Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Randomiseret kontrolleret forsøg for at studere de akutte virkninger af styrketræning på insulinfølsomhed hos overvægtige voksne

Published: December 1, 2023 doi: 10.3791/65478
Automatic Translation
1, 2, 3, 4, 1, 1, 5, 1,4
1Department of Physical Education, Federal University of the Jequitinhonha and Mucuri Valleys, 2Laboratory of Exercise Biology and Immunometabolism, Centro Integrado de Pós-Graduação e Pesquisa em Saúde, Programa Multicêntrico de Pós-Graduação em Ciências Fisiológicas, Federal University of the Jequitinhonha and Mucuri Valleys, 3Occupational Safety & Health, Los Alamos National Laboratory, 4Department of Health, Exercise, and Sports Sciences, University of New Mexico, 5School of Physical Education and Sport, University of Sao Paulo

Summary

Denne undersøgelse beskriver en randomiseret kontrolleret forsøgsprotokol, der sigter mod at vurdere de akutte virkninger af styrketræningsvolumen på insulinfølsomhed hos overvægtige personer.

Abstract

En akut session med styrketræning (SE) forbedrer insulinfølsomheden (IS) i flere timer; virkningerne af SE-volumen (dvs. antal sæt) er imidlertid ikke blevet undersøgt grundigt. Selvom det er intuitivt, at noget SE er bedre end ingen, og mere er bedre end nogle til forbedring af IS, kan sessioner med høj volumen være udfordrende for syge befolkninger at gennemføre, især overvægtige voksne, for hvem selv en rask gåtur kan være udfordrende. Denne protokol beskriver et randomiseret klinisk forsøg for at vurdere de akutte virkninger af SE på IS hos overvægtige voksne. Inklusionskriterierne er body mass index >30 kg/m2, central fedme (taljemål >88 cm og >102 cm for henholdsvis kvinder og mænd) og alder >40 år. Deltagerne vil blive fortrolig med SE (7 øvelser rettet mod større muskelgrupper) og vil derefter udføre tre sessioner i en randomiseret rækkefølge: session 1 - højvolumen session (3 sæt / øvelse); session 2 - session med lavt volumen (1 sæt / øvelse); Session 3 - Kontrolsession (ingen øvelse). Kosten kontrolleres dagen før og på dagen for sessionerne. Sessioner afsluttes om natten, og en oral glukosetolerancetest udføres næste morgen, hvorfra flere indekser af IS vil blive afledt, såsom arealet under kurven (AUC) for glukose og insulin, Matsuda-indekset, Cederholm-indekset, muskel-IS-indekset og Gutt-indekset. Baseret på pilotundersøgelser forventer vi ~15% forbedring i IS (insulin AUC, og Matsuda og Cederholm indekser) efter højvolumensessionen og ~8% forbedring efter lavvolumensessionen sammenlignet med kontrolsessionen. Denne undersøgelse vil gavne personer, der finder SE-sessioner med høj volumen udfordrende, men stadig sigter mod at forbedre deres IS ved at investere 1/3 af deres tid og kræfter.

Introduction

Selvom de kroniske virkninger af styrketræning på insulinfølsomhed gentagne gange er blevet vist 1,2,3, kan selv en akut session med styrketræning forbedre insulinvirkningen i op til 48 timer 4. Denne effekt er blevet påvist hos raske 5,6,7,8, overvægtige 9, ældre10, insulinresistente personer4 og type 2 diabetes mellitus patienter11. Andre har ikke rapporteret positive effekter 12,13,14,15,16,17, og det er uklart, hvorfor disse forskelle opstår.

I en nylig narrativ gennemgang18 blev det foreslået, at styrketræningsvolumen (antallet af sæt pr. Øvelse) er afgørende for at forbedre insulinfølsomheden. For eksempel viste en nylig systematisk gennemgang og metaanalyse, at sessioner sammensat af 21 sæt eller mere førte til en større forbedring i insulinvirkning sammenlignet med sessioner med færre end 21 sæt19. Imidlertid understøtter kun begrænsede beviser fra litteraturen direkte denne opfattelse. For eksempel forbedrede træningsvolumen med højere styrke (30 sæt) glukosemetabolismen mere end lavere volumen (10 sæt)20. Men det er værd at bemærke, at denne undersøgelse implementerede styrkeøvelser i kredsløbsstil, hvilket begrænser sammenligningen med traditionelle styrkeøvelser. I en anden undersøgelse blev der observeret bedre insulinfølsomhed efter en 32-sæt styrketræningsprotokol sammenlignet med en 8-sæt protokol21. Imidlertid blev graden af indsats efter sæt ikke rapporteret, og den var formodentlig større efter højvolumenprotokollen. Dette er vigtigt, fordi graden af indsats (eller nærhed til koncentrisk muskelsvigt, karakteriseret som manglende evne til at fortsætte sættet på grund af svigt i den koncentriske bevægelse af en given gentagelse) også er blevet betragtet som en vigtig variabel for at forbedre insulin og glukosemetabolisme18. Således udelukker de begrænsede tilgængelige undersøgelser om emnet sammen med deres metodologiske begrænsninger yderligere slutninger vedrørende virkningerne af styrketræningsvolumen på insulinfølsomheden.

Et andet interessant punkt, når man diskuterer styrketræningsvolumen, er, at det i sagens natur er forbundet med tidsforpligtelse. Et lavere træningsvolumen betyder ved design mindre tid brugt i gymnastiksalen. Blandt årsagerne til ikke at overholde et træningsprogram er mangel på tid øverst på listen22. Således betyder en styrketræningssession med lav volumen, der effektivt forbedrer insulinfølsomheden, mindre tidsforpligtelse23 og kan resultere i højere langsigtet overholdelse. Desuden er subjektive følelser, såsom selveffektivitet (selvopfattelse af evnen til at opnå noget) og fornemmelser af glæde og sjov (nydelse), også relateret til træningsoverholdelse24,25,26. Det er rimeligt at spekulere i, at folk måske føler sig mere selvsikre og nyder deres træningsoplevelse mere, når de udfører en lavvolumen styrkeøvelse, der oversætter til sundhedsforbedring.

For at løse hullerne i litteraturen, der er opsummeret ovenfor, beskriver vi en protokol for et randomiseret, kontrolleret, crossover, klinisk forsøg med det primære formål at vurdere virkningerne af styrketræningsvolumen på insulinfølsomhed hos overvægtige individer. Som et sekundært mål vurderer vi virkningerne af styrketræningsvolumen på subjektive følelser (self-efficacy, hengivenhed og nydelse).

Protokollen her beskriver et randomiseret, kontrolleret, 3-vejs, crossover, klinisk forsøg. Den kronologiske rækkefølge af protokollen omfatter: en vurdering før deltagelse af sundhedshistorie og antropometriske foranstaltninger (kropsmasse, højde, taljeomkreds og kropssammensætning); en aftale med holdets certificerede ernæringsekspert en introduktionsperiode med styrkeøvelserne og subjektive følelsesspørgeskemaer; styrkevurdering i hver øvelse; tilfældig fordeling af rækkefølgen af sessionerne udførelse af de 3 sessioner (adskilt af 7-28 dage), der straks efterfølges af besvarelse af de subjektive følelsesspørgeskemaer; en oral glukosetolerancetest (OGTT) næste morgen og dataanalyse. Figur 1 afgrænser protokoldesignet.

Figure 1
Figur 1: Undersøgelsens udformning. Et rutediagram over forsøgsmetoden følges her. 1: Fede (body mass index [BMI] >30 kg/m2; taljemål >102/88 cm) forsøgspersoner; 2: Antropometriske vurderinger og fortrolighed; tilfældig tildeling til 3: styrketræningssession med høj volumen (21 sæt), 4: styrkeøvelsessession med lav lydstyrke (7 sæt) eller 5: kontroldag; 6: standard måltid efter sessioner; 7: sove og natten over hurtigt; 8: oral glukosetolerancetest. Klik her for at se en større version af denne figur.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Få etisk godkendelse til undersøgelsen ved at indsende undersøgelsesprotokollen og informeret samtykkedokument til det lokale Institutional Review Board (IRB) eller den lokale forskningsetiske komité (REC). Undersøgelsen kan kun påbegyndes efter IRB- eller REC-godkendelse. Resultaterne nedenfor er fra en pilotundersøgelse, hvor forsøgspersoner underskrev et skriftligt informeret samtykke før tilmelding. Efter IRB- eller REC-godkendelse skal du prospektivt registrere protokollen i et offentligt lager, f.eks. Kliniske forsøg (https://clinicaltrials.gov). Hvis dit land har et nationalt lager, skal du registrere protokollen der (for eksempel i Brasilien er der de brasilianske kliniske forsøg (https://ensaiosclinicos.gov.br). Denne undersøgelse blev godkendt af den lokale IRB (certifikatnummer CAAE 63190422.0.0000.5108) og blev prospektivt registreret i et klinisk forsøgsregister (ReBEC #RBR-3vj5dc5 https://ensaiosclinicos.gov.br/rg/RBR-3vj5dc5).

1. Udvælgelse og forberedelse af frivillige

  1. Beregn den stikprøvestørrelse, der kræves til forsøgene
  2. Vælg emner, der: er overvægtige (body mass index >30 kg / m2); har central fedme (taljemål > 102/88 cm hos mænd / kvinder); er >40 år er i stand til at udføre styrkeøvelser.
  3. Ekskluder forsøgspersoner, der: viser tegn, symptomer eller tilstedeværelse af diabetes eller enhver anden metabolisk sygdom, hjerte-kar-sygdom, cerebrovaskulær sygdom, nyresygdom, luftvejssygdom og osteoartikulær sygdom27; rapportere ved hjælp af medicin, der kan påvirke de forventede resultater (herunder orale præventionsmidler28); rapportere brug af anabolske steroider; er gravid eller har til hensigt at blive gravid i løbet af undersøgelsen Beskriv kosttilskudsindtag, der vides at påvirke træningsevnen, såsom koffein, beta-alanin, kreatin og natriumbicarbonat29.
  4. Få deltagerens underskrift i det informerede samtykke og gem det i et privat skab.

2. Mål deltagerens kropssammensætning

  1. Til denne undersøgelse skal du evaluere kropssammensætning ved hjælp af røntgenabsorptiometri med dobbelt energi efter producentens instruktioner til analyse af fedtmasse, fedtfri masse. Imidlertid kan enhver anden etableret metode (dvs. Bod Pod, vejning under vand, hudfoldning) anvendes.

3. Kostkontrol

  1. Planlæg en aftale med forskergruppens certificerede ernæringsekspert for at instruere deltagerne i, hvordan de logger deres 3-dages (2 hverdage, 1 weekend) diæt.
  2. Udvikle en madplan med ernæringseksperten baseret på deltagernes energibehov og fødeindtag for at sikre en isokalorisk diæt dagen før og på dagen for sessionerne30.

4. Fortrolighed

  1. Få deltagerne til at udføre 5 introduktionssessioner, adskilt af mindst 2 dage.
    1. Introduktionssession 1
      1. Instruer deltageren om løfteform: bevægelsesområde, varighed af koncentriske og excentriske faser (~ 3 s samlet rep-varighed) i hver af de 7 styrkeøvelser (1 - hex-bar squat; 2 - bænkpres; 3 - benpres; 4 - lat pulldown; 5 - benforlængelse; 6 - skuldertryk; 7 - benkrølle).
      2. Instruer deltageren i, hvordan de bedømmer deres indsats baseret på OMNI-RES skala30.
      3. Få deltageren til at udføre en opvarmning på 5 min ved at gå på et løbebånd ved ~ 3-4 km / t.
      4. Få deltageren til at udføre 3 sæt af 8 gentagelser i hver af de 7 øvelser, som de anser for lette eller mellem niveau 3 og 4 i henhold til OMNI-RES-skalaen.
      5. Tillad 90 til 120 s restitution mellem sæt og øvelser.
    2. Introduktionssession 2
      1. Instruer deltageren i, hvordan man besvarer kærlighedsskalaen31,32, den fysiske aktivitets fornøjelsesskala (PACES) 32,33 og self-efficacy skalaen 34.
      2. Få deltageren til at besvare kærlighedsskalaen før introduktionssessionen.
      3. Lad deltageren udføre en opvarmning på 5 min ved at gå på et løbebånd med 3-4 km / t.
      4. Lad deltageren udføre 3 sæt af 8 gentagelser i hver af de 7 øvelser, som de anser for hårde eller mellem niveau 5 og 7 i henhold til OMNI-RES skalaen.
      5. Tillad 90 til 120 s restitution mellem sæt og øvelser.
      6. Få deltageren til at besvare kærlighedsskalaen, PACES og self-efficacy-skalaen efter introduktionssessionen.
    3. Introduktionssession 3
      1. Få deltageren til at besvare kærlighedsskalaen før introduktionssessionen.
      2. Få deltageren til at udføre en opvarmning på 5 min ved at gå på et løbebånd ved ~ 3-4 km / t.
      3. Lad deltageren udføre 3 sæt af 8 gentagelser i hver af de 7 øvelser, som de anser for hårde, eller mellem niveau 7 og 9 i henhold til OMNI-RES skalaen.
      4. Tillad 90 til 120 s restitution mellem sæt og øvelser.
      5. Få deltageren til at besvare kærlighedsskalaen, PACES og self-efficacy-skalaen efter introduktionssessionen.
    4. Introduktionssession 4
      1. Få deltageren til at besvare kærlighedsskalaen før introduktionssessionen.
      2. Lad deltageren udføre en opvarmning på 5 min ved at gå på et løbebånd med 3-4 km / t.
      3. Lad deltageren udføre 3 sæt af 8 gentagelser i hver af de 7 øvelser, som de anser for hårde og ekstremt hårde eller mellem niveau 9 og 10 i henhold til OMNI-RES skalaen.
      4. Tillad 90 til 120 s restitution mellem sæt og øvelser.
      5. Få deltageren til at besvare kærlighedsskalaen, PACES og self-efficacy-skalaen efter introduktionssessionen.
    5. Introduktionssession 5
      1. Få deltageren til at efterligne styrketestene (se detaljer i trin 5). Intervallet mellem bekendtgørelsessessioner kan være op til 7 dage og kan planlægges baseret på tilstedeværelsen af forsinket muskelømhed.
        BEMÆRK: Denne sidste introduktionssession er beregnet til at gøre deltageren bekendt med styrketestene. Det er ekstremt vigtigt i denne undersøgelse at have en grundig introduktionsperiode 1) for at sikre, at deltageren kan udføre sættene ved eller meget tæt på koncentrisk svigt18 og 2) for at undgå den negative effekt af muskelskader på insulinfølsomheden35,36,37.

5. Styrketest (maksimalt 8 gentagelser)

  1. Udfør styrketestene (maksimalt 8 gentagelser [RM]) i hver af de 7 øvelser i alt mindst 72 timer (men ikke længere end 7 dage) efter den sidste introduktionssession.
    1. Lad deltageren udføre en opvarmning i 5 minutter ved at gå på et løbebånd med 3-4 km / t.
    2. Få deltageren til at udføre 1 sæt med lav belastning (12 gentagelser, 40% -50% af RM, 3-4 OMNI-skala) før hver øvelse.
    3. Juster vægten til den forventede belastning, hvor deltageren vil kunne udføre 8, men ikke 9, gentagelser med god form. Optag denne belastning.
    4. Hvis deltageren ikke er i stand til at udføre 8 gentagelser på grund af tab af god form, koncentrisk muskelsvigt, eller hvis deltageren stopper sættet frivilligt på grund af træthed, skal du reducere belastningen med 5-10%, lad dem hvile i 3-5 minutter og få et andet forsøg.
    5. Hvis deltageren er i stand til at udføre 9 gentagelser, skal du øge belastningen med 5-10%, lad dem hvile i 3-5 minutter og få et andet forsøg.
    6. Gentag trin 5.1.4 og 5.1.5, indtil deltageren er i stand til at udføre 8, men ikke 9 gentagelser, og registrere belastningen.
      BEMÆRK: For at undgå interratervariabilitet skal det samme forskerteammedlem udføre styrketest med alle deltagere.
    7. Udfør testene i samme rækkefølge af øvelserne beskrevet ovenfor 1 - hex bar squat; 2 - bænkpres; 3 - bentryk; 4 - lat pulldown; 5 - ben forlængelse; 6 - skulder tryk; 7 - benkrølle, hvilket giver mindst 3 minutter mellem øvelserne.
      BEMÆRK: Basér den forventede belastning på udførelsen af den femte introduktionssession, når styrketestene efterlignes. For at undgå overdreven træthed er det optimalt at finde 8 RM-belastningen i det første forsøg på hver øvelse, men 2 forsøg er acceptable.

6. Tilfældig sessionstildeling

  1. Udskriv tilfældige sekvenser med tallene 1, 2 og 3, der repræsenterer henholdsvis høj volumen, lav lydstyrke og kontrol, og indsæt hver enkelt i uigennemsigtig, sekventielt nummereret konvolut og forsegl konvolutterne.
  2. Åbn konvolutterne for at afsløre sessionsrækkefølgen efter styrketestene.
    BEMÆRK: Trin 6.1 skal udføres af en forskningssamarbejdspartner, der ikke er direkte involveret i dataindsamling eller ansvarlig for at åbne konvolutterne.

