Waiting
Login processing...

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

Medicine

Рандомизированное контролируемое исследование по изучению острого влияния силовых упражнений на чувствительность к инсулину у взрослых с ожирением

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

В этом исследовании описывается протокол рандомизированного контролируемого исследования, направленный на оценку острого влияния объема силовых упражнений на чувствительность к инсулину у людей с ожирением.

Abstract

Острый сеанс силовых упражнений (СЭ) улучшает чувствительность к инсулину (ИИ) в течение нескольких часов; однако влияние объема СЭ (т.е. количества подходов) не изучено досконально. Несмотря на то, что интуитивно понятно, что некоторые СЭ лучше, чем ничего, и чем больше, чем некоторые для улучшения ИИ, сеансы большого объема могут быть сложными для больных групп населения, особенно для взрослых с ожирением, для которых даже быстрая ходьба может быть сложной задачей. В этом протоколе подробно описано рандомизированное клиническое исследование для оценки острого воздействия СЭ на ИИ у взрослых с ожирением. Критериями включения являются индекс массы тела >30 кг/м2), центральное ожирение (окружность талии >88 см и >102 см для женщин и мужчин соответственно) и возраст >40 лет. Участники будут ознакомлены с СЭ (7 упражнений, нацеленных на основные группы мышц), а затем выполнят три занятия в случайном порядке: занятие 1 - занятие большого объема (3 подхода/упражнение); занятие 2 - занятие малого объема (1 подход/упражнение); Занятие 3 - контрольное занятие (без упражнения). Диета будет контролироваться накануне и в день сеансов. Сеансы будут завершены ночью, а на следующее утро будет проведен пероральный глюкозотолерантный тест, из которого будут выведены несколько индексов ИИ, таких как площадь под кривой (AUC) глюкозы и инсулина, индекс Мацуды, индекс Седерхольма, индекс мышц и индекс Гутта. Основываясь на пилотных исследованиях, мы ожидаем ~15% улучшения ИИ (инсулин AUC, индексы Мацуды и Седерхольма) после сеанса с большим объемом и улучшение на ~8% после сеанса с низким объемом по сравнению с контрольным сеансом. Это исследование будет полезно людям, которые считают большие объемные сеансы СЭ сложными, но все же стремятся улучшить свой ИС, вкладывая 1/3 своего времени и усилий.

Introduction

Несмотря на то, что хроническое влияние силовых тренировок на чувствительность к инсулину неоднократно было показано 1,2,3, даже острый сеанс силовых упражнений может улучшить действие инсулина на срок до 48ч4. Этот эффект был продемонстрирован у здоровых 5,6,7,8, страдающих ожирением 9, пожилых10, инсулинорезистентных лиц4 и пациентов с сахарным диабетом 2 типа11. Другие не сообщили о положительных эффектах 12,13,14,15,16,17, и неясно, почему возникают эти различия.

В недавнем описательном обзоре18 было высказано предположение, что объем силовых упражнений (количество подходов за упражнение) имеет важное значение для улучшения чувствительности к инсулину. Например, недавний систематический обзор и мета-анализ показали, что сеансы, состоящие из 21 подхода или более, привели к большему улучшению действия инсулина по сравнению с сеансами с менее чем 21подходом. Однако лишь ограниченные литературные данные прямо подтверждают эту идею. Например, больший объем силовых упражнений (30 подходов) улучшил метаболизм глюкозы больше, чем меньший объем (10 подходов)20. Но стоит отметить, что в этом исследовании применялись силовые упражнения кругового типа, что ограничивает сравнение с традиционными силовыми упражнениями. В другом исследовании более высокая чувствительность к инсулину наблюдалась после 32-подходового протокола силовых упражнений по сравнению с 8-подходовым протоколом21. Тем не менее, о степени усилий после подходов не сообщалось, и она, по-видимому, была выше после протокола с большим объемом. Это важно, потому что степень усилия (или близость к концентрической мышечной недостаточности, характеризуемой как неспособность продолжать сет из-за неудачи в концентрическом движении данного повторения) также считается важной переменной для улучшения метаболизма инсулина и глюкозы. Таким образом, ограниченные доступные исследования по этой теме, наряду с их методологическими ограничениями, исключают дальнейшие выводы относительно влияния объема силовых упражнений на чувствительность к инсулину.

Еще один интересный момент при обсуждении объема силовых упражнений заключается в том, что он по своей сути связан с затратами времени. Меньший объем упражнений по замыслу означает меньшее время, проводимое в тренажерном зале. Среди причин, по которым люди не придерживаются программы упражнений, нехватка времени стоит на первом месте в списке22. Таким образом, силовые упражнения небольшого объема, которые эффективно улучшают чувствительность к инсулину, означают меньшие временные затраты23 и могут привести к более высокой приверженности к лечению в долгосрочной перспективе. Кроме того, субъективные чувства, такие как самоэффективность (самовосприятие способности что-то сделать) и ощущения удовольствия и удовольствия (наслаждение), также связаны с приверженностью к физическим упражнениям24,25,26. Разумно предположить, что люди могут чувствовать себя более уверенно и получать больше удовольствия от тренировок, когда они выполняют силовые упражнения небольшого объема, которые приводят к улучшению здоровья.

Чтобы восполнить пробелы в литературе, обобщенной выше, мы описываем протокол рандомизированного контролируемого перекрестного клинического исследования, основной целью которого является оценка влияния объема силовых упражнений на чувствительность к инсулину у людей с ожирением. В качестве вторичной цели мы оцениваем влияние объема силовых упражнений на субъективные ощущения (самоэффективность, привязанность и удовольствие).

Протокол здесь описывает рандомизированное, контролируемое, 3-стороннее, перекрестное клиническое исследование. Хронологическая последовательность протокола включает: предварительную оценку истории болезни и антропометрических показателей (масса тела, рост, окружность талии и состав тела); запись на прием к сертифицированному диетологу команды; ознакомительный период с силовыми упражнениями и опросниками субъективных ощущений; оценка силы в каждом упражнении; случайное распределение очередности сессий; проведение 3-х сеансов (с интервалом от 7 до 28 дней), после чего сразу же следует анкетирование субъективных ощущений; пероральный глюкозотолерантный тест (ПГТТ) на следующее утро; и анализ данных. На рисунке 1 показана схема протокола.

Figure 1
Рисунок 1: Дизайн исследования. Блок-схема методологии исследования приведена здесь. 1: Субъекты с ожирением (индекс массы тела [ИМТ] >30 кг/м2; окружность талии >102/88 см)); 2: Антропометрические оценки и ознакомление; случайное распределение 3: силовые упражнения большого объема (21 подход), 4: силовые упражнения малого объема (7 подходов) или 5: контрольный день; 6: стандартное питание после сеансов; 7: сон и ночное голодание; 8: Пероральный глюкозотолерантный тест. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Получить этическое разрешение на проведение исследования, представив протокол исследования и документ об информированном согласии в местный Институциональный наблюдательный совет (IRB) или местный Комитет по этике исследований (REC). Исследование может начаться только после одобрения IRB или REC. Результаты, представленные ниже, взяты из пилотного исследования, в котором испытуемые подписали письменное информированное согласие перед включением. После одобрения IRB или REC проспективно зарегистрируйте протокол в публичном репозитории, например Clinical Trials (https://clinicaltrials.gov). Если в вашей стране есть национальный репозиторий, зарегистрируйте протокол там (например, в Бразилии есть Бразильские клинические испытания (https://ensaiosclinicos.gov.br). Данное исследование было одобрено местным IRB (номер сертификата CAAE 63190422.0.0000.5108) и проспективно зарегистрировано в реестре клинических исследований (ReBEC #RBR-3vj5dc5 https://ensaiosclinicos.gov.br/rg/RBR-3vj5dc5).

1. Отбор и подготовка волонтеров

  1. Рассчитайте размер выборки, необходимый для испытаний
  2. Выберите субъектов, которые: страдают ожирением (индекс массы тела >30 кг/м2); центральное ожирение (окружность талии > 102/88 см у мужчин/женщин); в возрасте >40 лет; способны выполнять силовые упражнения.
  3. Исключить субъектов, у которых: проявляются признаки, симптомы или наличие диабета или любого другого метаболического заболевания, сердечно-сосудистых заболеваний, цереброваскулярных заболеваний, заболеваний почек, респираторных заболеваний и заболеваний костно-суставной системы27; сообщать об использовании любых лекарственных препаратов, которые могут повлиять на ожидаемые результаты (включая оральные контрацептивы28); сообщать об употреблении анаболических стероидов; беременны или намереваетесь забеременеть в ходе исследования; Опишите потребление пищевых добавок, которые, как известно, влияют на выполнение упражнений, таких как кофеин, бета-аланин, креатин и бикарбонат натрия29.
  4. Получите подпись участника в информированном согласии и храните его в личном шкафчике.

2. Измерьте состав тела участника

  1. Для этого исследования оценивают состав тела с помощью двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии, следуя инструкциям производителя по анализу жировой массы, обезжиренной массы. Тем не менее, можно использовать любой другой установленный метод (например, Bod Pod, взвешивание под водой, кожную складку).

3. Диетический контроль

  1. Запишитесь на прием к сертифицированному диетологу исследовательской группы, чтобы проинструктировать участников о том, как вести дневник 3-дневного (2 рабочих дня, 1 выходной) рациона.
  2. Разработайте с диетологом план питания, основанный на энергетических потребностях участников и потреблении пищи, чтобы обеспечить изокалорийную диету за день до и в день сеансов30.

4. Ознакомление

  1. Предложите участникам провести 5 ознакомительных сессий с интервалом не менее 2 дней.
    1. Ознакомительное занятие 1
      1. Проинструктировать участника по форме подъема: амплитуда движений, продолжительность концентрической и эксцентрической фаз (общая продолжительность повторений ~3 с) в каждом из 7 силовых упражнений (1 - приседание со штангой; 2 - жим лежа; 3 - жим ногами; 4 - тяга широчайших; 5 - разгибание ног; 6 - жим от плеч; 7 - сгибание ног).
      2. Проинструктируйте участника о том, как оценивать свои усилия по шкале OMNI-RES30.
      3. Предложите участнику выполнить 5-минутную разминку, прогуливаясь по беговой дорожке со скоростью ~3-4 км/ч.
      4. Попросите участника выполнить 3 подхода по 8 повторений в каждом из 7 упражнений, которые он считает легкими, или между уровнями 3 и 4 в соответствии со шкалой OMNI-RES.
      5. Подождите от 90 до 120 секунд между подходами и упражнениями.
    2. Ознакомительное занятие 2
      1. Проинструктируйте участника о том, как отвечать на вопросы по шкале привязанности31,32, шкале удовольствия от физической активности (PACES) 32,33 и шкале самоэффективности 34.
      2. Попросите участника ответить на вопросы шкалы привязанности перед ознакомительным занятием.
      3. Предложите участнику выполнить 5-минутную разминку, прогуливаясь по беговой дорожке со скоростью 3-4 км/ч.
      4. Попросите участника выполнить 3 подхода по 8 повторений в каждом из 7 упражнений, которые он считает сложными, или между уровнями 5 и 7 в соответствии со шкалой OMNI-RES.
      5. Подождите от 90 до 120 секунд между подходами и упражнениями.
      6. Попросите участника ответить на вопросы шкалы привязанности, PACES и шкалы самоэффективности после ознакомительного сеанса.
    3. Ознакомительная сессия 3
      1. Попросите участника ответить на вопросы шкалы привязанности перед ознакомительным занятием.
      2. Предложите участнику выполнить 5-минутную разминку, прогуливаясь по беговой дорожке со скоростью ~3-4 км/ч.
      3. Попросите участника выполнить 3 подхода по 8 повторений в каждом из 7 упражнений, которые он считает сложными, или между уровнями 7 и 9 в соответствии со шкалой OMNI-RES.
      4. Подождите от 90 до 120 секунд между подходами и упражнениями.
      5. Попросите участника ответить на вопросы шкалы привязанности, PACES и шкалы самоэффективности после ознакомительного сеанса.
    4. Ознакомительная сессия 4
      1. Попросите участника ответить на вопросы шкалы привязанности перед ознакомительным занятием.
      2. Предложите участнику выполнить 5-минутную разминку, прогуливаясь по беговой дорожке со скоростью 3-4 км/ч.
      3. Попросите участника выполнить 3 подхода по 8 повторений в каждом из 7 упражнений, которые он считает сложными и чрезвычайно сложными, или между уровнями 9 и 10 в соответствии со шкалой OMNI-RES.
      4. Подождите от 90 до 120 секунд между подходами и упражнениями.
      5. Попросите участника ответить на вопросы шкалы привязанности, PACES и шкалы самоэффективности после ознакомительного сеанса.
    5. Ознакомительное занятие 5
      1. Попросите участника имитировать тесты на прочность (см. подробности в шаге 5). Интервал между ознакомительными занятиями может составлять до 7 дней и может быть назначен в зависимости от наличия отсроченной мышечной болезненности.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Это последнее ознакомительное занятие предназначено для ознакомления участника с силовыми тестами. В этом исследовании чрезвычайно важно иметь тщательный ознакомительный период: 1) убедиться, что участник может выполнять подходы при концентрическом отказе18 или очень близком к нему, и 2) чтобы избежать негативного влияния повреждения мышц на чувствительность к инсулину35,36,37.

5. Силовые испытания (максимум 8 повторений)

  1. Выполняйте силовые тесты (максимум 8 повторений [RM]) в каждом из 7 упражнений в общей сложности не менее 72 часов (но не дольше 7 дней) после последнего ознакомительного занятия.
    1. Предложите участнику выполнить разминку в течение 5 минут, прогуливаясь по беговой дорожке со скоростью 3-4 км/ч.
    2. Попросите участника выполнить 1 подход с низкой нагрузкой (12 повторений, 40%-50% ПМ, 3-4 шкалы OMNI) перед каждым упражнением.
    3. Подстройте вес под предполагаемую нагрузку, при которой участник сможет выполнить 8, а не 9, повторений в хорошей форме. Запишите эту нагрузку.
    4. Если участник не может выполнить 8 повторений из-за потери хорошей формы, концентрического мышечного отказа или если участник добровольно останавливает подход из-за усталости, уменьшите нагрузку на 5-10%, дайте ему отдохнуть 3-5 минут и сделайте еще одну попытку.
    5. Если участник может выполнить 9 повторений, увеличьте нагрузку на 5-10%, дайте ему отдохнуть 3-5 минут и сделайте еще одну попытку.
    6. Повторяйте шаги 5.1.4 и 5.1.5 до тех пор, пока участник не сможет выполнить 8, но не 9 повторений и записать нагрузку.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы избежать межоценочной вариативности, один и тот же член исследовательской группы должен проводить силовые тесты со всеми участниками.
    7. Выполняйте тесты в том же порядке, что и упражнения, описанные выше: 1 – приседания со штангой шестигранника; 2 – жим лежа; 3 – жим ногами; 4 - широчайшая тяга; 5 - удлинитель ноги; 6 – жим от плеч; 7 - сгибание ног, допуская не менее 3 мин между упражнениями.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Рассчитывайте ожидаемую нагрузку на результаты пятого ознакомительного занятия, когда будут имитироваться испытания на прочность. Чтобы избежать чрезмерной усталости, оптимально находить нагрузку 8 ПМ в первой попытке каждого упражнения, но допустимо и 2 попытки.

6. Случайное распределение сессий

  1. Распечатайте случайные последовательности с номерами 1, 2 и 3, которые представляют собой большой объем, малый объем и контроль, соответственно, и вставьте каждую из них в непрозрачный последовательно пронумерованный конверт и запечатайте конверты.
  2. Откройте конверты, чтобы увидеть порядок тренировок после испытаний на прочность.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Шаг 6.1 должен выполняться научным сотрудником, не участвующим непосредственно в сборе данных и не ответственным за вскрытие конвертов.

7. Слепой сбор данных

  1. Проинструктируйте участника не разглашать сотрудникам клинической лаборатории, где будет проводиться ПГТТ, о том, какой сеанс он проводил накануне вечером.
  2. Попросите научного сотрудника, не участвующего непосредственно в сборе и анализе данных, удвоить ввод данных из OGTT в отдельные электронные таблицы, используя коды, чтобы скрыть личность участника и выполненную сессию.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Из-за особенностей, присущих этому дизайну исследования (упражнению), ослепление как участника, так и терапевта невозможно.

8. Занятия спортом

  1. Сессия 1 - большой объем
    1. Проинструктируйте участника не заниматься упражнениями средней и высокой интенсивности в течение как минимум 2 дней до сеанса.
    2. Проинструктируйте участника соблюдать диету, назначенную диетологом за день до и в день сеанса. Последний прием пищи в 18:30
    3. Попросите участника явиться в спортзал в 19:30.
    4. Попросите участника ответить на вопросы шкалы привязанности перед тренировкой в 19:55.
    5. Предложите участнику выполнить разминку в течение 5 минут, прогуливаясь по беговой дорожке со скоростью 3-4 км/ч.
    6. Попросите участника выполнить 3 подхода с максимальным количеством повторений (до концентрического мышечного отказа или до тех пор, пока участник добровольно не прекратит подход) в каждом из 7 упражнений с нагрузкой из теста 8 RM и запишите количество повторений в каждом подходе.
    7. Попросите участника оценить свои усилия по шкале OMNI-RES после каждого сета и записи. Подождите 120 секунд между подходами и упражнениями.
    8. Попросите участника ответить на вопросы шкалы привязанности, PACES и шкалы самоэффективности после того, как они закончат сеанс.
    9. Попросите участника съесть еду после сеанса с 21:00 до 21:30 и проинструктируйте участника не употреблять ничего другого (кроме воды) до следующего утра, когда будет проведена ПГТТ, и отправьте его домой.
  2. Сессия 2 - низкий объем
    1. Повторите шаги с 8.1.1 по 8.1.3. Попросите участника ответить на шкалу привязанности в 20:35. Повторите шаг 8.1.5.
    2. Попросите участника выполнить 1 подход с максимальным количеством повторений (до концентрического мышечного отказа или до тех пор, пока участник добровольно не прекратит подход) в каждом из 7 упражнений с нагрузкой из теста 8 RM и запишите количество повторений в каждом подходе.
    3. Повторите шаги с 8.1.7 по 8.1.9
  3. Сессия 3 - контрольный день
    1. Повторите процедуры с 8.1.1 по 8.1.4.
    2. Расположите участника в каждом упражнении/тренажере в течение 30 секунд (имитируя активный установленный период), но проинструктируйте его не выполнять никаких мышечных сокращений (или просто оставаться неподвижным в упражнении/оборудовании).
    3. Повторите шаг 8.3.2 для 3 ложных подходов для всех 7 упражнений (имитируя занятие 1, но без сокращения мышц).
    4. Повторите шаги с 8.1.7 по 8.1.9

9. ПГТТ и анализ данных

  1. Проинструктируйте участников явиться в лабораторию с 7:00 до 7:30 утра.
  2. Соберите образец крови натощак, как описано в38,39.
  3. Попросите участников принять 75 г глюкозы в растворе объемом 300 мл. Соберите образцы крови через 30 мин, 60 мин, 90 мин и 120 мин после приема глюкозы.
  4. Измерьте концентрацию глюкозы в плазме и сывороточного инсулина во всех образцах крови, как описано в38,39. Данные графика из ПГТТ.
  5. Рассчитайте а) AUC для глюкозы и инсулина по трапециевидному правилу40; б) пероральный индекс чувствительности к глюкозе к инсулину41; в) индекс чувствительности к инсулинуМацуды 42; г) индекс Седерхольма43; д) индекс инсулиночувствительности мышц44,45; е) индекс Гутта46; ж) индекс Авиньона и др.47; h) индекс Stumvoll et al.48.

10. Статистический анализ

  1. Анализ данных, не подлежащих распределению, с помощью закодированных электронных таблиц, начиная с шага 7.2.
  2. Выражайте данные в виде среднего значения и стандартного отклонения. Оцените нормальность данных с помощью теста Шапиро-Уилка. Для нормально распределенных данных анализируйте данные с помощью одностороннего дисперсионного анализа, если наблюдается значительный основной эффект, используйте post hoc тест Тьюки.
  3. Для непараметрических данных используйте критерий Краскела-Уоллиса или критерий Фридмана. Учитывайте значимость, когда значения p меньше 0,05.
  4. Выявляйте выделение после выполнения всей статистики.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

На рисунке 2 показаны репрезентативные (из пилотного исследования) ответы на глюкозу (рис. 2А) и инсулин (рис. 2В) во время ПГТТ. Обычно пики значений глюкозы и инсулина наблюдаются при 30-минутном измерении, за которым следует постоянное снижение до 120-минутного измерения. Чем ниже пик глюкозы, тем лучше результат, что свидетельствует об угнетении выработки глюкозы печенью. Чем быстрее снижение глюкозы после пика, тем лучше результат, что свидетельствует о более быстром избавлении от глюкозы (обычно связано с поглощением глюкозы скелетными мышцами). Для инсулина более низкие значения указывают на то, что бета-клеткам поджелудочной железы необходимо высвобождать меньше инсулина для контроля гликемии. Тем не менее, эта интерпретация справедлива только для людей с функциональными бета-клетками, так как люди с дисфункциональными (или мертвыми) бета-клетками будут иметь более низкий инсулиновый ответ во время ПГТТ, но более высокий гликемический ответ.

Figure 2
Рисунок 2: Пероральный глюкозотолерантный тест. Реакция гликемии (А) и инсулина (В) на пероральный глюкозотолерантный тест после отсутствия физических упражнений (контроль), 21 подход силовых упражнений (большой объем) и 7 подходов силовых упражнений (низкий объем) у взрослых с ожирением. Данные отображаются в виде среднего значения (столбцы) и стандартного отклонения (столбцы ошибок). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

На рисунке 3 показаны индексы чувствительности к инсулину, полученные из ПГТТ. Наиболее распространенными являются глюкоза (рисунок 3А) и инсулин (рисунок 3Б) AUC. Обратите внимание, что более низкая AUC указывает на лучший результат. Другими словами, люди, которые демонстрируют более низкую гликемию и концентрацию инсулина после стандартного теста на глюкозу, вероятно, имеют лучшую чувствительность к инсулину. Другие индексы чувствительности к инсулину могут быть рассчитаны по результатам ПГТТ (рис. 3C-I). Поскольку для оценки чувствительности к инсулину они используют параметры, отличные от ПГТТ, результаты варьируются в зависимости от индекса. Тем не менее, картина аналогична для большинства индексов, поскольку силовые упражнения малого и большого объема улучшают чувствительность к инсулину, но лучшие результаты наблюдаются после последнего условия.

Figure 3
Рисунок 3. Индексы чувствительности к инсулину. Протоколы перорального глюкозотолерантного теста на индексы чувствительности к инсулину (ISI) (ISI) после отсутствия физических упражнений (контроль), 21 набор силовых упражнений (большой объем) и 7 подходов силовых упражнений (малый объем) у взрослых с ожирением. Область глюкозы (A) и инсулина (B) под кривой (AUC), пероральная глюкоза (OG) IS (C), Matsuda ISI (D), Cederholm ISI (E), Muscle ISI (F), Gutt ISI (G), Avignon ISI (H) и Stumvoll ISI (I). *с<0,05; p<0.001 для теста Tukey post-hoc. Данные отображаются в виде отдельных значений (графики), среднего значения (столбики) и стандартного отклонения (столбики ошибок). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

В этой статье подробно описаны этапы рандомизированного контролируемого исследования, целью которого была оценка влияния объема силовых упражнений на чувствительность к инсулину у взрослых с ожирением. Рандомизированные контролируемые исследования являются лучшими протоколами исследований для непредвзятого установления причинно-следственной связи между лечением49,50. В частности, в этом исследовании мы будем использовать перекрестный дизайн, что означает, что каждый набранный субъект будет выполнять каждое условие в рандомизированном порядке51 Хотя перекрестные исследования увеличивают нагрузку на испытуемых и не являются идеальными для долгосрочного лечения с эффектами переноса, такой дизайн снижает вариабельность данных, и для того, чтобы сделать выводы, требуется меньшее количество участников52. Поскольку острое влияние силовых упражнений на чувствительность к инсулину длится не более 48 часов4 минут, интервал между сеансами составит не менее 7 дней, а участники выполнят только 3 условия, мы считаем, что настоящий дизайн исследования успешно отвечает на этот вопрос.

Некоторые важные аспекты протокола заслуживают внимания. Например, некоторые предположили, что следует назначать упражнения для нескольких суставов, которые набирают большую мышечную массу, чтобы наблюдать положительное влияние силовых упражнений на чувствительность кинсулину. В этом протоколе 5 из 7 упражнений (становая тяга, жим лежа, жим ногами, тяга широчайших мышц и жим плечами) являются многосуставными, а остальные 2, хотя и одиночные, набирают большие мышечные массы (разгибание ног и сгибание ног). Более того, было высказано предположение, что выполнение подходов, близких к концентрической мышечной недостаточности, имеет решающее значение для улучшения гликемического контроля, на что указывает снижение уровня инсулина и глюкозы18. По этой причине наборы в текущем протоколе были выполнены до концентрического отказа. Кроме того, мы выбрали 7 упражнений, состоящих из 3 подходов в каждом, поскольку результаты систематического обзора и мета-анализа показали, что силовые упражнения, состоящие из 21 подхода или более, показали большее улучшение действия инсулина по сравнению с занятиями с менее чем 21подходом. Выбор 1 подхода из тех же 7 упражнений был основан на предположении, что сеанс продолжительностью 1/3 может быть более жизнеспособным для завершения субъектами с ожирением и может привести к более высокой долгосрочной приверженности. Длительный период ознакомления, который мы используем в этом исследовании, основан на наблюдении, что непривычные, эксцентрические силовые упражнения приводят к резкому ухудшению чувствительности к инсулину 36,37, которое обращается вспять на последующих сеансах35. Кроме того, для того, чтобы участники безопасно и эффективно выполняли подходы до отказа, требуется тщательный период ознакомления, особенно для тучных, физически неактивных субъектов. Наконец, крайне важно исключить возможное влияние приема пищи на чувствительность к инсулину53,54, поэтому мы решили контролировать потребление пищи накануне и в день каждого сеанса в настоящем протоколе.

Мы описываем оценку чувствительности к инсулину путем расчета индексов, полученных из OGTT55. Несмотря на то, что гиперинсулинемический эвгликемический зажим считается золотым стандартом для количественной оценки чувствительности к инсулину in vivo56, это дорогостоящая и инвазивная процедура, требующая высококвалифицированного персонала57. Кроме того, утверждается, что устойчивая гиперинсулинемия, полученная в ходе процедуры, не воспроизводит нормальную физиологию58, в отличие от инсулинемического ответа на прием 75 г глюкозы во время еды. Тем не менее, описанные здесь индексы, полученные от ПГТТ, имеют высокий коэффициент корреляции с гиперинсулинемически-эугликемическим зажимом, варьирующий от 0,61 до 0,9657. Кроме того, было показано, что ПГТТ является надежным и последовательным методом оценки чувствительности к инсулину в течение последовательных дней59 и, возможно, является одним из наиболее часто используемых методов оценки острого влияния силовых упражнений на метаболизм глюкозы 4,7,10,11,12,13,17,20,37,60,61,62. Таким образом, ПГТТ является широко используемым 4,7,10,11,12,13,17,20,37,60,61,62, жизнеспособным 57, воспроизводимым 59, недорогим, простым, физиологическим методом оценки чувствительности к инсулину, который сильно коррелирует 57 с золотым стандартом гиперинсулинемически-эугликемического метода зажимов.

Важно подчеркнуть, что показанные результаты получены в ходе пилотного исследования, проведенного на 4 пациентах с ожирением. Это пилотное исследование явно недостаточно мощное, что не позволяет провести тщательную оценку влияния объема силовых упражнений на чувствительность к инсулину у людей с ожирением. Тем не менее, результаты показывают, что силовые упражнения малого объема могут улучшить чувствительность к инсулину, хотя и не в такой степени, как силовые упражнения большого объема. Учитывая, что протокол силовых упражнений с малым объемом занимает одну треть времени по сравнению с протоколом с большим объемом (18 минут против 55 минут соответственно) и может быть связан с лучшими эмоциональными реакциями и реакциями удовольствия, мы предполагаем, что протокол силовых упражнений с низким объемом может быть связан с более высокой приверженностью к упражнениям, что, вероятно, приведет к большему улучшению здоровья в долгосрочной перспективе. Таким образом, мы считаем, что результаты этого исследования могут быть бесценны для назначения протоколов силовых упражнений для тех, кто утверждает, что у них недостаточно времени для регулярного выполнения упражнений, и для тех, кто считает силовые упражнения большого объема сложными или демотивирующими.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

У авторов нет конфликта интересов, о котором можно было бы заявлять.

Acknowledgments

Это исследование поддержано Национальным советом по научно-технологическому развитию (CNPQ: Grant#407975/2018-7 и # 402091/2021-3) и Государственным агентством по исследованиям и разработкам штата Минас-Жерайс (FAPEMIG: Grant# APQ-00008-22). Спонсоры не играли никакой роли в разработке этого исследования и не играют никакой роли в проведении исследования, интерпретации данных или представлении результатов. Это исследование проводится в Федеральном университете долин Жекитиньонья и Мукури (Diamantina-MG, Бразилия), который предоставляет оборудование и пространство (DXA, зал для силовых тренировок, оборудование для силовых тренировок и т. д.), необходимые для проведения исследования.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
dual-energy X-ray absorptiometry GE DXA, Lunar, iDXA Advanced for assessing body composition
G*Power program  Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Germany version 3.1.9.6 for calculating sample size

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ismail, A. D., et al. The effect of short-duration resistance training on insulin sensitivity and muscle adaptations in overweight men. Experimental physiology. 104 (4), 540-545 (2019).
  2. Jiahao, L., Jiajin, L., Yifan, L. Effects of resistance training on insulin sensitivity in the elderly: A meta-analysis of randomized controlled trials. Journal of Exercise Science and Fitness. 19 (4), 241-251 (2021).
  3. Liu, Y., et al. Resistance exercise intensity is correlated with attenuation of HbA1c and insulin in patients with type 2 diabetes: A systematic review and meta-analysis. International Journal of Environmental Research and Public Health. 16 (1), (2019).
  4. van Dijk, J. W., et al. Both resistance- and endurance-type exercise reduce the prevalence of hyperglycaemia in individuals with impaired glucose tolerance and in insulin-treated and non-insulin-treated type 2 diabetic patients. Diabetologia. 55 (5), 1273-1282 (2012).
  5. Koopman, R., et al. A single session of resistance exercise enhances insulin sensitivity for at least 24 in healthy men. European Journal of Applied Physiology. 94 (1-2), 180-187 (2005).
  6. Andersen, E., Høstmark, A. T. Effect of a Single Bout of Resistance Exercise on Postprandial Glucose and Insulin Response the Next Day in Healthy, Strength-Trained Men. The Journal of Strength and Conditioning Research. 21 (2), 487 (2007).
  7. Tong, T. K., Kong, Z., Shi, X., Shi, Q. Comparable Effects of Brief Resistance Exercise and Isotime Sprint Interval Exercise on Glucose Homeostasis in Men. Journal of Diabetes Research. 2017, (2017).
  8. Monroe, J. C., Naugle, K. M., Naugle, K. E. Effect of Acute Bouts of Volume-Matched High-Intensity Resistance Training Protocols on Blood Glucose Levels. Journal of Strength and Conditioning Research. 34 (2), 445-450 (2020).
  9. Bittel, A. J., et al. A Single Bout of Premeal Resistance Exercise Improves Postprandial Glucose Metabolism in Obese Men with Prediabetes. Medicine and science in sports and exercise. 53 (4), (2021).
  10. Fluckey, J. D., et al. Effects of resistance exercise on glucose tolerance in normal and glucose-intolerant subjects. Journal of Applied Physiology. 77 (3), 1087-1092 (1994).
  11. Fenicchia, L. M., et al. Influence of resistance exercise training on glucose control in women with type 2 diabetes. Metabolism: Clinical and Experimental. 53 (3), 284-289 (2004).
  12. Gordon, B. A., Fraser, S. F., Bird, S. R., Benson, A. C. Insulin sensitivity not modulated 24 to 78h after acute resistance exercise in type 2 diabetes patients. Diabetes, Obesity and Metabolism. 15 (5), 478-480 (2013).
  13. Gordon, B. A., Fraser, S. F., Bird, S. R., Benson, A. C. Insulin sensitivity in response to a single resistance exercise session in apparently healthy individuals. Journal of Endocrinological Investigation. 35 (7), 665-669 (2012).
  14. Malin, S. K., Hinnerichs, K. R., Echtenkamp, B. G., Evetovich, T. K., Engebretsen, B. J. Effect of adiposity on insulin action after acute and chronic resistance exercise in non-diabetic women. European Journal of Applied Physiology. 113 (12), 2933-2941 (2013).
  15. Moreno-Cabañas, A., et al. One Bout of Resistance Training Does Not Enhance Metformin Actions in Prediabetic and Diabetic Individuals. Medicine and Science in Sports and Exercise. 54 (7), (2022).
  16. Luebbers, P. E., et al. Glucose Uptake After Resistance Training of Different Intensities but of Equal Work Volume. Journal of Strength and Conditioning Research. 22 (4), 1094-1100 (2008).
  17. Chapman, J., Garvin, A. W., Ward, A., Cartee, G. D. Unaltered insulin sensitivity after resistance exercise bout by postmenopausal women. Medicine & Science in Sports & Exercise. 34 (6), 936-941 (2002).
  18. Brown, E. C., Franklin, B. A., Regensteiner, J. G., Stewart, K. J. Effects of single bout resistance exercise on glucose levels, insulin action, and cardiovascular risk in type 2 diabetes: A narrative review. Journal of Diabetes and its Complications. 34 (8), (2020).
  19. Ishiguro, H., et al. In Search of the Ideal Resistance Training Program to Improve Glycemic Control and its Indication for Patients with Type 2 Diabetes Mellitus: A Systematic Review and Meta-Analysis. Sports Medicine. 46 (1), 67-77 (2016).
  20. Reed, M. E., Ben-Ezra, V., Biggerstaff, K. D., Nichols, D. L. The Effects of Two Bouts of High- and Low-Volume Resistance Exercise on Glucose Tolerance in Normoglycemic Women. Journal of Strength and Conditioning Research. 26 (1), 251-260 (2012).
  21. Black, L. E., Swan, P. D., Alvar, B. A. Effects of Intensity and Volume on Insulin Sensitivity During Acute Bouts of Resistance Training. Journal of Strength and Conditioning Research. 24 (4), 1109-1116 (2010).
  22. Carballo-Fazanes, A., et al. Physical Activity Habits and Determinants, Sedentary Behaviour and Lifestyle in University Students. International Journal of Environmental Research and Public Health. 17 (9), 3272 (2020).
  23. SCHOENFELD, B. J., et al. Resistance Training Volume Enhances Muscle Hypertrophy but Not Strength in Trained Men. Medicine & Science in Sports & Exercise. 51 (1), 94-103 (2019).
  24. Neupert, S. D., Lachman, M. E., Whitbourne, S. B. Exercise Self-Efficacy and Control Beliefs: Effects on Exercise Behavior after an Exercise Intervention for Older Adults. Journal of Aging and Physical Activity. 17 (1), 1-16 (2009).
  25. Gjestvang, C., Abrahamsen, F., Stensrud, T., Haakstad, L. A. H. Motives and barriers to initiation and sustained exercise adherence in a fitness club setting—A one-year follow-up study. Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports. 30 (9), (2020).
  26. Collado-Mateo, D., et al. Key factors associated with adherence to physical exercise in patients with chronic diseases and older adults: An umbrella review. International Journal of Environmental Research and Public Health. 18 (4), (2021).
  27. Riebe, D., et al. Updating ACSM’s Recommendations for Exercise Preparticipation Health Screening. Medicine & Science in Sports & Exercise. 47 (11), 2473-2479 (2015).
  28. Cortés, M. E., Alfaro, A. A. The effects of hormonal contraceptives on glycemic regulation. Linacre Quarterly. 81 (3), (2014).
  29. Kerksick, C. M., et al. ISSN exercise & sports nutrition review update: research & recommendations. , 1-57 (2018).
  30. ROBERTSON, R. J., et al. Concurrent Validation of the OMNI Perceived Exertion Scale for Resistance Exercise. Medicine & Science in Sports & Exercise. 35 (2), 333-341 (2003).
  31. Hardy, C. J., Rejeski, W. J. Not What, but How One Feels: The Measurement of Affect during Exercise. Journal of Sport and Exercise Psychology. 11 (3), (2016).
  32. Alves, E. D., Panissa, V. L. G., Barros, B. J., Franchini, E., Takito, M. Y. Translation, adaptation, and reproducibility of the Physical Activity Enjoyment Scale (PACES) and Feeling Scale to Brazilian Portuguese. Sport Sciences for Health. 15 (2), (2019).
  33. Kendzierski, D., DeCarlo, K. J. Physical Activity Enjoyment Scale: Two Validation Studies. Journal of Sport and Exercise Psychology. 13 (1), (2016).
  34. McAuley, E., Lox, C., Duncan, T. E. Long-term maintenance of exercise, self-efficacy, and physiological change in older adults. Journals of Gerontology. 48 (4), (1993).
  35. Chen, T. C., et al. Changes in Insulin Sensitivity and Lipid Profile Markers Following Initial and Secondary Bouts of Multiple Eccentric Exercises. Frontiers in Physiology. 13, (2022).
  36. Jimenez, C., Santiago, M., Sitler, M., Boden, G., Homko, C. Insulin-Sensitivity Response to a Single Bout of Resistive Exercise in Type 1 Diabetes Mellitus. Journal of Sport Rehabilitation. 18 (4), 564-571 (2009).
  37. Gonzalez, J. T., Barwood, M. J., Goodall, S., Thomas, K., Howatson, G. Alterations in whole-body insulin sensitivity resulting from repeated eccentric exercise of a single muscle group: A pilot investigation. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism. 25 (4), 405-410 (2015).
  38. Ismail, A. D., et al. The effect of short-duration resistance training on insulin sensitivity and muscle adaptations in overweight men. Experimental Physiology. 104 (4), 540-545 (2019).
  39. de Matos, M. A., et al. High-Intensity Interval Training Improves Markers of Oxidative Metabolism in Skeletal Muscle of Individuals With Obesity and Insulin Resistance. Frontiers in Physiology. 9 (OCT), (2018).
  40. Carbohydrate Homeostasis. New England Journal of Medicine. 283 (5), 237-246 (1970).
  41. Mari, A., Pacini, G., Murphy, E., Ludvik, B., Nolan, J. J. A Model-Based Method for Assessing Insulin Sensitivity From the Oral Glucose Tolerance Test. Diabetes Care. 24 (3), 539-548 (2001).
  42. Matsuda, M., DeFronzo, R. A. Insulin sensitivity indices obtained from oral glucose tolerance testing: comparison with the euglycemic insulin clamp. Diabetes Care. 22 (9), 1462-1470 (1999).
  43. Cederholm, J., Wibell, L. Insulin release and peripheral sensitivity at the oral glucose tolerance test. Diabetes Research and Clinical Practice. 10 (2), 167-175 (1990).
  44. Abdul-Ghani, M. A., Matsuda, M., Balas, B., DeFronzo, R. A. Muscle and Liver Insulin Resistance Indexes Derived From the Oral Glucose Tolerance Test. Diabetes Care. 30 (1), 89-94 (2007).
  45. de Matos, M. A., et al. High-Intensity Interval Training Improves Markers of Oxidative Metabolism in Skeletal Muscle of Individuals With Obesity and Insulin Resistance. Frontiers in Physiology. 9, (2018).
  46. Gutt, M., et al. Validation of the insulin sensitivity index (ISI0,120): comparison with other measures. Diabetes Research and Clinical Practice. 47 (3), 177-184 (2000).
  47. Avignon, A., Bœgner, C., Mariano-Goulart, D., Colette, C., Monnier, L. Assessment of insulin sensitivity from plasma insulin and glucose in the fasting or post oral glucose-load state. International Journal of Obesity. 23 (5), (1999).
  48. Stumvoll, M., van Haeften, T., Fritsche, A., Gerich, J. Oral Glucose Tolerance Test Indexes for Insulin Sensitivity and Secretion Based on Various Availabilities of Sampling Times. Diabetes Care. 24 (4), 796-797 (2001).
  49. Kendall, J. M. Designing a research project: Randomised controlled trials and their principles. Emergency Medicine Journal. 20 (2), (2003).
  50. Moher, D., et al. CONSORT 2010 explanation and elaboration: updated guidelines for reporting parallel group randomised trials. BMJ (Clinical research ed.). 340, (2010).
  51. Sibbald, B., Roberts, C. Understanding controlled trials Crossover trials. BMJ. 316 (7146), (1998).
  52. Lim, C. Y., In, J. Considerations for crossover design in clinical study. Korean Journal of Anesthesiology. 74 (4), (2021).
  53. Taylor, H. L., et al. Post-exercise carbohydrate-energy replacement attenuates insulin sensitivity and glucose tolerance the following morning in healthy adults. Nutrients. 10 (2), (2018).
  54. Johnson-Bonson, D. A., et al. Interactive effects of acute exercise and carbohydrate-energy replacement on insulin sensitivity in healthy adults. Applied physiology, nutrition, and metabolism = Physiologie appliquee, nutrition et metabolisme. 46 (10), (2021).
  55. Patarrão, R. S., Wayne Lautt, W., Paula Macedo, M. Assessment of methods and indexes of insulin sensitivity. Revista Portuguesa de Endocrinologia, Diabetes e Metabolismo. 9 (1), 65-73 (2014).
  56. DeFronzo, R. A., Tobin, J. D., Andres, R. Glucose clamp technique: A method for quantifying insulin secretion and resistance. American Journal of Physiology Endocrinology Metabolism and Gastrointestinal Physiology. 6 (3), (1979).
  57. Monzillo, L. U., Hamdy, O. Evaluation of Insulin Sensitivity in Clinical Practice and in Research Settings. Nutrition Reviews. 61 (12), 397-412 (2003).
  58. Radziuk, J. Insulin Sensitivity and Its Measurement: Structural Commonalities among the Methods 1. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 85 (12), (2000).
  59. Gordon, B. A., Fraser, S. F., Bird, S. R., Benson, A. C. Reproducibility of multiple repeated oral glucose tolerance tests. Diabetes Research and Clinical Practice. 94 (3), (2011).
  60. Beaudry, K. M., Surdi, J. C., Mari, A., Devries, M. C. Exercise mode influences post-exercise glucose sensitivity and insulin clearance in young, healthy males and females in a sex-dependent manner: A randomized control trial. Physiological Reports. 10 (13), (2022).
  61. Aguiar, S. daS., et al. Acute metabolic responses following different resistance exercise protocols. Applied Physiology, Nutrition and Metabolism. 43 (8), 838-843 (2018).
  62. Venables, M. C., Shaw, C. S., Jeukendrup, A. E., Wagenmakers, A. J. M. Effect of acute exercise on glucose tolerance following post-exercise feeding. European Journal of Applied Physiology. 100 (6), 711-717 (2007).

Tags

Медицина выпуск 202
Рандомизированное контролируемое исследование по изучению острого влияния силовых упражнений на чувствительность к инсулину у взрослых с ожирением
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Rocha Silva, L. F., Chaves Garcia,… More

Rocha Silva, L. F., Chaves Garcia, B. C., Mang, Z. A., Amorim, F. T., Dias-Peixoto, M. F., Gripp, F., Tricoli, V., Magalhães, F. d. C. Randomized Controlled Trial to Study the Acute Effects of Strength Exercise on Insulin Sensitivity in Obese Adults. J. Vis. Exp. (202), e65478, doi:10.3791/65478 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter