비만 성인의 인슐린 감수성에 대한 근력 운동의 급성 효과를 연구하기 위한 무작위 대조 시험

Summary

이 연구는 비만 개인의 인슐린 감수성에 대한 근력 운동량의 급성 영향을 평가하는 것을 목표로 하는 무작위 대조 시험 프로토콜을 설명합니다.

Abstract

근력 운동(SE)의 급성 세션은 몇 시간 동안 인슐린 감수성(IS)을 개선합니다. 그러나 SE 부피(즉, 세트 수)의 효과는 철저히 연구되지 않았습니다. 일부 SE가 없는 것보다 낫고 더 많은 것이 IS 개선에 더 좋다는 것은 직관적이지만, 질병이 있는 인구, 특히 빠르게 걷는 것조차 어려울 수 있는 비만 성인에게는 많은 양의 세션을 완료하기 어려울 수 있습니다. 이 프로토콜은 비만 성인의 IS에 대한 SE의 급성 영향을 평가하기 위한 무작위 임상 시험에 대해 자세히 설명합니다. 포함 기준은 체질량 지수>30kg/^m2, 중심 비만(허리둘레 >여성과 남성 각각 88cm, >102cm), 연령>40세)입니다. 참가자는 SE(주요 근육 그룹을 대상으로 하는 7가지 운동)에 익숙해진 다음 무작위 순서로 3개의 세션을 수행합니다: 세션 1 - 대용량 세션(3세트/운동); 세션 2 - 저용량 세션(1세트/연습); 세션 3 - 제어 세션(운동 없음). 식단은 세션 전날과 당일에 관리됩니다. 세션은 밤에 완료되고 다음날 아침에 경구 포도당 내성 검사를 수행하여 포도당과 인슐린의 곡선 아래 면적(AUC), Matsuda 지수, Cederholm 지수, 근육 IS 지수 및 Gutt 지수와 같은 IS의 여러 지수를 도출합니다. 파일럿 연구에 따르면, 대조군 세션에 비해 대용량 세션 후 IS(인슐린 AUC, Matsuda 및 Cederholm 지수)가 ~15% 개선되고, 저용량 세션 후에는 ~8% 개선될 것으로 예상됩니다. 이 연구는 대량 SE 세션이 어렵다고 생각하지만 시간과 노력의 1/3을 투자하여 IS를 개선하는 것을 목표로 하는 개인에게 도움이 될 것입니다.

Introduction

근력 운동이 인슐린 감수성에 미치는 만성적인 영향은^{반복적으로 나타났지만1,2,3,} 격렬한 근력 운동만으로도 최대 48시간 동안 인슐린 작용을 향상시킬 수 있다⁴. 이 효과는 건강한 당뇨병 환자(^5,6,7,8), 비만^{인 환자9}, 노인 환자(10), 인슐린 저항성이 있는 사람4^, 제2형 당뇨병 ^환자(11)에서 입증되었다. 다른 연구에서는 긍정적인 효과가 보고되지 않았으며, 12,13,14,15,16,17 이러한 차이가 발생하는 이유는 불분명하다.

최근의 내러티브 리뷰(narrative review)¹⁸에서는 근력 운동량(운동당 세트 수)이 인슐린 감수성을 개선하는 데 필수적이라고 제안되었다. 예를 들어, 최근의 체계적 문헌고찰 및 메타분석에 의하면 21세트 이상으로 구성된 세션은 21세트 미만으로 구성된 세션에 비해 인슐린 작용이 더 크게 개선되는 것으로 나타났다¹⁹. 그러나 문헌의 제한된 증거만이 이 개념을 직접적으로 뒷받침합니다. 예를 들어, 고강도 운동량(30세트)은 저강도(10세트)보다 포도당 대사를 더 많이 개선했습니다²⁰. 그러나 이 연구는 전통적인 근력 운동과의 비교를 제한하는 서킷 스타일의 근력 운동을 구현했다는 점에 주목할 가치가 있습니다. 또 다른 연구에서는 8세트 프로토콜에 비해 32세트 근력 운동 프로토콜 후에 더 나은 인슐린 감수성이 관찰되었다²¹. 그러나 세트 이후의 노력 정도는 보고되지 않았으며, 아마도 대용량 프로토콜 이후에 더 컸을 것입니다. 이는 노력의 정도(또는 주어진 반복의 동심원 운동의 실패로 인해 세트를 계속할 수 없는 것으로 특징지어지는 동심원 근부전과의 근접성)도 인슐린과 포도당 대사를 개선하는 중요한 변수로 간주되어 왔기 때문에 중요하다¹⁸. 따라서, 방법론적 한계와 함께 이 주제에 대한 제한된 연구들은 근력 운동량이 인슐린 감수성에 미치는 영향에 대한 추가적인 추론을 배제한다.

근력 운동량을 논의할 때 또 다른 흥미로운 점은 근력 운동량이 본질적으로 시간 투자와 연결되어 있다는 것입니다. 운동량이 적다는 것은 체육관에서 보내는 시간이 줄어든다는 것을 의미합니다. 운동 프로그램을 지키지 않는 이유 중 시간 부족은 목록의 맨 위에 있습니다²². 따라서, 인슐린 감수성을 효과적으로 향상시키는 저용량 근력 운동 세션은 더 적은 시간 투입을 의미하며²³ 더 높은 장기 순응도를 초래할 수 있다. 또한, 자기효능감(self-efficacy, 무언가를 성취할 수 있는 능력에 대한 자기인식)과 쾌락감과 재미감(즐거움)과 같은 주관적 감정도 운동 순응도와 관련이 있다^24,25,26. 사람들이 건강 개선으로 이어지는 저용량 근력 운동 세션을 수행할 때 더 자신감을 느끼고 운동 경험을 더 즐길 수 있다고 추측하는 것이 합리적입니다.

위에 요약된 문헌의 격차를 해소하기 위해, 우리는 비만 개인의 인슐린 감수성에 대한 근력 운동량의 영향을 평가하는 것을 주요 목표로 하는 무작위, 대조, 교차 임상 시험을 위한 프로토콜을 설명합니다. 2차 목표로, 근력 운동량이 주관적 감정(자기 효능감, 애정, 즐거움)에 미치는 영향을 평가한다.

이 프로토콜은 무작위, 대조, 3방향, 교차 임상 시험을 설명합니다. 프로토콜의 연대순은 다음을 포함합니다: 건강 기록 및 인체 측정 측정(체질량, 키, 허리둘레 및 체성분)에 대한 사전 참여 평가; 팀의 공인 영양사와의 약속; 근력 운동 및 주관적 감정 설문지에 익숙해지는 기간; 각 운동의 근력 평가; 세션 순서의 무작위 할당; 3 세션 (7-28 일 간격)의 수행, 주관적 감정 설문지에 대한 답변이 바로 이어집니다. 다음날 아침 경구 포도당 내성 검사(OGTT); 및 데이터 분석. 그림 1 은 프로토콜 설계를 설명합니다.

그림 1: 스터디 설계. 임상시험 방법론의 순서도는 다음과 같습니다. 1: 비만(체질량 지수[BMI] >30kg/m²; 허리둘레 >102/88cm) 피험자; 2 : 인체 측정 평가 및 친숙화; 3: 고용량 근력 운동 세션(21세트), 4: 저용량 근력 운동 세션(7세트) 또는 5: 대조군에 무작위 할당; 6 : 표준 식사 다음 세션; 7 : 잠을 자고 밤새 금식하십시오. 8 : 경구 포도당 내성 테스트. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Protocol

연구 프로토콜과 정보에 입각한 동의서를 지역 기관 검토 위원회(IRB) 또는 지역 연구 윤리 위원회(REC)에 제출하여 연구에 대한 윤리적 허가를 받습니다. 임상시험은 IRB 또는 REC 승인 후에만 시작할 수 있습니다. 아래에 제시된 결과는 피험자가 등록 전에 서면 동의서에 서명한 파일럿 연구의 결과입니다. IRB 또는 REC 승인 후 임상시험(https://clinicaltrials.gov)과 같은 공개 리포지토리에 프로토콜을 전향적으로 등록합니다. 귀하의 국가에 국가 저장소가 있는 경우 해당 프로토콜에 등록하십시오(예: 브라질에는 브라질 임상 시험(https://ensaiosclinicos.gov.br)이 있음). 본 연구는 현지 IRB(인증번호 CAAE 63190422.0.0000.5108)의 승인을 받았으며 임상시험 등록부(ReBEC #RBR-3vj5dc5 https://ensaiosclinicos.gov.br/rg/RBR-3vj5dc5)에 전향적으로 등록되었습니다.

1. 자원봉사자 선발 및 준비

1. 시행에 필요한 표본 크기 계산
2. 다음과 같은 피험자를 선택하십시오 : 비만 (체질량 지수 >30kg / m²); 중심 비만(남성/여성의 경우 허리 둘레 > 102/88cm); >40세; 근력 운동을 할 수 있습니다.
3. 당뇨병 또는 기타 대사 질환, 심혈관 질환, 뇌혈관 질환, 신장 질환, 호흡기 질환 및 골관절 질환의 징후, 증상 또는 존재를 보이는 피험자^{제외 27}; 예상 결과에 영향을 미칠 수 있는 약물 사용 보고(경구 피임약^포함28) 단백 동화 스테로이드 사용보고; 연구 기간 동안 임신 중이거나 임신할 계획이 있습니다. 카페인, 베타-알라닌, 크레아틴, 중탄산나트륨 등 운동 능력에 영향을 미치는 것으로 알려진 건강 보조 식품 섭취에 대해 설명하십시오²⁹.
4. 정보에 입각한 동의서에 참가자의 서명을 받아 개인 사물함에 보관하십시오.

2. 참가자의 체성분 측정

1. 이 연구에서는 체지방량, 무지방 질량 분석에 대한 제조업체의 지침에 따라 이중 에너지 X선 흡수 측정법을 통해 체성분을 평가합니다. 그러나, 임의의 다른 확립된 방법(즉, Bod Pod, 수중 계량, 피부 접기)을 사용할 수 있다.

3. 식이 조절

1. 연구팀의 공인 영양사와 약속을 잡아 참가자에게 3일(주중 2일, 주말 1일) 식단을 기록하는 방법을 안내합니다.
2. 참가자의 에너지 요구량과 음식 섭취량을 기반으로 영양사와 함께 음식 계획을 개발하여 세션 전날과 당일에 등칼로리 식단을 보장합니다³⁰.

4. 숙지

1. 참가자들에게 최소 2일 간격으로 5회의 친숙화 세션을 수행하도록 합니다.
   1. 팸트립세션 1
      1. 참가자에게 리프팅 형태에 대해 지시합니다: 7가지 근력 운동(1 - 헥스 바 스쿼트, 2 - 벤치 프레스, 3 - 레그 프레스, 4 - 랫 풀다운, 5 - 레그 익스텐션, 6 - 숄더 프레스, 7 - 레그 컬).
      2. 참가자에게 OMNI-RES 척도³⁰을 기반으로 노력을 평가하는 방법을 지시합니다.
      3. 참가자가 ~5-3km/h의 속도로 러닝머신을 걸으면서 4분 동안 워밍업을 수행하도록 합니다.
      4. 참가자가 OMNI-RES 척도에 따라 쉽다고 생각하는 7가지 운동 또는 레벨 3과 4 사이에서 각각 8회씩 3세트를 수행하도록 합니다.
      5. 세트와 운동 사이에 90-120초의 회복을 허용하십시오.
   2. 팸트립세션 2
      1. 참가자에게 애정 척도^31,32, 신체 활동 즐거움 척도(PACES) ^32,33 및 자기 효능감 척도 ³⁴에 답하는 방법을 지시합니다.
      2. 참가자가 친숙화 세션 전에 애정 척도에 답하도록 합니다.
      3. 참가자가 5-3km/h의 속도로 러닝머신을 걸으면서 4분 동안 워밍업을 수행하도록 합니다.
      4. 참가자가 OMNI-RES 척도에 따라 어렵거나 레벨 5에서 7 사이의 어렵다고 생각하는 7가지 운동 각각에서 8회씩 3세트를 수행하도록 합니다.
      5. 세트와 운동 사이에 90-120초의 회복을 허용하십시오.
      6. 참가자가 친숙화 세션 후 애정 척도, PACES 및 자기 효능감 척도에 답하도록 합니다.
   3. 팸트립세션 3
      1. 참가자가 친숙화 세션 전에 애정 척도에 답하도록 합니다.
      2. 참가자가 ~5-3km/h의 속도로 러닝머신을 걸으면서 4분 동안 워밍업을 수행하도록 합니다.
      3. 참가자가 어렵다고 생각하는 7가지 운동 각각에서 8회씩 3세트를 수행하거나 OMNI-RES 척도에 따라 레벨 7과 9 사이를 수행하도록 합니다.
      4. 세트와 운동 사이에 90-120초의 회복을 허용하십시오.
      5. 참가자가 친숙화 세션 후 애정 척도, PACES 및 자기 효능감 척도에 답하도록 합니다.
   4. 팸트립세션 4
      1. 참가자가 친숙화 세션 전에 애정 척도에 답하도록 합니다.
      2. 참가자가 5-3km/h의 속도로 러닝머신을 걸으면서 4분 동안 워밍업을 수행하도록 합니다.
      3. 참가자가 OMNI-RES 척도에 따라 어렵고 극도로 어렵거나 레벨 9와 10 사이로 간주되는 7가지 운동 각각에서 8회씩 3세트를 수행하도록 합니다.
      4. 세트와 운동 사이에 90-120초의 회복을 허용하십시오.
      5. 참가자가 친숙화 세션 후 애정 척도, PACES 및 자기 효능감 척도에 답하도록 합니다.
   5. 팸트립세션 5
      1. 참가자가 강도 테스트를 모방하도록 합니다(5단계의 세부 정보 참조). 팸트립 세션 사이의 간격은 최대 7일이 될 수 있으며 지연된 근육통의 존재 여부에 따라 일정을 잡을 수 있습니다.
         알림: 이 마지막 친숙화 세션은 참가자가 강도 테스트에 익숙해지도록 하기 위한 것입니다. 본 연구에서는 1) 참가자가 동심 부전¹⁸ 또는 이에 매우 가까운 시기에 세트를 수행할 수 있는지 확인하고, 2) 근육 손상이 인슐린 감수성에 미치는 부정적인 영향을 피하기 위해 철저한 숙지 기간을 갖는 것이 매우 중요하다^35,36,37.

5. 강도 테스트 (최대 8 회 반복)

1. 마지막 익숙화 세션 후 총 8시간 이상(최대 72일 이하) 동안 7가지 운동 각각에서 근력 테스트(최대 7회 반복[RM])를 수행합니다.
   1. 참가자가 5-3km/h의 속도로 러닝머신을 걸으면서 4분 동안 워밍업을 수행하도록 합니다.
   2. 참가자가 각 운동 전에 저부하(12회 반복, RM의 40%-50%, 3-4 OMNI 스케일)로 4세트를 수행하도록 합니다.
   3. 참가자가 좋은 자세로 8번이 아닌 9번을 반복할 수 있는 예상 하중에 맞게 무게를 조정합니다. 이 하중을 기록합니다.
   4. 참가자가 좋은 자세를 잃거나 동심원 근육 부전으로 인해 8회 반복을 수행할 수 없거나 참가자가 피로로 인해 자발적으로 세트를 중단하는 경우 부하를 5-10% 줄이고 3-5분 동안 휴식을 취한 후 다시 시도하십시오.
   5. 참가자가 9회 반복할 수 있는 경우 부하를 5-10% 높이고 3-5분 동안 휴식을 취한 후 다시 시도합니다.
   6. 참가자가 8회가 아닌 9회를 반복하고 부하를 기록할 수 있을 때까지 5.1.4단계와 5.1.5단계를 반복합니다.
      참고: 평가자 간 변동성을 피하기 위해 동일한 연구팀 구성원이 모든 참가자와 강도 테스트를 수행해야 합니다.
   7. 위에서 설명한 운동과 동일한 순서로 테스트를 수행합니다 : 1-육각 바 스쿼트; 2-벤치 프레스; 3-레그 프레스; 4-위도 풀다운; 5-다리 확장; 6-숄더 프레스; 7 - 레그 컬, 운동 사이에 최소 3분 허용.
      알림: 강도 테스트가 모방될 다섯 번째 친숙화 세션의 성능에 대한 예상 부하를 기반으로 합니다. 과도한 피로를 피하려면 각 운동의 첫 번째 시도에서 8RM 부하를 찾는 것이 가장 좋지만 2번의 시도는 허용됩니다.

6. 무작위 세션 할당

1. 각각 고용량, 저용량 및 컨트롤을 나타내는 숫자 1, 2 및 3으로 임의의 시퀀스를 인쇄하고 각 시퀀스를 불투명하고 순차적으로 번호가 매겨진 봉투 안에 삽입하고 봉투를 밀봉합니다.
2. 봉투를 열어 강도 테스트 후 세션 순서를 표시합니다.
   참고: 6.1단계는 데이터 수집에 직접 관여하지 않거나 봉투를 열 책임이 없는 연구 협력자가 수행해야 합니다.

7. 블라인드 데이터 수집

1. 참가자에게 전날 밤에 수행한 세션을 OGTT가 수행될 임상 실험실의 직원에게 공개하지 않도록 지시합니다.
2. 데이터 수집 및 분석에 직접 관여하지 않는 연구 협력자가 코드를 사용하여 OGTT의 데이터를 별도의 스프레드시트에 이중 입력하여 참가자의 신원과 수행된 세션을 숨기도록 합니다.
   참고: 이 연구 설계(운동)에 내재된 특성으로 인해 참가자와 치료사 모두의 눈을 멀게 할 수 없습니다.

8. 운동 세션

1. 세션 1 - 대용량
   1. 참가자에게 세션 전 최소 2일 동안 중강도에서 고강도 운동을 하지 않도록 지시합니다.
   2. 참가자에게 세션 전날과 당일에 영양사가 처방한 식단을 따르도록 지시합니다. 마지막 식사는 오후 6시 30분입니다.
   3. 참가자에게 오후 7시 30분에 체육관에 보고하도록 지시합니다.
   4. 참가자가 오후 7시 55분에 운동 세션 전에 애정 척도에 답하도록 합니다.
   5. 참가자가 5-3km/h의 속도로 러닝머신을 걸으면서 4분 동안 워밍업을 수행하도록 합니다.
   6. 참가자가 3RM 테스트의 부하로 7가지 운동 각각에서 가능한 한 많은 반복(동심원 근육 부전 또는 참가자가 자발적으로 세트를 중단할 때까지)으로 8세트를 수행하고 각 세트의 반복 횟수를 기록하도록 합니다.
   7. 참가자에게 각 세트와 기록 후 OMNI-RES 척도를 기반으로 노력을 평가하도록 요청합니다. 세트와 운동 사이에 120초 동안 회복할 수 있습니다.
   8. 참가자가 세션을 마친 후 애정 척도, PACES 및 자기 효능감 척도에 답하도록 합니다.
   9. 참가자가 오후 9:00-9:30 사이에 세션 후 식사를 섭취하도록 하고 참가자에게 OGTT가 수행될 다음 날 아침까지 다른 것(물 제외)을 섭취하지 말고 집으로 보내도록 지시합니다.
2. 세션 2 - low-volume
   1. 8.1.1단계부터 8.1.3단계까지 반복합니다. 참가자가 오후 8시 35분에 애정 척도에 답하도록 합니다. 8.1.5단계를 반복합니다.
   2. 참가자가 1RM 테스트의 부하로 7가지 운동 각각에서 가능한 한 많은 반복(동심원 근육 부전이 발생할 때까지 또는 참가자가 자발적으로 세트를 중단할 때까지)으로 8세트를 수행하고 각 세트의 반복 횟수를 기록하도록 합니다.
   3. 8.1.7 - 8.1.9단계를 반복합니다.
3. 세션 3 - 제어일
   1. 8.1.1에서 8.1.4까지 절차를 반복합니다.
   2. 참가자를 각 운동/장비에 30초 동안 위치시키되(활성 설정 시간 모방) 근육 수축을 수행하지 않도록 지시합니다(또는 단순히 운동/장비에 가만히 있도록).
   3. 8.3.2 운동 모두에 대해 3 개의 가짜 세트에 대해 7 단계를 반복합니다 (세션 1을 모방하지만 근육 수축은 없음).
   4. 8.1.7 - 8.1.9단계를 반복합니다.

9. OGTT 및 데이터 분석

1. 참가자들에게 오전 7:00에서 7:30 사이에 실험실에 보고하도록 지시합니다.
2. ^38,39에 설명된 대로 공복 혈액 샘플을 수집합니다.
3. 참가자에게 300mL 용액에 담긴 포도당 75g을 섭취하도록 합니다. 포도당 섭취 후 30분, 60분, 90분, 120분에 혈액 샘플을 수집합니다.
4. ^38,39에 설명된 대로 모든 혈액 샘플에서 혈장 포도당 및 혈청 인슐린 농도를 측정합니다. OGTT에서 데이터를 플로팅합니다.
5. a) 사다리꼴 규칙⁴⁰에 따라 포도당 및 인슐린에 대한 AUC를 계산합니다. b) 경구 포도당 인슐린 감수성 지수⁴¹; c) 마츠다 인슐린 감수성 지수⁴²; d) 세데르홀름 지수⁴³; e) 근육 인슐린 감수성 지수^44,45; f) Gutt 지수⁴⁶; g) 아비뇽 외 색인⁴⁷; h) Stumvoll et al. 색인⁴⁸.

10. 통계 분석

1. 7.2단계부터 코딩된 스프레드시트를 사용하여 할당에 대한 블라인드 데이터를 분석합니다.
2. 데이터를 평균과 표준편차로 표현합니다. Shapiro-Wilk 검정을 사용하여 데이터 정규성을 평가합니다. 정규 분포 데이터의 경우 일원 분산 분석을 사용하여 데이터를 분석하고, 유의한 주효과가 관찰되면 사후 Tukey 검정을 사용합니다.
3. 비모수 데이터의 경우 Kruskal-Wallis의 검정 또는 Friedman의 검정을 사용합니다. p 값이 0.05보다 작은 경우 유의성을 고려하십시오.
4. 모든 통계가 실행된 후 할당을 표시합니다.

Results

그림 2는 OGTT 동안 포도당(그림 2A)과 인슐린(그림 2B)에 대한 대표적인(파일럿 연구에서) 반응을 보여줍니다. 일반적으로 포도당 및 인슐린 값의 피크는 30분 측정에서 관찰되며, 이후 120분 측정까지 지속적으로 감소합니다. 포도당 피크가 낮을수록 결과가 더 좋아지는데, 이는 간 포도당 생성이 억제되었음을 나타냅니다. 피크 후 포도당 감소가 빠를수록 더 나은 결과를 얻을 수 있으며, 이는 포도당 처리가 더 빠르다는 것을 나타냅니다(일반적으로 골격근 포도당 흡수와 관련됨). 인슐린의 경우 값이 낮을수록 혈당 조절을 위해 췌장 베타 세포에서 분비되는 인슐린이 적다는 것을 나타냅니다. 그러나 이 해석은 기능적 베타 세포를 가진 개인에게만 유효한데, 기능 장애(또는 사멸) 베타 세포를 가진 개인은 OGTT 동안 인슐린 반응이 낮지만 혈당 반응은 높기 때문입니다.

...

Discussion

이 논문은 비만 성인의 인슐린 감수성에 대한 근력 운동량의 효과를 평가하는 것을 목표로 하는 무작위 대조 시험의 단계를 자세히 설명했습니다. 무작위 대조 시험은 편견 없는 방식으로 치료의 인과 관계를 확립하기 위한 최고의 연구 프로토콜이다^49,50. 구체적으로, 본 연구에서는 교차설계를 채택할 것인데, 이는 모집된 모든 피험자가 무작위 순서로 각 조건을 수행한다는 것을 의미한다⁵¹ 교차연구는 피험자의 부담을 증가시키고 이월 효과가 있는 장기 치료에 이상적이지는 않지만, 이 설계는 데이터 변동성을 줄이고 결론을 도출하는 데 필요한 참가자 수를 줄인다⁵². 인슐린 감수성에 대한 근력 운동의 급성 효과는 48시간^이상 지속되지 않기 때문에 세션 사이의 간격은 최소 7일이며 참가자는 3가지 조건만 완료하므로...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
이중 에너지 X선 흡수 측정	GE	DXA, Lunar, iDXA 체	성분 평가를 위한
G*Power 프로그램	하인리히-하이네-대학교ä t Dü	표본 크기 계산을 위한	버전 3.1.9.6