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Melhorando a Força, o Poder, a Capacidade Aeróbia Muscular e a Tolerância à Glucose através do Treinamento de Força Progressiva de Curto Prazo entre Pessoas Idosas

Published: July 5, 2017 doi: 10.3791/55518
Automatic Translation
1,2, 1,3, 1, 1, 1,2, 1, 1
1Åstrand Laboratory of Work Physiology, The Swedish School of Sport and Health Sciences, GIH, 2Department of Neuroscience, Karolinska Institutet, 3Department of Physiology and Pharmacology, Karolinska Institutet

Summary

O efeito do treinamento de resistência a curto prazo em pessoas idosas foi investigado através do uso simultâneo de vários métodos. Em comparação com um grupo de controle, foram observadas muitas melhorias, incluindo a capacidade aeróbica muscular, tolerância à glicose, força, potência e qualidade muscular ( ie, proteína envolvida na sinalização celular e composição do tipo de fibra muscular).

Abstract

Este protocolo descreve o uso simultâneo de uma ampla gama de métodos para examinar a capacidade aeróbica do músculo, tolerância à glicose, força e poder em pessoas idosas com treinamento de resistência a curto prazo (RET). O treinamento de resistência progressiva supervisionada por 1 h três vezes por semana durante 8 semanas foi realizado por participantes RET (71 ± 1 ano, intervalo 65-80). Em comparação com um grupo de controle sem treinamento, o RET apresentou melhorias nas medidas usadas para indicar força, potência, tolerância à glicose e vários parâmetros de capacidade aeróbica muscular. O treinamento de força foi realizado em uma academia com apenas equipamento de ginástica robusto. Um dinamômetro isocinético para a extensão do joelho permitiu a medição da força concêntrica, excêntrica e estática, que aumentou para o grupo RET (8-12% pós-versus pré-teste). O poder (taxa de desenvolvimento de força, RFD) nos primeiros 0-30 ms também mostrou um aumento para o grupo RET (52%). Um teste de tolerância à glicose com frequeAs medições de glicose no sangue nt mostraram melhorias apenas para o grupo RET em termos de valores de glicemia após 2 h (14%) e a área sob a curva (21%). O perfil lipídico do sangue também melhorou (8%). A partir de amostras de biópsias musculares preparadas usando histoquímica, a quantidade de fibra tipo IIa aumentou e uma tendência para uma diminuição em IIx no grupo RET refletiu uma mudança para um perfil mais oxidativo em termos de composição de fibras. Western blot (para determinar o conteúdo de proteína relacionado à sinalização para síntese de proteínas musculares) mostrou um aumento de 69% tanto em Akt quanto em mTOR no grupo RET; Isso também mostrou um aumento nas proteínas mitocondriais para OXPHOS complexo II e citrato sintase (ambos ~ 30%) e para IV complexo (90%), apenas no grupo RET. Demonstamos que este tipo de treinamento de resistência progressiva oferece várias melhorias ( por exemplo, força, potência, capacidade aeróbica, tolerância à glicose e perfil lipídico plasmático).

Introduction

O envelhecimento está associado a perda de massa muscular (sarcopenia), força e poder. A força reduzida, e provavelmente ainda mais importante, o poder, resulta em imobilidade, um risco aumentado de lesões e uma qualidade de vida reduzida. O treinamento de resistência é uma estratégia bem conhecida para contrariar a sarcopenia e a deterioração da função muscular. Uma estimativa aproximada da força muscular pode ser obtida a partir da carga ou número de repetições alcançadas. No entanto, este estudo obteve informações mais detalhadas e precisas sobre a função muscular usando um dinamômetro isocinético para coletar informações sobre o torque durante a contração isométrica, concêntrica e excêntrica, bem como sobre a cinética do desenvolvimento da força.

A capacidade aeróbica, tanto no nível do corpo inteiro (VO 2max ) quanto no músculo esquelético, é reduzida em pessoas idosas. O declínio da frequência cardíaca com a idade explica uma grande parte da diminuição do VO 2max 1 , mas reduzidoA capacidade oxidativa, em grande parte relacionada à redução da atividade física 2 , contribui. A função mitocondrial comprometida também pode estar envolvida no desenvolvimento de sarcopenia e resistência à insulina 3 . A capacidade aeróbica do músculo foi avaliada em biópsias musculares através de análises bioquímicas dos conteúdos de enzimas mitocondriais e complexos proteicos localizados tanto na matriz ( isto é, citrato sintase) como na membrana mitocondrial interna. Além disso, as técnicas histoquímicas foram usadas para medir o efeito do treinamento de resistência na morfologia muscular ( ie, composição do tipo de fibra, área de seção transversal da fibra e densidade capilar). Um método alternativo para avaliar a capacidade aeróbica do músculo seria usar espectroscopia de ressonância magnética para medir a taxa de resíntese de fosfato de creatina após depleção induzida pelo exercício 4 . Este método fornece uma estimativa da capacitação aeróbica do músculo in vivoY, mas não pode discriminar entre disfunção mitocondrial e distúrbios circulatórios. Além disso, os altos custos de equipamentos limitam o uso desta técnica na maioria dos laboratórios. A capacidade aeróbica (VO 2max e densidade mitocondrial) pode ser melhorada pelo exercício de resistência em indivíduos jovens e idosos 5 , 6 . No entanto, o efeito do treinamento de resistência nesses parâmetros tem sido menos investigado, especialmente em indivíduos idosos, e os resultados estão em conflito 7 , 8 , 9 , 10 .

A diabetes tipo 2 é uma doença generalizada na população idosa. A inatividade física ea obesidade são fatores importantes relacionados ao estilo de vida, explicando o aumento da incidência de diabetes tipo 2. O exercício aeróbico de baixa intensidade é freqüentemente recomendado para indivíduos com tolerância reduzida à glicose. No entanto, é uncSaiba como o treinamento de força em idosos afeta a tolerância à glicose / sensibilidade à insulina 11 , 12 . A maneira mais precisa de medir a sensibilidade à insulina é usar a técnica de grampeamento de glicose, onde a glicose no sangue é mantida constante por infusão de glicose durante condições de insulina elevada 13 . As desvantagens com esta técnica são que é demorado e invasivo (cateterização arterial) e requer instalações laboratoriais especiais. Neste estudo, utilizou-se o teste de tolerância oral à glicose, que é comum nas unidades de saúde. Este método é adequado quando vários assuntos devem ser investigados por um período de tempo limitado.

O teste e a linha de tempo do procedimento experimental podem ser resumidos da seguinte forma. Use três dias separados para testar antes e depois de um período de oito semanas, com o mesmo arranjo e horários aproximados (≥24 h entre cada dia, < Forte> Figura 1). No primeiro dia do teste, medir: dados antropométricos, como altura, massa corporal, massa livre de gordura (FFM) e circunferência da perna superior ( ou seja, 15 cm acima do pico do ápice em posição supina relaxada); Capacidade de ciclagem submáxima; E força muscular do joelho, conforme descrito nas etapas 4 e 5. Pegue uma biópsia muscular da coxa no segundo dia do teste. Para mais descrições, veja o passo 6.1. Teste a tolerância oral à glicose (OGTT) no último dia do teste. Para mais descrições, veja o passo 7.1. Peça a todos os participantes que evitem atividade física vigorosa durante 24 h e que sejam rápidos durante a noite antes de cada dia do teste. No entanto, peça-lhes que evitem atividade física extenuante durante 48 h antes do dia do teste OGTT. Peça-lhes que sigam suas atividades físicas diárias normais e hábitos de dieta. Note-se que a pré e a pós-intervenção, a ingestão de alimentos e o tipo de alimentos de ambos os grupos foram inalterados.

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Figura 1: protocolo experimental. Diagrama esquemático. O tempo entre os três pré e pós-testes foi semelhante para cada assunto e foi pelo menos 24 h. Mais detalhes são fornecidos no texto. Esta figura foi modificada de Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Esportes . 2016: 26, 764-73. 28 Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Este estudo procurou investigar o efeito do treinamento de resistência a curto prazo em idosos sobre a capacidade oxidativa muscular e tolerância à glicose. O segundo objetivo foi examinar o efeito sobre a força, potência e melhorias qualitativas musculares ( ie, proteínas envolvidas na sinalização celular e composição do tipo de fibra muscular).

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Protocol

O Comitê Regional de Ética de Estocolmo, Suécia, aprovou o projeto da investigação.

1. Material

  1. Recrute mulheres e homens relativamente saudáveis ​​de 65 a 80 anos com valores de IMC entre 20 e 30 kg · m -2 . Randomize-os em dois grupos. Certifique-se de que os indivíduos em ambos os grupos tenham níveis de atividade física relativamente baixos ( isto é, atividade física diária moderada e sem treinamento físico regular).
  2. Excluir usuários de bloqueadores beta e aqueles com doença arterial coronariana e problemas neurológicos ou articulares severos.
  3. Peça aos sujeitos por seu consentimento por escrito depois de informá-los sobre possíveis desconfortos e riscos no teste e nas sessões de treinamento.
  4. Balance o treinamento de resistência (RET) e controle sem grupos de treinamento (CON) em termos de idade, sexo e IMC. Peça a um grupo que realize RET sob um treinador por 1 h três vezes por semana durante oito semanas; O outro grupo servirá como controLs (CON).

2. Testes e treinamento

Nota: Os oito exercícios são exercícios de treinamento de força padrão: pressão de perna sentada, pressão abdominal sentada, prensa de tórax em decúbito dorsal, extensão traseira sentada, prensa de ombro sentada, remo a pé sentado, extensão da perna sentada e extensão de joelho propenso (flexão do joelho) ; Veja a Figura 8 na seção Resultados Representativos.

  1. Durante a primeira sessão de treinamento, avalie a força máxima em uma repetição máxima (1 RM) para cada exercício de treinamento.
    NOTA: O modelo 1 RM é comumente usado e é definido como a carga na qual o sujeito pode levantar ou empurrar a resistência apenas uma vez, mas não duas vezes.
    1. Antes do início, peça ao participante que realize um aquecimento curto (com alguns ensaios iniciais com cargas de peso muito baixas) do exercício testado. Posteriormente, aumente a carga até ficar abaixo do provável valor de 1 RM (na maioria das vezes, o máximo de 3-4 aumentouPublicidades). Registre a carga máxima que o sujeito pode executar apenas uma vez (= 1 RM).
    2. Medir 1 RM nos oito exercícios de treinamento de força padrão (veja a Figura 8 na seção Resultados Representativos). Peça aos indivíduos para descansar por pelo menos 2-3 minutos entre cada exercício testado.
      NOTA: O equipamento de treinamento de força foi usado para todos os exercícios de treinamento, incluindo os testes de cada exercício de treinamento.
  2. Peça a todo o grupo RET para realizar 1 h de treinamento de força supervisionada três vezes por semana durante oito semanas. Peça aos participantes que realizem, após o aquecimento, os oito exercícios de treinamento padrão acima mencionados. Eles devem repetir um exercício 12 vezes em cada conjunto e executar três conjuntos de cada exercício. Deixe descansar por 1 minuto entre cada conjunto e 2-3 minutos entre cada exercício.
    1. Peça aos indivíduos que realizem cada exercício o mais rápido possível durante a fase concêntrica ( ie, fase de encurtamento muscular) e lentamente durante a faseFase excêntrica ( ie, fase de alongamento muscular).
      NOTA: Os indivíduos podem fazer os exercícios em qualquer ordem. No entanto, peça-lhes para começar e terminar com um exercício de perna e também para tentar executar os oito exercícios na ordem apresentada. Use equipamentos de treinamento de força para os oito exercícios.
    2. Durante cada sessão de treino, peça aos participantes que realizem três conjuntos em 75-80% de 1 RM para cada exercício. Aumente a carga em aproximadamente 5% da sessão após quando um participante pode fazer 12 repetições em todos os três conjuntos de exercícios.

3. Teste de ciclismo submaximal

Nota: Execute o teste de ciclismo submáximo no primeiro dia do teste (veja a Introdução e a Figura 1 ).

  1. Execute um teste de ciclo ergômetro, incluindo dois níveis submáximos, cada um por 4 min 14 , 15 . Defina a primeira taxa de trabalho como baixa (30 W) e a segunda em 60-120 W, sem pausa entre as cargas no cicloergômetro.
    NOTA: A primeira carga é a mesma para todos os assuntos, mas o segundo e o último nível submáximo devem ser de aproximadamente 65 a 85% da freqüência cardíaca máxima para cada assunto. Ambas as cargas devem ser as mesmas antes e após o período de intervenção de 8 semanas de treinamento.
    1. Baseie o segundo nível de carga mais alto em testes de familiarização realizados antes dos ensaios, perguntando como a pessoa é fisicamente ativa e fazendo com que o assunto inicialmente circule por um curto período de tempo; O líder do teste formará uma opinião baseada na frequência cardíaca do sujeito quanto à carga submaximal final apropriada.
    2. Registre a freqüência cardíaca constante média (FC) usando um monitor de freqüência cardíaca através de um cinto de caixa no último minuto nas baixas e altas taxas de trabalho, tomando a média da HR observada às 3:15, 3:30, 3:45 E 4:00 min a cada taxa de trabalho.
    3. Use um dispositivo ergo-espirométrico para verificar a composição do gás (O 2 e CO 2 ou seja, CO 2 / O 2 ) e quantifique os valores médios de RER durante o último minuto (de quatro medidas a cada 15 s) em ambas as cargas de taxa de trabalho.

4. Força do extensor do joelho: torque de pico estático, excêntrico e concêntrico e o desenvolvimento da taxa de força

Nota: Execute medidas de resistência do joelho no primeiro dia do teste (veja a Introdução e a Figura 1 ).

  1. Antes das gravações, peça ao sujeito que realize um aquecimento aquecendo durante 8-10 minutos em um cicloergômetro no nível submáximo (ou seja, aproximadamente 65-85% da freqüência cardíaca máxima).
  2. Peça ao sujeito que se sente no banco de um dinamômetro isocinético. Corrija o tronco do sujeito com tiras sobre os ombros e quadris. Fixe firmemente a haste do sujeito ao eixo do dinamômetro com duas correias: uma abaixo do joelho e uma apenas abovE o tornozelo. Alinhe o eixo articulado do joelho com o centro de rotação do eixo do dinamômetro.
  3. Quando o sujeito estiver seguro, avalie a força de joelho voluntária máxima como o torque de pico, com o sujeito sentado no dinamômetro isocinético. Inicialmente, permita que o sujeito execute vários ensaios para familiarização com o equipamento de resistência do joelho (dinamômetro isocinético).
  4. Peça ao indivíduo que execute quatro extensões de joelho excêntricas e concentradas máximas (alternadamente), com a perna direita a uma velocidade angular constante de 30 graus / s. Defina o intervalo de movimento entre 90 ° e 15 ° (perna reta = 0 °).
    1. Na tarefa excêntrica, peça ao sujeito que resista ao eixo do dinamômetro com esforço máximo através de todo o movimento do ângulo de joelho de 15 ° a 90 °. Na tarefa concêntrica, pergunte ao sujeito para pressionar a perna no eixo do dinamômetro em uma extensão do joelho, com a maior força possível em toda a faixa de movimento.
  5. Permita um descanso de 4 minutos após as gravações dinâmicas. Posteriormente, avalie o torque de contração voluntária máximo estático (MVC) quatro vezes em um ângulo de joelho de 65 °. Em cada teste estático, peça aos sujeitos, sentados no mesmo dinamômetro, para chutar o mais rápido e o mais difícil possível contra o eixo do dinamômetro, que agora está fixo (a 65 °) e não pode ser movido.
  6. Para sinais de torque (força), converta os sinais de torque analógicos em digital usando uma caixa conversora analógico-digital conectada ao dinamômetro isocinético.
    NOTA: O conversor altera automaticamente os sinais analógicos do dinamômetro para sinais digitais, que posteriormente são exportados automaticamente para o computador onde os dados são coletados.
    1. Defina a frequência de amostragem a 5 kHz no programa de análise de software do computador. Armazene os sinais digitais no computador para uma análise de valor de força subseqüente com o programa de análise de software.
  7. Na análise subseqüente, useO maior valor obtido a partir de quatro ensaios para cada assunto nas medidas excêntricas, concêntricas e estáticas. No programa de software, clique no valor mais alto dos quatro ensaios e anote o valor de força mostrado na tela do computador.
    1. Registre o torque de pico mais alto nas gravações excêntricas e concêntricas para cada assunto e o maior valor de força entre os quatro testes estáticos.
      NOTA: O teste do dinamômetro isocinético da força do extensor do joelho em uma posição sentada tem confiabilidade e validade adequada 16 , 17 .
  8. Mude a taxa de desenvolvimento de força (torque) (RFD) durante 0-30 ms e 0-200 ms no valor mais alto encontrado entre os testes estáticos. Defina o valor de zero no nível de 7,5 Nm para o início da contração para a força do extensor do joelho (tempo: 0 ms) 18 , 19 . Mova o cursor (no programa de software para músculoAnálise de força) para o valor de "7,5 Nm" na escala y para obter a posição por 0 ms.
    1. Para a avaliação pré-teste, posicione o cursor no valor de 30 ms (após o tempo 0 ms). Anote o valor que mostra o aumento em Nm a 30 ms ( ou seja, o aumento em Nm de 7,5 Nm = 0 ms). Faça o mesmo procedimento para o valor pós-teste.
    2. Calcule o aumento na porcentagem para o valor Nm pós-teste (numerador) comparado ao valor Nm pré-teste (denominador) no período de 0 a 30 ms. Assim, apresente o aumento de RFD em porcentagem do pré-teste para o pós-teste. Faça as mesmas análises para o intervalo de tempo de 0-200 ms.

5. Biopsia muscular

Nota: Realize uma biópsia muscular no dia de teste 2 (veja a Introdução e a Figura 1 ).

  1. Pegue uma biópsia muscular a partir da porção do meio do músculo da coxa vastus lateralis usando um conchotomo 20 .
    1. Antes da biópsia, injete 1-2 mL de anestesia local por via subcutânea e na fáscia. Após alguns minutos, faça uma incisão com um pequeno bisturi através da pele e da fáscia, aproximadamente a 1/3 da distância da patela à espinha ilíaca anterior superior. Extrair cerca de 100-150 mg de tecido muscular usando o conchotome.
  2. Congele amostras para histoquímica em isopentano arrefecido até seu ponto de congelamento em nitrogênio líquido e guarde-o a -80 ° C. Armazene uma amostra de 30-50 mg de tecido muscular.
  3. Gelar rapidamente as amostras para análise de proteínas em nitrogênio líquido e armazená-las a -80 ° C. Armazene uma amostra de 30-50 mg de tecido muscular.

6. OGTT

Nota: Execute o OGTT (teste oral de tolerância à glicose) no dia do teste 3 (veja a Introdução e a Figura 1 ). O tempo entre o exercício eo OGTT deve exceder 48 h e deve ser semelhante entre o pré e o post- testes. Um OGTT oral de 2 horas é usado para investigar se as amostras de sangue freqüentes durante esse tempo mostram níveis normais ou aumentados, indicando diabetes ou condições de prediabetes.

  1. Execute o teste OGTT pela manhã em indivíduos que jejem durante a noite e não fizeram nenhum exercício extenuante no dia do teste ou no dia anterior.
  2. Pegue amostras de sangue (4 mL) de participantes supino através de uma cânula venosa na veia antecubital 15 min antes e imediatamente antes da ingestão de glicose, seguida de 15, 30, 60, 90 e 120 min após a ingestão de glicose ( 75 g de glicose numa solução de 250 g / L).
  3. Centrifugar as amostras de sangue a 1.500 xg e 4 ° C por 10 min e armazenar o plasma a -20 ° C para futuras análises. Use as amostras para realizar testes padrão de nível de glicose (passo 7).
  4. Para a glicose, a insulina e o peptídeo c, calcule a área sob a curva (AUC), determinando a integral temporal da glicose acima dos níveis basais de glicose. Use os resultados do OGTTPara calcular a sensibilidade à insulina para todo o corpo usando o método Matsuda 21 , conforme a equação: 10 000 * √ [(Glucose basal * Insulin basal ) * ( Média de glicose * média de insulina).

7. Análise da amostra de sangue

  1. Quantifique a concentração de glicose no plasma venoso com um analisador automatizado. Defina o nível de tolerância à glicose prejudicada em valores de glicose no sangue> 7,8 mmol / L após um OGTT de 2 h 22 .
  2. Use kits ELISA 22 para realizar análises plasmáticas de insulina e peptídeo c. Use um leitor de placas. Coloque as placas ELISA tanto para insulina quanto para peptídeo c em um leitor de placas (cada uma em uma ocasião separada).
    NOTA: O leitor de placas mede a quantidade de insulina e a quantidade de péptido c medindo as amostras na placa em determinadas absorvências. Os lipídios de sangue TG, HDL, apolipoproteína A1 e apolipoproteína B foram analisados ​​com métodos padrão emO Hospital Universitário Karolinska, Estocolmo, Suécia.

8. Análise de amostras musculares

  1. Imunotransferência
    1. Primeiro, lave a amostra muscular em um liofilizador a uma pressão abaixo de 10-1 mbar por 12 h. Dissecê-lo para que ele esteja livre de sangue e tecido conjuntivo usando uma agulha e fórceps sob um microscópio de luz. Armazene-o a -80 ° C.
      NOTA: Uma quantidade adequada de músculo é entre 1 e 5 mg de peso seco, mas o protocolo pode ser ajustado para menos de 1 mg, até fibras únicas. Devido à baixa quantidade de tecido muscular presente em uma biópsia, os valores desse participante de RET não foram utilizados para a imunotransferência.
    2. Homogeneizar as amostras musculares Com um batedor de mini bead em tampão gelado (80 μL / mg) composto por ácido 2 (2-hidroxietil) -1-piperazino-etanossulfónico 2 mM (HEPES), ácido etilenodiaminotetracético 1 mM (EDTA), etilenoglicol-bis 5 mM (Éter β-aminoetil) -N, N, N ', N'-tetraacetiloÁcido (EGTA), MgCl2 10 mM, ß-glicerofosfato 50 mM, TritonX-100 a 1%, Na3OT4 1 mM, ditiotreitol 2 mM, leupeptina 20 μg / mL, aprotinina a 50 μg / 1, inibidor de fosfatase Cocktail e 40 μg / μL de PMSF (fluoreto de fenilmetilsulfonilo).
      1. Coloque uma bola de pérolas de óxido de zircônio de 0,5 mm em cada tubo com o músculo. Adicione buffer e homogeneize por 2 x 1 min no passo de velocidade 7-8 (aqui, o máximo é 10) e 4 ° C.
    3. Centrifugar o homogeneizado durante 10 min a 10 000 x g. Transfira o sobrenadante remanescente para novos tubos e descarte o grânulo contendo as proteínas estruturais.
    4. Determinar espectrofotométricamente a concentração de proteína no sobrenadante com um kit comercialmente disponível usando um leitor de placas a 660 nm 23 .
      1. Posteriormente, diluir as amostras com tampão de amostra 2x Laemmli e tampão de homogeneização (1: 1) até uma concentração final de proteína de 1,5 μg /# 181; L. Aquecer até 95 ° C durante 5 minutos para desnaturar as proteínas. Armazene as amostras diluídas a -20 ° C antes da análise.
    5. Para a eletroforese em gel de poliacrilamida nativa (PAGE), coloque 30 μg de proteína de cada amostra em géis de gradiente pré-moldados de 18 poços (acrilamida a 4-20%) e realize eletroforese a 300 V durante 30 minutos em gelo.
    6. Equilibre o gel em tampão de transferência (base de Tris 25 mM, glicina 192 mM e 10% de metanol) durante 30 min a 4 ° C. Transferir proteínas para membranas de fluoreto de polivinilideno com tamanhos de poro de 0,2 μm a uma corrente constante de 300 mA durante 3 h a 4 ° C.
    7. Para confirmar o mesmo carregamento e transferência, mancha as membranas com uma mancha de proteína total 24 . Para cada proteína alvo, coloque todas as amostras de cada matéria no mesmo gel e execute todos os géis ao mesmo tempo.
    8. Bloquear a membrana durante 1 h a temperatura ambiente em solução salina tamponada com Tris (Tris-base 20 mM, NaCl 192 mM, TBS, pH 7,6) contendo5% de leite não gordo.
    9. Incube as membranas durante a noite com anticorpos primários (veja a Lista de Materiais) diluída em TBS contendo 2,5% de leite não gordo e suplementada com 0,1% de Tween-20 (TBS-TM).
    10. Após a incubação do anticorpo primário, lavar as membranas (2 x 1 min mais 3 x 5 min) com TBS-TM e incubar com anticorpos secundários (ver Lista de Materiais) conjugados com peroxidase de rábano durante 1 h à temperatura ambiente. Lavar novamente com TBS-TM (2 x 1 min e 3 x 10 min) e novamente sujeitá-los a quatro lavagens adicionais de 5 min com TBS.
    11. Aplique 6-12 mL de substrato quimioluminescente na membrana por 5 min. Coloque a membrana entre duas folhas de plástico transparentes. Coloque as membranas na frente de uma câmera CCD bloqueando a luz externa. Faça exposições em série usando um filtro de câmera quimioluminescente.
      1. Use o programa de software para adquirir 10 exposições por 2 min, ou até que os sinais estejam saturados. Use uma configuração padrão, tanto para as configurações do filtro óptico tO adquirir quimioluminiscência, bem como para as configurações da lente.
    12. Use a exposição mais alta que não leve à saturação e marque os contornos da banda. Quantifique as bandas como a intensidade x mm 2 usando o mesmo software. Subtrair o ruído de fundo da intensidade da banda. Apresentar os resultados relativos à mancha de proteína total e expressá-la como a variação percentual, em comparação com a linha de base.
  2. Histoquímica
    NOTA: A técnica de histoquímica abaixo é baseada em métodos descritos em uma publicação anterior 25 .
    1. Para a histoquímica, corte as secções transversais em série (10 μm) a -20 ° C usando um criostato. Montar as secções transversais em lâminas de vidro armazenadas em uma cubeta de vidro e secar ao ar as fatias de biópsia à temperatura ambiente.
    2. Prepare soluções tampão para cada nível de pH para pré-incubação a pH 4,3, 4,6 e 10,3 para coloração com ATPase 26 . Para visualizar capilares, staNas secções transversais usando o método amilase-PAS 27 .
    3. Calibre um medidor de pH despejando as soluções de calibração em copos de calibração rotulados. Pressione o botão apropriado para selecionar o pH no menu principal.
      1. Enxague a sonda com água desionizada e coloque a sonda no primeiro copo de calibração. Certifique-se de que não haja bolhas de ar na membrana. Mude a primeira solução de calibração e, em seguida, apresente a próxima solução de calibração (a tela solicitará a próxima solução).
      2. Enxaguar a sonda com água desionizada e colocá-la no segundo copo de calibração. Certifique-se de que não haja bolhas de ar na membrana. Mude uma segunda solução de calibração e vá para a próxima solução de calibração.
      3. Enxaguar a sonda com água desionizada e colocá-la em um terceiro copo de calibração. Certifique-se de que não haja bolhas de ar na membrana. Medir a terceira solução de calibração.
        NOTA: quando a calibração éBom, a exibição mostrará brevemente, " 3º Buffer OK" e retornará ao menu principal.
    4. Use os buffers da seguinte forma para coloração com ATPase.
      1. Para preparar uma solução a pH 10,3, use duas soluções diferentes: (A) 4,506 g de glicina, 4,8 g de CaCl2, 3,51 g de NaCl e 600 mL de dH2O e (B) 2,176 g de NaOH e 540 mL De dH 2 O. Armazene as soluções em uma sala fria ou uma geladeira. Use-os no prazo de um mês.
      2. Para preparar soluções a pH 4,3 e 4,6, realize "pré-incubação ácida". Preparar o ácido para a pré-incubação utilizando: 6,47 g de acetato de Na, 3,7 g de KCl e 500 mL de dH2O. Em seguida, preparar uma solução de CaCl2 a 1% dissolvendo 2,5 g da mesma em 250 mL de dH2O. Prepare 2 % De solução de CoCl2 dissolvendo 5 g da mesma em 250 mL de dH2O.
      3. Armazene e use essas soluções como mencionado acima. Finalmente, prepare sulfato de amônio a 0,2%Misturando 800 μL de 20% (NH4) 2S em 40 mL de dH2O. Preparar o último recém-nascido.
    5. Prepare soluções em certos valores de pH da seguinte forma. Após a calibração do medidor de pH, retire as cubetas e os cloretos de cálcio e cobalto da geladeira e deixe-os aquecer até a temperatura ambiente antes da coloração.
      1. Para pH 10,3 , adicione cerca de 25 mL de solução A a um copo de vidro pequeno (aproximadamente 70 mL). Meça o pH. Continue adicionando a solução B até atingir o pH desejado de 10,37. Se a coloração estiver muito escura, aumente o pH. Se for muito brilhante, reduza o pH.
      2. Para pH 4,6 , adicione cerca de 25 ml de "pré-incubação ácida" a um copo de vidro pequeno. Meça o pH. Reduza o pH usando ácido acético 5 M. Se a imagem da mancha estiver muito escura, tente aliviar o pH aumentado. Se é muito brilhante, escurece com um pH diminuído. Se a coloração não ajuda, tente outro pH: 4,8 inst.Ead de 4.6.
      3. Para pH 4,3 , faça o mesmo que para 4,6, mas adicione mais ácido acético. Diminua o pH se a mancha for muito brilhante e aumente o pH se estiver muito escuro para as fibras serem especificadas.
      4. Prepare a solução ATP da seguinte maneira. Pesar 0,017 g de ATP por cuvete (10 mL), de modo 0,051 g por 3 cubetas ou 0,068 g para 4 cubetas. Pegue 30 mL (para 3 cuvetes, 10 mL / cuvete) de solução a pH 10.3 (use uma garrafa de cilindro) e coloque-a em um copo de vidro com ATP pesado.
        1. Misture bem e mestre o pH. Reduza o pH usando HC1 concentrado até o pH atingir exatamente 9,40.
      5. Para incubação em vários valores de pH, faça o seguinte. Coloque a solução 10.3 em uma cubeta e incuba-a em banho-maria a 37 ° C durante 9 min. Coloque a solução 4.3 em outra cuvete e incuba-a à temperatura ambiente durante 5 min. Coloque a solução 4.6 na última cuvete e incube à TA por 1 min.
      6. Seguindo o pH preferidoProcedimento de incubação, aplique o conteúdo de cada cuvete como segue. Lavar 15 vezes com dH 2 O. Adicionar a solução de ATP (0,170 g de ATP / 100 mL de H 2 O) à amostra de biópsia. Incubar em banho-maria a 37 ° C durante 30 min. Lavar 15 vezes com dH2O.
      7. Adicionar solução de CaCl2 (1 g de CaCl2 / 100 mL de H 2 O) à amostra de biópsia nas cubetas. Incubar à RT por 3 min. Lavar 15 vezes com dH2O. Adicionar solução de CoCl2 (2 g de CoCl2 / 100 mL de H 2 O) à amostra de biópsia nas cubetas. Incubar à RT por 3 min. Lavar 15 vezes com dH2O.
      8. Coloque-o em solução (NH 4 ) 2 S por 30 s e lave rapidamente 15 vezes sob a exaustão. Colar as fatias de biópsia no vidro deslizante. Para evitar bolhas, aperte as biópsias, mas não muito difícil.
    6. Selecione uma região da seção transversal sem artefatos ou cortes longitudinais da fibra. Analisar sob um liMicroscópio GHT usando software.
    7. Avalie a área de seção transversal (CSA), os capilares e a classificação do tipo de fibra ( ie, tipo I, IIA ou IIX) por meio de análise de imagem por computador, de uma média de pelo menos 150-200 fibras por biópsia. A partir de uma imagem de microscópio de fibras musculares nas secções transversais, certifique-se de que os três tipos de fibras musculares ( ie, tipo I, IIA e IIX) têm vários tons de branco a cinza a preto, dependendo da coloração do pH ( isto é, 4.34, 4.65 e 10.37).
    8. Comece marcando algumas fibras de tipo I. Posteriormente, o programa registrará automaticamente as outras fibras de tipo I. Verifique se todas as fibras de tipo I estão marcadas corretamente. Para marcar uma determinada fibra, clique no botão "Vector". Use o cursor para medir a área para cada fibra muscular selecionada individualmente.
    9. Após a análise de fibras de tipo I, continue o mesmo procedimento para tipo IIA e tipo IIX. A média ± SEM para cada tipo de fibra muscular ( ie, tipo I, IIA e IIX) devem ser calculados em relação à quantidade de fibra e ao CSA para os grupos RET e CON.
      Nota: A área de seção transversal (CSA), capilares e classificação do tipo de fibra ( ie, tipo I, IIA e IIx) foram avaliadas a partir de uma média de 163 ± 9 fibras por biópsia.

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Representative Results

Material

No estudo, 21 mulheres e homens relativamente saudáveis, de 65 a 80 anos de idade e com valores de IMC entre 20 e 30 kg · m -2 participaram e foram randomizados em dois grupos. Os indivíduos em ambos os grupos tiveram níveis de atividade física relativamente baixos ( ou seja, um nível de atividade física diário moderado e nenhum treinamento de exercícios regulares). Um grupo (n = 12, 6 mulheres e 6 homens) realizou RET sob um treinador por 1 h três vezes por semana durante oito semanas, eo outro grupo serviu como controles (n = 10, 5 mulheres e 5 homens). Os grupos RET e CON foram equilibrados em termos de idade, sexo e IMC ( Tabela 1 ). Mais sujeitos foram recrutados para o grupo RET para compensar o abandono escolar; Mais foram antecipados no grupo RET ao longo do grupo CON.

</ Td> RET (n = 12) CON (n = 9)
Pré Postar Pré Postar
Idade (anos) 71,4 ± 1,1 72,0 ± 1,4
IMC 24,6 ± 0,8 24,9 ± 0,8 23,2 ± 0,8 23,2 ± 0,8
Peso (kg) 70,4 ± 2,9 71,1 ± 2,8 67,4 ± 3,9 67,6 ± 3,9
FFM (kg) 51,0 ± 2,3 52,4 ± 2,1 ** 47,6 ± 4,1 48,6 ± 4,3
Coxas transversais sãoA (cm²) 188,9 ± 9 200 ± 8 *** † 155 ± 12 154 ± 11
Fibra Área transversal (cm²) Tipo I 5452 ± 393 5567 ± 362 4889 ± 323 4807 ± 354
Tipo IIa 4230 ± 610 # 4484 ± 434 # 4114 ± 535 # 3971 ± 494 #
Tipo Iix 3678 ± 634 # 3554 ± 552 # 3392 ± 889 # 2913 ± 427 #

Tabela 1: Características dos Participantes. RET, treino de resistência; CON, controle; IMC, massa corporal index; FFM, massa livre de gordura. Os valores são de 12 (RET) e 9 (CON), exceto para a área de seção transversal da fibra (RET, n = 10; CON, n = 7) e são apresentados como média ± SEM. **, p <0,01 versus pré; ***, p <0,001 versus pré; †, p <0,05 contra a publicação CON; †††, p <0,001 versus posição de CON; #, P <0,05 contra o tipo I. Esta tabela foi modificada de Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Esportes . 2016: 26, 764-73. 28

Os usuários de bloqueadores beta e aqueles com doença arterial coronariana e problemas neurológicos ou articulares graves foram excluídos. Na linha de base, alguns indivíduos tiveram: pressão alta (2 em cada grupo); Depressão (1 em cada grupo); E medicação para dislipidemia (2 em RET e 1 em CON), hipotireose (1 em RET), estágio inicial da doença de Parkinson (RET). A medicação foi tomada esporadicamente para asma (1 em RET) e problemas reumáticos (1 em CON). Uma pessoa teve um pacemakeR (CON).

Um sujeito RET interrompeu o treinamento após 6 semanas devido a dor nas costas, mas ainda estava incluído no estudo. Um assunto inicial de CON foi excluído por problemas no joelho durante o pré-teste de força. Aqueles com asma e o marcapasso foram excluídos do teste do ciclo.

Os assuntos deram o seu consentimento por escrito depois de terem sido informados de possíveis desconfortos e riscos nas sessões de teste e treino.

Os dados são apresentados como médias ± SEM. As diferenças entre RET e CON foram testadas para significância estatística com ANOVA de medidas repetidas de duas vias usando um programa estatístico. Quando foram mostrados efeitos significativos ou interações, as diferenças foram localizadas com análises pós-hoc (Fisher LSD). O significado estatístico foi aceito em p <0,05.

Figura 2A ). O dinamômetro também mostrou a taxa de desenvolvimento de força (RFD), com um aumento de 52% (no 0-30 inicial inicial) para o grupo RET ( Figura 2B ). Para o grupo CON, a força concêntrica foi reduzida durante o período de intervenção. A carga de treinamento para RET melhorou em 19-72% para os exercícios de treinamento realizados.

Figura 2
Figura 2: Resultados da medição da força. O efeito da resistência exErcice training (RET) ou período de controle (CON) em ( A ) estático (STAT), excêntrico (ECC) e torque concêntrico (CONC) e ( B ) taxa de desenvolvimento de força (RFD) durante 0-30 ms e 0- 200 ms de extensão estática do joelho. Os valores são de 12 (RET) e 9 (CON) e são apresentados como porcentagem de variação em relação aos valores basais (média ± SEM). *, P <0,05 versus pre; **, p <0,01 versus pré; ***, p <0,001 versus pré. Esta figura foi modificada de Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Esportes . 2016: 26, 764-73. 28 Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

A partir das amostras de biópsia muscular, a histoquímica indicou que a quantidade de fibra tipo IIa aumentou, e houve uma tendência para uma diminuição em IIx para o grupo RET. Assim, o grupo RET mostrou uma mudança para umMais perfil oxidativo em termos de composição de fibras ( Figura 3 ). Note-se que as seções cruzadas confiáveis ​​não podem ser obtidas a partir das biópsias de quatro sujeitos (dois de cada grupo), e os resultados desses assuntos foram excluídos.

Figura 3
Figura 3: resultados da composição do tipo de fibra muscular. O efeito do treinamento de exercícios de resistência ( A , RET) ou período de controle ( B , CON). Os valores são de 10 (RET) e 7 (CON) e são apresentados como média ± SEM. (*), P = 0,068 versus pré; **, p <0,01 versus pré; †, p <0,05 contra a publicação CON. Esta figura foi modificada de Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Esportes . 2016: 26, 764-73. 28 Por favor, clique aquiCk aqui para ver uma versão maior dessa figura.

Além disso, as análises de Western blot para determinar o conteúdo de proteínas relacionadas à sinalização da síntese de proteínas musculares mostraram um aumento de 69% para Akt e mTOR (alvo mamífero de rapamicina) entre o grupo RET ( Figura 4A e Figura 5 ). As análises de transferência de Western também provaram, entre as proteínas mitocondriais, um aumento de cerca de 30% para o complexo OXPHOS II e citrato sintase e de 90% para IV complexo no grupo RET ( Figura 4B e Figura 5 ). Os anticorpos primários utilizados foram mTOR, Akt e OXPHOS. Anti-coelho ou anti-mouse HRP foi utilizado como anticorpo secundário. As bandas de proteínas para o complexo OXPHOS I não eram claramente visíveis, e esses dados foram descartados.

Figura 4 Figura 4: Resultados das proteínas musculares. O efeito do treinamento com exercícios de resistência (RET) ou um período de controle (CON) sobre alterações nos teores musculares de proteínas Akt e mTOR ( A ) e proteínas mitocondriais ( B ). Akt, proteína quinase B; MTOR, alvo mamífero de rapamicina; CS, citrato sintase. Os valores são a média ± SEM de 11 (RET) e 9 (CON). *, P <0,05; **, p <0,01; ***, p <0,001 versus basal. †, p <0,05; ††, p <0,01; †††, p <0,001 versus posição de CON. Esta figura foi modificada de Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Esportes . 2016: 26, 764-73. 28 Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5 = "/ Files / ftp_upload / 55518 / 55518fig5.jpg" />
Figura 5: Imagens Western Blot. Proteína muscular medida antes e após oito semanas de intervenção. Imagens representativas de um assunto nos grupos RET e CON, respectivamente. Esta figura foi modificada de Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Esportes . 2016: 26, 764-73. 28 Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Apenas o grupo RET apresentou aumento da capacidade aeróbica no teste do ciclo (pós-pré-teste). Com a maior intensidade submáxima, a freqüência cardíaca (FC) mostrou uma forte tendência a diminuir no RET e aumento do grupo CON ( Figura 6A ). Além disso, o RER (taxa de troca respiratória = CO 2 / O 2 ) foi significativamente reduzido apenas para o grupo RET (Lass = "xfig"> Figura 6B).

Figura 6
Figura 6: dados cardíacos respiratórios. Treinamento de exercícios pré e pós-resistência (RET) ou período de controle (CON). ( A ) FC, freqüência cardíaca e ( B ) RER, taxa de troca respiratória durante o ciclo estável de baixa intensidade (30 W) e alta (60-120 W). Os valores são de 11 (RET) e 8 (CON) (dois sujeitos foram excluídos devido a asma e o uso de um pacemaker) e são apresentados como média ± SEM. (*) P = 0,056 (RET) e p = 0,068 (CON) versus pré; * P <0,05 versus pré. Esta figura foi modificada de Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Esportes . 2016: 26, 764-73. 28 Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

S = "jove_content" fo: keep-together.within-page = "1"> Os resultados do grupo RET do teste de tolerância à glicose mostraram melhora da glicemia, tanto em valores sangüíneos após 2 h (14%) quanto para a área sob o Curva (21%, Figura 7A ).

Figura 7
Figura 7: Glicose plasmática durante OGTT. O teste foi realizado pré (●) e pós-(○) treinamento de exercícios de resistência (RET, A ) ou um período de controle (CON, B ). AUC glucose , área sob a curva de glicose plasmática. Os valores são de 12 (RET) e 9 (CON) e são apresentados como média (glicemia plasmática) e média ± SEM (AUC glucose) . * P <0,05 versus pré. Esta figura foi modificada de Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Esportes . 2016: 26, 764-73. 28Rce.jove.com/files/ftp_upload/55518/55518fig7large.jpg "target =" _ blank "> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

O perfil lipídico do sangue melhorou para o grupo RET, com uma diminuição da apolipoproteína B (8%). Para CON, um aumento foi encontrado (10%). Além disso, a massa livre de gordura (FFM) aumentou 3% e a área transversal da coxa (CSA) em 7% para o grupo RET ( Tabela 1 ). As melhorias avaliadas observadas após o curto período de treinamento de força progressiva na função mitocondrial, capacidade aeróbia, tolerância à glicose, força muscular e poder são efeitos altamente desejáveis ​​para a saúde em uma população idosa.

Os oito exercícios de treinamento de força são mostrados na Figura 8 . Toda tarefa de treinamento foi realizada 12 vezes em cada um dos três conjuntos em cada sessão de treinamento 3 vezes por semana durante oito semanas.


Figura 8: Os oito exercícios de treinamento. Os exercícios foram realizados em 75-80% de 1 RM, 12 vezes / conjunto, com três conjuntos / exercício e sessão de treino. Os exercícios foram: "pressão de perna" e "abdômen abdominal" ( A ), "pressão de caixa" e "extensões de volta" ( B ), "pressão de ombro" e "remoado sentado" ( C ) e "extensões de perna" e " Perna "( D ). A gama de movimentos nos exercícios de treinamento de força é mostrada aqui. Na travagem abdominal sentada, o tronco deve ser movido da posição vertical para a flexão do tronco dianteiro de 60 °. Na extensão traseira sentada, o tronco, de uma posição quase vertical, é movido para trás para uma posição de tronco horizontal. Ambos os exercícios sentados, prensas de perna e extensão de pernaNs, foram realizadas começando com as pernas em 90 ° de flexão do joelho e terminando logo antes das pernas serem endireitadas (perto de 0 ° nos joelhos). Curvas de perna (na posição propensa), quando feito de pernas quase endireitadas até aproximadamente 100 ° de flexão do joelho. Tanto os exercícios sentados, como a imprensa de caixa e a pressão do ombro, foram realizados a partir de 90 ° de flexão do cotovelo até pouco antes de serem endireitados (perto de 0 °). Clique aqui para ver uma versão maior dessa figura.

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Discussion

Neste estudo, foram utilizadas várias técnicas para investigar os efeitos do treinamento de resistência progressiva a curto prazo sobre a função / morfologia muscular dos indivíduos idosos, a capacidade aeróbia e a tolerância à glicose. A principal descoberta foi que, em comparação com um grupo de controle, muitas melhorias ocorreram na capacidade aeróbica muscular, tolerância à glicose, força, poder e qualidade muscular ( ie, proteína envolvida na sinalização celular e composição da fibra muscular). Um aumento foi, por exemplo, visto para: força de extensão do joelho máximo estático, excêntrico e concêntrico (8-12%); As cargas de treino (19-72%), taxa máxima de desenvolvimento de força (RFD) nos primeiros 0-30 ms (52%); Várias proteínas mitocondriais (30-90%); As proteínas Akt e mTor, envolvidas na síntese de proteínas musculares (69%).

As pessoas idosas podem ter dificuldades com a saúde sustentada durante esse projeto. Deve estar ciente do risco de várias lesões devido a testemunhoNg e treinamento entre idosos não treinados. Uma pessoa no grupo RET no final do período de treinamento teve uma recaída de problemas de costas anteriores. No entanto, nenhuma lesão ou desconforto ocorrida durante o projeto de treinamento permaneceu por um período prolongado após o término da investigação entre os participantes antigos. As modificações às vezes podem ser feitas em relação a quando, quanto e quão intensamente o treinamento deve ser feito. Quanto ao regime de treinamento de força, é preferível que o treinador registre a carga obtida para cada exercício de treinamento e sujeito em cada sessão de treinamento para que uma progressão adequada possa ser seguida ao longo do período. Durante a medição da força com o dinamômetro isocinético, é importante evitar qualquer erro no procedimento de medição para que os indivíduos idosos não percam o desempenho máximo durante os testes. Por esta razão, é de valor ter warm-ups. Use 8-10 min de ciclos de ergômetro em níveis submáximos antes da medição de forçaS, seguido de ensaios iniciais como um procedimento de familiarização no dinamômetro para gravações de resistência ao joelho. Além disso, é uma boa idéia realizar quatro gravações durante as gravações de cada tipo de contração de força muscular; O maior valor encontrado pode ser selecionado. Também é de grande valor examinar a modificação da avaliação de força em relação à velocidade ao atingir o poder do parâmetro de teste. Em particular, o aumento do poder é um fator importante para a melhoria da saúde entre idosos. Em relação à biópsia, os indivíduos são informados para evitar a aspirina ou outros agentes anti-coagulação antes e após a biópsia. Quanto à determinação da área da fibra muscular em biópsias duplicadas da mesma perna para o tipo I, tipo 2A e tipo 2B, os erros relatados são cerca de 10, 15 e 15%, respectivamente 29 . Isso deve ser considerado ao avaliar essa análise a partir de uma biópsia muscular.

As limitações incluem preocupações com Western Bmuito; O método não fornece informações sobre a localização da proteína e é altamente dependente da especificidade e qualidade do anticorpo (um problema importante). A análise multi-etapas aumenta o risco de erros e agrava a solução de problemas. No entanto, existem várias vantagens de Western blot: é relativamente barato e rápido; Ele fornece uma alta saída de dados em relação à quantidade de tecido necessária; Um adquire informações sobre expressão protéica e tamanho proteico; E, finalmente, o coeficiente de variação geralmente é inferior a 5%. O período de treinamento de força foi de apenas oito semanas, e não foram realizadas medidas de acompanhamento posterior com essas pessoas idosas. Os testes de tolerância à glicose com base em soluções de glicose potável (OGTT) não são considerados apropriados, como quando a glicose é injetada diretamente no sangue. No entanto, o método utilizado com OGTT é mais barato, mais fácil de administrar e é amplamente utilizado na clínica. Quanto às medidas de força com o dinamômetro isocinético, Apenas os músculos que contribuíram para a força extensora do joelho foram estudados e não os demais grupos musculares principais do corpo.

Além da força melhorada, o treinamento de resistência também melhorou a tolerância à glicose e a capacidade de oxidação muscular. Houve grandes aumentos na carga de treinamento para cada exercício realizado (19-72%), demonstrando que o treinamento de resistência proporcionou melhorias substanciais na força geral. As medições com um dinamômetro isocinético forneceram informações mais detalhadas sobre a função extensora do joelho. O torque durante a contração estática, excêntrica e concêntrica aumentou 8-12%. Além disso, o treinamento de resistência resultou em um grande aumento (52%) na taxa de desenvolvimento de força (RFD) durante a fase inicial de contração (0-30 ms), enquanto que não foi alterado entre 0-200 ms. O protocolo de treinamento foi bem tolerado e, ao contrário de nossas expectativas, não houve desistências no grupo RET.

O resultado da formação de resistênciaD na hipertrofia, medida como aumento na FFM, circunferência da coxa e área da seção transversal da coxa. O CSA dos diferentes tipos de fibras musculares não foi alterado significativamente após o RET, mas houve uma mudança na composição do tipo de fibra do tipo IIx para o tipo IIa. Como as fibras do tipo IIa são maiores que as fibras do tipo IIx, isso contribuiu para o aumento da massa muscular. No grupo RET, isso indica que a síntese protéica foi aprimorada. A via de sinalização molecular subjacente para síntese protéica envolve a ativação de Akt e mTOR. As pessoas idosas têm menos proteína mTOR no músculo 30 , o que pode restringir a síntese protéica. Uma novidade interessante é o aumento dos níveis de proteína de mTOR e Akt no grupo RET. O aumento observado no mTOR aqui pode contrariar qualquer resistência anabólica possível e contribuir para o aumento da síntese protéica.

VO 2max ou, mais corretamente, VO 2peak , é frequentemente avaliado como o máximo VO 2 medido durante um teste onde a taxa de trabalho é aumentada passo a passo até a exaustão. No entanto, em indivíduos idosos e frágeis, é problemático usar testes de exercício exaustivos. Um problema é que não é incomum que os idosos tenham uma doença cardiovascular latente que, durante um teste de exercício exaustivo, leve a um risco aumentado de ataque cardíaco. Outro problema, mais técnico, é que a força muscular reduzida ao invés de uma limitação cardiorrespiratória pode limitar a taxa de trabalho durante o exercício incremental. A interpretação dos dados será, nessas condições, mais complicada. Um método alternativo, usado neste estudo, é medir FC e RER a uma taxa de trabalho fixa pré e pós-intervenção. Os resultados mostraram que o FC tende a diminuir no RET, mas aumenta o grupo CON. Isso sugere que o treinamento de força melhora o VO 2max e a capacidade de exercícios de resistência. Essas descobertas coincidem com os resultados em alguns 9 ,"Xref"> 31, mas não todos os 32 , estudos anteriores. Além disso, vários achados neste estudo mostram que a capacidade aeróbica muscular melhora ( ou seja, com mudanças em uma composição de tipo de fibra oxidativa e aumenta em várias proteínas mitocondriais). Embora seja bem sabido que o exercício de resistência melhora a capacidade aeróbica muscular em idosos, estudos de treinamento de força conferem uma visão mais contraditória 8 , 9 , 10 , 33 . Diferenças no estado de treinamento inicial e em programas de treinamento podem explicar o resultado diferente em diferentes estudos. Os resultados atuais mostrando um aumento robusto em várias proteínas mitocondriais após apenas oito semanas de treinamento (períodos de intervenção anteriores foram> 12 semanas) demonstram que o treinamento de resistência pode ser uma estratégia eficaz para melhorar a capacidade de oxidação muscular.

Apesar da intervenção curta, observou-se melhora da tolerância à glicose no grupo RET, como demonstrado pela redução na glicose de AUC e GLU 120 min . Embora a obesidade e a inatividade física sejam fatores associados a um risco aumentado de resistência à insulina e diabetes tipo 2, os mecanismos moleculares permanecem obscuros. A composição corporal alterada com aumento da massa muscular provavelmente contribuirá para a tolerância à glicose melhorada no grupo RET. Além disso, tem-se a hipótese de que a resistência à insulina está ligada a um estilo de vida sedentário, com excesso de fornecimento de lipídios que leva a lipotoxicidade, disfunção mitocondrial e estresse oxidativo 3 . O presente estudo mostra que o treinamento de resistência resulta em um aumento robusto das proteínas oxidativas mitocondriais. Nós hipotetizamos que o aumento da capacidade oxidativa muscular é um fator que explica o aumento da tolerância à glicose.

Investigações com acompanhamento mais longo são desejos.Capaz de mostrar se e por quanto tempo os efeitos na saúde persistem em termos de capacidade aeróbica muscular melhorada, força, potência, glicose e valores lipídicos. Além disso, é importante determinar a dose suficiente de treinamento de força regular entre idosos. As aplicações futuras também são medições de força em grupos musculares maiores que os extensores do joelho. Pode-se também fazer várias outras análises detalhadas dentro das células musculares em relação a várias proteínas e funções dentro e fora das mitocôndrias.

É importante ter um dia entre cada dia do teste sem atividade física vigorosa ou prolongada, no mesmo dia ou no dia anterior aos testes, pois isso pode influenciar o resultado das avaliações. Exemplos de etapas críticas em relação à histoquímica e coloração com ATPase para a composição do tipo de fibra incluem garantir que a peça da biópsia seja tratada com isopentano logo após a tomada da biópsia e que o isopentano esteja no direitoT temperatura para que a biópsia não seja destruída. Além disso, a peça de biópsia deve ser "esticada ou instalada", de modo que as fibras estejam apontando na mesma direção, antes do tratamento com isopentano. Durante a coloração, o pH e a temperatura do laboratório devem ser ótimos (e isso é difícil de prever). No entanto, esta é a única maneira de garantir os tipos de fibra e a área da fibra. Além disso, o método é rápido, mostrando resultados dentro de dois dias, e a técnica é relativamente barata, sem produtos químicos ou dispositivos caros necessários.

A melhoria distinta na capacidade aeróbica do músculo após o treinamento de força desafia a visão de que o exercício de resistência é o modo de exercício preferido. No entanto, em pessoas idosas com baixo VO 2max e força muscular, o exercício de resistência deve ser realizado com baixas intensidades. Um dos principais estímulos da biogênese mitocondrial é o estresse energético muscular 34 . Força de treinamento induÉ um grande estresse energético local, enquanto isso é menos importante durante o exercício de resistência de baixa intensidade. Nós levantamos a hipótese de que, em pessoas idosas, o treinamento de força é mais eficiente do que o exercício de resistência para aumentar a capacidade aeróbica do músculo. Além disso, considerando as melhorias em vários parâmetros relacionados à saúde e a alta conformidade, o treinamento de força pode ser recomendado para pessoas idosas.

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Disclosures

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

Acknowledgments

Os autores agradecem a Andrée Nienkerk, Dennis Peyron e Sebastian Skjöld por supervisionar as sessões de treinamento e vários testes; Para os participantes; Para Tim Crosfield para revisão de idioma; E ao apoio econômico da Escola Sueca de Ciências do Desporto e da Saúde.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Western blot
Pierce 660 nm Protein Assay Kit Thermo Scientific, Rockford, IL, USA 22662
SuperSignal West Femto Maximum Sensitivity Substrate  Thermo Scientific 34096
Halt Protease Inhibitor Cocktail (100x) Thermo Scientific 78429
Restore PLUS Western Blot Stripping Buffer Thermo Scientific 46430
Pierce Reversible Protein Stain Kit for PVDF Membranes Thermo Scientific 24585
10 st - 4–20% Criterion TGX Gel, 18 well, 30 µL Bio-Rad Laboratories, Richmond, CA, USA 567-1094
Immun-Blot PVDF Membrane  Bio-Rad 162-0177
Precision Plus Protein Dual Color Standards  Bio-Rad 161-0374
2x Laemmli Sample Buffer Bio-Rad 161-0737
10x Tris/Glycine Bio-Rad 161-0771
2-Mercaptoethanol Bio-Rad 161-0710
Tween 20 Bio-Rad P1379-250ML
Band analysis with Quantity One version 4.6.3.software Bio-Rad
1% phosphatase inhibitor coctail Sigma-Aldrich, Saint Louis, Missouri, USA
Antibodies
mTOR (1:1,000) Cell Signaling, Danvers, Massachusetts, USA 2983
Akt (1:1,000) Cell Signaling, Danvers 9272
Secondary anti-rabbit and anti-mouse HRP-linked (1:10,000) Cell Signaling, Danvers
Citrate synthase (CS) (1:1,000) Gene tex, San Antonio, California, USA
OXPHOS (1:1,000) Abcam, Cambridge, UK
Equipment - Analysis of muscle samples
Bullet Blender 1.5 for homogenizing Next Advance, New York, USA
Plate reader Tecan infinite F200 pro, Männedorf, Switzerland
Histochemistry
Mayer hematoxylin HistoLab, Västra Frölunda, Sweden  1820
Oil Red o Sigma-Aldrich, Saint Louis, Missouri, USA 00625-25y
NaCl Sigma-Aldrich 793566-2.5 kg
Cobalt Chloride Sigma-Aldrich 60818-50G
Amylase Sigma-Aldrich A6255-25MG
ATP Sigma-Aldrich A2383-5G
Glycine VWR-chemicals / VWR-international, Spånga, Sweden 101196X
Calcium Chloride VWR-chemicals / VWR-international 22328.262
Iso-pentane VWR-chemicals / VWR-international 24872.298
Etanol 96% VWR-chemicals / VWR-international 20905.296
NaOH MERCK, Stockholm, Sweden 1.06498.1000
Na acetate MERCK 1.06268.1000
KCl MERCK 1.04936.1000
Ammonium Sulphide MERCK U1507042828
Acetic acid 100% MERCK 1.00063.2511
Schiffs´ Reagent MERCK 1.09033.0500
Periodic acid MERCK 1.00524.0025
Chloroform MERCK 1.02445.1000
pH-meter LANGE HACH LANGE GMBH, Dusseldorf, Germany
Light microscope Olympus BH-2, Olympus, Tokyo, Japan
Cryostat  Leica CM1950 Leica Microsystems, Wetzlar, Germany
Leica software Leica Qwin V3 Leica Microsystems
Gel Doc 2000 - Bio-Rad, camera setup Bio-Rad Laboratories AB, Solna, Sweden 
Software program Quantift One - 4.6 (version 4.6.3; Bio Rad) Bio-Rad Laboratories AB, Solna, Sweden 
Oral glucos tolerance test, OGTT
Glukos APL 75 g APL, Stockholm, Sweden 323,188
Automated analyser Biosen 5140 EKF Diagnostics, Barleben, Germany
Insulin and C-peptide in plasma kit ELISA Mercodia AB, Uppsala Sweden 10-1132-01, 10-1134-01
Plate reader Tecan infinite F200 pro, Männedorf, Switzerland
Further equipment
Measures of fat-free mass FFM-Tanita T5896, Tanita, Tokyo, Japan
Strength training equipment for all training exercises Cybex International Inc., Medway, Massachusetts, USA 
Cycle ergometer  Monark Ergometer 893E, Monark Exercises, Varberg, Sweden 
Heart rate monitor RS800, Polar Polar Electro OY, Kampele, Finland
Oxycin-Pro - automatic ergo-spirometric device Erich Jaeger GmbH, Hoechberg, Germany
Isokinetic dynamometer, Isomed 2000, knee muscle strength D&R Ferstl GmbH, Henau, Germany
CED 1401 data acquisition system and Signal software Cambridge Electronic Design, Cambridge, UK
Software for muscle strength analysis, Spike 2, version 7 Signal Hound, LA Center, WA, USA
Statistica software for statistical analyses Statistica, Stat soft. inc, Tulsa, Oklahoma, USA
Muscle biopsy equipment
Weil Blakesley conchotome Wisex, Mölndal, Sweden
Local anesthesia  Carbocain, 20 mL, 20 mg/mL; Astra Zeneca, Södertälje, Sweden 169,367
Surgical Blade Feather Safety Razor CO, LTD, Osaka, Japan  11048030

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References

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Química Edição 125 Exercício treinamento de resistência força mitocôndria mTOR capacidade aeróbica sensibilidade à insulina tolerância à glicose.
Melhorando a Força, o Poder, a Capacidade Aeróbia Muscular e a Tolerância à Glucose através do Treinamento de Força Progressiva de Curto Prazo entre Pessoas Idosas
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Andersson, E. A., Frank, P., Pontén, M., Ekblom, B., Ekblom, M., Moberg, M., Sahlin, K. Improving Strength, Power, Muscle Aerobic Capacity, and Glucose Tolerance through Short-term Progressive Strength Training Among Elderly People. J. Vis. Exp. (125), e55518, doi:10.3791/55518 (2017).

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