Hier presenteren we geaccumuleerde intervaltraining met hoge intensiteit (HIIT)-protocollen, die een meer haalbare en tijdbesparende strategie kunnen zijn dan traditionele HIIT-protocollen.
Methodenartikel
Hier presenteren we geaccumuleerde intervaltraining met hoge intensiteit (HIIT)-protocollen, die een meer haalbare en tijdbesparende strategie kunnen zijn dan traditionele HIIT-protocollen.
High-Intensity Interval Training (HIIT) en geaccumuleerde oefeningen zijn twee tijdbesparende programma's om de gezondheid van mensen en diermodellen te verbeteren. Tot op heden zijn er echter geen onderzoeken gedaan naar de vraag of HIIT die op een geaccumuleerde manier wordt uitgevoerd, net zo effectief is als een traditionele HIIT die wordt uitgevoerd met enkele dagelijkse sessies bij het verbeteren van gezondheidsmarkers. Dit artikel presenteert de effecten van een nieuw HIIT-protocol, geaccumuleerde HIIT genaamd, op de toename van het lichaamsgewicht, het maximale zuurstofverbruik (VO2max) en harthypertrofie bij jonge Wistar-ratten.
Zestig dagen oude mannelijke Wistar-ratten werden toegewezen aan drie groepen: ongetraind (UN; n = 16), HIIT uitgevoerd met enkele dagelijkse sessies (1-HIIT; n = 16) en HIIT uitgevoerd met drie dagelijkse sessies (3-HIIT; n = 16). Lichaamsgewicht en VO2max werden voor en na de trainingsperiode geregistreerd. De VO2max-metingen werden uitgevoerd met behulp van een metabole analysator bij de maximale loopsnelheid (Vmax). De training werd voor beide HIIT-groepen vijf dagen per week gedurende acht weken uitgevoerd met dezelfde wekelijkse progressie van de trainingsintensiteit (85-100% Vmax). De 1-HIIT-groep voerde dagelijkse sessies uit (6 periodes van 1 minuut afgewisseld met 1 minuut passief herstel). De 3-HIIT-groep voerde drie dagelijkse sessies uit (2 periodes van 1 minuut afgewisseld met 1 minuut passief herstel met een interval van 4 uur tussen de periodes). Na de laatste VO2max-test werden de ratten geëuthanaseerd en werden hun harten geoogst en gewogen.
De resultaten toonden aan dat 3-HIIT vergelijkbare gunstige effecten had als 1-HIIT bij het voorkomen van gewichtstoename, het verbeteren van VO2max en het induceren van harthypertrofie. Deze bevindingen onthullen voor het eerst de werkzaamheid van een geaccumuleerd HIIT-protocol op de gezondheidsmarkers van jonge Wistar-ratten. Dit nieuwe HIIT-protocol is mogelijk haalbaarder dan traditionele HIIT-protocollen, omdat lichaamsbeweging in deze nieuwe aanpak kan worden opgesplitst in zeer korte sessies gedurende een dag.
Een zittende levensstijl is een van de belangrijkste risicofactoren voor de ontwikkeling van niet-overdraagbare chronische ziekten1. Maar zelfs met solide bewijs voor de vele gunstige effecten van lichaamsbeweging op de gezondheid, is een groot deel van de wereldbevolking nog steeds sedentair 2,3. Regelmatige lichaamsbeweging heeft veel positieve effecten op de cardiometabole 4,5 en de geestelijke gezondheid 6,7,8,9. Onlangs zijn verschillende tijdbesparende programma's voor lichaamsbeweging10, zoals HIIT11 en geaccumuleerde oefening12, voorgesteld om de therapietrouw te vergroten en de gezondheid te verbeteren.
HIIT is een tijdbesparende aanpak die wordt gekenmerkt door korte perioden van intensieve lichaamsbeweging afgewisseld met perioden van intensieve lichaamsbeweging (actief herstel) of rust (passief herstel)4. Verschillende onderzoeken hebben aangetoond dat HIIT vergelijkbare of zelfs superieure gezondheidseffecten heeft dan de traditionele langdurige Moderate-Intensity Continuous Training (MICT), met het voordeel van een grotere therapietrouw door de beoefenaars 4,12,13. Geaccumuleerde lichaamsbeweging is ook voorgesteld als een trainingsmodaliteit om de therapietrouw te vergroten en de gezondheid te verbeteren. In deze benadering kunnen oefeningen met een lage tot matige intensiteit worden opgesplitst in twee of meer korte periodes per dag (bijv. twee of drie periodes van 5-10 minuten per dag)14. Costa Pereira et al.14 toonden aan dat een geaccumuleerd trainingsprotocol (drie dagelijkse sessies met een interval van 4 uur tussen de sessies, 10-20 min/sessie, op 50-60% van de maximale capaciteit, vijf dagen/week, gedurende acht weken) grotere positieve effecten had op gezondheidsmarkers bij jonge Wistar-ratten dan een traditionele MICT (hetzelfde trainingsprotocol maar uitgevoerd met enkele dagelijkse sessies van 30-60 minuten).
Tot op heden hebben studies zich echter gericht op de fysiologische gevolgen van geaccumuleerde inspanning die wordt uitgevoerd met korte periodes van lage tot matige intensiteit. Er is dus een gebrek aan bewijs dat onderzoekt of HIIT die op een geaccumuleerde manier wordt uitgevoerd (d.w.z. met meerdere korte periodes van intensieve training gedurende de dag) net zo effectief is als een traditionele HIIT die wordt uitgevoerd met enkele dagelijkse sessies bij het verbeteren van fysiologische gezondheidsmarkers.
We besloten om gecontroleerde laboratoriumratten te gebruiken om methodologische valkuilen te overwinnen in onderzoeken met vrijlevende individuen met verschillende dagelijkse fysieke activiteiten en voedselinname. Bovendien stelt het gebruik van proefdieren onderzoekers in staat om invasieve analyses uit te voeren (bijv. spier- en hartbiopsie), die in studies bij mensen moeilijk of zelfs onmogelijk zijn.
We veronderstelden dat als ratten trainen met een geaccumuleerd HIIT-protocol (uitgevoerd met drie korte dagelijkse sessies), ze de cardiorespiratoire conditie op dezelfde manier zouden kunnen verbeteren als ratten die trainen met een traditioneel HIIT-protocol (uitgevoerd met enkele dagelijkse sessies). Deze studie was dus gericht op het onderzoeken en vergelijken van de effecten van HIIT uitgevoerd met enkele dagelijkse sessies versus HIIT uitgevoerd met drie kortere dagelijkse sessies op VO2max en cardiale hypertrofie van Wistar-ratten.
Alle procedures die in deze studie werden gebruikt, volgden de "Principles of Laboratory Animal Care" in overeenstemming met de ARRIVE-richtlijnen en werden goedgekeurd door het Comité voor Ethiek en Diergebruik van de Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM-protocolnummer 031/2016). Raadpleeg de Materiaaltabel voor meer informatie over alle materialen die in dit protocol worden gebruikt.
1. Experimenteel ontwerp
2. Vertrouwd raken met de loopbandapparatuur
3. VO2max-test
4. HIIT-protocollen (Figuur 2)
5. Euthanasie en hartgewicht registratie
6. Statistische analyse
Figuur 3 toont de effecten van 1-HIIT- en 3-HIIT-protocollen op VO2max (Figuur 3A), lichaamsgewicht (Figuur 3B) en voedselinname (Figuur 3C). Vóór de trainingsprotocollen vertoonden alle groepen een vergelijkbare VO2max (UN: 52,19 ± 5,27; 1-HIIT: 48,32 ± 3,92; 3-HIIT: 51,24 ± 5,84 ml Ø 2,kg-1. min-1), lichaamsgewicht (UN: 242,62 ± 15,89; 1-HIIT: 259,06 ± 13,90; 3-HIIT: 251,43 ± 13,84 g) en voedselinname (UN: 118,26 ± 9,94; 1-HIIT: 116,51 ± 3,86; 3-HIIT: 119,01 ± 9,02 g/dag). Na de trainingsperiode vertoonden alleen de HIIT-groepen een toename van VO2max (UN: 49,73 ± 3,13; 1-HIIT: 67,39 ± 4,22; 3-HIIT: 67,23 ± 2,86 ml Ø 2,kg-1. min-1; pretraining vs. posttraining: UN, P = 0,99; 1-HIIT, P = 0,001; 3-HIIT, P = 0,001), wat de effectiviteit van de trainingsprotocollen bevestigt. Na de trainingsperiode vertoonden alle groepen een toename van het lichaamsgewicht; in vergelijking met UN vertoonden beide HIIT-groepen echter een lager lichaamsgewicht (UN: 384,37 ± 27,25; 1-HIIT: 349,31 ± 14,49; 3-HIIT: 341,68 ± 23,78 g; VN vs. 1-HIIT, P = 0.022; UN vs. 3-HIIT, P = 0,001) ondanks een vergelijkbare voedselinname (UN: 124,34 ± 3,70; 1-HIIT: 122,09 ± 8,68; 3-HIIT: 122,09 ± 5,40 g/dag).
Figuur 4 toont de effecten van 1- en 3-HIIT-protocollen op cardiale hypertrofie. Vergeleken met de VN-groep induceerden beide HIIT-protocollen harthypertrofie, zoals blijkt uit de toename van het hart/lichaamsgewicht (UN: 3,59 ± 0,24 vs. 1-HIIT: 4,82 ± 0,34 vs. 3-HIIT: 5,01 ± 0,50 mg/g; Figuur 4A; VN vs. 1-HIIT, P = 0,001; UN vs. 3-HIIT, P = 0,001) en linkerventrikel / lichaamsgewicht ratio's (UN: 1,76 ± 0,22 vs. 1-HIIT: 2,68 ± 0,51 vs.3-HIIT: 2,85 ± 0,23 mg/g; Figuur 4B; VN vs. 1-HIIT, P = 0,001; VN vs. 3-HIIT, P = 0,001).

Figuur 1: Software-aanpassingen voor VO2max test. (A) Opname van een nieuw experiment. (B) Gegevens over dieren. (C) Kalibratie van gassen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2: Schematisch diagram van HIIT-protocollen. (A) 1-HIIT- en (B) 3-HIIT-protocollen. Afkorting: HIIT = intervaltraining met hoge intensiteit; 1-HIIT = HIIT uitgevoerd met enkele dagelijkse sessies; 3-HIIT = HIIT uitgevoerd met 3 korte dagelijkse sessies. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3: Effecten van 1-HIIT- en 3-HIIT-protocollen op gezondheidsmarkers. (A) VO2max, (B) lichaamsgewicht en (C) voedselinname. Gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde ± SD; n = 16 voor elk van de drie groepen. Een- of tweerichtings-ANOVA gevolgd door de test van Tukey. Verschillende letters geven statistische verschillen aan. P < 0,05. Afkortingen: HIIT = intervaltraining met hoge intensiteit; VO2max = maximaal zuurstofverbruik; pre-tr = Pre-training; post-tr = Na-training; UN = ongetraind; 1-HIIT = HIIT uitgevoerd met enkele dagelijkse sessies; 3-HIIT = HIIT uitgevoerd met 3 korte dagelijkse sessies. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 4: Effecten van 1- en 3-HIIT-protocollen op cardiale hypertrofie. (A) Hart/lichaamsgewicht verhouding; (B) verhouding linkerventrikel / lichaamsgewicht. Gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde ± SD; n = 16 voor elk van de drie groepen. Een- of tweerichtings-ANOVA gevolgd door de test van Tukey. Verschillende letters geven statistische verschillen aan. P < 0,05. Afkortingen: HIIT = intervaltraining met hoge intensiteit; UN = ongetraind; 1-HIIT = HIIT uitgevoerd met enkele dagelijkse sessies; 3-HIIT = HIIT uitgevoerd met 3 korte dagelijkse sessies. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Dit artikel belicht voor het eerst de werkzaamheid van een geaccumuleerd HIIT-protocol voor ratten. Het geaccumuleerde HIIT-protocol was net zo efficiënt als een traditioneel HIIT-protocol dat werd uitgevoerd met enkele dagelijkse sessies om gewichtstoename te voorkomen, VO2max te verbeteren en harthypertrofie te induceren bij jonge mannelijke Wistar-ratten. De verbetering van de VO2max en de ontwikkeling van cardiale hypertrofie zijn de meest bekende aanpassingen aan aerobe training en zijn belangrijke biomarkers voor de gezondheid17.
Door gebruik te maken van een MICT-protocol met Wistar-ratten van dezelfde leeftijd als die in de huidige studie werden gebruikt, ontdekten Costa-Pereira et al.14 ook dat een geaccumuleerd trainingsprotocol (drie dagelijkse sessies met een interval van 4 uur tussen de sessies, 10-20 minuten/sessie, op 50-60% van de maximale capaciteit, vijf dagen/week gedurende acht weken) even efficiënt was als het trainingsprotocol dat werd uitgevoerd met enkele dagelijkse sessies (enkele dagelijkse sessies, 30-60 min/sessie, bij 50-60% van de maximale capaciteit, vijf dagen/week gedurende acht weken) bij het voorkomen van gewichtstoename en het induceren van harthypertrofie14. Costa-Pereira et al. vonden een afname van 5,12 en 9,85% in lichaamsgewicht en een toename van respectievelijk 16,22 en 18,61% in de hart/lichaamsgewichtverhouding in de geaccumuleerde en enkele dagelijkse sessies MICT-groepen, vergeleken met de ongetrainde controlegroep.
Hier vonden we superieure resultaten met HIIT. De 1-HIIT- en 3-HIIT-groepen vertoonden een afname van 9,12 en 11,10% in lichaamsgewicht, een toename van 35,51 en 35,19% in VO2max en een toename van respectievelijk 34,26 en 39,55% in hart/lichaamsgewicht in vergelijking met de ongetrainde groep. Sommige onderzoeken hebben aangetoond dat traditionele HIIT-protocollen superieur zijn aan MICT-protocollen wat betreft het verhogen van het volume van rode bloedcellen, het maximale hartminuutvolume (voornamelijk door hartejectie en/of contractiliteit) en de mitochondriale dichtheid van de skeletspieren18. Deze fysiologische aanpassingen lijken de superioriteit van traditionele HIIT-protocollen (vergeleken met MICT-protocollen) te verklaren bij het vergroten van de aerobe capaciteit en het induceren van fysiologische harthypertrofie. De resultaten van de huidige studie en de studie van Costa Periera et al.14 geven aan dat deze superioriteit van HIIT versus MICT kan worden waargenomen wanneer deze modaliteiten worden uitgevoerd met korte periodes van inspanning gedurende een dag.
De belangrijkste kracht van dit opgebouwde HIIT-protocol is dat de sessies slechts 5 minuten duren, drie keer per dag. Andere sterke punten zijn het gemak van het aanpassen van de instelling van de loopband en het omgaan met dieren. Zodra de maximale snelheid is verkregen uit de VO2max-test, wordt de loopband op een vlakke helling ingesteld. De snelheid is voor elke wedstrijd hetzelfde, afhankelijk van de intensiteit die voor die specifieke trainingsweek is voorgeschreven. Een ander positief aspect is dat de periodes tijdens alle trainingssessies hetzelfde aantal en dezelfde duur hebben: 6 periodes van 1 minuut afgewisseld met 1 minuut passief herstel uitgevoerd in enkele dagelijkse sessies voor de 1-HIIT-groep; en 2 periodes van 1 minuut afgewisseld met 1 minuut passief herstel driemaal per dag met een interval van 4 uur tussen de periodes voor de 3-HIIT-groep. Ten slotte is de keuze voor passief herstel een andere faciliteit, aangezien de onderzoeker na het einde van elke wedstrijd het dier van de loopband haalt en in zijn kooi plaatst tot het begin van de volgende wedstrijd. Dus na de loopband worden aan het begin van elke trainingssessie aanpassingen ingesteld en zijn er geen extra aanpassingen nodig gedurende de hele trainingssessie.
De huidige studie heeft ook enkele beperkingen. Niet alle laboratoria hebben een gasanalysator om het maximale zuurstofverbruik te meten. Deze beperking kan echter worden overwonnen door protocollen voor maximale fysieke capaciteit te gebruiken die geen metabole loopbanden gebruiken om VO2max te bepalen voor het voorschrijven van trainingsintensiteit, inclusief een eerder gepubliceerd HIIT-protocol19. Een andere beperking is dat, in vergelijking met protocollen die gebruik maken van continue inspanning van lage tot matige intensiteit, de dieren meer moeite hebben om de loopsnelheid vast te houden omdat deze aan het begin van elke wedstrijd al hoog is. Het gebruik van shock kan dus hoger zijn in dit geaccumuleerde protocol dan in een MICT-protocol. Dit vereist meer aandacht van de onderzoeker, omdat het ongepast is om een oefensessie met vijf of meer ratten tegelijk uit te voeren.
Ten slotte is dit protocol voor lichaamsbeweging ontworpen voor gezonde jonge Wistar-ratten; Toekomstige studies zouden dit protocol moeten testen met ratten van verschillende leeftijden en gezondheidsproblemen. Bovendien, hoewel een volledige karakterisering van de fysiologische aanpassingen aan het geaccumuleerde HIIT-protocol buiten het bestek van deze studie valt, rechtvaardigt het toekomstig onderzoek. Alles bij elkaar onthullen deze bevindingen voor het eerst de effecten van een geaccumuleerd HIIT-protocol op fysiologische aanpassingen aan trainingstraining bij jonge Wistar-ratten. Dit nieuwe HIIT-protocol kan een meer haalbare strategie zijn dan traditionele HIIT-protocollen, omdat in deze nieuwe aanpak lichaamsbeweging kan worden opgesplitst in zeer korte sessies gedurende de dag.
De auteurs hebben geen belangenconflicten te melden.
We danken het Centro Integrado de Pós-Graduação e Pesquisa em Saúde, (CIPq-Saúde) van de Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM) voor het leveren van apparatuur en technische ondersteuning voor experimenten. Wij danken de Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) (financiële nummers APQ-00214-21, APQ-00583-21, APQ-00938-18, APQ-03855-16, APQ-01728-18), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) (nummer 438498/2018-6) en Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)-Finance code 001 voor het verlenen van financiële ondersteuning.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| GraphPad Software | GraphPad Prism 7.0: versie 7.00 voor Mac OS X, GraphPad Software, San Diego, CA, VS | N/A | Statistisch programma |
| Metabolische analyzer | Oxyleptro, Harvard Apparatus, Spanje | N/A | Metabolische analyzer |
| Ratten | Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri | N/A | 32 mannelijke Wistar-ratten |
| Loopband | Insight | N/A | Loopband |
| Weegschaal | precies elektronische digitale weegschaal om ratten te wegen |
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen