여기에서는 기존 HIIT 프로토콜보다 더 실현 가능하고 시간 효율적인 전략일 수 있는 누적된 고강도 인터벌 트레이닝(HIIT) 프로토콜을 제시합니다.
방법 논문
여기에서는 기존 HIIT 프로토콜보다 더 실현 가능하고 시간 효율적인 전략일 수 있는 누적된 고강도 인터벌 트레이닝(HIIT) 프로토콜을 제시합니다.
고강도 인터벌 트레이닝(HIIT)과 누적 운동은 인간과 동물 모델의 건강을 개선하기 위한 두 가지 시간 효율적인 프로그램입니다. 그러나 현재까지 누적된 방식으로 수행된 HIIT가 매일 단일 세션으로 수행되는 기존 HIIT만큼 건강 지표를 개선하는 데 효과적인지에 대한 연구는 없습니다. 이 논문은 누적 HIIT라고 하는 새로운 HIIT 프로토콜이 어린 Wistar 쥐의 체중 증가, 최대 산소 소비량(VO2max) 및 심장 비대에 미치는 영향을 제시합니다.
60일 된 수컷 Wistar 쥐는 훈련되지 않은 그룹(UN; n = 16), HIIT는 매일 한 번의 세션으로 수행(1-HIIT; n = 16), HIIT는 매일 3개의 세션으로 수행되었습니다(3-HIIT; n = 16). 체중과 VO2max는 훈련 기간 전후에 기록되었습니다. VO2max 측정은 최대 주행 속도(Vmax)에서 대사 분석기를 사용하여 수행되었습니다. 훈련은 두 HIIT 그룹 모두에 대해 8주 동안 일주일에 5일씩 동일한 주간 운동 강도(85-100% Vmax)로 수행되었습니다. 1-HIIT 그룹은 매일 단일 세션(1분씩 6회 시합, 1분의 수동적 회복 시간)을 수행했습니다. 3-HIIT 그룹은 매일 3회 세션을 수행했습니다(1분 2회 시합, 1분 수동적 회복 1분, 시합 사이에 4시간 간격). 마지막 VO2max 테스트 후, 쥐들은 안락사되었고, 그들의 심장은 채취되어 무게를 잰다.
그 결과, 3-HIIT는 체중 증가를 예방하고, VO2max를 개선하며, 심장 비대를 유도하는 데 있어 1-HIIT와 유사한 유익한 효과를 보였다. 이러한 발견은 어린 Wistar 쥐의 건강 지표에 대한 축적된 HIIT 프로토콜의 효능을 처음으로 밝혔습니다. 이 새로운 HIIT 프로토콜은 이 새로운 접근 방식에서 운동을 하루 종일 매우 짧은 세션으로 나눌 수 있기 때문에 기존 HIIT 프로토콜보다 더 실현 가능할 수 있습니다.
주로 앉아서 생활하는 생활방식은 비전염성 만성 질환 발병의 주요 위험 요인 중 하나이다1. 그러나 운동이 건강에 미치는 여러 가지 유익한 효과에 대한 확실한 증거가 있음에도 불구하고 전 세계 인구의 상당 부분이 여전히 앉아서 생활하고 있습니다 2,3. 규칙적인 신체 운동은 심혈관 대사 4,5 및 정신 건강 6,7,8,9에 많은 긍정적인 영향을 미칩니다. 최근에는 HIIT11 및 누적 운동12와 같은 다양한 시간 효율적인 신체 운동 프로그램10이 신체 운동 순응도를 높이고 건강을 개선하기 위해 제안되고 있다.
HIIT는 짧은 기간의 고강도 신체 운동과 저강도 신체 운동(능동적 회복) 또는 휴식(수동적 회복)을 병행하는 것이 특징인 시간 효율적인 접근 방식입니다4. 여러 연구에서 HIIT가 기존의 장기 중강도 연속 훈련(MICT)과 유사하거나 더 우수한 건강 효과를 가지고 있으며, 실무자들의 준수도가 더 높다는 이점이 있음을 입증했습니다 4,12,13. 축적된 운동은 순응도를 높이고 건강을 개선하기 위한 운동 양식으로 제안되기도 했습니다. 이 접근법에서는 저강도에서 중등도의 운동을 하루에 걸쳐 2회 이상의 짧은 운동으로 나눌 수 있습니다(예: 매일 5-10분씩 2회 또는 3회)14. Costa Pereira 등[14]은 누적된 운동 프로토콜(8주 동안 최대 용량의 50-60%로 세션 간 4시간 간격, 10-20분/세션, 주 5일, 세션 4시간 간격으로 하루 3회 세션)이 전통적인 MICT(동일한 운동 프로토콜이지만 30-60분의 단일 일일 세션으로 수행)보다 어린 Wistar 쥐의 건강 지표에 더 긍정적인 영향을 미친다고 밝혔습니다.
그러나 현재까지 연구는 낮거나 중간 정도의 강도로 짧은 시간 동안 수행된 누적된 운동의 생리학적 결과에 초점을 맞추었습니다. 따라서 누적된 방식(즉, 하루 종일 여러 차례의 짧은 고강도 운동)으로 수행된 HIIT가 건강의 생리학적 지표를 개선하는 데 있어 하루에 한 번의 세션으로 수행되는 전통적인 HIIT만큼 효과적인지를 조사한 증거는 부족합니다.
우리는 뚜렷한 일상 신체 활동과 음식 섭취량을 가진 자유로운 생활을 하는 개인을 대상으로 한 연구에서 방법론적 함정을 극복하기 위해 통제된 실험실 쥐를 사용하기로 결정했습니다. 또한 실험 동물을 사용하여 연구원은 인간 연구에서 어렵거나 불가능한 침습적 분석(예: 근육 및 심장 생검)을 수행할 수 있습니다.
우리는 쥐가 누적된 HIIT 프로토콜(매일 3회의 짧은 세션으로 수행)로 운동하면 전통적인 HIIT 프로토콜(매일 1회 세션으로 수행)으로 운동하는 쥐와 유사하게 심폐 건강을 향상시킬 수 있다는 가설을 세웠습니다. 따라서 본 연구는 Wistar 쥐의 VO2max 및 심장 비대에 대해 1일 1회 세션으로 수행된 HIIT와 3회 더 짧은 일일 세션으로 수행된 HIIT의 효과를 조사하고 비교하는 것을 목표로 했습니다.
본 연구에 사용된 모든 절차는 ARRIVE 지침에 따라 "실험실 동물 관리 원칙"을 따랐으며 Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri(UFVJM 프로토콜 번호 031/2016)의 윤리 및 동물 사용 위원회의 승인을 받았습니다. 이 프로토콜에 사용되는 모든 재료에 대한 자세한 내용은 재료 표를 참조하십시오.
1. 실험적인 디자인
2. 트레드밀 장비에 익숙해지기
3. VO2최대 테스트
4. HIIT 프로토콜(그림 2)
5. 안락사와 심장 체중 기록
6. 통계 분석
그림 3은 1-HIIT 및 3-HIIT 프로토콜이 VO2max(그림 3A), 체중(그림 3B) 및 음식 섭취(그림 3C)에 미치는 영향을 보여줍니다. 훈련 프로토콜 전에 모든 그룹은 유사한 VO2max(UN: 52.19 ± 5.27; 1-HIIT: 48.32 ± 3.92; 3-HIIT: 51.24 ± 5.84 mL의 O 2.kg-1. min-1) 체중(UN: 242.62 ± 15.89; 1-HIIT: 259.06 ± 13.90; 3-HIIT: 251.43 ± 13.84 g) 및 음식 섭취(UN: 118.26 ± 9.94; 1-HIIT: 116.51 ± 3.86; 3-HIIT: 119.01 ± 9.02 g/일). 훈련 기간이 끝난 후, HIIT 그룹만이 VO2max의 증가를 보였으며(UN: 49.73 ± 3.13; 1-HIIT: 67.39 ± 4.22; 3-HIIT: 67.23 ± 2.86 mL의 O 2.kg-1. min-1; 훈련 전 vs. 훈련 후: UN, P = 0.99; 1-HIIT, P = 0.001; 3-HIIT, P = 0.001), 훈련 프로토콜의 효과를 확인했다. 훈련 기간이 끝난 후 모든 그룹이 체중이 증가한 것으로 나타났습니다. 그러나 UN과 비교했을 때, 두 HIIT 그룹 모두 체중이 더 낮았으며(UN: 384.37 ± 27.25; 1-HIIT: 349.31 ± 14.49; 3-HIIT: 341.68 ± 23.78 g; UN 대 1-HIIT, P = 0.022; 음식 섭취량은 비슷함에도 불구하고 UN: 124.34 ± 3.70; 1-HIIT: 122.09 ± 8.68; 3-HIIT: 122.09 ± 5.40g/일).
그림 4 는 1-HIIT 프로토콜이 심장 비대에 미치는 영향을 보여줍니다. UN 그룹과 비교했을 때, 두 HIIT 프로토콜 모두 심장/체중의 증가에서 알 수 있듯이 심장 비대를 유도했다(UN: 3.59 ± 0.24 vs. 1-HIIT: 4.82 ± 0.34 vs. 3-HIIT: 5.01 ± 0.50 mg/g; 그림 4A; UN 대 1-HIIT, P = 0.001; UN vs. 3-HIIT, P = 0.001) 및 좌심실/체중 비율(UN: 1.76 ± 0.22 vs. 1-HIIT: 2.68 ± 0.51 vs.3-HIIT: 2.85 ± 0.23 mg/g; 도 4B; UN 대 1-HIIT, P = 0.001; UN vs. 3-HIIT, P=0.001).

그림 1: VO2max 테스트에 대한 소프트웨어 조정 (A) 새로운 실험 기록. (B) 동물 데이터. (C) 가스 교정. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2: HIIT 프로토콜의 개략도. (A) 1-HIIT 및 (B) 3-HIIT 프로토콜. 약어: HIIT = high-intensity interval training; 1-HIIT = 단일 일일 세션으로 수행된 HIIT; 3-HIIT = HIIT는 매일 3번의 짧은 세션으로 수행됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3: 1-HIIT 및 3-HIIT 프로토콜이 건강 지표에 미치는 영향. (A) VO2max, (B) 체중, (C) 음식 섭취. 데이터는 평균 ± SD로 표시됩니다. 세 그룹 각각에 대해 n = 16입니다. 1원 또는 양방향 분산 분석(two-Way ANOVA) 후 Tukey의 검정. 다른 문자는 통계적 차이를 나타냅니다. P < 0.05. 약어: HIIT = 고강도 인터벌 트레이닝; VO2max = 최대 산소 소비량; pre-tr = 사전 훈련; post-tr = 훈련 후; UN = 훈련되지 않음; 1-HIIT = 단일 일일 세션으로 수행된 HIIT; 3-HIIT = HIIT는 매일 3번의 짧은 세션으로 수행됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 4: 1 및 3-HIIT 프로토콜이 심장 비대에 미치는 영향. (A) 심장/체중 비율; (B) 좌심실/체중 비율. 데이터는 평균 ± SD로 표시됩니다. 세 그룹 각각에 대해 n = 16입니다. 1원 또는 양방향 분산 분석(two-Way ANOVA) 후 Tukey의 검정. 다른 문자는 통계적 차이를 나타냅니다. P < 0.05. 약어: HIIT = 고강도 인터벌 트레이닝; UN = 훈련되지 않음; 1-HIIT = 단일 일일 세션으로 수행된 HIIT; 3-HIIT = HIIT는 매일 3번의 짧은 세션으로 수행됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
이 논문은 처음으로 쥐를 위한 누적된 HIIT 프로토콜의 효능을 강조합니다. 축적된 HIIT 프로토콜은 체중 증가를 방지하고, VO2max를 개선하며, 젊은 수컷 Wistar 쥐의 심장 비대를 유도하는 데 있어 매일 단일 세션으로 수행되는 기존 HIIT 프로토콜만큼 효율적이었습니다. VO2max와 심장 비대 발달의 개선은 유산소 운동 훈련에 대한 가장 잘 알려진 적응 방법이며 중요한 건강 바이오마커17.
Costa-Pereira 등[14]은 본 연구에서 사용된 것과 같은 연령의 Wistar 쥐를 대상으로 한 MICT 프로토콜(14 )을 사용하여 누적 운동 프로토콜(세션 간 4시간 간격, 10-20분/세션, 최대 용량의 50-60%로, 8주 동안 주 5일)이 단일 일일 세션(단일 일일 세션, 30-60분/세션, 최대 용량의 50-60%에서, 8주 동안 5일/주) 체중 증가를 예방하고 심장 비대를 유도합니다14. Costa-Pereira 등은 훈련되지 않은 대조군에 비해 누적 일일 MICT 세션 및 단일 일일 MICT 그룹에서 체질량이 각각 5.12% 및 9.85% 감소하고 심장/체중 비율이 16.22% 및 18.61% 증가했음을 발견했습니다.
여기에서 HIIT를 사용하여 우수한 결과를 찾았습니다. 1-HIIT와 3-HIIT 그룹은 훈련을 받지 않은 그룹에 비해 체질량이 각각 9.12%와 11.10% 감소했고, VO2max가 35.51%와 35.19% 증가했으며, 심장/체중 비율이 각각 34.26%와 39.55% 증가했다. 일부 연구에서는 기존 HIIT 프로토콜이 적혈구 용적, 최대 심박출량(주로 심장 박출 및/또는 수축을 통해), 골격근 미토콘드리아 밀도 증가에서 MICT 프로토콜보다 우수하다는 것을 입증했다18. 이러한 생리학적 적응은 유산소 능력을 증가시키고 생리적 심장 비대를 유도하는 데 있어 전통적인 HIIT 프로토콜(MICT 프로토콜과 비교하여)의 우수성을 설명하는 것으로 보입니다. 본 연구와 Costa Periera 등의 연구[14 ]의 결과는 이러한 양상이 하루 종일 짧은 운동으로 수행될 때 관찰될 수 있음을 시사합니다.
이 축적된 HIIT 프로토콜의 가장 중요한 강점은 세션이 하루에 세 번, 5분만 지속된다는 것입니다. 다른 강점은 트레드밀 설정 조정 및 동물 취급의 용이성입니다. VO2max 테스트에서 최대 속도를 얻으면 트레드밀은 평평한 경사로 설정됩니다. 속도는 특정 주의 훈련에 대해 규정된 강도에 따라 각 시합에서 동일합니다. 또 다른 긍정적인 측면은 모든 훈련 세션 동안 시합이 동일한 횟수와 기간을 갖는다는 것입니다: 1-HIIT 그룹을 위한 단일 일일 세션에서 1분의 수동 회복 1분과 1분의 수동 회복이 산재되어 있습니다. 3-HIIT 그룹의 경우 1분 수동 회복과 1분 수동 회복을 병행하여 하루에 3회 4시간 간격으로 수행했습니다. 마지막으로, 수동적 회복의 선택은 각 시합이 끝난 후 연구원이 트레드밀에서 동물을 꺼내 다음 시합이 시작될 때까지 우리에 두는 또 다른 시설입니다. 따라서 트레드밀 조정 후 각 운동 세션이 시작될 때 설정되고 전체 운동 세션 동안 추가 조정이 필요하지 않습니다.
본 연구에는 몇 가지 한계가 있다. 모든 실험실에 최대 산소 소비량을 측정할 수 있는 가스 분석기가 있는 것은 아닙니다. 그러나 이러한 제한은 이전에 발표된 HIIT 프로토콜19를 포함하여 운동 강도 처방을 위해 VO2max를 결정하기 위해 대사 트레드밀을 사용하지 않는 최대 신체 용량 프로토콜을 사용하여 극복할 수 있습니다. 또 다른 한계는 낮거나 중간 강도의 지속적인 운동을 사용하는 프로토콜과 비교할 때 동물들은 각 시합이 시작될 때 이미 높기 때문에 달리기 속도를 유지하는 데 더 어려움을 겪는다는 것입니다. 따라서, 쇼크의 사용은 MICT 프로토콜에서보다 이 누적된 프로토콜에서 더 높을 수 있다. 5마리 이상의 쥐와 동시에 운동 세션을 수행하는 것은 부적절하기 때문에 연구자의 더 많은 주의가 필요합니다.
마지막으로, 이 신체 운동 프로토콜은 건강한 어린 Wistar 쥐를 위해 고안되었습니다. 향후 연구에서는 다양한 연령과 건강 상태의 쥐를 사용하여 이 프로토콜을 테스트해야 합니다. 더욱이, 축적된 HIIT 프로토콜에 대한 생리학적 적응의 완전한 특성화는 본 연구의 범위를 벗어나지만 향후 조사가 필요합니다. 종합하면, 이러한 발견은 축적된 HIIT 프로토콜이 어린 Wistar 쥐의 운동 훈련에 대한 생리적 적응에 미치는 영향을 처음으로 밝혔습니다. 이 새로운 HIIT 프로토콜은 이 새로운 접근 방식에서 운동을 하루 종일 매우 짧은 세션으로 나눌 수 있기 때문에 기존 HIIT 프로토콜보다 더 실현 가능한 전략일 수 있습니다.
저자는 선언할 이해 상충이 없습니다.
실험을 위한 장비 및 기술 지원을 제공해 주신 UFVJM(Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri)의 Centro Integrado de Pós-Graduação e Pesquisa em Saúde(CIPq-Saúde)에 감사드립니다. 재정 지원을 제공해 주신 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) (금융 번호 APQ-00214-21, APQ-00583-21, APQ-00938-18, APQ-03855-16, APQ-01728-18), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) (번호 438498/2018-6) 및 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)-Finance code 001에 감사드립니다.
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