Waiting
Login processing...

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

Medicine

Gerandomiseerde gecontroleerde studie om de acute effecten van krachttraining op insulinegevoeligheid bij zwaarlijvige volwassenen te bestuderen

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

Deze studie beschrijft een gerandomiseerd gecontroleerd onderzoeksprotocol dat gericht is op het beoordelen van de acute effecten van krachttrainingsvolume op de insulinegevoeligheid bij zwaarlijvige personen.

Abstract

Een acute sessie van krachttraining (SE) verbetert de insulinegevoeligheid (IS) gedurende enkele uren; de effecten van het SE-volume (d.w.z. het aantal sets) zijn echter niet grondig bestudeerd. Hoewel het intuïtief is dat sommige SE beter is dan geen, en meer beter is dan sommige voor de verbetering van IS, kunnen sessies met een hoog volume een uitdaging zijn voor zieke populaties, vooral zwaarlijvige volwassenen, voor wie zelfs een stevige wandeling een uitdaging kan zijn. Dit protocol beschrijft een gerandomiseerde klinische studie om de acute effecten van SE op IS bij zwaarlijvige volwassenen te beoordelen. De inclusiecriteria zijn body mass index >30 kg/m2, centrale obesitas (middelomtrek >88 cm en >102 cm voor respectievelijk vrouwen en mannen) en leeftijd >40 jaar). Deelnemers worden vertrouwd gemaakt met de SE (7 oefeningen gericht op grote spiergroepen) en voeren vervolgens drie sessies uit in willekeurige volgorde: sessie 1 - sessie met hoog volume (3 sets/oefening); sessie 2 - sessie met laag volume (1 set/oefening); Sessie 3 - Controlesessie (geen oefening). Het dieet wordt de dag voor en op de dag van de sessies gecontroleerd. De sessies worden 's nachts voltooid en de volgende ochtend wordt een orale glucosetolerantietest uitgevoerd, waaruit verschillende indexen van IS worden afgeleid, zoals het gebied onder de curve (AUC) van glucose en insuline, de Matsuda-index, de Cederholm-index, de spier-IS-index en de Gutt-index. Op basis van pilotstudies verwachten we ~15% verbetering in IS (insuline-AUC en Matsuda- en Cederholm-indexen) na de sessie met hoog volume en ~8% verbetering na de sessie met laag volume in vergelijking met de controlesessie. Deze studie zal ten goede komen aan personen die SE-sessies met een hoog volume een uitdaging vinden, maar toch hun IS willen verbeteren door 1/3 van hun tijd en moeite te investeren.

Introduction

Hoewel de chronische effecten van krachttraining op de insulinegevoeligheid herhaaldelijk zijn aangetoond 1,2,3, kan zelfs een acute sessie van krachttraining de insulinewerking tot 48uur verbeteren4. Dit effect is aangetoond bij gezonde 5,6,7,8, zwaarlijvige 9, ouder 10, insulineresistente personen4 en type 2 diabetes mellitus patiënten 11. Anderen hebben geen positieve effecten gemeld 12,13,14,15,16,17, en het is onduidelijk waarom deze verschillen optreden.

In een recente narrative review18 werd gesuggereerd dat het volume van krachtoefeningen (het aantal sets per oefening) essentieel is om de insulinegevoeligheid te verbeteren. Een recente systematische review en meta-analyse toonden bijvoorbeeld aan dat sessies bestaande uit 21 sets of meer leidden tot een grotere verbetering van de insulinewerking in vergelijking met sessies met minder dan 21 sets19. Slechts beperkt bewijs uit de literatuur ondersteunt dit idee echter rechtstreeks. Een hoger trainingsvolume (30 sets) verbeterde bijvoorbeeld het glucosemetabolisme meer dan een lager volume (10 sets)20. Maar het is vermeldenswaard dat deze studie krachtoefeningen in circuitstijl implementeerde, wat de vergelijking met traditionele krachtoefeningen beperkt. In een ander onderzoek werd een betere insulinegevoeligheid waargenomen na een 32-set krachttrainingsprotocol in vergelijking met een 8-set protocol21. De mate van inspanning na sets werd echter niet gerapporteerd en was vermoedelijk groter na het protocol met een hoog volume. Dit is belangrijk omdat de mate van inspanning (of nabijheid van concentrisch spierfalen, gekarakteriseerd als het onvermogen om de set voort te zetten als gevolg van falen in de concentrische beweging van een bepaalde herhaling) ook wordt beschouwd als een belangrijke variabele om het insuline- en glucosemetabolisme te verbeteren18. De beperkte beschikbare studies over dit onderwerp, samen met hun methodologische beperkingen, sluiten dus verdere gevolgtrekkingen uit met betrekking tot de effecten van krachttrainingsvolume op insulinegevoeligheid.

Een ander interessant punt bij het bespreken van het volume van krachtoefeningen is dat het inherent verbonden is met tijdsbesteding. Een lager trainingsvolume betekent door het ontwerp minder tijd doorgebracht in de sportschool. Een van de redenen om zich niet aan een oefenprogramma te houden, is tijdgebrek staat bovenaan de lijst22. Een krachttrainingssessie met een laag volume die de insulinegevoeligheid effectief verbetert, betekent dus minder tijdsbesteding23 en kan resulteren in een hogere therapietrouw op de lange termijn. Bovendien zijn subjectieve gevoelens, zoals self-efficacy (zelfperceptie van het vermogen om iets te bereiken) en de sensaties van plezier en plezier (genot), ook gerelateerd aan therapietrouw24,25,26. Het is redelijk om te speculeren dat mensen zich zelfverzekerder voelen en meer genieten van hun trainingservaring wanneer ze een krachttraining met een laag volume uitvoeren die zich vertaalt in gezondheidsverbetering.

Om de hiaten in de hierboven samengevatte literatuur aan te pakken, beschrijven we een protocol voor een gerandomiseerde, gecontroleerde, cross-over, klinische studie met als primair doel het beoordelen van de effecten van krachttrainingsvolume op insulinegevoeligheid bij zwaarlijvige personen. Als secundair doel beoordelen we de effecten van het volume van krachttraining op subjectieve gevoelens (zelfeffectiviteit, genegenheid en plezier).

Het protocol hier beschrijft een gerandomiseerde, gecontroleerde, 3-weg, cross-over, klinische studie. De chronologische volgorde van het protocol omvat: een beoordeling voorafgaand aan deelname van de gezondheidsgeschiedenis en antropometrische metingen (lichaamsgewicht, lengte, middelomtrek en lichaamssamenstelling); een afspraak met de gecertificeerde voedingsdeskundige van het team; een inwerkperiode met de vragenlijsten krachtoefeningen en subjectieve gevoelens; krachtbeoordeling bij elke oefening; willekeurige toewijzing van de volgorde van de sessies; uitvoering van de 3 sessies (gescheiden door 7-28 dagen), dat onmiddellijk wordt gevolgd door het beantwoorden van de vragenlijsten over subjectieve gevoelens; een orale glucosetolerantietest (OGTT) de volgende ochtend; en data-analyse. Figuur 1 geeft een overzicht van het ontwerp van het protocol.

Figure 1
Figuur 1: Onderzoeksopzet. Een stroomschema van de onderzoeksmethodologie volgde hier. 1: Zwaarlijvige (body mass index [BMI] >30 kg/m2; middelomtrek >102/88 cm) proefpersonen; 2: Antropometrische beoordelingen en vertrouwdheid; willekeurige toewijzing aan 3: krachttrainingssessie met hoog volume (21 sets), 4: krachttrainingssessie met laag volume (7 sets) of 5: controledag; 6: standaardmaaltijd na de sessies; 7: slapen en 's nachts vasten; 8: Orale glucosetolerantietest. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Verkrijg ethische goedkeuring voor het onderzoek door het onderzoeksprotocol en het geïnformeerde toestemmingsdocument in te dienen bij de lokale Institutional Review Board (IRB) of de lokale Research Ethics Committee (REC). Het onderzoek kan pas beginnen na goedkeuring van de IRB of REC. De hieronder gepresenteerde resultaten zijn afkomstig van een pilotstudie, waarvoor proefpersonen vóór inschrijving een schriftelijke geïnformeerde toestemming hebben ondertekend. Registreer het protocol na goedkeuring door de IRB of REC prospectief in een openbare repository, zoals Clinical Trials (https://clinicaltrials.gov). Als uw land een nationale repository heeft, registreer dan het protocol daar (in Brazilië is er bijvoorbeeld de Brazilian Clinical Trials (https://ensaiosclinicos.gov.br). De huidige studie werd goedgekeurd door de lokale IRB (certificaatnummer CAAE 63190422.0.0000.5108) en werd prospectief geregistreerd in een register voor klinische proeven (ReBEC #RBR-3vj5dc5 https://ensaiosclinicos.gov.br/rg/RBR-3vj5dc5).

1. Selectie en voorbereiding van vrijwilligers

  1. Bereken de steekproefomvang die nodig is voor de onderzoeken
  2. Selecteer proefpersonen die: zwaarlijvig zijn (body mass index >30 kg/m2); centrale obesitas hebben (middelomtrek > 102/88 cm bij mannen/vrouwen); >40 jaar oud zijn; zijn in staat om krachtoefeningen uit te voeren.
  3. Sluit proefpersonen uit die: tekenen, symptomen of aanwezigheid van diabetes of een andere stofwisselingsziekte, hart- en vaatziekten, cerebrovasculaire aandoeningen, nieraandoeningen, luchtwegaandoeningen en osteoarticulaire aandoeningenvertonen 27; melding maken van het gebruik van medicatie die de verwachte resultaten kan beïnvloeden (inclusief orale anticonceptiva28); melding maken van het gebruik van anabole steroïden; zwanger bent of van plan bent zwanger te worden in de loop van het onderzoek; Beschrijf de inname van voedingssupplementen waarvan bekend is dat ze de trainingsprestaties beïnvloeden, zoals cafeïne, bèta-alanine, creatine en natriumbicarbonaat29.
  4. Laat de handtekening van de deelnemer in de geïnformeerde toestemming staan en bewaar deze in een privékluisje.

2. Meet de lichaamssamenstelling van de deelnemer

  1. Evalueer voor dit onderzoek de lichaamssamenstelling door middel van dual-energy röntgenabsorptiometrie, volgens de instructies van de fabrikant voor analyse van vetmassa, vetvrije massa. Elke andere gevestigde methode (d.w.z. Bod Pod, wegen onder water, huidplooi) kan echter worden gebruikt.

3. Controle van het dieet

  1. Maak een afspraak met de gecertificeerde voedingsdeskundige van het onderzoeksteam om deelnemers te instrueren hoe ze hun 3-daagse (2 weekdagen, 1 weekend) dieet kunnen loggen.
  2. Ontwikkel samen met de voedingsdeskundige een voedingsplan op basis van de energiebehoefte en voedselinname van de deelnemer, om te zorgen voor een isocalorisch dieet de dag ervoor en op de dag van de sessies30.

4. Kennismaking

  1. Laat deelnemers 5 kennismakingssessies uitvoeren, met een tussenpoos van minimaal 2 dagen.
    1. Inwerksessie 1
      1. Instrueer de deelnemer over de tilvorm: bewegingsbereik, duur van concentrische en excentrische fasen (~3 s totale herhalingsduur) in elk van de 7 krachtoefeningen (1 - hexx bar squat; 2 - bankdrukken; 3 - leg press; 4 - lat pulldown; 5 - leg extension; 6 - shoulder press; 7 - leg curl).
      2. Instrueer de deelnemer hoe hij zijn inspanning kan beoordelen op basis van de OMNI-RES-schaal30.
      3. Laat de deelnemer een warming-up van 5 minuten uitvoeren door op een loopband te lopen met ~3-4 km/u.
      4. Laat de deelnemer 3 sets van 8 herhalingen uitvoeren in elk van de 7 oefeningen die hij als gemakkelijk beschouwt of tussen niveau 3 en 4 volgens de OMNI-RES-schaal.
      5. Zorg voor 90 tot 120 seconden herstel tussen sets en oefeningen.
    2. Inwerksessie 2
      1. Instrueer de deelnemer hoe hij de affectieschaal31,32, de plezierschaal voor fysieke activiteit (PACES) 32,33 en de zelfeffectiviteitsschaal 34 moet beantwoorden.
      2. Laat de deelnemer de affectieschaal beantwoorden vóór de kennismakingssessie.
      3. Laat de deelnemer een warming-up van 5 minuten uitvoeren door op een loopband te lopen met 3-4 km/u.
      4. Laat de deelnemer 3 sets van 8 herhalingen uitvoeren in elk van de 7 oefeningen, die hij als moeilijk beschouwt of tussen niveau 5 en 7 volgens de OMNI-RES-schaal.
      5. Zorg voor 90 tot 120 seconden herstel tussen sets en oefeningen.
      6. Laat de deelnemer na de kennismakingssessie de affectieschaal, de PACES en de self-efficacy-schaal beantwoorden.
    3. Inwerksessie 3
      1. Laat de deelnemer de affectieschaal beantwoorden vóór de kennismakingssessie.
      2. Laat de deelnemer een warming-up van 5 minuten uitvoeren door op een loopband te lopen met ~3-4 km/u.
      3. Laat de deelnemer 3 sets van 8 herhalingen uitvoeren in elk van de 7 oefeningen, die hij als moeilijk beschouwt, of tussen niveau 7 en 9 volgens de OMNI-RES-schaal.
      4. Zorg voor 90 tot 120 seconden herstel tussen sets en oefeningen.
      5. Laat de deelnemer na de kennismakingssessie de affectieschaal, de PACES en de self-efficacy-schaal beantwoorden.
    4. Kennismaking sessie 4
      1. Laat de deelnemer de affectieschaal beantwoorden vóór de kennismakingssessie.
      2. Laat de deelnemer een warming-up van 5 minuten uitvoeren door op een loopband te lopen met 3-4 km/u.
      3. Laat de deelnemer 3 sets van 8 herhalingen uitvoeren in elk van de 7 oefeningen, die hij als moeilijk en extreem zwaar beschouwt of tussen niveau 9 en 10 volgens de OMNI-RES-schaal.
      4. Zorg voor 90 tot 120 seconden herstel tussen sets en oefeningen.
      5. Laat de deelnemer na de kennismakingssessie de affectieschaal, de PACES en de self-efficacy-schaal beantwoorden.
    5. Inwerksessie 5
      1. Laat de deelnemer de krachttesten nabootsen (zie details in stap 5). Het interval tussen de gewenningssessies kan oplopen tot 7 dagen en kan worden gepland op basis van de aanwezigheid van spierpijn met vertraagde aanvang.
        OPMERKING: Deze laatste kennismakingssessie is bedoeld om de deelnemer vertrouwd te maken met de krachttests. Het is uiterst belangrijk in deze studie om een grondige gewenningsperiode te hebben 1) om ervoor te zorgen dat de deelnemer de sets kan uitvoeren op of zeer dicht bij concentrisch falen18, en 2) om het negatieve effect van spierbeschadiging op de insulinegevoeligheid te voorkomen35,36,37.

5. Krachttesten (maximaal 8 herhalingen)

  1. Voer de krachttests uit (maximaal 8 herhalingen [RM]) in elk van de 7 oefeningen gedurende in totaal ten minste 72 uur (maar niet langer dan 7 dagen) na de laatste kennismakingssessie.
    1. Laat de deelnemer een warming-up van 5 minuten uitvoeren door op een loopband te lopen met 3-4 km/u.
    2. Laat de deelnemer voor elke oefening 1 set uitvoeren met een lage belasting (12 herhalingen, 40%-50% van RM, 3-4 OMNI-schaal).
    3. Pas het gewicht aan de verwachte belasting aan waarbij de deelnemer 8, maar niet 9, herhalingen met een goede vorm kan uitvoeren. Noteer deze lading.
    4. Als de deelnemer niet in staat is om 8 herhalingen uit te voeren vanwege verlies van goede vorm, concentrisch spierfalen, of als de deelnemer de set vrijwillig stopt vanwege vermoeidheid, verminder dan de belasting met 5-10%, laat ze 3-5 minuten rusten en doe nog een poging.
    5. Als de deelnemer in staat is om 9 herhalingen uit te voeren, verhoog dan de belasting met 5-10%, laat ze 3-5 minuten rusten en doe nog een poging.
    6. Herhaal stap 5.1.4 en 5.1.5 totdat de deelnemer in staat is om 8 maar niet 9 herhalingen uit te voeren en de belasting te registreren.
      OPMERKING: Om interbeoordelaarsvariabiliteit te voorkomen, moet hetzelfde lid van het onderzoeksteam sterktetests uitvoeren met alle deelnemers.
    7. Voer de tests uit in dezelfde volgorde van de hierboven beschreven oefeningen: 1 - hex, bar squat; 2 - bankdrukken; 3 - leg press; 4 - lat pulldown; 5 - been verlenging; 6 - schouder persen; 7 - leg curl, met minimaal 3 minuten tussen de oefeningen.
      OPMERKING: Baseer de verwachte belasting op de prestaties van de vijfde kennismakingssessie, wanneer de krachttests worden nagebootst. Om overmatige vermoeidheid te voorkomen, is het optimaal om de 8 RM-belasting te vinden bij de eerste poging van elke oefening, maar 2 pogingen zijn acceptabel.

6. Willekeurige sessietoewijzing

  1. Druk willekeurige reeksen af met de cijfers 1, 2 en 3 die respectievelijk hoog volume, laag volume en controle vertegenwoordigen, en plaats ze allemaal in een ondoorzichtige, opeenvolgend genummerde envelop en verzegel de enveloppen.
  2. Open de enveloppen om de volgorde van de sessies na de sterktetests te onthullen.
    OPMERKING: Stap 6.1 moet worden uitgevoerd door een onderzoeksmedewerker die niet direct betrokken is bij het verzamelen van gegevens of verantwoordelijk is voor het openen van de enveloppen.

7. Blinde gegevensverzameling

  1. Instrueer de deelnemer om niet bekend te maken welke sessie hij de avond ervoor heeft uitgevoerd aan de medewerkers van het klinische laboratorium waar de OGTT zal worden uitgevoerd.
  2. Laat een onderzoeksmedewerker, die niet direct betrokken is bij het verzamelen en analyseren van gegevens, de gegevens uit de OGTT dubbel invoeren in afzonderlijke spreadsheets met behulp van codes om de identiteit van de deelnemer en de uitgevoerde sessie te verbergen.
    LET OP: Vanwege kenmerken die inherent zijn aan deze onderzoeksopzet (oefening), is het niet mogelijk om zowel de deelnemer als de therapeut te verblinden.

8. Oefening sessies

  1. Sessie 1 - hoog volume
    1. Instrueer de deelnemer om gedurende ten minste 2 dagen voor de sessie geen matige tot hoge intensiteit te trainen.
    2. Instrueer de deelnemer om de dag voor en op de dag van de sessie het door de voedingsdeskundige voorgeschreven dieet te volgen. De laatste maaltijd is om 18.30 uur
    3. Instrueer de deelnemer om zich om 19.30 uur te melden bij de sportschool.
    4. Laat de deelnemer de affectieschaal beantwoorden voor de oefensessie om 7:55 uur.
    5. Laat de deelnemer een warming-up van 5 minuten uitvoeren door op een loopband te lopen met 3-4 km/u.
    6. Laat de deelnemer 3 sets uitvoeren met zoveel herhalingen als hij kan (tot concentrisch spierfalen of totdat de deelnemer de set vrijwillig stopt) in elk van de 7 oefeningen met de belasting van de 8 RM-test en noteer het aantal herhalingen in elke set.
    7. Vraag de deelnemer om zijn inspanning te beoordelen op basis van de OMNI-RES-schaal na elke set en record. Laat 120 seconden recuperatie toe tussen sets en oefeningen.
    8. Laat de deelnemer de affectieschaal, de PACES en de self-efficacy-schaal beantwoorden nadat ze de sessie hebben beëindigd.
    9. Laat de deelnemer de maaltijd na de sessie tussen 21.00 en 21.30 uur innemen en instrueer de deelnemer om niets anders in te nemen (behalve water) tot de volgende ochtend wanneer de OGTT wordt uitgevoerd en stuur hem naar huis.
  2. Sessie 2 - laag volume
    1. Herhaal de stappen 8.1.1 tot en met 8.1.3. Laat de deelnemer om 20.35 uur de affectieschaal beantwoorden. Herhaal stap 8.1.5.
    2. Laat de deelnemer 1 set uitvoeren met zoveel herhalingen als hij kan (tot concentrisch spierfalen of totdat de deelnemer de set vrijwillig stopt) in elk van de 7 oefeningen met de belasting van de 8 RM-test en noteer het aantal herhalingen in elke set.
    3. Herhaal stap 8.1.7 tot en met 8.1.9
  3. Sessie 3 - controledag
    1. Herhaal de procedures van 8.1.1 tot en met 8.1.4.
    2. Plaats de deelnemer gedurende 30 seconden in elke oefening/uitrusting (waarbij de actieve ingestelde periode wordt nagebootst), maar instrueer hem om geen spiercontractie uit te voeren (of gewoon stil te blijven zitten in de oefening/apparatuur).
    3. Herhaal stap 8.3.2 voor 3 nepsets voor alle 7 oefeningen (waarbij sessie 1 wordt nagebootst, maar zonder spiercontractie).
    4. Herhaal stap 8.1.7 tot en met 8.1.9

9. OGTT en data-analyse

  1. Instrueer deelnemers om zich tussen 7.00 en 7.30 uur bij het lab te melden.
  2. Verzamel een nuchter bloedmonster zoals beschreven in38,39.
  3. Laat deelnemers 75 g glucose innemen in een oplossing van 300 ml. Verzamel bloedmonsters 30 min, 60 min, 90 min en 120 min na inname van glucose.
  4. Meet de plasmaglucose- en seruminsulineconcentratie in alle bloedmonsters zoals beschreven in38,39. Plotgegevens van OGTT.
  5. Bereken a) de AUC voor glucose en insuline volgens de trapeziumregel40; b) de orale glucose-insulinegevoeligheidsindex41; c) de Matsuda-insulinegevoeligheidsindex42; d) de index van Cederholm43; e) de insulinegevoeligheidsindex van de spieren:44,45; f) de Gutt-index46; g) de index van Avignon et al.47; en h) de Stumvoll et al. index48.

10. Statistische analyse

  1. Analyseer gegevens die blind zijn voor toewijzing met behulp van gecodeerde spreadsheets uit stap 7.2.
  2. Gegevens uitdrukken als gemiddelde en standaarddeviatie. Beoordeel de normaliteit van de gegevens met de Shapiro-Wilk-test. Analyseer voor normaal verdeelde gegevens gegevens met eenrichtingsanalyses van variantie, als er een significant hoofdeffect wordt waargenomen, gebruik dan de post-hoc Tukey-test.
  3. Gebruik voor niet-parametrische gegevens de Kruskal-Wallis-test of Friedman's test. Houd rekening met significantie wanneer p-waarden lager zijn dan 0,05.
  4. Toewijzing onthullen nadat alle statistieken zijn uitgevoerd.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figuur 2 toont representatieve (uit een pilotstudie) responsen voor glucose (Figuur 2A) en insuline (Figuur 2B) tijdens de OGTT. Gewoonlijk worden pieken voor glucose- en insulinewaarden waargenomen bij een meting van 30 minuten, gevolgd door een constante daling tot een meting van 120 minuten. Hoe lager de glucosepiek, hoe beter het resultaat, wat wijst op remming van de glucoseproductie in de lever. Hoe sneller de daling van glucose na de piek, hoe beter het resultaat, wat wijst op een snellere glucoseafvoer (meestal geassocieerd met de opname van glucose in skeletspieren). Voor insuline geven lagere waarden aan dat er minder insuline nodig is om door bètacellen van de alvleesklier te worden afgegeven voor de controle van de glycemie. Deze interpretatie is echter alleen geldig voor personen met functionele bètacellen, aangezien personen met disfunctionele (of dode) bètacellen een lagere insulinerespons zullen hebben tijdens de OGTT, maar een hogere glykemische respons.

Figure 2
Figuur 2: Orale glucosetolerantietest. Glycemie (A) en insuline (B) reacties op orale glucosetolerantietest na geen inspanning (controle), 21 sets krachtoefeningen (hoog volume) en 7 sets krachtoefeningen (laag volume) protocollen bij zwaarlijvige volwassenen. Gegevens weergegeven als gemiddelde (balken) en standaarddeviatie (foutbalken). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3 toont insulinegevoeligheidsindexen die zijn afgeleid van de OGTT. De meest voorkomende zijn glucose (Figuur 3A) en insuline (Figuur 3B) AUC. Merk op dat een lagere AUC een beter resultaat aangeeft. Met andere woorden, personen die een lagere glycemie en insulineconcentratie vertonen na een standaard glucoseprovocatie, hebben waarschijnlijk een betere insulinegevoeligheid. Andere insulinegevoeligheidsindexen kunnen worden berekend op basis van de resultaten van de OGTT (figuur 3C-I). Omdat ze verschillende parameters van de OGTT gebruiken om de insulinegevoeligheid te schatten, variëren de resultaten tussen indexen. Het patroon is echter vergelijkbaar voor de meeste indexen, aangezien krachtoefeningen met een laag en hoog volume de insulinegevoeligheid verbeteren, maar superieure resultaten worden waargenomen na de laatste aandoening.

Figure 3
Figuur 3. Insulinegevoeligheidsindexen. Orale glucosetolerantietest-afgeleide insulinegevoeligheidsindexen (ISI)-reacties na geen oefening (controle), 21 sets krachtoefeningen (hoog volume) en 7 sets krachtoefeningen (laag volume) protocollen bij zwaarlijvige volwassenen. Glucose (A) en insuline (B) gebied onder de curve (AUC), orale glucose (OG) IS (C), Matsuda ISI (D), Cederholm ISI (E), Muscle ISI (F), Gutt ISI (G), Avignon ISI (H) en Stumvoll ISI (I). *blz<0,05; p<0.001 voor Tukey post-hoc test. Gegevens worden weergegeven als individuele waarden (grafieken), gemiddelde (balken) en standaarddeviatie (foutbalken). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Dit artikel beschrijft de stappen voor een gerandomiseerde gecontroleerde studie die gericht was op het beoordelen van de effecten van het volume van krachttraining op de insulinegevoeligheid bij zwaarlijvige volwassenen. Gerandomiseerde gecontroleerde onderzoeken zijn de beste onderzoeksprotocollen om oorzaak en gevolg van een behandeling op een onbevooroordeelde manier vast te stellen 49,50. In het bijzonder zullen we in deze studie een crossover-ontwerp gebruiken, wat betekent dat elke gerekruteerde proefpersoon elke aandoening in een gerandomiseerde volgorde zal uitvoeren51 Hoewel cross-over-onderzoeken de belasting van de proefpersonen verhogen en niet ideaal zijn voor langdurige behandeling met carry-over-effecten, vermindert dit ontwerp de gegevensvariabiliteit en zijn er minder deelnemers nodig om conclusies te trekken52. Aangezien de acute effecten van krachttraining op de insulinegevoeligheid niet langer dan 48 uur4 aanhouden, het interval tussen de sessies minimaal 7 dagen zal zijn en de deelnemers slechts 3 voorwaarden zullen voltooien, zijn we van mening dat de huidige onderzoeksopzet de onderzoeksvraag met succes beantwoordt.

Enkele belangrijke aspecten van het protocol verdienen aandacht. Sommigen hebben bijvoorbeeld gesuggereerd dat oefeningen met meerdere gewrichten die grote spiermassa's rekruteren, moeten worden voorgeschreven om de positieve effecten van krachttraining op de insulinegevoeligheid te observeren18. In dit protocol zijn 5 van de 7 oefeningen (deadlift, bankdrukken, legpress, lat pulldown en shoulder press) multi-joint, en de andere 2, hoewel een enkel gewricht, rekruteren grote spiermassa's (leg extension en leg curl). Bovendien is gesuggereerd dat het uitvoeren van sets in de buurt van concentrisch spierfalen van cruciaal belang is voor het verbeteren van de glykemische controle, zoals blijkt uit verlaagde insuline- englucosespiegels18. Om deze reden werden de sets in het huidige protocol uitgevoerd op concentrisch falen. Verder kozen we 7 oefeningen bestaande uit elk 3 sets, omdat de resultaten van een systematische review en meta-analyses meldden dat krachttrainingssessies bestaande uit 21 sets of meer een grotere verbetering van de insulinewerking vertoonden in vergelijking met sessies met minder dan 21 sets19. De keuze voor 1 set in dezelfde 7 oefeningen was gebaseerd op de veronderstelling dat een sessie van 1/3 duur haalbaarder zou kunnen zijn voor voltooiing door zwaarlijvige proefpersonen en zou kunnen leiden tot een hogere therapietrouw op de lange termijn. De lange gewenningsperiode die we in deze studie hanteren, is gebaseerd op de observatie dat ongebruikelijke, excentrische krachttraining leidt tot een acute verslechtering van de insulinegevoeligheid 36,37, die in de vervolgsessies wordt teruggedraaid35. Om deelnemers veilig en effectief sets tot falen te laten uitvoeren, is ook een grondige gewenningsperiode vereist, vooral voor zwaarlijvige, fysiek inactieve proefpersonen. Ten slotte is het van het grootste belang om het mogelijke effect van voedselinname op de insulinegevoeligheid uit te sluiten53,54, dus hebben we ervoor gekozen om de inname via de voeding de dag ervoor en de dag van elke sessie in het huidige protocol te controleren.

We beschrijven de beoordeling van insulinegevoeligheid door indexen te berekenen die zijn afgeleid van de OGTT55. Hoewel de hyperinsulinemische euglycemische klem wordt beschouwd als de gouden standaard om de insulinegevoeligheid in vivo te kwantificeren 56, is het een kostbare en invasieve procedure die hoogopgeleid personeelvereist57. Ook wordt aangevoerd dat de aanhoudende hyperinsulinemie die tijdens de procedure wordt verkregen, geen normale fysiologie reproduceert58, in tegenstelling tot de insulinemische respons op de inname van 75 g glucose in een maaltijd. Desalniettemin hebben de hier beschreven OGTT-afgeleide indexen een hoge correlatiecoëfficiënt met de hyperinsulinemische-euglycemische klem, variërend tussen 0,61 en 0,9657. Bovendien is aangetoond dat de OGTT een betrouwbare en consistente methode is voor het schatten van de insulinegevoeligheid gedurende opeenvolgende dagen59, en aantoonbaar een van de meest gebruikte methoden is voor het beoordelen van de acute effecten van krachttraining op het glucosemetabolisme 4,7,10,11,12,13,17,20,37,60,61,62. De OGTT is dus een veelgebruikte 4,7,10,11,12,13,17,20,37,60,61,62, levensvatbare 57, reproduceerbare 59, goedkope, eenvoudige, fysiologische methode voor het beoordelen van insulinegevoeligheid die sterk correleert 57 met de gouden standaard hyperinsulinemische-euglycemische klemmethode.

Het is belangrijk om te benadrukken dat de getoonde resultaten afkomstig zijn van een pilotstudie die is uitgevoerd bij 4 zwaarlijvige personen. Deze pilotstudie is duidelijk ondermaats, wat een grondige beoordeling van de effecten van krachttrainingsvolume op insulinegevoeligheid bij zwaarlijvige personen uitsluit. Desalniettemin suggereren de resultaten dat krachttraining met een laag volume de insulinegevoeligheid kan verbeteren, zij het niet in dezelfde mate als krachttraining met een hoog volume. Gezien het feit dat het protocol met een laag volume een derde van de tijd in beslag neemt in vergelijking met het protocol met een hoog volume (respectievelijk 18 minuten versus 55 minuten), en kan worden geassocieerd met betere affectieve en plezierige reacties, speculeren we dat een protocol voor krachttraining met een laag volume kan worden geassocieerd met een hogere therapietrouw, wat waarschijnlijk leidt tot grotere gezondheidsverbeteringen op de lange termijn. Daarom zijn we van mening dat de resultaten van deze studie van onschatbare waarde kunnen zijn voor het voorschrijven van protocollen voor krachttraining voor degenen die beweren niet genoeg tijd te hebben om regelmatig te oefenen, en voor degenen die krachttraining met een hoog volume uitdagend of demotiverend vinden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben geen belangenconflicten te melden.

Acknowledgments

Deze studie wordt ondersteund door de Nationale Raad voor Wetenschappelijke en Technologische Ontwikkeling (CNPQ: Grant#407975/2018-7 en # 402091/2021-3) en door het Minas Gerais State Agency for Research and Development (FAPEMIG: Grant# APQ-00008-22). De financiers speelden geen rol in de opzet van dit onderzoek en spelen geen rol bij het uitvoeren van het onderzoek, het interpreteren van gegevens of het rapporteren van resultaten. Deze studie is gebaseerd op de Federale Universiteit van de Jequitinhonha- en Mucuri-valleien (Diamantina-MG, Brazilië) die de apparatuur en ruimte (DXA, krachttrainingsruimte, krachttrainingsapparatuur, enz.) leveren die nodig zijn voor het uitvoeren van het onderzoek.

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

Geneeskunde Nummer 202
Gerandomiseerde gecontroleerde studie om de acute effecten van krachttraining op insulinegevoeligheid bij zwaarlijvige volwassenen te bestuderen
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