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Medicine

Randomisierte kontrollierte Studie zur Untersuchung der akuten Auswirkungen von Krafttraining auf die Insulinsensitivität bei adipösen Erwachsenen

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

Diese Studie beschreibt ein randomisiertes kontrolliertes Studienprotokoll, das darauf abzielt, die akuten Auswirkungen des Krafttrainingsvolumens auf die Insulinsensitivität bei adipösen Personen zu bewerten.

Abstract

Eine akute Kraftübungseinheit (SE) verbessert die Insulinsensitivität (IS) für mehrere Stunden; Die Auswirkungen des SE-Volumens (d. h. der Anzahl der Sätze) wurden jedoch nicht gründlich untersucht. Obwohl es intuitiv ist, dass einige SE besser sind als keine, und mehr besser als einige für die Verbesserung von IS, können hochvolumige Sitzungen für kranke Bevölkerungsgruppen eine Herausforderung darstellen, insbesondere für übergewichtige Erwachsene, für die selbst ein zügiger Spaziergang eine Herausforderung sein kann. Dieses Protokoll beschreibt eine randomisierte klinische Studie zur Beurteilung der akuten Auswirkungen von SE auf IS bei adipösen Erwachsenen. Die Einschlusskriterien sind der Body-Mass-Index >30 kg/m2), die zentrale Adipositas (Taillenumfang >88 cm bzw. >102 cm bei Frauen und Männern) und das Alter >40 Jahre. Die Teilnehmer werden mit der SE vertraut gemacht (7 Übungen, die auf die wichtigsten Muskelgruppen abzielen) und führen dann drei Sitzungen in zufälliger Reihenfolge durch: Sitzung 1 - Sitzung mit hohem Volumen (3 Sätze/Übung); Sitzung 2 - Sitzung mit geringem Volumen (1 Satz/Übung); Sitzung 3 - Kontrollsitzung (keine Übung). Die Ernährung wird am Tag vor und am Tag der Sitzungen kontrolliert. Die Sitzungen werden nachts absolviert und am nächsten Morgen wird ein oraler Glukosetoleranztest durchgeführt, aus dem mehrere IS-Indizes abgeleitet werden, wie z. B. die Fläche unter der Kurve (AUC) von Glukose und Insulin, der Matsuda-Index, der Cederholm-Index, der Muskel-IS-Index und der Gutt-Index. Basierend auf Pilotstudien erwarten wir eine Verbesserung der IS (Insulin-AUC und Matsuda- und Cederholm-Indizes) um ~15 % nach der Sitzung mit hohem Volumen und eine Verbesserung um ~8 % nach der Sitzung mit geringem Volumen im Vergleich zur Kontrollsitzung. Diese Studie wird Personen zugute kommen, die hochvolumige SE-Sitzungen als Herausforderung empfinden, aber dennoch darauf abzielen, ihren IS zu verbessern, indem sie 1/3 ihrer Zeit und Mühe investieren.

Introduction

Obwohl die chronischen Auswirkungen von Krafttraining auf die Insulinsensitivität wiederholt gezeigt wurden 1,2,3, kann selbst eine akute Einheit Krafttraining die Insulinwirkung für bis zu 48 h verbessern4. Dieser Effekt wurde bei gesunden 5,6,7,8, adipösen 9, älteren10, insulinresistenten Personen4 und Typ-2-Patienten mit Diabetes mellitus11 nachgewiesen. Andere haben keine positiven Effekte berichtet 12,13,14,15,16,17, und es ist unklar, warum diese Unterschiede auftreten.

In einer kürzlich veröffentlichten narrativen Übersichtsarbeit18 wurde vorgeschlagen, dass das Volumen der Kraftübungen (die Anzahl der Sätze pro Übung) für die Verbesserung der Insulinsensitivität unerlässlich ist. Eine kürzlich durchgeführte systematische Übersichtsarbeit und Metaanalyse zeigte beispielsweise, dass Sitzungen, die aus 21 oder mehr Sätzen bestanden, im Vergleich zu Sitzungen mit weniger als 21 Sätzen zu einer stärkeren Verbesserung der Insulinwirkung führten19. Allerdings gibt es nur wenige Belege aus der Literatur, die diese Auffassung direkt stützen. Zum Beispiel verbesserte ein höheres Krafttrainingsvolumen (30 Sätze) den Glukosestoffwechsel stärker als ein niedrigeres Volumen (10 Sätze)20. Es ist jedoch erwähnenswert, dass in dieser Studie Kraftübungen im Zirkelstil implementiert wurden, was den Vergleich mit traditionellen Kraftübungen einschränkt. In einer anderen Studie wurde eine bessere Insulinsensitivität nach einem Krafttrainingsprotokoll mit 32 Sätzen im Vergleich zu einem 8-Satz-Protokollbeobachtet 21. Der Grad des Aufwands nach den Sätzen wurde jedoch nicht berichtet und war vermutlich nach dem High-Volume-Protokoll größer. Dies ist wichtig, da der Grad der Anstrengung (oder die Nähe zum konzentrischen Muskelversagen, gekennzeichnet als die Unfähigkeit, den Satz aufgrund eines Versagens in der konzentrischen Bewegung einer bestimmten Wiederholung fortzusetzen) ebenfalls als wichtige Variable zur Verbesserung des Insulin- und Glukosestoffwechsels angesehen wurde18. Die begrenzten verfügbaren Studien zu diesem Thema und ihre methodischen Einschränkungen schließen daher weitere Rückschlüsse auf die Auswirkungen des Krafttrainingsvolumens auf die Insulinsensitivität aus.

Ein weiterer interessanter Punkt, wenn es um das Volumen des Krafttrainings geht, ist, dass es von Natur aus mit dem Zeitaufwand verbunden ist. Ein geringeres Trainingsvolumen bedeutet von vornherein, dass weniger Zeit im Fitnessstudio verbracht wird. Unter den Gründen, warum man sich nicht an ein Trainingsprogramm hält, steht Zeitmangel ganz oben auf der Liste22. Daher bedeutet eine Kraftübungseinheit mit geringem Volumen, die die Insulinsensitivität effektiv verbessert, einen geringeren Zeitaufwand23 und kann zu einer höheren langfristigen Adhärenz führen. Darüber hinaus stehen auch subjektive Empfindungen, wie z.B. Selbstwirksamkeit (Selbstwahrnehmung der Fähigkeit, etwas zu leisten) und die Empfindungen von Freude und Spaß (Genuss) mit der Übungsadhärenz in Zusammenhang 24,25,26. Es ist vernünftig zu spekulieren, dass sich Menschen selbstbewusster fühlen und ihr Trainingserlebnis mehr genießen können, wenn sie eine Kraftübungseinheit mit geringem Volumen durchführen, die sich in einer Verbesserung der Gesundheit niederschlägt.

Um die Lücken in der oben zusammengefassten Literatur zu schließen, beschreiben wir ein Protokoll für eine randomisierte, kontrollierte, klinische Crossover-Studie mit dem primären Ziel, die Auswirkungen des Krafttrainingsvolumens auf die Insulinsensitivität bei adipösen Personen zu bewerten. Als sekundäres Ziel untersuchen wir die Auswirkungen des Kraftübungsvolumens auf das subjektive Empfinden (Selbstwirksamkeit, Zuneigung und Genuss).

Das Protokoll beschreibt hier eine randomisierte, kontrollierte, 3-Wege-Crossover-klinische Studie. Die chronologische Abfolge des Protokolls umfasst: eine Bewertung der Krankengeschichte und anthropometrischer Messungen (Körpermasse, Größe, Taillenumfang und Körperzusammensetzung) vor der Teilnahme; einen Termin mit dem zertifizierten Ernährungsberater des Teams; eine Eingewöhnungsphase mit den Fragebögen zu Kraftübungen und subjektiven Gefühlen; Kraftbeurteilung bei jeder Übung; zufällige Zuweisung der Reihenfolge der Sitzungen; Durchführung der 3 Sitzungen (im Abstand von 7-28 Tagen), unmittelbar gefolgt von der Beantwortung der Fragebögen zu subjektiven Empfindungen; ein oraler Glukosetoleranztest (OGTT) am nächsten Morgen; und Datenanalyse. Abbildung 1 zeigt den Entwurf des Protokolls.

Figure 1
Abbildung 1: Studiendesign. Ein Flussdiagramm der Studienmethodik folgte hier. 1: Adipös (Body-Mass-Index [BMI] >30 kg/m2; Taillenumfang >102/88 cm); 2: Anthropometrische Beurteilungen und Einarbeitung; zufällige Zuweisung zu 3: Kraftübungseinheit mit hohem Volumen (21 Sätze), 4: Kraftübungseinheit mit geringem Volumen (7 Sätze) oder 5: Kontrolltag; 6: Standardmahlzeit im Anschluss an die Sitzungen; 7: Schlafen und Übernachten fasten; 8: Oraler Glukosetoleranztest. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Protocol

Holen Sie eine ethische Freigabe für die Studie ein, indem Sie das Studienprotokoll und die Einwilligungserklärung beim lokalen Institutional Review Board (IRB) oder dem lokalen Research Ethics Committee (REC) einreichen. Die Studie kann erst nach IRB- oder REC-Zulassung beginnen. Die unten dargestellten Ergebnisse stammen aus einer Pilotstudie, für die die Probanden vor der Aufnahme eine schriftliche Einverständniserklärung unterschrieben haben. Nach der IRB- oder REC-Genehmigung registrieren Sie das Protokoll prospektiv in einem öffentlichen Repository, wie z. B. Clinical Trials (https://clinicaltrials.gov). Wenn Ihr Land über ein nationales Repositorium verfügt, registrieren Sie das Protokoll dort (z. B. gibt es in Brasilien die Brazilian Clinical Trials (https://ensaiosclinicos.gov.br). Die vorliegende Studie wurde vom lokalen IRB genehmigt (Zertifikatsnummer CAAE 63190422.0.0000.5108) und prospektiv in einem Register für klinische Studien (ReBEC #RBR-3vj5dc5 https://ensaiosclinicos.gov.br/rg/RBR-3vj5dc5) registriert.

1. Auswahl und Vorbereitung der Freiwilligen

  1. Berechnen Sie die für die Studien erforderliche Stichprobengröße
  2. Wählen Sie Probanden aus, die: fettleibig sind (Body-Mass-Index >30 kg/m2); an zentraler Fettleibigkeit leiden (Taillenumfang > 102/88 cm bei Männern/Frauen); >40 Jahre alt sind; sind in der Lage, Kraftübungen durchzuführen.
  3. Schließen Sie Personen aus, die: Anzeichen, Symptome oder das Vorhandensein von Diabetes oder anderen Stoffwechselerkrankungen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, zerebrovaskulären Erkrankungen, Nierenerkrankungen, Atemwegserkrankungen und osteoartikulären Erkrankungen aufweisen27; Berichten Sie über die Einnahme von Medikamenten, die die erwarteten Ergebnisse beeinflussen können (einschließlich oraler Kontrazeptiva28); Bericht über die Verwendung von anabolen Steroiden; schwanger sind oder beabsichtigen, im Laufe der Studie schwanger zu werden; Beschreiben Sie die Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln, von denen bekannt ist, dass sie die Trainingsleistung beeinflussen, wie Koffein, Beta-Alanin, Kreatin und Natriumbicarbonat29.
  4. Holen Sie sich die Unterschrift des Teilnehmers in der Einwilligungserklärung und bewahren Sie sie in einem privaten Schließfach auf.

2. Messen Sie die Körperzusammensetzung des Teilnehmers

  1. Bewerten Sie für diese Studie die Körperzusammensetzung mittels Dual-Energy-Röntgenabsorptiometrie und befolgen Sie die Anweisungen des Herstellers für die Analyse der fettfreien Masse. Es kann jedoch jede andere etablierte Methode (z. B. Bod Pod, Wiegen unter Wasser, Hautfalte) verwendet werden.

3. Kontrolle der Ernährung

  1. Vereinbaren Sie einen Termin mit dem zertifizierten Ernährungsberater des Forschungsteams, um die Teilnehmer zu instruieren, wie sie ihre 3-Tage-Diät (2 Wochentage, 1 Wochenende) protokollieren können.
  2. Entwickeln Sie mit dem Ernährungsberater einen Ernährungsplan, der auf dem Energiebedarf und der Nahrungsaufnahme der Teilnehmer basiert, um eine isokalorische Ernährung am Tag vor und am Tag der Sitzungensicherzustellen 30.

4. Einarbeitung

  1. Lassen Sie die Teilnehmer 5 Einarbeitungssitzungen im Abstand von mindestens 2 Tagen durchführen.
    1. Einführungssitzung 1
      1. Weisen Sie den Teilnehmer in die Hebeform ein: Bewegungsumfang, Dauer der konzentrischen und exzentrischen Phasen (~3 s Gesamtwiederholungsdauer) in jeder der 7 Kraftübungen (1 - Kniebeuge mit der Sechskantstange; 2 - Bankdrücken; 3 - Beinpresse; 4 - Latzug; 5 - Beinstrecker; 6 - Schulterpresse; 7 - Beinbeuger).
      2. Weisen Sie die Teilnehmer an, wie sie ihren Aufwand auf der Grundlage der OMNI-RES-Skala30 bewerten können.
      3. Lassen Sie die Teilnehmer ein Aufwärmen von 5 Minuten durchführen, indem sie mit ~3-4 km/h auf einem Laufband gehen.
      4. Lassen Sie die Teilnehmer 3 Sätze mit 8 Wiederholungen in jeder der 7 Übungen durchführen, die sie für leicht halten, oder zwischen den Stufen 3 und 4 gemäß der OMNI-RES-Skala.
      5. Planen Sie 90 bis 120 Sekunden Erholung zwischen Sätzen und Übungen ein.
    2. Einführungssitzung 2
      1. Weisen Sie die Teilnehmer an, wie sie die Zuneigungsskala31,32, die Bewegungsfreudenskala (PACES)32,33 und die Selbstwirksamkeitsskala 34 beantworten sollen.
      2. Lassen Sie den Teilnehmer vor der Eingewöhnungssitzung die Zuneigungsskala beantworten.
      3. Lassen Sie die Teilnehmer ein Aufwärmen von 5 Minuten durchführen, indem sie mit 3-4 km/h auf einem Laufband gehen.
      4. Lassen Sie den Teilnehmer 3 Sätze mit 8 Wiederholungen in jeder der 7 Übungen durchführen, die er als schwer oder zwischen den Stufen 5 und 7 gemäß der OMNI-RES-Skala einstuft.
      5. Planen Sie 90 bis 120 Sekunden Erholung zwischen Sätzen und Übungen ein.
      6. Lassen Sie den Teilnehmer nach der Eingewöhnungssitzung die Zuneigungsskala, die PACES- und die Selbstwirksamkeitsskala beantworten.
    3. Einführungssitzung 3
      1. Lassen Sie den Teilnehmer vor der Eingewöhnungssitzung die Zuneigungsskala beantworten.
      2. Lassen Sie die Teilnehmer ein Aufwärmen von 5 Minuten durchführen, indem sie mit ~3-4 km/h auf einem Laufband gehen.
      3. Lassen Sie die Teilnehmer 3 Sätze mit 8 Wiederholungen in jeder der 7 Übungen durchführen, die sie als schwer erachten, oder zwischen den Stufen 7 und 9 gemäß der OMNI-RES-Skala.
      4. Planen Sie 90 bis 120 Sekunden Erholung zwischen Sätzen und Übungen ein.
      5. Lassen Sie den Teilnehmer nach der Eingewöhnungssitzung die Zuneigungsskala, die PACES- und die Selbstwirksamkeitsskala beantworten.
    4. Einführungssitzung 4
      1. Lassen Sie den Teilnehmer vor der Eingewöhnungssitzung die Zuneigungsskala beantworten.
      2. Lassen Sie die Teilnehmer ein Aufwärmen von 5 Minuten durchführen, indem sie mit 3-4 km/h auf einem Laufband gehen.
      3. Lassen Sie den Teilnehmer 3 Sätze à 8 Wiederholungen in jeder der 7 Übungen durchführen, die er als schwer und extrem schwer oder zwischen den Stufen 9 und 10 gemäß der OMNI-RES-Skala einstuft.
      4. Planen Sie 90 bis 120 Sekunden Erholung zwischen Sätzen und Übungen ein.
      5. Lassen Sie den Teilnehmer nach der Eingewöhnungssitzung die Zuneigungsskala, die PACES- und die Selbstwirksamkeitsskala beantworten.
    5. Einführungssitzung 5
      1. Lassen Sie die Teilnehmer die Festigkeitstests nachahmen (siehe Details in Schritt 5). Das Intervall zwischen den Eingewöhnungssitzungen kann bis zu 7 Tage betragen und kann auf der Grundlage des Vorhandenseins eines verzögert einsetzenden Muskelkaters geplant werden.
        HINWEIS: Diese letzte Einführungssitzung dient dazu, den Teilnehmer mit den Festigkeitstests vertraut zu machen. In dieser Studie ist es äußerst wichtig, eine gründliche Eingewöhnungsphase zu haben, 1) um sicherzustellen, dass der Teilnehmer die Sätze bei oder sehr nahe am konzentrischen Versagendurchführen kann 18, und 2) um die negativen Auswirkungen von Muskelschäden auf die Insulinsensitivität zu vermeiden35,36,37.

5. Krafttests (maximal 8 Wiederholungen)

  1. Führen Sie die Krafttests (maximal 8 Wiederholungen [RM]) in jeder der 7 Übungen für insgesamt mindestens 72 h (aber nicht länger als 7 Tage) nach der letzten Eingewöhnungssitzung durch.
    1. Lassen Sie die Teilnehmer ein 5-minütiges Aufwärmen durchführen, indem sie mit 3-4 km/h auf einem Laufband gehen.
    2. Lassen Sie den Teilnehmer vor jeder Übung 1 Satz mit geringer Belastung (12 Wiederholungen, 40%-50% des RM, 3-4 OMNI-Skala) durchführen.
    3. Passen Sie das Gewicht an die zu erwartende Belastung an, bei der der Teilnehmer 8, aber nicht 9 Wiederholungen mit guter Form ausführen kann. Notieren Sie diese Belastung.
    4. Wenn der Teilnehmer nicht in der Lage ist, 8 Wiederholungen aufgrund von Verlust der guten Form, aufgrund eines konzentrischen Muskelversagens durchzuführen, oder wenn der Teilnehmer den Satz aufgrund von Ermüdung freiwillig abbricht, reduzieren Sie die Belastung um 5-10%, lassen Sie ihn 3-5 Minuten ruhen und versuchen Sie es erneut.
    5. Wenn der Teilnehmer in der Lage ist, 9 Wiederholungen durchzuführen, erhöhen Sie die Belastung um 5-10%, lassen Sie ihn 3-5 Minuten ruhen und versuchen Sie es erneut.
    6. Wiederholen Sie die Schritte 5.1.4 und 5.1.5, bis der Teilnehmer in der Lage ist, 8, aber nicht 9 Wiederholungen durchzuführen und die Belastung aufzuzeichnen.
      HINWEIS: Um eine Variabilität zwischen den Ratern zu vermeiden, sollte dasselbe Mitglied des Forschungsteams mit allen Teilnehmern Festigkeitstests durchführen.
    7. Führen Sie die Tests in der gleichen Reihenfolge der oben beschriebenen Übungen durch: 1 - Kniebeugen mit Hex-Stange; 2 - Bankdrücken; 3 - Beinpresse; 4 - Latzug; 5 - Beinstreckung; 6 - Schulterpresse; 7 - Beinbeuger, mindestens 3 Minuten zwischen den Übungen.
      HINWEIS: Stützen Sie die erwartete Belastung auf die Leistung der fünften Eingewöhnungssitzung, in der die Festigkeitstests nachgeahmt werden. Um übermäßige Ermüdung zu vermeiden, ist es optimal, die 8 RM Belastung im ersten Versuch jeder Übung zu finden, aber 2 Versuche sind akzeptabel.

6. Zufällige Sitzungszuweisung

  1. Drucken Sie zufällige Sequenzen mit den Zahlen 1, 2 und 3, die für "High-Volume", "Low-Volume" bzw. "Control" stehen, und stecken Sie jede einzelne in einen undurchsichtigen, fortlaufend nummerierten Umschlag und versiegeln Sie die Umschläge.
  2. Öffnen Sie die Umschläge, um die Sitzungsreihenfolge nach den Festigkeitstests anzuzeigen.
    HINWEIS: Schritt 6.1 sollte von einem Forschungsmitarbeiter durchgeführt werden, der nicht direkt an der Datenerfassung beteiligt oder für das Öffnen der Umschläge verantwortlich ist.

7. Blinde Datenerfassung

  1. Weisen Sie den Teilnehmer an, den Mitarbeitern des klinischen Labors, in dem der OGTT durchgeführt wird, nicht mitzuteilen, welche Sitzung er am Vorabend durchgeführt hat.
  2. Lassen Sie einen Forschungsmitarbeiter, der nicht direkt an der Datenerfassung und -analyse beteiligt ist, die Daten aus dem OGTT in separate Tabellenkalkulationen eingeben, indem Sie Codes verwenden, um die Identität des Teilnehmers und die durchgeführte Sitzung zu verbergen.
    HINWEIS: Aufgrund der Merkmale dieses Studiendesigns (Übung) ist es nicht möglich, sowohl den Teilnehmer als auch den Therapeuten zu verblinden.

8. Übungen

  1. Sitzung 1 - hohes Volumen
    1. Weisen Sie den Teilnehmer an, mindestens 2 Tage vor der Sitzung keine Übungen mit mittlerer bis hoher Intensität durchzuführen.
    2. Weisen Sie den Teilnehmer an, die vom Ernährungsberater verordnete Diät am Tag vor und am Tag der Sitzung einzuhalten. Die letzte Mahlzeit ist um 18:30 Uhr
    3. Weisen Sie den Teilnehmer an, sich um 19:30 Uhr im Fitnessstudio zu melden.
    4. Lassen Sie den Teilnehmer vor der Übungseinheit um 19:55 Uhr die Zuneigungsskala beantworten.
    5. Lassen Sie die Teilnehmer ein 5-minütiges Aufwärmen durchführen, indem sie mit 3-4 km/h auf einem Laufband gehen.
    6. Lassen Sie den Teilnehmer in jeder der 7 Übungen 3 Sätze mit so vielen Wiederholungen wie möglich ausführen (bis zum konzentrischen Muskelversagen oder bis der Teilnehmer den Satz freiwillig abbricht) mit der Belastung aus dem 8 RM-Test und notieren Sie die Anzahl der Wiederholungen in jedem Satz.
    7. Bitten Sie den Teilnehmer, seine Anstrengung nach jedem Satz und Rekord auf der Grundlage der OMNI-RES-Skala zu bewerten. Erlauben Sie 120 Sekunden Erholung zwischen Sätzen und Übungen.
    8. Lassen Sie den Teilnehmer nach Beendigung der Sitzung die Zuneigungsskala, die PACES- und die Selbstwirksamkeitsskala beantworten.
    9. Lassen Sie den Teilnehmer die Mahlzeit nach der Sitzung zwischen 21:00 und 21:30 Uhr einnehmen und weisen Sie ihn an, bis zum nächsten Morgen, an dem der OGTT durchgeführt wird, nichts anderes (außer Wasser) zu sich zu nehmen und ihn nach Hause zu schicken.
  2. Sitzung 2 - geringe Lautstärke
    1. Wiederholen Sie die Schritte 8.1.1 bis 8.1.3. Lassen Sie die Teilnehmer die Zuneigungsskala um 20:35 Uhr beantworten. Wiederholen Sie Schritt 8.1.5.
    2. Lassen Sie den Teilnehmer in jeder der 7 Übungen 1 Satz mit so vielen Wiederholungen wie möglich ausführen (bis zum konzentrischen Muskelversagen oder bis der Teilnehmer den Satz freiwillig abbricht) mit der Belastung aus dem 8 RM-Test und notieren Sie die Anzahl der Wiederholungen in jedem Satz.
    3. Wiederholen Sie die Schritte 8.1.7 bis 8.1.9
  3. Sitzung 3 - Kontrolltag
    1. Wiederholen Sie die Verfahren von 8.1.1 bis 8.1.4.
    2. Positionieren Sie den Teilnehmer 30 Sekunden lang in jeder Übung/jedem Gerät (um die eingestellte aktive Periode nachzuahmen), aber weisen Sie ihn an, keine Muskelkontraktion durchzuführen (oder einfach still in der Übung/dem Gerät zu bleiben).
    3. Wiederholen Sie Schritt 8.3.2 für 3 gefälschte Sätze für alle 7 Übungen (imitiert Sitzung 1, aber ohne Muskelkontraktion).
    4. Wiederholen Sie die Schritte 8.1.7 bis 8.1.9

9. OGTT und Datenanalyse

  1. Weisen Sie die Teilnehmer an, sich zwischen 7:00 und 7:30 Uhr im Labor zu melden.
  2. Entnehmen Sie eine Nüchternblutprobe, wie in38,39 beschrieben.
  3. Lassen Sie die Teilnehmer 75 g Glukose in 300-ml-Lösung einnehmen. Entnehmen Sie Blutproben 30 min, 60 min, 90 min und 120 min nach der Glukoseeinnahme.
  4. Messen Sie die Plasmaglukose- und Seruminsulinkonzentration in allen Blutproben, wie in38,39 beschrieben. Zeichnen von Daten aus OGTT.
  5. Berechnen Sie a) die AUC für Glukose und Insulin nach der Trapezregel40; b) der orale Glukose-Insulin-Sensitivitätsindex41; c) der Matsuda-Insulinsensitivitätsindex42; d) der Cederholm-Index43; e) der Insulinsensitivitätsindex der Muskeln44,45; f) der Gutt-Index46; g) Avignon et al. Index47; und h) der Stumvoll et al. Index48.

10. Statistische Analyse

  1. Analysieren Sie Daten, die für die Zuweisung blind sind, mithilfe von codierten Tabellenkalkulationen aus Schritt 7.2.
  2. Drücken Sie Daten als Mittelwert und Standardabweichung aus. Beurteilen Sie die Normalität der Daten mit dem Shapiro-Wilk-Test. Analysieren Sie für normalverteilte Daten Daten mit unidirektionalen Varianzanalysen, wenn ein signifikanter Haupteffekt beobachtet wird, verwenden Sie den Post-hoc-Tukey-Test.
  3. Verwenden Sie für nicht-parametrische Daten den Kruskal-Wallis-Test oder den Friedman-Test. Berücksichtigen Sie die Signifikanz, wenn die p-Werte kleiner als 0,05 sind.
  4. Zeigen Sie die Zuordnung an, nachdem alle Statistiken ausgeführt wurden.

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Representative Results

Abbildung 2 zeigt repräsentative (aus einer Pilotstudie) Reaktionen auf Glukose (Abbildung 2A) und Insulin (Abbildung 2B) während der OGTT. In der Regel werden Spitzenwerte für Glukose und Insulin bei einer 30-minütigen Messung beobachtet, gefolgt von einem konstanten Abfall bis zur 120-minütigen Messung. Je niedriger der Glukosepeak, desto besser das Ergebnis, was auf eine Hemmung der hepatischen Glukoseproduktion hinweist. Je schneller die Glukose nach dem Peak abnimmt, desto besser ist das Ergebnis, was auf eine schnellere Glukoseentsorgung hinweist (in der Regel mit der Glukoseaufnahme der Skelettmuskulatur verbunden). Für Insulin bedeuten niedrigere Werte, dass weniger Insulin von den Betazellen der Bauchspeicheldrüse zur Blutzuckerkontrolle freigesetzt werden muss. Diese Interpretation gilt jedoch nur für Personen mit funktionellen Betazellen, da Personen mit dysfunktionalen (oder abgestorbenen) Betazellen während der OGTT eine geringere Insulinantwort, aber eine höhere glykämische Reaktion haben.

Figure 2
Abbildung 2: Oraler Glukosetoleranztest. Reaktionen von Glykämie (A) und Insulin (B) auf oralen Glukosetoleranztest nach keiner körperlichen Betätigung (Kontrolle), 21 Sätze Kraftübungen (hohes Volumen) und 7 Sätze Kraftübungen (geringes Volumen) Protokolle bei übergewichtigen Erwachsenen. Die Daten werden als Mittelwert (Balken) und Standardabweichung (Fehlerbalken) angezeigt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 3 zeigt die aus dem OGTT abgeleiteten Insulinsensitivitätsindizes. Die häufigsten sind die AUC von Glukose (Abbildung 3A) und Insulin (Abbildung 3B). Beachten Sie, dass eine niedrigere AUC auf ein besseres Ergebnis hinweist. Mit anderen Worten, Personen, die nach einer Standard-Glukosebelastung eine niedrigere Glykämie und Insulinkonzentration aufweisen, haben wahrscheinlich eine bessere Insulinsensitivität. Aus den Ergebnissen des OGTT können weitere Insulinsensitivitätsindizes berechnet werden (Abbildung 3C-I). Da sie unterschiedliche Parameter aus dem OGTT verwenden, um die Insulinsensitivität abzuschätzen, variieren die Ergebnisse zwischen den Indizes. Das Muster ist jedoch bei den meisten Indizes ähnlich, da Kraftübungen mit geringem und hohem Volumen die Insulinsensitivität verbessern, aber nach letzterer Bedingung werden bessere Ergebnisse beobachtet.

Figure 3
Abbildung 3. Insulinsensitivitätsindizes. Aus dem oralen Glukosetoleranztest abgeleitete Insulinsensitivitätsindizes (ISI) nach keiner Übung (Kontrolle), 21 Sätze Kraftübungen (hohes Volumen) und 7 Sätze Kraftübungen (geringes Volumen) Protokolle bei adipösen Erwachsenen. Glukose- (A) und Insulinbereich (B) unter der Kurve (AUC), orale Glukose (OG) IS (C), Matsuda ISI (D), Cederholm ISI (E), Muskel-ISI (F), Gutt ISI (G), Avignon ISI (H) und Stumvoll ISI (I). *S<0,05; p<0,001 für Tukey-Post-hoc-Test. Die Daten werden als Einzelwerte (Diagramme), Mittelwerte (Balken) und Standardabweichungen (Fehlerbalken) angezeigt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Discussion

In diesem Artikel wurden die Schritte für eine randomisierte kontrollierte Studie beschrieben, die darauf abzielte, die Auswirkungen des Krafttrainingsvolumens auf die Insulinsensitivität bei übergewichtigen Erwachsenen zu bewerten. Randomisierte kontrollierte Studien sind die besten Forschungsprotokolle, um Ursache und Wirkung einer Behandlung auf unvoreingenommene Weise zu ermitteln49,50. Konkret werden wir in dieser Studie ein Crossover-Design verwenden, was bedeutet, dass jeder rekrutierte Proband jede Bedingung in einer randomisierten Reihenfolge durchführt51 Obwohl Crossover-Studien die Belastung für die Probanden erhöhen und nicht ideal für eine Langzeitbehandlung mit Carry-over-Effekten sind, reduziert dieses Design die Datenvariabilität, und es werden weniger Teilnehmer benötigt, um Schlussfolgerungen zu ziehen52. Da die akuten Auswirkungen von Krafttraining auf die Insulinsensitivität nicht länger als 48 Stunden andauern4, das Intervall zwischen den Sitzungen mindestens 7 Tage beträgt und die Teilnehmer nur 3 Bedingungen erfüllen, glauben wir, dass das vorliegende Studiendesign die Forschungsfrage erfolgreich beantwortet.

Einige wichtige Aspekte des Protokolls verdienen es, angesprochen zu werden. Zum Beispiel haben einige vorgeschlagen, dass Übungen mit mehreren Gelenken, die große Muskelmassen rekrutieren, verschrieben werden sollten, um die positiven Auswirkungen von Krafttraining auf die Insulinsensitivität zu beobachten18. In diesem Protokoll sind 5 der 7 Übungen (Kreuzheben, Bankdrücken, Beinpresse, Latzug und Schulterdrücken) mehrgelenkig, und die anderen 2, obwohl eingelenkig, rekrutieren große Muskelmassen (Beinstreckung und Beinbeuger). Darüber hinaus wurde vermutet, dass die Durchführung von Sätzen nahe des konzentrischen Muskelversagens entscheidend für die Verbesserung der glykämischen Kontrolle ist, was durch einen reduzierten Insulin- und Glukosespiegel angezeigt wird18. Aus diesem Grund wurden die Sätze im aktuellen Protokoll bis zum konzentrischen Ausfall durchgeführt. Darüber hinaus wählten wir 7 Übungen, die jeweils aus 3 Sätzen bestanden, als Ergebnisse einer systematischen Übersichtsarbeit, und Metaanalysen berichteten, dass Kraftübungen, die aus 21 oder mehr Sätzen bestanden, eine größere Verbesserung der Insulinwirkung zeigten als Sitzungen mit weniger als 21 Sätzen19. Die Wahl für 1 Satz in den gleichen 7 Übungen basierte auf der Prämisse, dass eine Sitzung von 1/3 Dauer für adipöse Probanden besser geeignet sein könnte und zu einer höheren langfristigen Adhärenz führen könnte. Die lange Eingewöhnungszeit, die wir in dieser Studie anwenden, basiert auf der Beobachtung, dass ungewohntes, exzentrisches Krafttraining zu einer akuten Verschlechterung der Insulinsensitivität führt36,37, die sich in den Folgesitzungen wieder umkehrt35. Um die Teilnehmer sicher und effektiv Sätze bis zum Versagen durchführen zu lassen, ist eine gründliche Eingewöhnungszeit erforderlich, insbesondere bei fettleibigen, körperlich inaktiven Probanden. Schließlich ist es von größter Bedeutung, die möglichen Auswirkungen der Nahrungsaufnahme auf die Insulinsensitivität auszuschließen53,54, daher haben wir uns entschieden, die Nahrungsaufnahme am Vortag und am Tag jeder Sitzung im vorliegenden Protokoll zu kontrollieren.

Wir beschreiben die Beurteilung der Insulinsensitivität durch die Berechnung von Indizes, die aus dem OGTT55 abgeleitet werden. Obwohl die hyperinsulinämische euglykämische Klemme als Goldstandard zur Quantifizierung der Insulinsensitivität in vivo gilt 56, handelt es sich um ein kostspieliges und invasives Verfahren, das hochqualifiziertes Personal erfordert57. Es wird auch argumentiert, dass die anhaltende Hyperinsulinämie, die bei dem Verfahren erhalten wird, im Gegensatz zur insulinämischen Reaktion auf die Einnahme von 75 g Glukose in einer Mahlzeit keine normale Physiologie reproduziert58. Nichtsdestotrotz weisen die hier beschriebenen OGTT-abgeleiteten Indizes einen hohen Korrelationskoeffizienten mit der hyperinsulinämischen und euglykämischen Zange auf, der zwischen 0,61 und 0,96 variiert57. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die OGTT eine zuverlässige und konsistente Methode zur Schätzung der Insulinsensitivität an aufeinanderfolgenden Tagen ist59 und wohl eine der am häufigsten verwendeten Methoden zur Beurteilung der akuten Auswirkungen von Krafttraining auf den Glukosestoffwechsel 4,7,10,11,12,13,17,20,37,60,61,62. Somit ist die OGTT eine häufig verwendete 4,7,10,11,12,13,17,20,37,60,61,62, lebensfähige 57, reproduzierbare59, kostengünstige, einfache, physiologische Methode zur Beurteilung der Insulinsensitivität, die stark korreliert 57 mit der Goldstandard-hyperinsulinämisch-euglykämischen Clamp-Methode.

Es ist wichtig hervorzuheben, dass die gezeigten Ergebnisse aus einer Pilotstudie stammen, die an 4 übergewichtigen Personen durchgeführt wurde. Diese Pilotstudie ist eindeutig unterversorgt, was eine gründliche Bewertung der Auswirkungen des Krafttrainingsvolumens auf die Insulinsensitivität bei adipösen Personen ausschließt. Nichtsdestotrotz deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Kraftübungen mit geringem Volumen die Insulinsensitivität verbessern könnten, wenn auch nicht in dem Maße wie Kraftübungen mit hohem Volumen. In Anbetracht der Tatsache, dass das Low-Volume-Protokoll ein Drittel der Zeit im Vergleich zum High-Volume-Protokoll benötigt (18 min bzw. 55 min) und mit besseren affektiven und genussvollen Reaktionen verbunden sein könnte, spekulieren wir, dass ein Low-Volume-Krafttrainingsprotokoll mit einer höheren Trainingsadhärenz verbunden sein könnte, was wahrscheinlich langfristig zu größeren gesundheitlichen Verbesserungen führt. Daher glauben wir, dass die Ergebnisse dieser Studie von unschätzbarem Wert für die Verschreibung von Krafttrainingsprotokollen für diejenigen sein können, die behaupten, nicht genug Zeit zu haben, um regelmäßig Sport zu treiben, und für diejenigen, die Kraftübungen mit hohem Volumen als herausfordernd oder demotivierend empfinden.

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Disclosures

Die Autoren haben keine Interessenkonflikte zu deklarieren.

Acknowledgments

Diese Studie wird vom Nationalen Rat für wissenschaftliche und technologische Entwicklung (CNPQ: Grant#407975/2018-7 und # 402091/2021-3) und von der staatlichen Agentur für Forschung und Entwicklung von Minas Gerais (FAPEMIG: Grant# APQ-00008-22) unterstützt. Die Geldgeber spielten keine Rolle bei der Konzeption dieser Studie und spielen auch keine Rolle bei der Durchführung der Studie, der Interpretation der Daten oder der Berichterstattung über die Ergebnisse. Diese Studie wird an der Bundesuniversität der Täler Jequitinhonha und Mucuri (Diamantina-MG, Brasilien) durchgeführt, die die für die Durchführung der Forschung erforderlichen Geräte und Räume (DXA, Krafttrainingsraum, Krafttrainingsgeräte usw.) zur Verfügung stellt.

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

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Medizin Heft 202
Randomisierte kontrollierte Studie zur Untersuchung der akuten Auswirkungen von Krafttraining auf die Insulinsensitivität bei adipösen Erwachsenen
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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).

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