Protokół ten zapewnia skuteczną metodę badania wpływu HIIT na kilka markerów zdrowia w modelu otyłości wywołanej dietą. Procedura opiera się na wcześniejszych badaniach, aby umożliwić bardziej efektywną czasowo metodę badania wielu zmiennych wynikowych, takich jak zmienne treningu fizycznego, markery regulacji apetytu i inwazyjne analizy składu ciała 3,7,8,18,23,24. Zawartość diety, czas trwania i protokół interwencji ruchowej były zgodne z wcześniejszymi publikacjami23,24. W tym badaniu zakupiono dostępną na rynku karmę laboratoryjną (patrz tabela materiałów). Karma laboratoryjna dla diety wysokotłuszczowej i kontrolnej zawierała taką samą ilość białka i mikroelementów. Zawartość węglowodanów i tłuszczów w dietach została zmodyfikowana tak, aby zapewnić bezpieczną metodę wywoływania otyłości w grupie eksperymentalnej (patrz Tabela 1).
8-tygodniowy okres indukcji otyłości zastosowany w niniejszym badaniu został zamodelowany w oparciu o wcześniejsze badania wykazujące znaczące zmiany masy ciała po dostarczeniu komercyjnej karmy laboratoryjnej składającej się w 45% kcal z tłuszczu (4,7 kcal / g), co reprezentuje rozkład makroskładników odżywczych występujący w typowej zachodniej diecie23. Dodatkowo, wcześniejsze badania wykazały skuteczność 8-tygodniowego protokołu HIIT w wpływie na spożycie pokarmu 7,8, profile tłuszczowe18,23 i przyrost mięśni18. Wyniki protokołu opisanego w tym badaniu były zgodne z wcześniejszymi badaniami donoszącymi, że HIIT wpływa na regulację apetytu, a także zmiany składu w zakresie otyłości i masy mięśniowej.
Zaletą tego protokołu jest to, że maksymalizuje intensywność treningu fizycznego u zwierząt i utrzymuje maksymalny wysiłek przez cały czas trwania protokołu. Ponieważ zwierzęta stale uczą się biegłego korzystania z bieżni i zwiększają sprawność, prędkość bieżni jest odpowiednio zwiększana w stosunku do ich wydajności. Co więcej, zastosowanie nachylenia 5,0% pozwala zwierzętom osiągnąć maksymalną intensywność w każdej sesji i przez cały czas trwania protokołu szybciej, niż byłoby to osiągnięte bez użycia nachylenia. W rezultacie, wydajność ćwiczeń jest maksymalizowana dla każdego treningu i przez cały czas trwania protokołu.
Podczas badania jedno zwierzę nie było w stanie ukończyć protokołu eksperymentalnego z powodu choroby, w wyniku czego n = 39 zwierząt ukończyło badanie, przy czym tylko n = 9 szczurów w kohorcie HFD. Protokół ten został początkowo zaprojektowany do oceny zmian w profilach cytokin w odpowiedzi na ćwiczenia i dietę, a analiza mocy wykazała ponad 90% moc identyfikacji różnicy (p < 0,05) w głównej cytokinie docelowej (iryzynie). Przyszłe badania z wykorzystaniem tego modelu powinny opierać się na unikalnych analizach mocy w celu określenia odpowiednich wielkości prób.
Badanie to miało na celu przede wszystkim zbadanie fizjologicznych wyników HIIT w modelu otyłości wywołanej dietą u gryzoni oraz maksymalizacja intensywności ćwiczeń. Protokół ten był w stanie wykazać zmienność ADG i otyłości w odpowiedzi na dietę i HIIT (ryc. 6 i ryc. 7). Przyszłe badania mogą w szczególności zidentyfikować reakcje układu hormonalnego, miokin i adipokiny na HIIT. Wyjaśnienie tych mechanizmów może okazać się korzystne w leczeniu i profilaktyce otyłości i chorób współistniejących.
Badanie to wykazało również wpływ diety i HIIT na spożycie paszy. Wyniki wskazały, że gdy zwierzęta spożywały dietę wysokotłuszczową, wyszkolone zwierzęta spożywały więcej kalorii niż zwierzęta nietrenowane. W przeciwieństwie do tego, gdy zwierzęta jadły dietę kontrolną, wyszkolone zwierzęta spożywały mniej kalorii niż zwierzęta niewyszkolone, wykazując różne reakcje regulacji apetytu w zależności od składu diety. Dlatego strategie odchudzania, które wykorzystują HIIT, mogą być mniej skuteczne dla tych, którzy jednocześnie spożywają dietę wysokotłuszczową, ponieważ mogą być bardziej skłonni do spożywania nadmiaru kalorii. Natomiast zbilansowane spożycie makroskładników odżywczych podczas HIIT może sprzyjać niskiemu spożyciu kalorii, a tym samym ułatwiać utratę wagi. Model ten może ułatwić wysiłki badawcze mające na celu głębsze zrozumienie mechanizmów stojących za bilansem energetycznym i wysiłki na rzecz opracowania skutecznych strategii odchudzania.
Wreszcie, protokół ten wykazał zmienność tkanki serca między kohortami, odzwierciedlając zmiany adaptacyjne w składzie ciała w odpowiedzi na dietę i trening fizyczny. Dane te sugerują, że indukcja otyłości, po której następuje HIIT, może predysponować osoby do przerostu mięśnia sercowego bez towarzyszących zmian w wielkości wątroby. Przyszłe analizy mające na celu określenie mechanizmów stojących za tymi odkryciami mogą być przydatne do badania przerostu mięśnia sercowego i powiązań metabolicznych między otyłością, HIIT i chorobami sercowo-naczyniowymi.
Protokół opisany w tym badaniu ma kilka ograniczeń. Po pierwsze, bieżnia użyta w tym badaniu miała pięć pasów, co pozwalało na bieganie pięciu szczurów jednocześnie. Chociaż ten sposób realizacji protokołu był skuteczny, trudno było pojedynczemu badaczowi zająć się każdym ze zwierząt jednocześnie. Zdarzały się sytuacje, w których opiekun bieżni miał trudności z podzieleniem uwagi na wiele zwierząt potrzebujących stymulacji szczotkami z włosia. W przyszłości priorytetem będzie zapewnienie dostępności większej liczby personelu badawczego, który będzie pomagał w opracowywaniu protokołów szkoleniowych. Ponadto model bieżni z pięcioma torami nie ma możliwości pomiaru wymiany gazowej, a zatem nie można było ocenić tlenowego/beztlenowego metabolizmu zwierząt podczas protokołu. Firma, która dostarczyła bieżnię dla gryzoni (patrz tabela materiałów), oferuje bieżnię z możliwością pomiaru wymiany gazowej, ale jest to bieżnia jednotorowa, a zatem wymagałaby znacznie więcej czasu i wysiłku. Wysiłek ten może być jednak opłacalny dla badaczy, którzy muszą mierzyć lub kontrolować konkretne wyniki kalorymetrii pośredniej. Ponadto dostępnych jest bardzo niewiele dowodów na to, w jaki sposób siatka wstrząsów może wpływać na wydajność ćwiczeń, co należy wziąć pod uwagę przy interpretacji wyników tego modelu. Wreszcie, protokół ćwiczeń opisany w tym badaniu został opracowany z młodymi samicami szczurów Sprague-Dawley. Wcześniejsze badania wykazały efekty dymorficzne płciowo, zwłaszcza w odniesieniu do HIIT i regulacji apetytu 3,7. Chociaż przewiduje się podobne wyniki, w tym protokole nie testowano zwierząt różnych gatunków, wieku, płci ani wyników zdrowotnych.
W porównaniu z wcześniejszymi modelami, protokół ten demonstruje bardziej efektywną czasowo metodę oceny szeregu zmiennych wynikowych. Na przykład, protokół ten był w stanie zidentyfikować interakcje między HIIT a regulacją apetytu w protokole, który obejmował cztery sesje treningowe tygodniowo przez 8 tygodni, w porównaniu z wcześniejszymi badaniami, które obejmowały pięć sesji treningowych tygodniowo przez 8 tygodni24 lub nawet 12 tygodni treningu8. Dodatkowo, ten projekt badania pozwolił na analizę różnych markerów zdrowia, takie jak dane dotyczące ćwiczeń, markery regulacji apetytu i skład ciała. Markery te, jak również adaptacje serca do treningu fizycznego, stanowią obiecujący sposób oceny adaptacji treningowych układu sercowo-naczyniowego. Pomiary funkcji śródbłonka, składu włókien mięśniowych i przerostu miocytów serca można łatwo dodać, aby lepiej zrozumieć te adaptacje wywołane wysiłkiem fizycznym. Co więcej, protokół ten obejmował eskalacje intensywności w oparciu o wydajność. Taki projekt pozwolił na maksymalizację wyników treningu i zapewnił, że szczury nie przystosowały się do środowiska ćwiczeń i nie zbliżyły się do modelu ciągłego treningu o umiarkowanej intensywności pod koniec interwencji. Pokazano to na rysunku 2; w szczególności prędkości sprintu tych zwierząt były ponad dwukrotnie większe niż prędkości osiągnięte w poprzednich publikacjach, które wykazały wiele adaptacji sercowo-naczyniowych, mięśni szkieletowych i termoregulacji zgodnych z interwencjami HIIT25.