7. Blind dataindsamling

  1. Instruer deltageren om ikke at oplyse, hvilken session de udførte aftenen før til medarbejderne i det kliniske laboratorium, hvor OGTT vil blive udført.
  2. Få en forskningssamarbejdspartner, der ikke er direkte involveret i dataindsamling og analyser, til at fordoble indtastningen af dataene fra OGTT i separate regneark ved hjælp af koder til at skjule deltagerens identitet og udførte session.
    BEMÆRK: På grund af egenskaber, der er forbundet med dette undersøgelsesdesign (motion), er det ikke muligt at blinde både deltageren og terapeuten.

8. Træningssessioner

  1. Session 1 - høj lydstyrke
    1. Instruer deltageren om ikke at deltage i moderat til høj intensitetstræning i mindst 2 dage før sessionen.
    2. Instruer deltageren om at følge den diæt, som ernæringseksperten har ordineret dagen før og på dagen for sessionen. Det sidste måltid er kl. 18.30
    3. Instruer deltageren om at rapportere til gymnastiksalen kl. 19:30.
    4. Få deltageren til at besvare kærlighedsskalaen før træningssessionen kl. 19:55.
    5. Lad deltageren udføre en opvarmning i 5 minutter ved at gå på et løbebånd med 3-4 km / t.
    6. Få deltageren til at udføre 3 sæt med så mange gentagelser som muligt (indtil koncentrisk muskelsvigt eller indtil deltageren stopper sættet frivilligt) i hver af de 7 øvelser med belastningen fra 8 RM-testen og registrer antallet af gentagelser i hvert sæt.
    7. Bed deltageren om at bedømme deres indsats baseret på OMNI-RES-skalaen efter hvert sæt og rekord. Tillad 120 s restitution mellem sæt og øvelser.
    8. Få deltageren til at besvare kærlighedsskalaen, PACES og self-efficacy-skalaen, når de er færdige med sessionen.
    9. Få deltageren til at indtage måltidet efter sessionen mellem kl. 21.00-21.30 og instruer deltageren om ikke at indtage noget andet (undtagen vand) før næste morgen, hvor OGTT udføres, og send dem hjem.
  2. Session 2 - lav lydstyrke
    1. Gentag trin 8.1.1 til 8.1.3. Få deltageren til at besvare kærlighedsskalaen kl. 20.35. Gentag trin 8.1.5.
    2. Få deltageren til at udføre 1 sæt med så mange gentagelser som muligt (indtil koncentrisk muskelsvigt eller indtil deltageren stopper sættet frivilligt) i hver af de 7 øvelser med belastningen fra 8 RM-testen og registrer antallet af gentagelser i hvert sæt.
    3. Gentag trin 8.1.7 til 8.1.9
  3. Session 3 - kontroldag
    1. Procedurerne gentages fra punkt 8.1.1 til 8.1.4.
    2. Placer deltageren i hver øvelse/udstyr i 30 sekunder (efterligner den aktive indstillede periode), men instruer dem i ikke at udføre nogen muskelsammentrækning (eller blot at forblive stille i øvelsen/udstyret).
    3. Gentag trin 8.3.2 for 3 falske sæt for alle 7 øvelser (efterligner session 1, men uden muskelsammentrækning).
    4. Gentag trin 8.1.7 til 8.1.9

9. OGTT og dataanalyse

  1. Instruer deltagerne i at rapportere til laboratoriet mellem 7:00 og 7:30.
  2. Indsaml en fastende blodprøve som beskrevet i38,39.
  3. Få deltagerne til at indtage 75 g glukose i 300 ml opløsning. Indsaml blodprøver 30 min, 60 min, 90 min og 120 min efter glukoseindtagelse.
  4. Plasmaglucose og seruminsulinkoncentration måles i alle blodprøver som beskrevet i38,39. Afbild data fra OGTT.
  5. A) AUC for glucose og insulin beregnes efter den trapezformede regel40 b) det orale glucoseinsulinfølsomhedsindeks41 c) Matsuda-insulinfølsomhedsindekset42 d) Cederholms indeks43 e) insulinfølsomhedsindeksetfor muskel 44,45 f) Gutt-indekset46 g) indekset Avignon et al.,47 og h) Stumvoll et al. indeks48.

10. Statistisk analyse

  1. Analysér data, der er blindet for allokering, ved hjælp af kodede regneark fra trin 7.2.
  2. Udtryk data som middelværdi og standardafvigelse. Vurder datanormalitet med Shapiro-Wilk-testen. For normalt distribuerede data skal du analysere data med envejsanalyser af varians, hvis der observeres en signifikant hovedeffekt, skal du bruge post hoc Tukey-test.
  3. For ikke-parametriske data skal du bruge Kruskal-Wallis test eller Friedmans test. Overvej signifikans, når p-værdier er lavere end 0,05.
  4. Afslør allokering, når alle statistikker er kørt.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figur 2 viser repræsentative (fra en pilotundersøgelse) respons for glucose (figur 2A) og insulin (figur 2B) under OGTT. Normalt observeres toppe for glukose- og insulinværdier ved 30 minutters måling, hvilket efterfølges af et konstant fald indtil 120 minutters måling. Jo lavere glukosetoppen er, desto bedre er resultatet, hvilket er tegn på hæmning af hepatisk glucoseproduktion. Jo hurtigere faldet i glukose efter toppen er, desto bedre er resultatet, hvilket er tegn på hurtigere glukosebortskaffelse (normalt forbundet med skeletmuskulaturens glukoseoptagelse). For insulin, lavere værdier indikerer, at mindre insulin er nødvendig for at blive frigivet af pancreas beta celler til glykæmi kontrol. Denne fortolkning er dog kun gyldig for personer med funktionelle betaceller, da personer med dysfunktionelle (eller døde) betaceller vil have lavere insulinrespons under OGTT, men højere glykæmisk respons.

Figure 2
Figur 2: Oral glukosetolerancetest. Glykæmi (A) og insulin (B) svar på oral glukosetolerance test efter ingen øvelse (kontrol), 21 sæt styrke øvelser (høj volumen), og 7 sæt styrke øvelser (lav volumen) protokoller i overvægtige voksne. Data vist som gennemsnit (søjler) og standardafvigelse (fejlbjælker). Klik her for at se en større version af denne figur.

Figur 3 viser insulinfølsomhedsindekser afledt af OGTT. De mest almindelige er glucose (figur 3A) og insulin (figur 3B) AUC. Bemærk, at lavere AUC indikerer et bedre resultat. Med andre ord har personer, der viser lavere glykæmi og insulinkoncentration efter en standard glukoseudfordring, sandsynligvis bedre insulinfølsomhed. Andre insulinfølsomhedsindekser kan beregnes ud fra resultaterne af OGTT (figur 3C-I). Da de bruger forskellige parametre fra OGTT til at estimere insulinfølsomheden, varierer resultaterne mellem indekserne. Mønsteret er dog ens for de fleste indekser, da styrkeøvelser med lav og høj volumen forbedrer insulinfølsomheden, men overlegne resultater observeres efter sidstnævnte tilstand.

Figure 3
Figur 3. Insulinfølsomhedsindekser. Oral glukosetolerance testafledt insulinfølsomhed (IS) indekser (ISI) svar efter ingen motion (kontrol), 21 sæt styrkeøvelser (høj volumen), og 7 sæt styrkeøvelser (lav volumen) protokoller hos overvægtige voksne. Glukose (A) og insulin (B) område under kurven (AUC), oral glucose (OG) IS (C), Matsuda ISI (D), Cederholm ISI (E), muskel ISI (F), Gutt ISI (G), Avignon ISI (H) og Stumvoll ISI (I). *p<0,05; p<0.001 til Tukey post-hoc test. Data vises som individuelle værdier (plot), gennemsnit (søjler) og standardafvigelse (fejlbjælker). Klik her for at se en større version af denne figur.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Dette papir detaljerede trinene til et randomiseret kontrolleret forsøg, der havde til formål at vurdere virkningerne af styrketræningsvolumen på insulinfølsomhed hos overvægtige voksne. Randomiserede kontrollerede forsøg er de bedste forskningsprotokoller til at fastslå årsag og virkning af en behandling på en upartisk måde49,50. Specifikt vil vi i denne undersøgelse anvende et crossover-design, hvilket betyder, at hvert rekrutteret emne vil udføre hver tilstand i en randomiseret rækkefølge51 Selvom crossover-undersøgelser øger byrden for forsøgspersonerne og ikke er ideelle til langvarig behandling med overførselseffekter, reducerer dette design datavariabiliteten, og færre deltagere er nødvendige for at drage konklusioner52. Da de akutte virkninger af styrketræning på insulinfølsomhed ikke varer længere end 48 timer4, intervallet mellem sessioner vil være mindst 7 dage, og deltagerne kun vil gennemføre 3 tilstande, mener vi, at det nuværende undersøgelsesdesign med succes besvarer forskningsspørgsmålet.

Nogle vigtige aspekter af protokollen fortjener at blive behandlet. For eksempel har nogle foreslået, at multiledsøvelser, der rekrutterer store muskelmasser, bør ordineres for at observere de positive virkninger af styrketræning på insulinfølsomhed18. I denne protokol er 5 af de 7 øvelser (dødløft, bænkpres, benpres, lat pulldown og skulderpres) flerleddet, og de andre 2, selvom de er enkeltled, rekrutterer store muskelmasser (benforlængelse og benkrølle). Desuden er det blevet foreslået, at udførelse af sæt tæt på koncentrisk muskelsvigt er afgørende for at forbedre glykæmisk kontrol, som indikeret ved reducerede insulin- og glukoseniveauer18. Af denne grund blev sætene i den aktuelle protokol udført til koncentrisk fejl. Desuden valgte vi 7 øvelser sammensat af 3 sæt hver, da resultaterne af en systematisk gennemgang og metaanalyser rapporterede, at styrketræningssessioner sammensat af 21 sæt eller mere viste en større forbedring i insulinvirkning sammenlignet med sessioner med færre end 21 sæt19. Valget af 1 sæt i de samme 7 øvelser var baseret på den forudsætning, at en session af 1/3 varighed kunne være mere levedygtig at gennemføre af overvægtige forsøgspersoner og kunne føre til højere langsigtet overholdelse. Den lange introduktionsperiode, vi anvender i denne undersøgelse, er baseret på observationen om, at uvant excentrisk baseret styrketræning fører til en akut forværring af insulinfølsomheden36,37, der vendes i opfølgningssessionerne 35. For at få deltagerne sikkert og effektivt til at udføre sæt til fiasko, kræves der også en grundig tilvænningsperiode, især for overvægtige, fysisk inaktive forsøgspersoner. Endelig er det altafgørende at udelukke den mulige effekt af fødeindtagelse på insulinfølsomhed53,54, så vi valgte at kontrollere kostindtagelsen dagen før og dagen for hver session i denne protokol.

Vi beskriver vurderingen af insulinfølsomhed ved at beregne indekser afledt af OGTT55. Selvom den hyperinsulinemiske euglykæmiske klemme betragtes som guldstandarden til kvantificering af insulinfølsomhed in vivo56, er det en dyr og invasiv procedure, der kræver højtuddannet personale57. Det hævdes også, at den vedvarende hyperinsulinæmi opnået i proceduren ikke reproducerer normal fysiologi58 i modsætning til det insulinemiske respons på indtagelse af 75 g glucose i et måltid. Ikke desto mindre har de OGTT-afledte indekser, der er beskrevet her, en høj korrelationskoefficient med den hyperinsulinemisk-euglykæmiske klemme, der varierer mellem 0,61 og 0,9657. Desuden har det vist sig, at OGTT er en pålidelig og konsistent metode til estimering af insulinfølsomhed over på hinanden følgende dage59 og uden tvivl er en af de hyppigst anvendte metoder til vurdering af de akutte virkninger af styrketræning på glukosemetabolismen 4,7,10,11,12,13,17,20,37,60,61,62. OGTT er således en almindeligt anvendt 4,7,10,11,12,13,17,20,37,60,61,62, levedygtig 57, reproducerbar59, billig, enkel, fysiologisk metode til vurdering af insulinfølsomhed, der korrelerer stærkt 57 med guldstandarden hyperinsulinæmisk-euglykæmisk klemmemetode.

Det er vigtigt at fremhæve, at de viste resultater er fra en pilotundersøgelse udført hos 4 overvægtige personer. Denne pilotundersøgelse er klart underpowered, hvilket udelukker en grundig vurdering af virkningerne af styrketræningsvolumen på insulinfølsomhed hos overvægtige personer. Ikke desto mindre tyder resultaterne på, at styrketræning med lav volumen kan forbedre insulinfølsomheden, omend ikke i samme omfang som styrketræning med høj volumen. I betragtning af at lavvolumenprotokollen tager en tredjedel af tiden sammenlignet med højvolumen (henholdsvis 18 min versus 55 min) og kan være forbundet med bedre affektive og nydelsesresponser, spekulerer vi i, at en træningsprotokol med lav volumen kan være forbundet med højere træningsoverholdelse, hvilket sandsynligvis fører til større sundhedsforbedringer på lang sigt. Således mener vi, at resultaterne af denne undersøgelse kan være uvurderlige for recept på styrketræningsprotokoller for dem, der hævder ikke at have tid nok til at udføre træning regelmæssigt, og for dem, der finder styrketræning med høj volumen udfordrende eller demotiverende.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingen interessekonflikter at erklære.

Acknowledgments

Denne undersøgelse støttes af National Council for Scientific and Technological Development (CNPQ: Grant # 407975 / 2018-7 og # 402091 / 2021-3) og af Minas Gerais State Agency for Research and Development (FAPEMIG: Grant # APQ-00008-22). Bidragyderne spillede ingen rolle i denne undersøgelses design og spiller ingen roller i undersøgelsens gennemførelse, fortolkning af data eller rapportering af resultater. Denne undersøgelse er baseret på Federal University of the Jequitinhonha og Mucuri Valleys (Diamantina-MG, Brasilien), som leverer det udstyr og plads (DXA, styrketræningsrum, styrketræningsudstyr osv.), Der er nødvendigt for at udføre forskningen.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
dual-energy X-ray absorptiometry GE DXA, Lunar, iDXA Advanced for assessing body composition
G*Power program  Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Germany version 3.1.9.6 for calculating sample size

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ismail, A. D., et al. The effect of short-duration resistance training on insulin sensitivity and muscle adaptations in overweight men. Experimental physiology. 104 (4), 540-545 (2019).
  2. Jiahao, L., Jiajin, L., Yifan, L. Effects of resistance training on insulin sensitivity in the elderly: A meta-analysis of randomized controlled trials. Journal of Exercise Science and Fitness. 19 (4), 241-251 (2021).
  3. Liu, Y., et al. Resistance exercise intensity is correlated with attenuation of HbA1c and insulin in patients with type 2 diabetes: A systematic review and meta-analysis. International Journal of Environmental Research and Public Health. 16 (1), (2019).
  4. van Dijk, J. W., et al. Both resistance- and endurance-type exercise reduce the prevalence of hyperglycaemia in individuals with impaired glucose tolerance and in insulin-treated and non-insulin-treated type 2 diabetic patients. Diabetologia. 55 (5), 1273-1282 (2012).
  5. Koopman, R., et al. A single session of resistance exercise enhances insulin sensitivity for at least 24 in healthy men. European Journal of Applied Physiology. 94 (1-2), 180-187 (2005).
  6. Andersen, E., Høstmark, A. T. Effect of a Single Bout of Resistance Exercise on Postprandial Glucose and Insulin Response the Next Day in Healthy, Strength-Trained Men. The Journal of Strength and Conditioning Research. 21 (2), 487 (2007).
  7. Tong, T. K., Kong, Z., Shi, X., Shi, Q. Comparable Effects of Brief Resistance Exercise and Isotime Sprint Interval Exercise on Glucose Homeostasis in Men. Journal of Diabetes Research. 2017, (2017).
  8. Monroe, J. C., Naugle, K. M., Naugle, K. E. Effect of Acute Bouts of Volume-Matched High-Intensity Resistance Training Protocols on Blood Glucose Levels. Journal of Strength and Conditioning Research. 34 (2), 445-450 (2020).
  9. Bittel, A. J., et al. A Single Bout of Premeal Resistance Exercise Improves Postprandial Glucose Metabolism in Obese Men with Prediabetes. Medicine and science in sports and exercise. 53 (4), (2021).
  10. Fluckey, J. D., et al. Effects of resistance exercise on glucose tolerance in normal and glucose-intolerant subjects. Journal of Applied Physiology. 77 (3), 1087-1092 (1994).
  11. Fenicchia, L. M., et al. Influence of resistance exercise training on glucose control in women with type 2 diabetes. Metabolism: Clinical and Experimental. 53 (3), 284-289 (2004).
  12. Gordon, B. A., Fraser, S. F., Bird, S. R., Benson, A. C. Insulin sensitivity not modulated 24 to 78h after acute resistance exercise in type 2 diabetes patients. Diabetes, Obesity and Metabolism. 15 (5), 478-480 (2013).
  13. Gordon, B. A., Fraser, S. F., Bird, S. R., Benson, A. C. Insulin sensitivity in response to a single resistance exercise session in apparently healthy individuals. Journal of Endocrinological Investigation. 35 (7), 665-669 (2012).
  14. Malin, S. K., Hinnerichs, K. R., Echtenkamp, B. G., Evetovich, T. K., Engebretsen, B. J. Effect of adiposity on insulin action after acute and chronic resistance exercise in non-diabetic women. European Journal of Applied Physiology. 113 (12), 2933-2941 (2013).
  15. Moreno-Cabañas, A., et al. One Bout of Resistance Training Does Not Enhance Metformin Actions in Prediabetic and Diabetic Individuals. Medicine and Science in Sports and Exercise. 54 (7), (2022).
  16. Luebbers, P. E., et al. Glucose Uptake After Resistance Training of Different Intensities but of Equal Work Volume. Journal of Strength and Conditioning Research. 22 (4), 1094-1100 (2008).
  17. Chapman, J., Garvin, A. W., Ward, A., Cartee, G. D. Unaltered insulin sensitivity after resistance exercise bout by postmenopausal women. Medicine & Science in Sports & Exercise. 34 (6), 936-941 (2002).
  18. Brown, E. C., Franklin, B. A., Regensteiner, J. G., Stewart, K. J. Effects of single bout resistance exercise on glucose levels, insulin action, and cardiovascular risk in type 2 diabetes: A narrative review. Journal of Diabetes and its Complications. 34 (8), (2020).
  19. Ishiguro, H., et al. In Search of the Ideal Resistance Training Program to Improve Glycemic Control and its Indication for Patients with Type 2 Diabetes Mellitus: A Systematic Review and Meta-Analysis. Sports Medicine. 46 (1), 67-77 (2016).
  20. Reed, M. E., Ben-Ezra, V., Biggerstaff, K. D., Nichols, D. L. The Effects of Two Bouts of High- and Low-Volume Resistance Exercise on Glucose Tolerance in Normoglycemic Women. Journal of Strength and Conditioning Research. 26 (1), 251-260 (2012).
  21. Black, L. E., Swan, P. D., Alvar, B. A. Effects of Intensity and Volume on Insulin Sensitivity During Acute Bouts of Resistance Training. Journal of Strength and Conditioning Research. 24 (4), 1109-1116 (2010).
  22. Carballo-Fazanes, A., et al. Physical Activity Habits and Determinants, Sedentary Behaviour and Lifestyle in University Students. International Journal of Environmental Research and Public Health. 17 (9), 3272 (2020).
  23. SCHOENFELD, B. J., et al. Resistance Training Volume Enhances Muscle Hypertrophy but Not Strength in Trained Men. Medicine & Science in Sports & Exercise. 51 (1), 94-103 (2019).
  24. Neupert, S. D., Lachman, M. E., Whitbourne, S. B. Exercise Self-Efficacy and Control Beliefs: Effects on Exercise Behavior after an Exercise Intervention for Older Adults. Journal of Aging and Physical Activity. 17 (1), 1-16 (2009).
  25. Gjestvang, C., Abrahamsen, F., Stensrud, T., Haakstad, L. A. H. Motives and barriers to initiation and sustained exercise adherence in a fitness club setting—A one-year follow-up study. Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports. 30 (9), (2020).
  26. Collado-Mateo, D., et al. Key factors associated with adherence to physical exercise in patients with chronic diseases and older adults: An umbrella review. International Journal of Environmental Research and Public Health. 18 (4), (2021).
  27. Riebe, D., et al. Updating ACSM’s Recommendations for Exercise Preparticipation Health Screening. Medicine & Science in Sports & Exercise. 47 (11), 2473-2479 (2015).
  28. Cortés, M. E., Alfaro, A. A. The effects of hormonal contraceptives on glycemic regulation. Linacre Quarterly. 81 (3), (2014).
  29. Kerksick, C. M., et al. ISSN exercise & sports nutrition review update: research & recommendations. , 1-57 (2018).
  30. ROBERTSON, R. J., et al. Concurrent Validation of the OMNI Perceived Exertion Scale for Resistance Exercise. Medicine & Science in Sports & Exercise. 35 (2), 333-341 (2003).
  31. Hardy, C. J., Rejeski, W. J. Not What, but How One Feels: The Measurement of Affect during Exercise. Journal of Sport and Exercise Psychology. 11 (3), (2016).
  32. Alves, E. D., Panissa, V. L. G., Barros, B. J., Franchini, E., Takito, M. Y. Translation, adaptation, and reproducibility of the Physical Activity Enjoyment Scale (PACES) and Feeling Scale to Brazilian Portuguese. Sport Sciences for Health. 15 (2), (2019).
  33. Kendzierski, D., DeCarlo, K. J. Physical Activity Enjoyment Scale: Two Validation Studies. Journal of Sport and Exercise Psychology. 13 (1), (2016).
  34. McAuley, E., Lox, C., Duncan, T. E. Long-term maintenance of exercise, self-efficacy, and physiological change in older adults. Journals of Gerontology. 48 (4), (1993).
  35. Chen, T. C., et al. Changes in Insulin Sensitivity and Lipid Profile Markers Following Initial and Secondary Bouts of Multiple Eccentric Exercises. Frontiers in Physiology. 13, (2022).
  36. Jimenez, C., Santiago, M., Sitler, M., Boden, G., Homko, C. Insulin-Sensitivity Response to a Single Bout of Resistive Exercise in Type 1 Diabetes Mellitus. Journal of Sport Rehabilitation. 18 (4), 564-571 (2009).
  37. Gonzalez, J. T., Barwood, M. J., Goodall, S., Thomas, K., Howatson, G. Alterations in whole-body insulin sensitivity resulting from repeated eccentric exercise of a single muscle group: A pilot investigation. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism. 25 (4), 405-410 (2015).
  38. Ismail, A. D., et al. The effect of short-duration resistance training on insulin sensitivity and muscle adaptations in overweight men. Experimental Physiology. 104 (4), 540-545 (2019).
  39. de Matos, M. A., et al. High-Intensity Interval Training Improves Markers of Oxidative Metabolism in Skeletal Muscle of Individuals With Obesity and Insulin Resistance. Frontiers in Physiology. 9 (OCT), (2018).
  40. Carbohydrate Homeostasis. New England Journal of Medicine. 283 (5), 237-246 (1970).
  41. Mari, A., Pacini, G., Murphy, E., Ludvik, B., Nolan, J. J. A Model-Based Method for Assessing Insulin Sensitivity From the Oral Glucose Tolerance Test. Diabetes Care. 24 (3), 539-548 (2001).
  42. Matsuda, M., DeFronzo, R. A. Insulin sensitivity indices obtained from oral glucose tolerance testing: comparison with the euglycemic insulin clamp. Diabetes Care. 22 (9), 1462-1470 (1999).
  43. Cederholm, J., Wibell, L. Insulin release and peripheral sensitivity at the oral glucose tolerance test. Diabetes Research and Clinical Practice. 10 (2), 167-175 (1990).
  44. Abdul-Ghani, M. A., Matsuda, M., Balas, B., DeFronzo, R. A. Muscle and Liver Insulin Resistance Indexes Derived From the Oral Glucose Tolerance Test. Diabetes Care. 30 (1), 89-94 (2007).
  45. de Matos, M. A., et al. High-Intensity Interval Training Improves Markers of Oxidative Metabolism in Skeletal Muscle of Individuals With Obesity and Insulin Resistance. Frontiers in Physiology. 9, (2018).
  46. Gutt, M., et al. Validation of the insulin sensitivity index (ISI0,120): comparison with other measures. Diabetes Research and Clinical Practice. 47 (3), 177-184 (2000).
  47. Avignon, A., Bœgner, C., Mariano-Goulart, D., Colette, C., Monnier, L. Assessment of insulin sensitivity from plasma insulin and glucose in the fasting or post oral glucose-load state. International Journal of Obesity. 23 (5), (1999).
  48. Stumvoll, M., van Haeften, T., Fritsche, A., Gerich, J. Oral Glucose Tolerance Test Indexes for Insulin Sensitivity and Secretion Based on Various Availabilities of Sampling Times. Diabetes Care. 24 (4), 796-797 (2001).
  49. Kendall, J. M. Designing a research project: Randomised controlled trials and their principles. Emergency Medicine Journal. 20 (2), (2003).
  50. Moher, D., et al. CONSORT 2010 explanation and elaboration: updated guidelines for reporting parallel group randomised trials. BMJ (Clinical research ed.). 340, (2010).
  51. Sibbald, B., Roberts, C. Understanding controlled trials Crossover trials. BMJ. 316 (7146), (1998).
  52. Lim, C. Y., In, J. Considerations for crossover design in clinical study. Korean Journal of Anesthesiology. 74 (4), (2021).
  53. Taylor, H. L., et al. Post-exercise carbohydrate-energy replacement attenuates insulin sensitivity and glucose tolerance the following morning in healthy adults. Nutrients. 10 (2), (2018).
  54. Johnson-Bonson, D. A., et al. Interactive effects of acute exercise and carbohydrate-energy replacement on insulin sensitivity in healthy adults. Applied physiology, nutrition, and metabolism = Physiologie appliquee, nutrition et metabolisme. 46 (10), (2021).
  55. Patarrão, R. S., Wayne Lautt, W., Paula Macedo, M. Assessment of methods and indexes of insulin sensitivity. Revista Portuguesa de Endocrinologia, Diabetes e Metabolismo. 9 (1), 65-73 (2014).
  56. DeFronzo, R. A., Tobin, J. D., Andres, R. Glucose clamp technique: A method for quantifying insulin secretion and resistance. American Journal of Physiology Endocrinology Metabolism and Gastrointestinal Physiology. 6 (3), (1979).
  57. Monzillo, L. U., Hamdy, O. Evaluation of Insulin Sensitivity in Clinical Practice and in Research Settings. Nutrition Reviews. 61 (12), 397-412 (2003).
  58. Radziuk, J. Insulin Sensitivity and Its Measurement: Structural Commonalities among the Methods 1. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 85 (12), (2000).
  59. Gordon, B. A., Fraser, S. F., Bird, S. R., Benson, A. C. Reproducibility of multiple repeated oral glucose tolerance tests. Diabetes Research and Clinical Practice. 94 (3), (2011).
  60. Beaudry, K. M., Surdi, J. C., Mari, A., Devries, M. C. Exercise mode influences post-exercise glucose sensitivity and insulin clearance in young, healthy males and females in a sex-dependent manner: A randomized control trial. Physiological Reports. 10 (13), (2022).
  61. Aguiar, S. daS., et al. Acute metabolic responses following different resistance exercise protocols. Applied Physiology, Nutrition and Metabolism. 43 (8), 838-843 (2018).
  62. Venables, M. C., Shaw, C. S., Jeukendrup, A. E., Wagenmakers, A. J. M. Effect of acute exercise on glucose tolerance following post-exercise feeding. European Journal of Applied Physiology. 100 (6), 711-717 (2007).

Tags

Medicin udgave 202
Randomiseret kontrolleret forsøg for at studere de akutte virkninger af styrketræning på insulinfølsomhed hos overvægtige voksne
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Rocha Silva, L. F., Chaves Garcia,… More

Rocha Silva, L. F., Chaves Garcia, B. C., Mang, Z. A., Amorim, F. T., Dias-Peixoto, M. F., Gripp, F., Tricoli, V., Magalhães, F. d. C. Randomized Controlled Trial to Study the Acute Effects of Strength Exercise on Insulin Sensitivity in Obese Adults. J. Vis. Exp. (202), e65478, doi:10.3791/65478 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter