פרוטוקול זה מספק שיטה יעילה לבחינת ההשפעות של HIIT על מספר סמנים בריאותיים במודל השמנת יתר הנגרמת על ידי דיאטה. ההליך מתבסס על מחקרים קודמים כדי לאפשר שיטה יעילה יותר בזמן של בחינת משתני תוצאה מרובים, כגון משתני אימון גופני, סמני ויסות תיאבון וניתוחים פולשניים של הרכב הגוף 3,7,8,18,23,24. תכולת הדיאטה, משך הזמן ופרוטוקול ההתערבות בפעילות גופנית היו עקביים עם פרסומים קודמים23,24. במחקר זה נרכש צ'או מעבדה זמין מסחרית (ראו טבלת חומרים). צ'או המעבדה לדיאטות עתירות שומן ובקרה הכיל את אותה כמות של חלבון ומיקרונוטריאנטים. תכולת הפחמימות והשומן בדיאטות שונתה כדי לספק שיטה בטוחה לגרימת השמנה בקבוצת הניסוי (ראה טבלה 1).
תקופת השראת ההשמנה בת 8 השבועות ששימשה במחקר הנוכחי עוצבה על בסיס מחקרים קודמים שהראו שינויים משמעותיים במשקל בעקבות מתן צ'או מעבדה מסחרי המורכב מ-45% קק"ל משומן (4.7 קק"ל/גרם), המייצג את פירוק אבות המזון העיקריים שנמצא בתזונה המערבית הטיפוסית23. נוסף על כך, מחקרים קודמים הדגימו את יעילותו של פרוטוקול HIIT למשך 8 שבועות בהשפעה על צריכת מזון 7,8, פרופילי שומן 18,23 ועלייה במסת שריר 18. תוצאות הפרוטוקול המתואר במחקר זה עלו בקנה אחד עם מחקרים קודמים שדיווחו כי HIIT משפיע על ויסות התיאבון, כמו גם על שינויים בהרכב השומן ומסת השריר.
היתרון של פרוטוקול זה הוא שהוא ממקסם את עצימות האימון בבעלי החיים ושומר על מאמץ מרבי לאורך כל הפרוטוקול. ככל שבעלי החיים לומדים ללא הרף כיצד להשתמש בהליכון במיומנות ולהשיג הישגים בכושר, מהירות ההליכון עולה בהתאם ביחס לביצועיהם. יתר על כן, השימוש בנטייה של 5.0% מאפשר לבעלי החיים להגיע לעוצמה מקסימלית בכל מפגש ולאורך כל הפרוטוקול מהר יותר ממה שהיה מושג ללא שימוש ביצר. כתוצאה מכך, ביצועי האימון מגיעים למקסימום בכל אימון ולמשך הפרוטוקול.
במהלך המחקר, חיה אחת לא הצליחה להשלים את פרוטוקול הניסוי עקב מחלה, וכתוצאה מכך n = 39 בעלי חיים השלימו את המחקר, ורק n = 9 חולדות בקבוצת HFD. פרוטוקול זה תוכנן בתחילה להעריך שינויים בפרופילי הציטוקינים בתגובה לפעילות גופנית ולתזונה, וניתוח הכוח הביא ליותר מ-90% כוח לזהות הבדל (p < 0.05) בציטוקין המטרה העיקרי (איריסין). מחקרים עתידיים המשתמשים במודל זה צריכים להסתמך על ניתוחי כוח ייחודיים כדי לקבוע את גודל המדגם המתאים.
מחקר זה נועד בעיקר לבחון את התוצאות הפיזיולוגיות של HIIT במודל מכרסמים של השמנת יתר הנגרמת על ידי דיאטה ולמקסם את עצימות הפעילות הגופנית. פרוטוקול זה הצליח להדגים שונות ב-ADG ובשומן בתגובה לתזונה ול-HIIT (איור 6 ואיור 7). מחקרים עתידיים יוכלו לזהות באופן ספציפי תגובות אנדוקריניות, מיוקינים ואדיפוקינים ל-HIIT. הבהרת מנגנונים אלה עשויה להועיל בטיפול ובמניעה של השמנת יתר ותחלואה נלווית אליה.
מחקר זה גם הדגים את ההשפעה של תזונה ו-HIIT על צריכת מזון. התוצאות הצביעו על כך שכאשר בעלי החיים צרכו תזונה עתירת שומן, החיות המאולפות צרכו יותר קלוריות מאשר החיות הלא מאולפות. לעומת זאת, כאשר בעלי החיים אכלו את דיאטת הביקורת, החיות המאולפות צרכו פחות קלוריות מאשר החיות הלא מאולפות, והפגינו תגובות שונות של ויסות תיאבון בהתאם להרכב הדיאטה. לכן, אסטרטגיות לירידה במשקל המשתמשות ב-HIIT עשויות להיות פחות יעילות עבור אלה שצורכים בו זמנית דיאטה עתירת שומן, שכן הם עשויים להיות בעלי סיכוי גבוה יותר לצרוך קלוריות עודפות. לעומת זאת, צריכה מאוזנת של אבות המזון העיקריים במהלך HIIT עשויה לקדם צריכת קלוריות נמוכה, ולכן להקל על ירידה במשקל. מודל זה יכול להקל על מאמצי המחקר לפתח הבנה עמוקה יותר של המנגנונים מאחורי מאזן האנרגיה ומאמצים לפתח אסטרטגיות הרזיה יעילות.
לבסוף, פרוטוקול זה הדגים שונות ברקמת הלב בין הקבוצות, המשקפת שינויים אדפטציוניים בהרכב הגוף בתגובה לאימוני תזונה ופעילות גופנית. נתונים אלה מצביעים על כך שהשראת השמנת יתר ואחריה HIIT עלולה לגרום לאנשים לפתח היפרטרופיה של שריר הלב ללא שינויים נלווים בגודל הכבד. ניתוחים עתידיים לקביעת המנגנונים מאחורי ממצאים אלה עשויים להיות שימושיים לחקר היפרטרופיה של שריר הלב והקשרים המטבוליים בין השמנת יתר, HIIT ומחלות לב וכלי דם.
לפרוטוקול המתואר במחקר זה מספר מגבלות. ראשית, להליכון ששימש במחקר זה היו חמישה נתיבים, שאפשרו להפעיל חמש חולדות בו זמנית. בעוד שאופן זה של ביצוע הפרוטוקול היה יעיל, היה קשה לחוקר יחיד לטפל בכל אחת מהחיות בבת אחת. היו מקרים שבהם היה קשה לדיילת ההליכון לחלק את תשומת הלב שלהם בין בעלי החיים המרובים שנזקקו לגירוי באמצעות מברשות זיפים. בעתיד, הבטחת זמינות של יותר אנשי מחקר כדי לסייע בפרוטוקולי ההכשרה תהיה בראש סדר העדיפויות. בנוסף, למודל ההליכון בעל חמשת הנתיבים אין את היכולת למדוד חילופי גזים, ולכן לא ניתן היה להעריך את חילוף החומרים האירובי/אנאירובי של בעלי החיים במהלך הפרוטוקול. החברה שסיפקה את הליכון המכרסם (ראו טבלת חומרים) אמנם מציעה הליכון בעל יכולת למדוד תחלופת גזים, אך מדובר בהליכון חד-נתיבי ולכן ידרוש זמן ומאמץ גדולים משמעותית. מאמץ זה עשוי להיות כדאי, עם זאת, עבור חוקרים שצריכים למדוד או לשלוט עבור תוצאות ספציפיות של קלוריות עקיפות. בנוסף, יש מעט מאוד ראיות זמינות לגבי האופן שבו רשת הזעזועים עשויה להשפיע על ביצועי האימון, אשר יש לקחת בחשבון כאשר מפרשים את התוצאות ממודל זה. לבסוף, פרוטוקול הפעילות הגופנית המתואר במחקר זה תוכנן עם נקבות צעירות של חולדות ספראג-דולי. מחקרים קודמים הראו השפעות דימורפיות מיניות, במיוחד לגבי HIIT וויסות תיאבון 3,7. למרות שצפויות תוצאות דומות, פרוטוקול זה לא בדק בעלי חיים ממינים, גילאים, מינים או תוצאות בריאותיות שונות.
בהשוואה למודלים קודמים, פרוטוקול זה מדגים שיטה חסכונית יותר בזמן להערכת מגוון משתני תוצאה. לדוגמה, פרוטוקול זה הצליח לזהות אינטראקציות בין HIIT לבין ויסות תיאבון בפרוטוקול שכלל ארבעה אימונים בשבוע במשך 8 שבועות, בהשוואה למחקרים קודמים שכללו חמישה אימונים בשבוע במשך 8 שבועות24 או אפילו 12 שבועות של אימון8. בנוסף, תכנון מחקר זה איפשר ניתוח של מגוון סמנים בריאותיים, כגון נתוני פעילות גופנית, סמנים של ויסות תיאבון והרכב הגוף. סמנים אלה, כמו גם הסתגלות הלב לאימונים, מייצגים אמצעים מבטיחים להערכת התאמות האימון של מערכת הלב וכלי הדם גם כן. ניתן בקלות להוסיף מדדים של תפקוד האנדותל, הרכב סיבי השריר והיפרטרופיה של מיוציטים לבביים כדי לקדם את ההבנה של התאמות אלה הנגרמות על ידי פעילות גופנית. יתר על כן, פרוטוקול זה כלל הסלמה מבוססת ביצועים בעוצמה. תכנון זה איפשר למקסם את תוצאות האימון והבטיח שהחולדות לא יסתגלו לסביבת האימון ויתקרבו למודל אימון רציף בעצימות בינונית לקראת סוף ההתערבות. זה מודגם באיור 2; באופן ספציפי, מהירויות הספרינט של בעלי חיים אלה היו יותר מכפולות מהמהירויות שהושגו בפרסומים קודמים, אשר המשיכו להדגים התאמות רבות של לב וכלי דם, שרירי השלד ותרמו-רגולציה בהתאם להתערבויות HIIT25.