Waiting
Login processing...

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

Medicine

Randomisert kontrollert studie for å studere de akutte effektene av styrketrening på insulinfølsomhet hos overvektige 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 studien beskriver en randomisert kontrollert studieprotokoll som tar sikte på å vurdere de akutte effektene av styrketreningsvolum på insulinfølsomhet hos overvektige individer.

Abstract

En akutt økt med styrketrening (SE) forbedrer insulinfølsomheten (IS) i flere timer; Effekten av SE-volum (dvs. antall sett) er imidlertid ikke grundig undersøkt. Selv om det er intuitivt at noen SE er bedre enn ingen, og mer er bedre enn noen for forbedring av IS, kan økter med høyt volum være utfordrende for syke populasjoner å fullføre, spesielt overvektige voksne, for hvem selv en rask spasertur kan være utfordrende. Denne protokollen beskriver en randomisert klinisk studie for å vurdere de akutte effektene av SE på IS hos overvektige voksne. Inklusjonskriteriene er kroppsmasseindeks >30 kg/m2, sentral fedme (midjemål >88 cm og >102 cm for henholdsvis kvinner og menn) og alder >40 år. Deltakerne vil bli kjent med SE (7 øvelser rettet mot store muskelgrupper) og vil deretter utføre tre økter i randomisert rekkefølge: økt 1 - økt med høyt volum (3 sett / øvelse); Økt 2 - økt med lavt volum (1 sett/øvelse); Økt 3 - Kontrolløkt (ingen øvelse). Kostholdet vil bli kontrollert dagen før og på dagen for øktene. Sesjonene vil bli fullført om natten, og en oral glukosetoleransetest vil bli utført neste morgen, hvorfra flere indekser av IS vil bli avledet, for eksempel området under kurven (AUC) for glukose og insulin, Matsuda-indeksen, Cederholm-indeksen, muskel-IS-indeksen og Gutt-indeksen. Basert på pilotstudier forventer vi ~15 % forbedring i IS (insulin AUC, og Matsuda og Cederholm indekser) etter høyvolumøkten, og ~8 % forbedring etter lavvolumøkten sammenlignet med kontrolløkten. Denne studien vil være til nytte for personer som finner SE-økter med høyt volum utfordrende, men som fortsatt tar sikte på å forbedre deres IS ved å investere 1/3 av sin tid og krefter.

Introduction

Selv om de kroniske effektene av styrketrening på insulinfølsomhet gjentatte ganger har blitt vist 1,2,3, kan selv en akutt økt med styrketrening forbedre insulinvirkningen i opptil 48 timer 4. Denne effekten er vist hos friske 5,6,7,8, overvektige 9, eldre 10, insulinresistente individer4 og type 2 diabetes mellitus-pasienter11. Andre har ikke rapportert positive effekter 12,13,14,15,16,17, og det er uklart hvorfor disse forskjellene oppstår.

I en nylig narrativ gjennomgang18 ble det foreslått at styrketreningsvolum (antall sett per øvelse) er viktig for å forbedre insulinfølsomheten. For eksempel viste en nylig systematisk gjennomgang og metaanalyse at økter sammensatt av 21 sett eller mer førte til en større forbedring i insulinvirkning sammenlignet med økter med færre enn 21 sett19. Imidlertid støtter bare begrenset bevis fra litteratur direkte denne oppfatningen. For eksempel forbedret treningsvolumet med høyere styrke (30 sett) glukosemetabolismen mer enn lavere volum (10 sett)20. Men det er verdt å merke seg at denne studien implementerte styrkeøvelser i kretsstil, noe som begrenser sammenligningen med tradisjonelle styrkeøvelser. I en annen studie ble bedre insulinfølsomhet observert etter en 32-sett styrketreningsprotokoll sammenlignet med en 8-setts protokoll21. Graden av innsats etter sett ble imidlertid ikke rapportert, og den var antagelig større etter høyvolumprotokollen. Dette er viktig fordi graden av innsats (eller nærhet til konsentrisk muskelsvikt, karakterisert som manglende evne til å fortsette settet på grunn av svikt i den konsentriske bevegelsen av en gitt repetisjon) også har blitt ansett som en viktig variabel for å forbedre insulin- og glukosemetabolismen18. Dermed utelukker de begrensede tilgjengelige studiene om emnet, sammen med deres metodologiske begrensninger, ytterligere slutninger angående effekten av styrketreningsvolum på insulinfølsomhet.

Et annet interessant poeng når man diskuterer styrketreningsvolum er at det er iboende knyttet til tidsforpliktelse. Et lavere treningsvolum, ved design, betyr mindre tid brukt i treningsstudioet. Blant årsakene til ikke å følge et treningsprogram, er mangel på tid øverst på listen22. Dermed betyr en treningsøkt med lavt volum som effektivt forbedrer insulinfølsomheten mindre tidsforpliktelse23 og kan resultere i høyere langsiktig etterlevelse. Videre er subjektive følelser, som mestringstro (selvoppfatning av evnen til å oppnå noe) og følelsen av glede og moro (glede), også relatert til treningsetterlevelse24,25,26. Det er rimelig å spekulere i at folk kan føle seg mer selvsikker og nyte treningsopplevelsen mer når de utfører en styrketreningsøkt med lavt volum som oversettes til helseforbedring.

For å løse hullene i litteraturen som er oppsummert ovenfor, beskriver vi en protokoll for en randomisert, kontrollert, crossover, klinisk studie med det primære målet å vurdere effekten av styrketreningsvolum på insulinfølsomhet hos overvektige individer. Som et sekundært mål vurderer vi effekten av styrketreningsvolum på subjektive følelser (mestringstro, hengivenhet og glede).

Protokollen her beskriver en randomisert, kontrollert, 3-veis, crossover, klinisk studie. Den kronologiske sekvensen av protokollen inkluderer: en vurdering før deltakelse av helsehistorie og antropometriske tiltak (kroppsmasse, høyde, midjeomkrets og kroppssammensetning); en avtale med lagets sertifiserte ernæringsfysiolog; en familiariseringsperiode med styrkeøvelser og subjektive følelser spørreskjemaer; styrkevurdering i hver øvelse; tilfeldig tildeling av rekkefølgen på øktene; utførelse av de 3 øktene (atskilt med 7-28 dager), som umiddelbart etterfølges av å svare på spørreskjemaene om subjektive følelser; en oral glukosetoleransetest (OGTT) neste morgen; og dataanalyse. Figur 1 avgrenser protokolldesignet.

Figure 1
Figur 1: Studiedesign. Her fulgte et flytskjema over forsøksmetodikken. 1: Overvektige (kroppsmasseindeks [BMI] >30 kg/m2; midjemål >102/88 cm) forsøkspersoner; 2: Antropometriske vurderinger og familiarisering; tilfeldig tildeling til 3: styrketreningsøkt med høyt volum (21 sett), 4: styrketreningsøkt med lavt volum (7 sett), eller 5: kontrolldag; 6: standard måltid etter økter; 7: sove og over natten raskt; 8: Oral glukosetoleranse test. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Få etisk klarering for studien ved å sende inn studieprotokollen og informert samtykkedokument til det lokale Institutional Review Board (IRB) eller lokal forskningsetisk komité (REC). Studien kan først starte etter IRB- eller REC-godkjenning. Resultatene som presenteres nedenfor er fra en pilotstudie, der forsøkspersonene signerte et skriftlig informert samtykke før innmelding. Etter IRB- eller REC-godkjenning registrerer du protokollen prospektivt i et offentlig arkiv, som Clinical Trials (https://clinicaltrials.gov). Hvis landet ditt har et nasjonalt depot, registrer protokollen der (for eksempel i Brasil er det brasilianske kliniske studier (https://ensaiosclinicos.gov.br). Den foreliggende studien ble godkjent av lokal IRB (sertifikatnummer CAAE 63190422.0.0000.5108) og ble prospektivt registrert i et klinisk studieregister (ReBEC #RBR-3vj5dc5 https://ensaiosclinicos.gov.br/rg/RBR-3vj5dc5).

1. Utvelgelse og forberedelse av frivillige

  1. Beregn prøvestørrelsen som kreves for forsøkene
  2. Velg emner som: er overvektige (kroppsmasseindeks >30 kg / m2); har sentral fedme (midjemål > 102/88 cm hos menn/kvinner); er i alderen >40 år; er i stand til å utføre styrkeøvelser.
  3. Ekskluder personer som: viser tegn, symptomer eller tilstedeværelse av diabetes eller annen metabolsk sykdom, kardiovaskulær sykdom, cerebrovaskulær sykdom, nyresykdom, luftveissykdom og osteoartikulær sykdom27; rapportere bruk av legemidler som kan påvirke de forventede resultatene (inkludert orale prevensjonsmidler28); rapportere bruk av anabole steroider; er gravid eller har tenkt å bli gravid i løpet av studien; Beskriv kosttilskudd inntak kjent for å påvirke treningsytelsen, for eksempel koffein, beta-alanin, kreatin og natriumbikarbonat29.
  4. Få deltakerens signatur i det informerte samtykket og oppbevar det i et privat skap.

2. Mål deltakerens kroppssammensetning

  1. For denne studien, evaluer kroppssammensetning ved hjelp av dual-energy røntgenabsorptiometri, i henhold til produsentens instruksjoner for analyse av fettmasse, fettfri masse. Imidlertid kan enhver annen etablert metode (dvs. Bod Pod, under vannveiing, hudfold) brukes.

3. Kostholdskontroll

  1. Planlegg en avtale med forskergruppens sertifiserte ernæringsfysiolog for å instruere deltakerne om hvordan de skal logge sin 3-dagers (2 hverdager, 1 helg) diett.
  2. Utvikle en matplan med ernæringsfysiologen basert på deltakerens energibehov og matinntak, for å sikre et isokalorisk kosthold dagen før og på dagen for øktene30.

4. Kjennskap

  1. La deltakerne utføre 5 familiariseringsøkter, adskilt med minst 2 dager.
    1. Familiariseringsøkt 1
      1. Instruer deltakeren på løfteform: bevegelsesutslag, varighet av konsentriske og eksentriske faser (~ 3 s total repvarighet) i hver av de 7 styrkeøvelsene (1 - hex bar knebøy; 2 - benkpress; 3 - benpress; 4 - lat nedtrekk; 5 - benforlengelse; 6 - skulderpress; 7 - leg curl).
      2. Instruer deltakerne om hvordan de skal rangere innsatsen sin basert på OMNI-RES skala30.
      3. La deltakeren utføre en oppvarming på 5 min ved å gå på tredemølle i ~3-4 km/t.
      4. La deltakeren utføre 3 sett med 8 repetisjoner i hver av de 7 øvelsene som de anser som enkle eller mellom nivå 3 og 4 i henhold til OMNI-RES-skalaen.
      5. Tillat 90 til 120 s restitusjon mellom sett og øvelser.
    2. Familiariseringsøkt 2
      1. Instruer deltakeren om hvordan man svarer på kjærlighetsskalaen31,32, aktivitetsnytelsesskalaen (PACES) 32,33 og mestringsskalaen 34.
      2. Få deltakeren til å svare på kjærlighetsskalaen før tilvenningsøkten.
      3. La deltakeren utføre en oppvarming på 5 min ved å gå på tredemølle i 3-4 km/t.
      4. La deltakeren utføre 3 sett med 8 repetisjoner i hver av de 7 øvelsene, som de anser som harde eller mellom nivå 5 og 7 i henhold til OMNI-RES-skalaen.
      5. Tillat 90 til 120 s restitusjon mellom sett og øvelser.
      6. Få deltakeren til å svare på kjærlighetsskalaen, PACES og mestringsskalaen etter familiariseringsøkten.
    3. Familiariseringsøkt 3
      1. Få deltakeren til å svare på kjærlighetsskalaen før tilvenningsøkten.
      2. La deltakeren utføre en oppvarming på 5 min ved å gå på tredemølle i ~3-4 km/t.
      3. La deltakeren utføre 3 sett med 8 repetisjoner i hver av de 7 øvelsene, som de anser som harde, eller mellom nivå 7 og 9 i henhold til OMNI-RES-skalaen.
      4. Tillat 90 til 120 s restitusjon mellom sett og øvelser.
      5. Få deltakeren til å svare på kjærlighetsskalaen, PACES og mestringsskalaen etter familiariseringsøkten.
    4. Familiariseringsøkt 4
      1. Få deltakeren til å svare på kjærlighetsskalaen før tilvenningsøkten.
      2. La deltakeren utføre en oppvarming på 5 min ved å gå på tredemølle i 3-4 km/t.
      3. La deltakeren utføre 3 sett med 8 repetisjoner i hver av de 7 øvelsene, som de anser som harde og ekstremt harde eller mellom nivå 9 og 10 i henhold til OMNI-RES-skalaen.
      4. Tillat 90 til 120 s restitusjon mellom sett og øvelser.
      5. Få deltakeren til å svare på kjærlighetsskalaen, PACES og mestringsskalaen etter familiariseringsøkten.
    5. Familiariseringsøkt 5
      1. La deltakeren etterligne styrketestene (se detaljer i trinn 5). Intervallet mellom familiariseringsøkter kan være opptil 7 dager og kan planlegges basert på tilstedeværelsen av forsinket muskelsårhet.
        MERK: Denne siste familiariseringsøkten er ment å gjøre deltakeren kjent med styrketestene. Det er ekstremt viktig i denne studien å ha en grundig familiariseringsperiode 1) for å sikre at deltakeren kan utføre settene ved eller svært nær konsentrisk svikt18, og 2) for å unngå den negative effekten av muskelskade på insulinfølsomhet35,36,37.

5. Styrketester (maks 8 repetisjoner)

  1. Utfør styrketestene (8 repetisjon maksimum [RM]) i hver av de 7 øvelsene i totalt minst 72 timer (men ikke lenger enn 7 dager) etter den siste familiariseringsøkten.
    1. La deltakeren utføre en oppvarming i 5 min ved å gå på tredemølle i 3-4 km / t.
    2. La deltakeren utføre 1 sett med lav belastning (12 repetisjoner, 40%-50% av RM, 3-4 OMNI skala) før hver øvelse.
    3. Juster vekten til den forventede belastningen der deltakeren vil kunne utføre 8, men ikke 9, repetisjoner med god form. Registrer denne belastningen.
    4. Hvis deltakeren ikke klarer å utføre 8 repetisjoner på grunn av tap av god form, til konsentrisk muskelsvikt, eller hvis deltakeren stopper settet frivillig på grunn av tretthet, reduser belastningen med 5-10%, la dem hvile i 3-5 min, og få et nytt forsøk.
    5. Hvis deltakeren er i stand til å utføre 9 repetisjoner, øk belastningen med 5-10%, la dem hvile i 3-5 min, og ha et nytt forsøk.
    6. Gjenta trinn 5.1.4 og 5.1.5 til deltakeren er i stand til å utføre 8, men ikke 9 repetisjoner og registrere belastningen.
      MERK: For å unngå interratervariabilitet, bør det samme forskningsgruppemedlemmet gjennomføre styrketester med alle deltakerne.
    7. Utfør testene i samme rekkefølge av øvelsene beskrevet ovenfor 1 - hex bar knebøy; 2 - benkpress; 3 - benpress; 4 - lat nedtrekk; 5 - benforlengelse; 6 - skulderpress; 7 - leg curl, la minst 3 min mellom øvelsene.
      MERK: Baser den forventede belastningen på ytelsen til den femte familiariseringsøkten, når styrketestene vil bli etterlignet. For å unngå overdreven tretthet er det optimalt å finne 8 RM-belastningen i første forsøk på hver øvelse, men 2 forsøk er akseptable.

6. Tilfeldig øktfordeling

  1. Skriv ut tilfeldige sekvenser med tallene 1, 2 og 3 som representerer henholdsvis høyt volum, lavt volum og kontroll, og sett hver enkelt inn i ugjennomsiktig, sekvensielt nummerert konvolutt og forsegle konvoluttene.
  2. Åpne konvoluttene for å vise øktrekkefølgen etter styrketestene.
    MERK: Trinn 6.1 skal utføres av en forskningssamarbeidspartner som ikke er direkte involvert i datainnsamling, eller ansvarlig for å åpne konvoluttene.

7. Blind datainnsamling

  1. Instruer deltakeren om ikke å avsløre hvilken økt de utførte kvelden før til de ansatte i det kliniske laboratoriet der OGTT skal utføres.
  2. Få en forskningssamarbeidspartner, som ikke er direkte involvert i datainnsamling og analyser, til å dobbeltregistrere dataene fra OGTT i separate regneark ved hjelp av koder for å skjule deltakerens identitet og utførte økt.
    MERK: På grunn av egenskaper som ligger i dette studiedesignet (øvelsen), er det ikke mulig å blinde både deltaker og terapeut.

8. Treningsøkter

  1. Sesjon 1 - høyt volum
    1. Be deltakeren om ikke å delta i moderat til høy intensitetstrening i minst 2 dager før økten.
    2. Be deltakeren om å følge dietten foreskrevet av ernæringsfysiologen dagen før og på dagen for økten. Siste måltid er klokken 18.30
    3. Be deltakeren om å rapportere til treningsstudioet klokken 19:30.
    4. Få deltakeren til å svare på kjærlighetsskalaen før treningsøkten kl. 19.55.
    5. La deltakeren utføre en oppvarming i 5 min ved å gå på tredemølle i 3-4 km / t.
    6. La deltakeren utføre 3 sett med så mange repetisjoner som mulig (til konsentrisk muskelsvikt eller til deltakeren stopper settet frivillig) i hver av de 7 øvelsene med belastningen fra 8 RM-testen og registrer antall repetisjoner i hvert sett.
    7. Be deltakeren om å rangere innsatsen basert på OMNI-RES-skalaen etter hvert sett og hver oppføring. Tillat 120 s restitusjon mellom sett og øvelser.
    8. Be deltakeren svare på kjærlighetsskalaen, PACES og mestringsskalaen etter at de er ferdige med økten.
    9. Få deltakeren til å innta måltidet etter økten mellom 9: 00-9: 30 pm og instruer deltakeren om ikke å innta noe annet (unntatt vann) til neste morgen når OGTT vil bli utført og send dem hjem.
  2. Sesjon 2 - lavt volum
    1. Gjenta trinn 8.1.1 til 8.1.3. La deltakeren svare på kjærlighetsskalaen kl. 20.35. Gjenta trinn 8.1.5.
    2. La deltakeren utføre 1 sett med så mange repetisjoner som mulig (inntil konsentrisk muskelsvikt eller til deltakeren stopper settet frivillig) i hver av de 7 øvelsene med belastningen fra 8 RM-testen og registrere antall repetisjoner i hvert sett.
    3. Gjenta trinn 8.1.7 til 8.1.9
  3. Sesjon 3 - kontrolldag
    1. Gjenta prosedyrer fra 8.1.1 til 8.1.4.
    2. Plasser deltaker i hver øvelse/utstyr i 30 s (etterligner den aktive settperioden), men instruer dem om ikke å utføre muskelsammentrekning (eller bare å forbli stille i øvelsen / utstyret).
    3. Gjenta trinn 8.3.2 for 3 falske sett for alle 7 øvelsene (etterligner økt 1, men uten muskelkontraksjon).
    4. Gjenta trinn 8.1.7 til 8.1.9

9. OGTT og dataanalyse

  1. Be deltakerne om å rapportere til laboratoriet mellom kl. 07.00 og 07.30.
  2. Ta en fastende blodprøve som beskrevet i38,39.
  3. Få deltakerne til å innta 75 g glukose i 300 ml oppløsning. Samle blodprøver på 30 min, 60 min, 90 min og 120 min etter glukoseinntak.
  4. Mål plasmakonsentrasjonen av glukose og seruminsulin i alle blodprøver som beskrevet i38,39. Plott data fra OGTT.
  5. Beregn a) AUC for glukose og insulin etter trapesformet regel40; b) den orale glukoseinsulinfølsomhetsindeksen41; c) Matsuda insulinfølsomhetsindeks42; d) Cederholms indeks43; e) muskelinsulinfølsomhetsindeksen44,45; f) Gutt-indeksen46; g) Avignon et al. indeks47; og h) Stumvoll et al. indeks48.

10. Statistisk analyse

  1. Analyser data blindet for tildeling ved hjelp av kodede regneark fra trinn 7.2.
  2. Uttrykke data som gjennomsnitt og standardavvik. Vurder datanormalitet med Shapiro-Wilk-testen. For normaldistribuerte data, analyser data med enveisanalyser av varians, hvis en signifikant hovedeffekt observeres, bruk post hoc Tukey-test.
  3. For ikke-parametriske data, bruk Kruskal-Wallis test eller Friedmans test. Vurder signifikans når p-verdiene er lavere enn 0,05.
  4. Avslør fordeling etter at all statistikk er kjørt.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figur 2 viser representative (fra en pilotstudie) respons for glukose (figur 2A) og insulin (figur 2B) under OGTT. Vanligvis observeres topper for glukose- og insulinverdier ved 30 min måling, som etterfølges av en konstant reduksjon til 120 min måling. Jo lavere glukosetoppen, desto bedre blir resultatet, noe som indikerer inhibering av hepatisk glukoseproduksjon. Jo raskere reduksjonen i glukose etter toppen, desto bedre er resultatet, noe som indikerer raskere glukoseavhending (vanligvis forbundet med glukoseopptak i skjelettmuskulaturen). For insulin indikerer lavere verdier at mindre insulin er nødvendig for å frigjøres av betaceller i bukspyttkjertelen for glykemikontroll. Imidlertid er denne tolkningen bare gyldig for personer med funksjonelle betaceller, da personer med dysfunksjonelle (eller døde) betaceller vil ha lavere insulinrespons under OGTT, men høyere glykemisk respons.

Figure 2
Figur 2: Oral glukosetoleransetest. Glykemi (A) og insulin (B) respons på oral glukosetoleranse test etter ingen trening (kontroll), 21 setter styrkeøvelser (høyt volum) og 7 setter styrkeøvelser (lavt volum) protokoller hos overvektige voksne. Data vises som gjennomsnitt (stolper) og standardavvik (feilfelt). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figur 3 viser insulinsensitivitetsindekser avledet fra OGTT. De vanligste er glukose (figur 3A) og insulin (figur 3B) AUC. Legg merke til at lavere AUC indikerer et bedre resultat. Med andre ord, personer som viser lavere glykemi og insulinkonsentrasjon etter en standard glukoseutfordring har sannsynligvis bedre insulinfølsomhet. Andre insulinfølsomhetsindekser kan beregnes ut fra resultatene fra OGTT (figur 3C-I). Siden de bruker forskjellige parametere fra OGTT for å estimere insulinfølsomhet, varierer resultatene mellom indekser. Imidlertid er mønsteret likt for de fleste indekser, da styrkeøvelser med lavt og høyt volum forbedrer insulinfølsomheten, men overlegne resultater observeres etter sistnevnte tilstand.

Figure 3
Figur 3. Insulinfølsomhetsindekser. Oral glukosetoleranse test-avledet insulinfølsomhet (IS) indekser (ISI) responser etter ingen trening (kontroll), 21 setter styrkeøvelser (høyt volum) og 7 setter styrkeøvelser (lavt volum) protokoller hos overvektige voksne. Glukose (A) og insulin (B) areal under kurven (AUC), oral glukose (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; s<0.001 for Tukey post-hoc test. Data vises som enkeltverdier (plott), gjennomsnitt (stolper) og standardavvik (feilfelt). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Dette papiret detaljerte trinnene for en randomisert kontrollert studie som hadde som mål å vurdere effekten av styrketreningsvolum på insulinfølsomhet hos overvektige voksne. Randomiserte kontrollerte studier er de beste forskningsprotokollene for å etablere årsak og virkning av en behandling på en objektiv måte49,50. Spesielt i denne studien vil vi bruke et crossover-design, noe som betyr at hvert rekruttert emne vil utføre hver tilstand i en randomisert rekkefølge51 Selv om crossover-studier øker byrden på forsøkspersonene og ikke er ideelle for langvarig behandling med overføringseffekter, reduserer dette designet datavariabiliteten, og færre deltakere er nødvendig for å trekke konklusjoner52. Siden de akutte effektene av styrketrening på insulinfølsomhet ikke varer lenger enn 48 timer4, intervallet mellom øktene vil være minst 7 dager, og deltakerne vil bare fullføre 3 forhold, tror vi at den nåværende studiedesignen vellykket svarer på forskningsspørsmålet.

Noen viktige aspekter ved protokollen fortjener å adresseres. For eksempel har noen antydet at flerleddsøvelser som rekrutterer store muskelmasser bør foreskrives for å observere de positive effektene av styrketrening på insulinfølsomhet18. I denne protokollen er 5 av de 7 øvelsene (markløft, benkpress, benkpress, lat nedtrekk og skulderpress) flerleddet, og de andre 2, selv om det er enkeltledd, rekrutterer store muskelmasser (benforlengelse og leg curl). Videre har det blitt foreslått at utførelse av sett nær konsentrisk muskelsvikt er kritisk for å forbedre glykemisk kontroll, som indikert ved reduserte insulin- og glukosenivåer18. Av denne grunn ble settene i den nåværende protokollen utført til konsentrisk svikt. Videre valgte vi 7 øvelser sammensatt av 3 sett hver som resultater av en systematisk oversikt, og metaanalyser rapporterte at styrketreningsøkter sammensatt av 21 sett eller mer viste en større forbedring i insulinvirkning sammenlignet med økter med færre enn 21 sett19. Valget for 1 sett i de samme 7 øvelsene var basert på premisset om at en økt av 1/3 varighet kan være mer levedyktig for fullføring av overvektige og kan føre til høyere langsiktig etterlevelse. Den lange familiariseringsperioden vi bruker i denne studien er basert på observasjonen at uvanlig, eksentrisk basert styrketrening fører til en akutt forverring av insulinfølsomhet 36,37, som reverseres i oppfølgingsøktene35. For å få deltakerne trygt og effektivt til å utføre sett til å mislykkes, er det også nødvendig med en grundig fortrolighetsperiode, spesielt for overvektige, fysisk inaktive. Til slutt er det viktig å utelukke mulig effekt av matinntak på insulinfølsomhet53,54, så vi valgte å kontrollere diettinntaket dagen før, og dagen for hver økt i denne protokollen.

Vi beskriver vurderingen av insulinfølsomhet ved å beregne indekser avledet fra OGTT55. Selv om den hyperinsulinemiske euglykemiske klemmen regnes som gullstandarden for å kvantifisere insulinfølsomhet in vivo56, er det en kostbar og invasiv prosedyre som krever høyt utdannet personell57. Det hevdes også at den vedvarende hyperinsulinemi oppnådd i prosedyren ikke reproduserer normal fysiologi58, i motsetning til den insulinemiske responsen på inntak av 75 g glukose i et måltid. Ikke desto mindre har de OGTT-avledede indeksene beskrevet her en høy korrelasjonskoeffisient med den hyperinsulinemiske-euglykemiske klemmen, varierende mellom 0,61 og 0,9657. Videre har det vist seg at OGTT er en pålitelig og konsistent metode for å estimere insulinfølsomhet over påfølgende dager59, og er uten tvil en av de mest brukte metodene for å vurdere de akutte effektene av styrketrening på glukosemetabolismen 4,7,10,11,12,13,17,20,37,60,61,62. Dermed er OGTT en vanlig brukt 4,7,10,11,12,13,17,20,37,60,61,62, levedyktig 57, reproduserbar 59, billig, enkel, fysiologisk metode for å vurdere insulinfølsomhet som korrelerer sterkt 57 med gullstandard hyperinsulinemisk-euglykemisk klemmemetode.

Det er viktig å fremheve at resultatene som vises er fra en pilotstudie utført på 4 overvektige individer. Denne pilotstudien er tydelig under drevet, noe som utelukker en grundig vurdering av effekten av styrketreningsvolum på insulinfølsomhet hos overvektige individer. Likevel tyder resultatene på at styrketrening med lavt volum kan forbedre insulinfølsomheten, om enn ikke i samme grad som styrketrening med høyt volum. Med tanke på at lavvolumprotokollen tar en tredjedel av tiden sammenlignet med høyt volum (henholdsvis 18 min mot 55 min), og kan være forbundet med bedre affektive og gledesresponser, spekulerer vi på at en treningsprotokoll med lavt volum kan være forbundet med høyere treningsetterlevelse, noe som sannsynligvis fører til større helseforbedringer på lang sikt. Dermed tror vi resultatene av denne studien kan være uvurderlige for reseptbelagte styrketreningsprotokoller for de som hevder å ikke ha nok tid til å utføre trening regelmessig, og for de som finner høyt volum styrketrening utfordrende eller demotiverende.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingen interessekonflikter å oppgi.

Acknowledgments

Denne studien støttes av Nasjonalt råd for vitenskapelig og teknologisk utvikling (CNPQ: Grant#407975/2018-7 og # 402091/2021-3) og av Minas Gerais State Agency for Research and Development (FAPEMIG: Grant# APQ-00008-22). Finansiørene spilte ingen rolle i denne studiens design, og spiller ingen rolle i studieadferd, tolkning av data eller rapportering av resultater. Denne studien er basert på Federal University of the Jequitinhonha og Mucuri Valleys (Diamantina-MG, Brasil) som gir utstyr og plass (DXA, styrketreningsrom, styrketreningsutstyr, etc.) som er nødvendig for å gjennomføre 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

Medisin utgave 202
Randomisert kontrollert studie for å studere de akutte effektene av styrketrening på insulinfølsomhet hos overvektige 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