. PGC-1alpha-mediated regulation of gene expression and metabolism: implications for nutrition and exercise prescriptions. Appl. Physiol. Nutr. Metab. 33 (5), 843-862 (2008).

Tags

Chemie Uitgave 125 Oefening weerstandstraining kracht mitochondria mTOR aërobe capaciteit insuline gevoeligheid glucosetolerantie.
Verbetering van sterkte, kracht, spier aërobe capaciteit en glucosetolerantie door middel van korte termijn progressieve kracht training onder oudere mensen
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Andersson, E. A., Frank, P.,… More

Andersson, E. A., Frank, P., Pontén, M., Ekblom, B., Ekblom, M., Moberg, M., Sahlin, K. Improving Strength, Power, Muscle Aerobic Capacity, and Glucose Tolerance through Short-term Progressive Strength Training Among Elderly People. J. Vis. Exp. (125), e55518, doi:10.3791/55518 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter