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Ensayo controlado aleatorizado para estudiar los efectos agudos del ejercicio de fuerza sobre la sensibilidad a la insulina en adultos obesos

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

Este estudio describe un protocolo de ensayo controlado aleatorizado con el objetivo de evaluar los efectos agudos del volumen de ejercicio de fuerza sobre la sensibilidad a la insulina en individuos obesos.

Abstract

Una sesión aguda de ejercicio de fuerza (EE) mejora la sensibilidad a la insulina (IS) durante varias horas; sin embargo, los efectos del volumen SE (es decir, el número de series) no se han estudiado a fondo. Aunque es intuitivo que algunas EE son mejores que ninguna, y más es mejor que otras para la mejora de la IS, las sesiones de alto volumen pueden ser difíciles de completar para las poblaciones enfermas, especialmente para los adultos obesos, para quienes incluso una caminata rápida puede ser un desafío. Este protocolo detalla un ensayo clínico aleatorizado para evaluar los efectos agudos de la EE sobre la EE en adultos obesos. Los criterios de inclusión son índice de masa corporal >30 kg/m2, obesidad central (circunferencia de cintura >88 cm y >102 cm para mujeres y hombres, respectivamente) y edad >40 años. Los participantes se familiarizarán con el SE (7 ejercicios dirigidos a los principales grupos musculares) y luego realizarán tres sesiones en un orden aleatorio: sesión 1 - sesión de alto volumen (3 series/ejercicio); Sesión 2 - Sesión de bajo volumen (1 serie/ejercicio); Sesión 3 - Sesión de control (sin ejercicio). La dieta se controlará el día anterior y el día de las sesiones. Las sesiones se realizarán por la noche, y a la mañana siguiente se realizará una prueba de tolerancia oral a la glucosa, de la que se derivarán varios índices de IS, como el área bajo la curva (AUC) de glucosa e insulina, el índice de Matsuda, el índice de Cederholm, el índice de IS muscular y el índice de Gutt. Basándonos en estudios piloto, esperamos una mejora del ~15% en el IS (AUC de insulina e índices de Matsuda y Cederholm) después de la sesión de alto volumen, y una mejora de ~8% después de la sesión de bajo volumen en comparación con la sesión de control. Este estudio beneficiará a las personas que encuentran desafiantes las sesiones de SE de alto volumen, pero que aún así tienen como objetivo mejorar su IS invirtiendo 1/3 de su tiempo y esfuerzo.

Introduction

Aunque se ha demostrado repetidamente que los efectos crónicos del entrenamiento de fuerza sobre la sensibilidad a la insulina 1,2,3, incluso una sesión aguda de ejercicio de fuerza puede mejorar la acción de la insulina hasta 48 h4. Este efecto se ha demostrado en pacientes sanos 5,6,7,8, obesos 9, ancianos 10, individuos resistentes a la insulina 4 y pacientes con diabetes mellitus tipo 2 11. Otros no han reportado efectos positivos 12,13,14,15,16,17, y no está claro por qué ocurren estas diferencias.

En una reciente revisión narrativa18, se sugirió que el volumen de ejercicio de fuerza (el número de series por ejercicio) es esencial para mejorar la sensibilidad a la insulina. Por ejemplo, una reciente revisión sistemática y meta-análisis demostró que las sesiones compuestas por 21 series o más condujeron a una mayor mejora en la acción de la insulina en comparación con las sesiones con menos de 21 series19. Sin embargo, solo la evidencia limitada de la literatura apoya directamente esta noción. Por ejemplo, un mayor volumen de ejercicio de fuerza (30 series) mejoró el metabolismo de la glucosa más que un volumen más bajo (10 series)20. Pero vale la pena señalar que este estudio implementó ejercicios de fuerza estilo circuito, lo que limita la comparación con los ejercicios de fuerza tradicionales. En otro estudio, se observó una mejor sensibilidad a la insulina después de un protocolo de ejercicio de fuerza de 32 series en comparación con un protocolo de 8 series21. Sin embargo, no se informó el grado de esfuerzo después de las series, y presumiblemente fue mayor después del protocolo de alto volumen. Esto es importante porque el grado de esfuerzo (o proximidad a la falla muscular concéntrica, caracterizada como la incapacidad de continuar la serie debido a la falla en el movimiento concéntrico de una repetición dada) también se ha considerado una variable importante para mejorar el metabolismo de la insulina y la glucosa18. Por lo tanto, los limitados estudios disponibles sobre el tema, junto con sus limitaciones metodológicas, impiden inferencias adicionales con respecto a los efectos del volumen de ejercicio de fuerza sobre la sensibilidad a la insulina.

Otro punto interesante cuando se habla del volumen del ejercicio de fuerza es que está inherentemente relacionado con el compromiso de tiempo. Un volumen de ejercicio más bajo, por diseño, significa menos tiempo dedicado al gimnasio. Entre las razones para no adherirse a un programa de ejercicios, la falta de tiempo está en la parte superior de la lista22. Por lo tanto, una sesión de ejercicios de fuerza de bajo volumen que mejora eficazmente la sensibilidad a la insulina significa menos compromisode tiempo 23 y podría resultar en una mayor adherencia a largo plazo. Además, los sentimientos subjetivos, como la autoeficacia (autopercepción de la capacidad de realizar algo) y las sensaciones de placer y diversión (disfrute), también se relacionan con la adhesión al ejercicio24,25,26. Es razonable especular que las personas pueden sentirse más seguras y disfrutar más de su experiencia de ejercicio cuando realizan una sesión de ejercicios de fuerza de bajo volumen que se traduce en una mejora de la salud.

Para abordar las lagunas en la literatura resumidas anteriormente, describimos un protocolo para un ensayo clínico aleatorizado, controlado y cruzado con el objetivo principal de evaluar los efectos del volumen de ejercicio de fuerza sobre la sensibilidad a la insulina en individuos obesos. Como objetivo secundario, se evalúan los efectos del volumen de ejercicio de fuerza sobre los sentimientos subjetivos (autoeficacia, afecto y disfrute).

El protocolo aquí describe un ensayo clínico aleatorizado, controlado, de 3 vías, cruzado. La secuencia cronológica del protocolo incluye: una evaluación previa a la participación de los antecedentes de salud y medidas antropométricas (masa corporal, talla, circunferencia de cintura y composición corporal); una cita con el nutricionista certificado del equipo; un período de familiarización con los ejercicios de fuerza y los cuestionarios de sentimientos subjetivos; evaluación de la fuerza en cada ejercicio; asignación aleatoria del orden de las sesiones; realización de las 3 sesiones (separadas por 7-28 días), que es seguida inmediatamente por la respuesta a los cuestionarios de sentimientos subjetivos; una prueba de tolerancia oral a la glucosa (OGTT) a la mañana siguiente; y análisis de datos. La Figura 1 delinea el diseño del protocolo.

Figure 1
Figura 1: Diseño del estudio. A continuación se presenta un diagrama de flujo de la metodología del ensayo. 1: Sujetos obesos (índice de masa corporal [IMC] >30 kg/m2; circunferencia de la cintura >102/88 cm); 2: Evaluaciones antropométricas y familiarización; Asignación aleatoria a 3: sesión de ejercicios de fuerza de alto volumen (21 series), 4: sesión de ejercicios de fuerza de bajo volumen (7 series) o 5: día de control; 6: comida estándar después de las sesiones; 7: dormir y ayunar durante la noche; 8: Prueba de tolerancia oral a la glucosa. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Protocol

Obtener la autorización ética para el estudio mediante la presentación del protocolo del estudio y el documento de consentimiento informado a la Junta de Revisión Institucional (IRB) local o al Comité de Ética de la Investigación (REC) local. El estudio solo puede comenzar después de la aprobación del IRB o REC. Los resultados que se presentan a continuación provienen de un estudio piloto, para el cual los sujetos firmaron un consentimiento informado por escrito antes de la inscripción. Después de la aprobación del IRB o REC, registre prospectivamente el protocolo en un repositorio público, como Clinical Trials (https://clinicaltrials.gov). Si su país tiene un repositorio nacional, registre el protocolo allí (por ejemplo, en Brasil, existe el Ensayo Clínico Brasileño (https://ensaiosclinicos.gov.br). El presente estudio fue aprobado por el IRB local (número de certificado CAAE 63190422.0.0000.5108) y fue registrado prospectivamente en un registro de ensayos clínicos (ReBEC #RBR-3vj5dc5 https://ensaiosclinicos.gov.br/rg/RBR-3vj5dc5).

1. Selección y preparación de voluntarios

  1. Calcular el tamaño de la muestra necesaria para los ensayos
  2. Seleccione sujetos que: sean obesos (índice de masa corporal >30 kg/m2); tener obesidad central (circunferencia de cintura > 102/88 cm en hombres/mujeres); tienen >40 años; son capaces de realizar ejercicios de fuerza.
  3. Excluir a los sujetos que: muestren signos, síntomas o presencia de diabetes o cualquier otra enfermedad metabólica, enfermedad cardiovascular, enfermedad cerebrovascular, enfermedad renal, enfermedad respiratoria y enfermedad osteoarticular27; reportar el uso de cualquier medicamento que pueda influir en los resultados esperados (incluidos los anticonceptivos orales28); reportar el uso de esteroides anabólicos; está embarazada o tiene la intención de quedar embarazada durante el transcurso del estudio; Describir la ingesta de suplementos dietéticos que se sabe que afectan el rendimiento del ejercicio, como la cafeína, la beta-alanina, la creatina y el bicarbonato de sodio29.
  4. Obtenga la firma del participante en el consentimiento informado y guárdelo en un casillero privado.

2. Medir la composición corporal del participante

  1. Para este estudio, evalúe la composición corporal mediante absorciometría de rayos X de doble energía, siguiendo las instrucciones del fabricante para el análisis de masa grasa, masa libre de grasa. Sin embargo, se puede utilizar cualquier otro método establecido (es decir, Bod Pod, pesaje bajo el agua, pliegue de la piel).

3. Control dietético

  1. Programe una cita con el nutricionista certificado del equipo de investigación para instruir a los participantes sobre cómo registrar su dieta de 3 días (2 días de la semana, 1 fin de semana).
  2. Desarrollar un plan de alimentación con el nutricionista basado en las necesidades energéticas de los participantes y la ingesta de alimentos, para asegurar una dieta isocalórica el día anterior y el día de las sesiones30.

4. Familiarización

  1. Pida a los participantes que realicen 5 sesiones de familiarización, separadas por al menos 2 días.
    1. Sesión de familiarización 1
      1. Instruya al participante sobre la forma de levantamiento: rango de movimiento, duración de las fases concéntricas y excéntricas (~ 3 s de duración total de la repetición) en cada uno de los 7 ejercicios de fuerza (1 - sentadilla con barra hexagonal; 2 - press de banca; 3 - press de piernas; 4 - jalón de dorsales; 5 - extensión de piernas; 6 - press de hombros; 7 - curl de piernas).
      2. Instruya a los participantes sobre cómo calificar su esfuerzo en función de la escala OMNI-RES30.
      3. Haga que el participante realice un calentamiento de 5 minutos caminando en una cinta de correr a ~3-4 km/h.
      4. Pida al participante que realice 3 series de 8 repeticiones en cada uno de los 7 ejercicios que considere fáciles o entre los niveles 3 y 4 según la escala OMNI-RES.
      5. Permita una recuperación de 90 a 120 s entre series y ejercicios.
    2. Sesión de familiarización 2
      1. Instruir al participante sobre cómo responder a la escala de afecto31,32, la escala de placer a la actividad física (PACES)32,33 y la escala de autoeficacia 34.
      2. Pida al participante que responda a la escala de afecto antes de la sesión de familiarización.
      3. Haga que el participante realice un calentamiento de 5 minutos caminando en una cinta de correr a 3-4 km/h.
      4. Pida al participante que realice 3 series de 8 repeticiones en cada uno de los 7 ejercicios, que considere difíciles o entre los niveles 5 y 7 según la escala OMNI-RES.
      5. Permita una recuperación de 90 a 120 s entre series y ejercicios.
      6. Pida al participante que responda a la escala de afecto, al PACES y a la escala de autoeficacia después de la sesión de familiarización.
    3. Sesión de familiarización 3
      1. Pida al participante que responda a la escala de afecto antes de la sesión de familiarización.
      2. Haga que el participante realice un calentamiento de 5 minutos caminando en una cinta de correr a ~3-4 km/h.
      3. Pida a los participantes que realicen 3 series de 8 repeticiones en cada uno de los 7 ejercicios, que consideren difíciles, o entre los niveles 7 y 9 según la escala OMNI-RES.
      4. Permita una recuperación de 90 a 120 s entre series y ejercicios.
      5. Pida al participante que responda a la escala de afecto, al PACES y a la escala de autoeficacia después de la sesión de familiarización.
    4. Sesión de familiarización 4
      1. Pida al participante que responda a la escala de afecto antes de la sesión de familiarización.
      2. Haga que el participante realice un calentamiento de 5 minutos caminando en una cinta de correr a 3-4 km/h.
      3. Pida al participante que realice 3 series de 8 repeticiones en cada uno de los 7 ejercicios, que considere difíciles y extremadamente difíciles o entre los niveles 9 y 10 según la escala OMNI-RES.
      4. Permita una recuperación de 90 a 120 s entre series y ejercicios.
      5. Pida al participante que responda a la escala de afecto, al PACES y a la escala de autoeficacia después de la sesión de familiarización.
    5. Sesión de familiarización 5
      1. Pida a los participantes que imiten las pruebas de fuerza (consulte los detalles en el paso 5). El intervalo entre las sesiones de familiarización puede ser de hasta 7 días y se puede programar en función de la presencia de dolor muscular de aparición tardía.
        NOTA: Esta última sesión de familiarización está destinada a familiarizar al participante con las pruebas de fuerza. Es extremadamente importante en este estudio tener un período de familiarización completo 1) para asegurarse de que el participante pueda realizar las series en o muy cerca de la falla concéntrica18, y 2) para evitar el efecto negativo del daño muscular sobre la sensibilidad a la insulina35,36,37.

5. Pruebas de fuerza (8 repeticiones máximo)

  1. Realizar las pruebas de fuerza (8 repeticiones máximo [RM]) en cada uno de los 7 ejercicios durante un total de al menos 72 h (pero no más de 7 días) después de la última sesión de familiarización.
    1. Haga que el participante realice un calentamiento durante 5 minutos caminando en una cinta de correr a 3-4 km/h.
    2. Haga que el participante realice 1 serie con carga baja (12 repeticiones, 40%-50% de RM, escala 3-4 OMNI) antes de cada ejercicio.
    3. Ajuste el peso a la carga anticipada en la que el participante podrá realizar 8, pero no 9, repeticiones con buena forma. Registre esta carga.
    4. Si el participante no puede realizar 8 repeticiones debido a la pérdida de la buena forma, a una falla muscular concéntrica, o si el participante detiene la serie voluntariamente debido a la fatiga, reduzca la carga en un 5-10%, déjelo descansar durante 3-5 minutos y vuelva a intentarlo.
    5. Si el participante es capaz de realizar 9 repeticiones, aumente la carga en un 5-10%, déjelo descansar durante 3-5 minutos y vuelva a intentarlo.
    6. Repita los pasos 5.1.4 y 5.1.5 hasta que el participante sea capaz de realizar 8 pero no 9 repeticiones y registre la carga.
      NOTA: Para evitar la variabilidad entre evaluadores, el mismo miembro del equipo de investigación debe realizar pruebas de fuerza con todos los participantes.
    7. Realice las pruebas en el mismo orden de los ejercicios descritos anteriormente: 1 - sentadilla con barra hexagonal; 2 - press de banca; 3 - prensa de piernas; 4 - jalón de latitud; 5 - extensión de la pierna; 6 - press de hombros; 7 - flexión de piernas, dejando al menos 3 minutos entre ejercicios.
      NOTA: Basar la carga anticipada en el desempeño de la quinta sesión de familiarización, cuando se imitarán las pruebas de fuerza. Para evitar la fatiga excesiva, lo óptimo es encontrar la carga de 8 RM en el primer intento de cada ejercicio, pero 2 intentos son aceptables.

6. Asignación aleatoria de sesiones

  1. Imprima secuencias aleatorias con los números 1, 2 y 3 que representan alto volumen, bajo volumen y control, respectivamente, e inserte cada una dentro de un sobre opaco numerado secuencialmente y selle los sobres.
  2. Abra los sobres para revelar el orden de las sesiones después de las pruebas de fuerza.
    NOTA: El paso 6.1 debe ser realizado por un colaborador de la investigación que no esté directamente involucrado en la recolección de datos, ni responsable de abrir los sobres.

7. Recopilación de datos a ciegas

  1. Instruya a los participantes para que no revelen qué sesión realizaron la noche anterior a los empleados del laboratorio clínico donde se realizará la OGTT.
  2. Tener un colaborador de investigación, que no esté directamente involucrado en la recopilación y el análisis de datos, para ingresar dos veces los datos de la OGTT en hojas de cálculo separadas utilizando códigos para ocultar la identidad del participante y la sesión realizada.
    NOTA: Debido a las características inherentes al diseño de este estudio (ejercicio), no es posible cegar tanto al participante como al terapeuta.

8. Sesiones de ejercicio

  1. Sesión 1 - alto volumen
    1. Instruya a los participantes para que no realicen ejercicios de intensidad moderada a alta durante al menos 2 días antes de la sesión.
    2. Instruir al participante para que siga la dieta prescrita por el nutricionista el día anterior y el día de la sesión. La última comida es a las 6:30 pm
    3. Indique al participante que se presente en el gimnasio a las 7:30 pm.
    4. Pida al participante que responda a la escala de afecto antes de la sesión de ejercicios a las 7:55 pm.
    5. Haga que el participante realice un calentamiento durante 5 minutos caminando en una cinta de correr a 3-4 km/h.
    6. Pida al participante que realice 3 series con tantas repeticiones como pueda (hasta el fallo muscular concéntrico o hasta que el participante detenga la serie voluntariamente) en cada uno de los 7 ejercicios con la carga de la prueba de 8 RM y registre el número de repeticiones en cada serie.
    7. Pida al participante que califique su esfuerzo en función de la escala OMNI-RES después de cada serie y registro. Permita una recuperación de 120 s entre series y ejercicios.
    8. Pida al participante que responda a la escala de afecto, al PACES y a la escala de autoeficacia una vez finalizada la sesión.
    9. Haga que el participante ingiera la comida posterior a la sesión entre las 9:00 y las 9:30 p.m. e indique al participante que no ingiera nada más (excepto agua) hasta la mañana siguiente, cuando se realizará la OGTT y envíelo a casa.
  2. Sesión 2 - bajo volumen
    1. Repita los pasos 8.1.1 a 8.1.3. Pida al participante que responda la escala de afecto a las 8:35 pm. Repita el paso 8.1.5.
    2. Haga que el participante realice 1 serie con tantas repeticiones como pueda (hasta que falle muscular concéntrico o hasta que el participante detenga la serie voluntariamente) en cada uno de los 7 ejercicios con la carga de la prueba de 8 RM y registre el número de repeticiones en cada serie.
    3. Repita los pasos 8.1.7 a 8.1.9
  3. Sesión 3 - día de control
    1. Repita los procedimientos de 8.1.1 a 8.1.4.
    2. Coloque al participante en cada ejercicio/equipo durante 30 segundos (imitando el período de la serie activa), pero indíquele que no realice ninguna contracción muscular (o simplemente que permanezca quieto en el ejercicio/equipo).
    3. Repita el paso 8.3.2 para 3 series falsas para los 7 ejercicios (imitando la sesión 1, pero sin ninguna contracción muscular).
    4. Repita los pasos 8.1.7 a 8.1.9

9. OGTT y análisis de datos

  1. Indique a los participantes que se presenten en el laboratorio entre las 7:00 y las 7:30 a.m.
  2. Recolectar una muestra de sangre en ayunas como se describe en38,39.
  3. Pida a los participantes que ingieran 75 g de glucosa en una solución de 300 ml. Recoja muestras de sangre a los 30 minutos, 60 minutos, 90 minutos y 120 minutos después de la ingestión de glucosa.
  4. Mida la glucosa plasmática y la concentración sérica de insulina en todas las muestras de sangre como se describe en38,39. Grafique los datos de OGTT.
  5. Calcule a) el AUC para glucosa e insulina siguiendo la regla trapezoidal40; b) el índice de sensibilidad a la insulina de la glucosa oral41; c) el índice de sensibilidad a la insulina de Matsuda42; d) el índice de Cederholm43; e) el índice de sensibilidad a la insulina muscular44,45; f) el índice de Gutt46; g) el índice de Aviñón et al.47; y h) el índice de Stumvoll et al.48.

10. Análisis estadístico

  1. Analice los datos ciegos a la asignación utilizando hojas de cálculo codificadas del paso 7.2.
  2. Exprese los datos como media y desviación estándar. Evaluar la normalidad de los datos con la prueba de Shapiro-Wilk. Para datos distribuidos normalmente, analice los datos con análisis de varianza unidireccionales, si se observa un efecto principal significativo, use la prueba de Tukey post hoc.
  3. Para datos no paramétricos, utilice la prueba de Kruskal-Wallis o la prueba de Friedman. Considere la significación cuando los valores de p son inferiores a 0,05.
  4. Revelar asignación después de que se ejecuten todas las estadísticas.

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Representative Results

La Figura 2 muestra respuestas representativas (de un estudio piloto) para la glucosa (Figura 2A) y la insulina (Figura 2B) durante la PTGO. Por lo general, los picos de los valores de glucosa e insulina se observan a los 30 minutos de medición, a los que sigue una disminución constante hasta los 120 minutos de medición. Cuanto menor sea el pico de glucosa, mejor será el resultado, lo que es indicativo de inhibición de la producción hepática de glucosa. Cuanto más rápida sea la disminución de la glucosa después del pico, mejor será el resultado, lo que es indicativo de una eliminación más rápida de la glucosa (generalmente asociada con la absorción de glucosa del músculo esquelético). En el caso de la insulina, los valores más bajos indican que las células beta pancreáticas necesitan menos insulina para el control de la glucemia. Sin embargo, esta interpretación solo es válida para individuos con células beta funcionales, ya que las personas con células beta disfuncionales (o muertas) tendrán una respuesta a la insulina más baja durante la PTGO, pero una respuesta glucémica más alta.

Figure 2
Figura 2: Test de tolerancia oral a la glucosa. Respuestas de glucemia (A) e insulina (B) a la prueba de tolerancia oral a la glucosa después de no hacer ejercicio (control), 21 series de ejercicios de fuerza (alto volumen) y 7 series de ejercicios de fuerza (bajo volumen) protocolos en adultos obesos. Los datos se muestran como media (barras) y desviación estándar (barras de error). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

En la Figura 3 se muestran los índices de sensibilidad a la insulina derivados de la PTGO. Los más comunes son el AUC de glucosa (Figura 3A) e insulina (Figura 3B). Observe que un AUC más bajo indica un mejor resultado. En otras palabras, las personas que muestran una glucemia y una concentración de insulina más bajas después de una exposición estándar de glucosa probablemente tengan una mejor sensibilidad a la insulina. A partir de los resultados de la OGTT se pueden calcular otros índices de sensibilidad a la insulina (Figura 3C-I). Como utilizan parámetros diferentes de la OGTT para estimar la sensibilidad a la insulina, los resultados varían entre los índices. Sin embargo, el patrón es similar para la mayoría de los índices, ya que los ejercicios de fuerza de bajo y alto volumen mejoran la sensibilidad a la insulina, pero se observan resultados superiores después de esta última afección.

Figure 3
Figura 3. Índices de sensibilidad a la insulina. Respuestas derivadas de la prueba de tolerancia oral a la glucosa (ISI) de los índices de sensibilidad a la insulina (ISI) después de no hacer ejercicio (control), 21 series de ejercicios de fuerza (alto volumen) y 7 series de ejercicios de fuerza (bajo volumen) protocolos en adultos obesos. Glucosa (A) e insulina (B) área bajo la curva (AUC), glucosa oral (OG) IS (C), Matsuda ISI (D), Cederholm ISI (E), Muscle ISI (F), Gutt ISI (G), Avignon ISI (H) y Stumvoll ISI (I). *p<0,05; p<0.001 para la prueba post-hoc de Tukey. Los datos se muestran como valores individuales (gráficos), media (barras) y desviación estándar (barras de error). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Discussion

Este artículo detalló los pasos para un ensayo controlado aleatorio que tuvo como objetivo evaluar los efectos del volumen de ejercicio de fuerza sobre la sensibilidad a la insulina en adultos obesos. Los ensayos controlados aleatorizados son los mejores protocolos de investigación para establecer la causa y efecto de un tratamiento de manera imparcial49,50. Específicamente, en este estudio, emplearemos un diseño cruzado, lo que significa que cada sujeto reclutado realizará cada condición en un orden aleatorio51 Aunque los estudios cruzados aumentan la carga sobre los sujetos y no son ideales para el tratamiento a largo plazo con efectos de arrastre, este diseño reduce la variabilidad de los datos y se necesitan menos participantes para sacar conclusiones52. Como los efectos agudos del ejercicio de fuerza sobre la sensibilidad a la insulina no duran más de 48h4, el intervalo entre sesiones será de al menos 7 días y los participantes solo completarán 3 condiciones, creemos que el presente diseño del estudio responde con éxito a la pregunta de investigación.

Algunos aspectos importantes del protocolo merecen ser abordados. Por ejemplo, algunos han sugerido que se deben prescribir ejercicios multiarticulares que reclutan grandes masas musculares para observar los efectos positivos del ejercicio de fuerza sobre la sensibilidad a la insulina18. En este protocolo, 5 de los 7 ejercicios (peso muerto, press de banca, press de piernas, jalón de dorsales y press de hombros) son multiarticulares, y los otros 2, aunque de una sola articulación, reclutan grandes masas musculares (extensión de piernas y flexión de piernas). Además, se ha sugerido que la realización de series cercanas a la insuficiencia muscular concéntrica es fundamental para mejorar el control glucémico, como lo indica la reducción de los niveles de insulina y glucosa18. Por esta razón, los conjuntos en el protocolo actual se realizaron con fallas concéntricas. Además, elegimos 7 ejercicios compuestos por 3 series cada uno, ya que los resultados de una revisión sistemática y los metaanálisis informaron que las sesiones de ejercicios de fuerza compuestas por 21 series o más mostraron una mayor mejoría en la acción de la insulina en comparación con las sesiones con menos de 21 series19. La elección de 1 serie en los mismos 7 ejercicios se basó en la premisa de que una sesión de 1/3 de duración podría ser más viable para los sujetos obesos y podría conducir a una mayor adherencia a largo plazo. El largo período de familiarización que empleamos en este estudio se basa en la observación de que el ejercicio de fuerza no acostumbrado y excéntrico conduce a un empeoramiento agudo de la sensibilidad a la insulina 36,37, que se revierte en las sesiones de seguimiento35. Además, para que los participantes realicen series de manera segura y efectiva hasta el fallo, se requiere un período de familiarización completo, especialmente para sujetos obesos y físicamente inactivos. Por último, es primordial excluir el posible efecto de la ingesta de alimentos sobre la sensibilidad a la insulina53,54, por lo que se optó por controlar la ingesta dietética el día anterior y el día de cada sesión en el presente protocolo.

Describimos la evaluación de la sensibilidad a la insulina mediante el cálculo de índices derivados de la OGTT55. A pesar de que la pinza euglucémica hiperinsulinémica es considerada como el estándar de oro para cuantificar la sensibilidad a la insulina in vivo56, es un procedimiento costoso e invasivo que requiere personal altamente capacitado57. Además, se argumenta que la hiperinsulinemia sostenida obtenida en el procedimiento no reproduce la fisiología normal58, a diferencia de la respuesta insulinémica a la ingestión de 75 g de glucosa en una comida. Sin embargo, los índices derivados de la PTOG aquí descritos tienen un alto coeficiente de correlación con el clamp hiperinsulinémico-euglucémico, variando entre 0,61 y 0,9657. Además, se ha demostrado que la PTGO es un método fiable y consistente para estimar la sensibilidad a la insulina en días consecutivos59, y es posiblemente uno de los métodos más utilizados para evaluar los efectos agudos del ejercicio de fuerza sobre el metabolismo de la glucosa 4,7,10,11,12,13,17,20,37,60,61,62. Por lo tanto, la PTGO es un métodofisiológico 4,7,10,11,12,13,17,20,37,60,61,62, viable 57, reproducible59, barato, simple y fisiológico para evaluar la sensibilidad a la insulina que se correlaciona fuertemente 57 con el método de pinza hiperinsulinémico-euglucémico de referencia.

Es importante destacar que los resultados mostrados provienen de un estudio piloto realizado en 4 individuos obesos. Este estudio piloto está claramente infravalorado, lo que impide una evaluación exhaustiva de los efectos del volumen de ejercicio de fuerza sobre la sensibilidad a la insulina en individuos obesos. Sin embargo, los resultados sugieren que el ejercicio de fuerza de bajo volumen podría mejorar la sensibilidad a la insulina, aunque no en la misma medida que el ejercicio de fuerza de alto volumen. Teniendo en cuenta que el protocolo de bajo volumen toma un tercio del tiempo en comparación con el de alto volumen (18 minutos frente a 55 minutos, respectivamente), y podría estar asociado con mejores respuestas afectivas y de disfrute, especulamos que un protocolo de ejercicio de fuerza de bajo volumen podría estar asociado con una mayor adherencia al ejercicio, lo que probablemente conduzca a mayores mejoras de salud a largo plazo. Por lo tanto, creemos que los resultados de este estudio pueden ser invaluables para la prescripción de protocolos de ejercicios de fuerza para aquellos que afirman no tener suficiente tiempo para realizar ejercicio regularmente, y para aquellos que encuentran desafiante o desmotivador el ejercicio de fuerza de alto volumen.

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Disclosures

Los autores no tienen conflictos de intereses que declarar.

Acknowledgments

Este estudio cuenta con el apoyo del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPQ: Beca #407975/2018-7 y # 402091/2021-3) y de la Agencia de Investigación y Desarrollo del Estado de Minas Gerais (FAPEMIG: Beca # APQ-00008-22). Los financiadores no desempeñaron ningún papel en el diseño de este estudio y no desempeñan ningún papel en la realización del estudio, la interpretación de los datos o el informe de los resultados. Este estudio tiene su sede en la Universidad Federal de los Valles de Jequitinhonha y Mucuri (Diamantina-MG, Brasil), que proporcionan el equipo y el espacio (DXA, sala de entrenamiento de fuerza, equipo de entrenamiento de fuerza, etc.) necesarios para la realización de la investigación.

Materials

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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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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).

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Medicina Número 202
Ensayo controlado aleatorizado para estudiar los efectos agudos del ejercicio de fuerza sobre la sensibilidad a la insulina en adultos obesos
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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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