Waiting
Login processing...

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

Medicine

Randomiserad kontrollerad studie för att studera de akuta effekterna av styrketräning på insulinkänslighet hos överviktiga vuxna

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

Denna studie beskriver ett randomiserat kontrollerat studieprotokoll som syftar till att bedöma de akuta effekterna av styrketräningsvolym på insulinkänslighet hos överviktiga individer.

Abstract

Ett akut styrketräningspass (SE) förbättrar insulinkänsligheten (IS) i flera timmar; Effekterna av SE-volymen (dvs. antalet uppsättningar) har dock inte studerats noggrant. Även om det är intuitivt att vissa SE är bättre än inga, och mer är bättre än vissa för att förbättra IS, kan sessioner med hög volym vara utmanande för sjuka befolkningar att genomföra, särskilt överviktiga vuxna, för vilka även en rask promenad kan vara utmanande. Detta protokoll beskriver en randomiserad klinisk prövning för att bedöma de akuta effekterna av SE på IS hos överviktiga vuxna. Inklusionskriterierna är BMI >30 kg/m2, central fetma (midjemått >88 cm och >102 cm för kvinnor respektive män) och ålder >40 år. Deltagarna kommer att bekanta sig med SE (7 övningar riktade mot stora muskelgrupper) och kommer sedan att utföra tre sessioner i en randomiserad ordning: session 1 - session med hög volym (3 set/övning); Session 2 - pass med låg volym (1 set/övning); Tillfälle 3 - Kontrolltillfälle (ingen övning). Kosten kommer att kontrolleras dagen före och på dagen för sessionerna. Sessionerna kommer att slutföras på natten och ett oralt glukostoleranstest kommer att utföras nästa morgon, från vilket flera index för IS kommer att härledas, såsom arean under kurvan (AUC) för glukos och insulin, Matsuda-indexet, Cederholms-indexet, muskel-IS-indexet och Gutt-indexet. Baserat på pilotstudier förväntar vi oss ~15 % förbättring av IS (insulin-AUC och Matsuda- och Cederholmsindex) efter högvolymsessionen och ~8 % förbättring efter lågvolymsessionen jämfört med kontrollsessionen. Denna studie kommer att gynna individer som tycker att stora SE-sessioner är utmanande men som ändå strävar efter att förbättra sin IS genom att investera 1/3 av sin tid och ansträngning.

Introduction

Även om de kroniska effekterna av styrketräning på insulinkänsligheten upprepade gånger har visats 1,2,3, kan även ett akut styrketräningspass förbättra insulineffekten i upp till 48 timmar4. Denna effekt har påvisats hos friska 5,6,7,8, överviktiga 9, äldre10, insulinresistenta individer4 och typ 2 diabetes mellitus-patienter11. Andra har inte rapporterat positiva effekter 12,13,14,15,16,17, och det är oklart varför dessa skillnader uppstår.

I en nyligen genomförd narrativ granskning18 föreslogs det att styrketräningsvolymen (antalet set per övning) är avgörande för att förbättra insulinkänsligheten. Till exempel visade en nyligen genomförd systematisk genomgång och metaanalys att sessioner som bestod av 21 set eller fler ledde till en större förbättring av insulineffekten jämfört med sessioner med färre än 21 set19. Det finns dock endast begränsade bevis från litteraturen som direkt stöder denna uppfattning. Till exempel förbättrade högre styrketräningsvolym (30 set) glukosmetabolismen mer än lägre volym (10 set)20. Men det är värt att notera att denna studie implementerade styrkeövningar i kretsstil, vilket begränsar jämförelsen med traditionella styrkeövningar. I en annan studie observerades bättre insulinkänslighet efter ett styrketräningsprotokoll med 32 set jämfört med ett protokoll med 8 set21. Graden av ansträngning efter uppsättningar rapporterades dock inte, och den var förmodligen större efter högvolymsprotokollet. Detta är viktigt eftersom graden av ansträngning (eller närhet till koncentrisk muskelsvikt, karakteriserad som oförmågan att fortsätta setet på grund av misslyckande i den koncentriska rörelsen av en given repetition) också har ansetts vara en viktig variabel för att förbättra insulin- och glukosmetabolismen18. Således utesluter de begränsade tillgängliga studierna i ämnet, tillsammans med deras metodologiska begränsningar, ytterligare slutsatser om effekterna av styrketräningsvolym på insulinkänsligheten.

En annan intressant punkt när man diskuterar styrketräningsvolym är att den i sig är kopplad till tidsåtgång. En lägre träningsvolym innebär att mindre tid spenderas på gymmet. Bland anledningarna till att inte följa ett träningsprogram är tidsbrist högst upp på listan22. Ett styrketräningspass med låg volym som effektivt förbättrar insulinkänsligheten innebär alltså mindre tidsåtgång23 och kan resultera i högre långsiktig följsamhet. Dessutom är subjektiva känslor, såsom self-efficacy (självuppfattning om förmågan att åstadkomma något) och förnimmelser av njutning och nöje (njutning), också relaterade till träningsföljsamhet24,25,26. Det är rimligt att spekulera i att människor kan känna sig mer självsäkra och njuta av sin träningsupplevelse mer när de utför ett styrketräningspass med låg volym som leder till hälsoförbättringar.

För att ta itu med luckorna i litteraturen som sammanfattats ovan beskriver vi ett protokoll för en randomiserad, kontrollerad, crossover, klinisk prövning med det primära syftet att bedöma effekterna av styrketräningsvolym på insulinkänslighet hos överviktiga individer. Som ett sekundärt mål bedömer vi effekterna av styrketräningsvolym på subjektiva känslor (self-efficacy, tillgivenhet och njutning).

Protokollet beskriver här en randomiserad, kontrollerad, 3-vägs, crossover, klinisk prövning. Protokollets kronologiska sekvens inkluderar: en bedömning före deltagande av hälsohistoria och antropometriska mått (kroppsmassa, längd, midjemått och kroppssammansättning); ett möte med teamets certifierade nutritionist; en förtrogenhetsperiod med frågeformulären för styrkeövningar och subjektiva känslor; styrkebedömning i varje övning; Slumpmässig fördelning av sessionsordningen. utförande av de 3 sessionerna (separerade med 7-28 dagar), som omedelbart följs av att svara på frågeformulären om subjektiva känslor; Ett oralt glukostoleranstest (OGTT) nästa morgon. och dataanalys. Bild 1 visar protokollets utformning.

Figure 1
Figur 1: Studiedesign. Ett flödesschema över försöksmetodiken följer här. 1: Överviktiga (kroppsmasseindex [BMI] >30 kg/m2; midjemått >102/88 cm) försökspersoner; 2: Antropometriska bedömningar och förtrogenhet; slumpmässig tilldelning till 3: styrketräningspass med hög volym (21 set), 4: styrketräningspass med låg volym (7 set) eller 5: kontrolldag; 6: standardmåltid efter sessioner; 7: sömn och fasta över natten; 8: Test av oral glukostolerans. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Få etiskt godkännande för studien genom att skicka in studieprotokollet och dokumentet om informerat samtycke till den lokala institutionella granskningsnämnden (IRB) eller den lokala forskningsetiska kommittén (REC). Studien kan endast påbörjas efter IRB- eller REC-godkännande. Resultaten som presenteras nedan är från en pilotstudie, för vilken försökspersonerna undertecknade ett skriftligt informerat samtycke före inskrivningen. Efter IRB- eller REC-godkännande kan du prospektivt registrera protokollet på en offentlig lagringsplats, till exempel Clinical Trials (https://clinicaltrials.gov). Om ditt land har en nationell databas ska du registrera protokollet där (i Brasilien finns till exempel Brazilian Clinical Trials (https://ensaiosclinicos.gov.br). Den aktuella studien godkändes av den lokala IRB (certifikatnummer CAAE 63190422.0.0000.5108) och registrerades prospektivt i ett kliniskt prövningsregister (ReBEC #RBR-3vj5dc5 https://ensaiosclinicos.gov.br/rg/RBR-3vj5dc5).

1. Urval och förberedelse av volontärer

  1. Beräkna den urvalsstorlek som krävs för försöken
  2. Välj ämnen som: är överviktiga (BMI >30 kg/m2); har central fetma (midjemått > 102/88 cm hos män/kvinnor); är >40 år; är kapabla att utföra styrkeövningar.
  3. Uteslut försökspersoner som: visar tecken, symtom eller förekomst av diabetes eller någon annan metabolisk sjukdom, hjärt-kärlsjukdom, cerebrovaskulär sjukdom, njursjukdom, luftvägssjukdom och osteoartikulär sjukdom27; Rapportera användning av läkemedel som kan påverka de förväntade resultaten (inklusive orala preventivmedel28). rapportera användning av anabola steroider; är gravid eller planerar att bli gravid under studiens gång, Beskriv intag av kosttillskott som är kända för att påverka träningsprestanda, såsom koffein, beta-alanin, kreatin och natriumbikarbonat29.
  4. Få deltagarens underskrift i det informerade samtycket och förvara det i ett privat skåp.

2. Mät deltagarens kroppssammansättning

  1. För denna studie, utvärdera kroppssammansättningen med hjälp av dubbelenergiröntgenabsorptiometri, enligt tillverkarens instruktioner för analys av fettmassa, fettfri massa. Alla andra etablerade metoder (t.ex. Bod Pod, vägning under vatten, hudveck) kan dock användas.

3. Kontroll av kosten

  1. Boka ett möte med den certifierade nutritionisten i forskargruppen för att instruera deltagarna om hur de ska logga sin 3-dagars (2 vardagar, 1 helg) kost.
  2. Utveckla en matplan med nutritionisten baserat på deltagarnas energibehov och matintag, för att säkerställa en isokalorisk kost dagen före och på dagen för sessionerna30.

4. Förtrogenhet

  1. Låt deltagarna utföra 5 introduktionssessioner, med minst 2 dagars mellanrum.
    1. Introduktion 1
      1. Instruera deltagaren om lyftform: rörelseomfång, varaktighet av koncentriska och excentriska faser (~3 s total repvaraktighet) i var och en av de 7 styrkeövningarna (1 - hexbar knäböj; 2 - bänkpress; 3 - benpress; 4 - latsdrag; 5 - benförlängning; 6 - axelpress; 7 - bencurl).
      2. Instruera deltagaren om hur de ska betygsätta sin insats baserat på OMNI-RES-skalan30.
      3. Låt deltagaren utföra en uppvärmning på 5 minuter genom att gå på ett löpband i ~3-4 km/h.
      4. Låt deltagaren utföra 3 set med 8 repetitioner i var och en av de 7 övningarna som de anser vara lätta eller mellan nivå 3 och 4 enligt OMNI-RES-skalan.
      5. Tillåt 90 till 120 s återhämtning mellan set och övningar.
    2. Introduktion 2
      1. Instruera deltagaren om hur man svarar på affektionsskalan31,32, skalan för fysisk aktivitetsnjutning (PACES)32,33 och self-efficacy-skalan 34.
      2. Låt deltagaren svara på tillgivenhetsskalan före introduktionssessionen.
      3. Låt deltagaren utföra en uppvärmning på 5 minuter genom att gå på ett löpband i 3-4 km/h.
      4. Låt deltagaren utföra 3 set med 8 repetitioner i var och en av de 7 övningarna, som de anser vara svåra eller mellan nivå 5 och 7 enligt OMNI-RES-skalan.
      5. Tillåt 90 till 120 s återhämtning mellan set och övningar.
      6. Låt deltagaren svara på affektionsskalan, PACES och self-efficacy-skalan efter introduktionssessionen.
    3. Introduktion till session 3
      1. Låt deltagaren svara på tillgivenhetsskalan före introduktionssessionen.
      2. Låt deltagaren utföra en uppvärmning på 5 minuter genom att gå på ett löpband i ~3-4 km/h.
      3. Låt deltagaren utföra 3 set med 8 repetitioner i var och en av de 7 övningarna, som de anser vara svåra, eller mellan nivå 7 och 9 enligt OMNI-RES-skalan.
      4. Tillåt 90 till 120 s återhämtning mellan set och övningar.
      5. Låt deltagaren svara på affektionsskalan, PACES och self-efficacy-skalan efter introduktionssessionen.
    4. Introduktion till session 4
      1. Låt deltagaren svara på tillgivenhetsskalan före introduktionssessionen.
      2. Låt deltagaren utföra en uppvärmning på 5 minuter genom att gå på ett löpband i 3-4 km/h.
      3. Låt deltagaren utföra 3 set med 8 repetitioner i var och en av de 7 övningarna, som de anser vara svåra och extremt svåra eller mellan nivå 9 och 10 enligt OMNI-RES-skalan.
      4. Tillåt 90 till 120 s återhämtning mellan set och övningar.
      5. Låt deltagaren svara på affektionsskalan, PACES och self-efficacy-skalan efter introduktionssessionen.
    5. Introduktion 5
      1. Låt deltagaren efterlikna styrketesterna (se detaljer i steg 5). Intervallet mellan förtrogenhetssessionerna kan vara upp till 7 dagar och kan schemaläggas baserat på förekomsten av fördröjd muskelömhet.
        OBS: Denna sista förtrogenhetssession är avsedd att bekanta deltagaren med styrketesterna. Det är extremt viktigt i denna studie att ha en grundlig förtrogenhetsperiod 1) för att säkerställa att deltagaren kan utföra uppsättningarna vid eller mycket nära koncentriskt misslyckande18, och 2) för att undvika den negativa effekten av muskelskada på insulinkänslighet35,36,37.

5. Styrketester (max 8 repetitioner)

  1. Utför styrketesterna (max 8 repetitioner [RM]) i var och en av de 7 övningarna i totalt minst 72 timmar (men inte längre än 7 dagar) efter det sista förtrogenhetspasset.
    1. Låt deltagaren värma upp i 5 minuter genom att gå på ett löpband i 3-4 km/h.
    2. Låt deltagaren utföra 1 set med låg belastning (12 repetitioner, 40%-50% av RM, 3-4 OMNI-skala) före varje övning.
    3. Anpassa vikten till den förväntade belastningen vid vilken deltagaren kommer att kunna utföra 8, men inte 9, repetitioner med god form. Registrera den här belastningen.
    4. Om deltagaren inte kan utföra 8 repetitioner på grund av förlust av god form, koncentrisk muskelsvikt, eller om deltagaren stoppar uppsättningen frivilligt på grund av trötthet, minska belastningen med 5-10%, låt dem vila i 3-5 minuter och gör ett nytt försök.
    5. Om deltagaren kan utföra 9 repetitioner, öka belastningen med 5-10%, låt dem vila i 3-5 minuter och gör ett nytt försök.
    6. Upprepa steg 5.1.4 och 5.1.5 tills deltagaren kan utföra 8 men inte 9 repetitioner och registrera belastningen.
      OBS: För att undvika interbedömarvariabilitet bör samma forskargruppsmedlem genomföra styrketester med alla deltagare.
    7. Utför testerna i samma ordning som övningarna som beskrivs ovan: 1 - hex bar squat; 2 - bänkpress; 3 - benpress; 4 - latsdrag; 5 - benförlängning; 6 - axelpress; 7 - Bencurl, med minst 3 minuter mellan övningarna.
      OBS: Basera den förväntade belastningen på prestandan under den femte förtrogenhetssessionen, när hållfasthetstesterna kommer att efterliknas. För att undvika överdriven trötthet är det optimalt att hitta 8 RM-belastningen i det första försöket av varje övning, men 2 försök är acceptabla.

6. Slumpmässig sessionsallokering

  1. Skriv ut slumpmässiga sekvenser med siffrorna 1, 2 och 3 som representerar hög volym, låg volym respektive kontroll, och lägg var och en av dem i ogenomskinliga, sekventiellt numrerade kuvert och försegla kuverten.
  2. Öppna kuverten för att visa sessionsordningen efter styrketesterna.
    OBS: Steg 6.1 bör utföras av en forskningsmedarbetare som inte är direkt involverad i datainsamlingen eller ansvarig för att öppna kuverten.

7. Blind datainsamling

  1. Instruera deltagaren att inte avslöja vilken session de utförde kvällen innan för de anställda på det kliniska labbet där OGTT kommer att utföras.
  2. Ha en forskningsmedarbetare, som inte är direkt involverad i datainsamling och analyser, för att dubbelmata in data från OGTT i separata kalkylblad med hjälp av koder för att dölja deltagarens identitet och utförd session.
    OBS: På grund av egenskaper som är inneboende i denna studiedesign (övning) är det inte möjligt att blinda både deltagaren och terapeuten.

8. Träningspass

  1. Session 1 – hög volym
    1. Instruera deltagaren att inte delta i måttlig till högintensiv träning under minst 2 dagar före sessionen.
    2. Instruera deltagaren att följa den diet som dietisten ordinerat dagen före och på dagen för sessionen. Den sista måltiden är kl. 18.30.
    3. Instruera deltagaren att infinna sig på gymmet kl. 19.30.
    4. Låt deltagaren svara på tillgivenhetsskalan före träningspasset kl. 19.55.
    5. Låt deltagaren värma upp i 5 minuter genom att gå på ett löpband i 3-4 km/h.
    6. Låt deltagaren utföra 3 set med så många repetitioner som möjligt (tills koncentrisk muskelsvikt eller tills deltagaren stoppar setet frivilligt) i var och en av de 7 övningarna med belastningen från 8 RM-testet och registrera antalet repetitioner i varje set.
    7. Be deltagaren att betygsätta sin insats utifrån OMNI-RES-skalan efter varje set och rekord. Tillåt 120 s återhämtning mellan set och övningar.
    8. Låt deltagaren svara på affektionsskalan, PACES och self-efficacy-skalan efter att de har avslutat sessionen.
    9. Låt deltagaren inta måltiden efter sessionen mellan 21:00-21:30 och instruera deltagaren att inte inta något annat (förutom vatten) förrän nästa morgon när OGTT kommer att utföras och skicka hem dem.
  2. Session 2 – låg volym
    1. Upprepa steg 8.1.1 till 8.1.3. Låt deltagaren svara på tillgivenhetsskalan kl. 20.35. Upprepa steg 8.1.5.
    2. Låt deltagaren utföra 1 set med så många repetitioner som möjligt (tills koncentrisk muskelsvikt eller tills deltagaren stoppar setet frivilligt) i var och en av de 7 övningarna med belastningen från 8 RM-testet och registrera antalet repetitioner i varje set.
    3. Upprepa steg 8.1.7 till 8.1.9
  3. Session 3 - kontrolldag
    1. Upprepa procedurerna från 8.1.1 till 8.1.4.
    2. Placera deltagaren i varje övning/utrustning i 30 sekunder (efterlikna den aktiva inställda perioden) men instruera dem att inte utföra någon muskelsammandragning (eller helt enkelt att vara stilla i övningen/utrustningen).
    3. Upprepa steg 8.3.2 för 3 falska set för alla 7 övningarna (efterlikna session 1, men utan muskelkontraktion).
    4. Upprepa steg 8.1.7 till 8.1.9

9. OGTT och dataanalys

  1. Instruera deltagarna att rapportera till labbet mellan 7:00 och 7:30.
  2. Ta ett fasteblodprov enligt beskrivningen i38,39.
  3. Låt deltagarna få i sig 75 g glukos i 300 ml lösning. Samla blodamples 30 min, 60 min, 90 min och 120 min efter glukosintag.
  4. Mät plasmaglukos och seruminsulinkoncentration i alla blodprover enligt beskrivningen i38,39. Plotta data från OGTT.
  5. Beräkna a) AUC för glukos och insulin enligt trapetsregeln40; b) Oralt glukosinsulinkänslighetsindex41. c) Matsudas insulinkänslighetsindex42; d) Cederholms index43; e) muskelinsulinkänslighetsindex44,45; f) Gutt-index46. g) Avignon m.fl., index47. och h) Stumvoll et al. index48.

10. Statistisk analys

  1. Analysera data som är blindade för allokering med hjälp av kodade kalkylblad från steg 7.2.
  2. Uttryck data som medelvärde och standardavvikelse. Bedöm datanormalitet med Shapiro-Wilk-testet. För normalfördelade data, analysera data med envägsanalyser av varians, om en signifikant huvudeffekt observeras, använd post hoc Tukey-test.
  3. För icke-parametriska data, använd Kruskal-Wallis test eller Friedmans test. Tänk på signifikans när p-värdena är lägre än 0,05.
  4. Visa allokering när all statistik har körts.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figur 2 visar representativa (från en pilotstudie) respons för glukos (Figur 2A) och insulin (Figur 2B) under OGTT. Vanligtvis observeras toppar för glukos- och insulinvärden vid 30 minuters mätning, vilket följs av en konstant minskning fram till 120 minuters mätning. Ju lägre glukostopp, desto bättre resultat, vilket tyder på hämning av leverns glukosproduktion. Ju snabbare minskningen av glukos efter toppen, desto bättre blir resultatet, vilket tyder på snabbare glukosbortfall (vanligtvis i samband med skelettmuskulaturens glukosupptag). För insulin indikerar lägre värden att mindre insulin behövs för att frisättas av betacellerna i bukspottkörteln för kontroll av glykemi. Denna tolkning är dock endast giltig för individer med funktionella betaceller, eftersom individer med dysfunktionella (eller döda) betaceller kommer att ha lägre insulinsvar under OGTT, men högre glykemiskt svar.

Figure 2
Figur 2: Test av oral glukostolerans. Glykemi (A) och insulin (B) svar på oralt glukostoleranstest efter ingen träning (kontroll), 21 uppsättningar styrkeövningar (hög volym) och 7 uppsättningar styrkeövningar (låg volym) protokoll hos överviktiga vuxna. Data visas som medelvärde (staplar) och standardavvikelse (felstaplar). Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figur 3 visar insulinkänslighetsindex härledda från OGTT. De vanligaste är glukos (Figur 3A) och insulin (Figur 3B) AUC. Observera att lägre AUC indikerar ett bättre resultat. Med andra ord, individer som visar lägre glykemi och insulinkoncentration efter en standardglukosutmaning har sannolikt bättre insulinkänslighet. Andra insulinkänslighetsindex kan beräknas från resultaten av OGTT (Figur 3C-I). Eftersom de använder olika parametrar från OGTT för att uppskatta insulinkänsligheten varierar resultaten mellan olika index. Mönstret är dock liknande för de flesta index eftersom styrkeövningar med låg och hög volym förbättrar insulinkänsligheten, men överlägsna resultat observeras efter det senare tillståndet.

Figure 3
Figur 3. Insulinkänslighetsindex. Orala glukostoleranstesthärledda insulinkänslighetsindex (ISI) svar (ISI) efter ingen träning (kontroll), 21 uppsättningar styrkeövningar (hög volym) och 7 uppsättningar styrkeövningar (låg volym) protokoll hos överviktiga vuxna. Glukos (A) och insulin (B) area under kurvan (AUC), oral glukos (OG) IS (C), Matsuda ISI (D), Cederholm ISI (E), Muscle ISI (F), Gutt ISI (G), Avignon ISI (H) och Stumvoll ISI (I). *p<0,05; p<0,001 för Tukey post-hoc-test. Data visas som individuella värden (diagram), medelvärde (staplar) och standardavvikelse (felstaplar). Klicka här för att se en större version av denna figur.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Denna artikel beskrev stegen för en randomiserad kontrollerad studie som syftade till att bedöma effekterna av styrketräningsvolym på insulinkänslighet hos överviktiga vuxna. Randomiserade kontrollerade studier är de bästa forskningsprotokollen för att fastställa orsak och verkan av en behandling på ett opartiskt sätt49,50. Specifikt kommer vi i denna studie att använda en crossover-design, vilket innebär att varje försöksperson som rekryteras kommer att utföra varje tillstånd i en randomiserad ordning51 Även om crossover-studier ökar bördan för försökspersonerna och inte är idealiska för långtidsbehandling med överföringseffekter, minskar denna design datavariabiliteten och färre deltagare behövs för att dra slutsatser52. Eftersom de akuta effekterna av styrketräning på insulinkänsligheten inte varar längre än 48timmar4, intervallet mellan sessionerna kommer att vara minst 7 dagar och deltagarna endast kommer att slutföra 3 tillstånd, tror vi att den nuvarande studiedesignen framgångsrikt besvarar forskningsfrågan.

Några viktiga aspekter av protokollet förtjänar att tas upp. Till exempel har vissa föreslagit att flerledsövningar som rekryterar stora muskelmassor bör ordineras för att observera de positiva effekterna av styrketräning på insulinkänslighet18. I detta protokoll är 5 av de 7 övningarna (marklyft, bänkpress, benpress, latsdrag och axelpress) flerlediga, och de andra 2, även om de är en led, rekryterar stora muskelmassor (benförlängning och benböj). Dessutom har det föreslagits att det är viktigt att utföra set nära koncentrisk muskelsvikt för att förbättra den glykemiska kontrollen, vilket indikeras av minskade insulin- och glukosnivåer18. Av denna anledning utfördes uppsättningarna i det aktuella protokollet till koncentriska fel. Vidare valde vi 7 övningar bestående av 3 set vardera som resultat av en systematisk genomgång och metaanalyser rapporterade att styrketräningspass bestående av 21 set eller fler visade en större förbättring av insulinverkan jämfört med sessioner med färre än 21 set19. Valet av 1 set i samma 7 övningar baserades på premissen att en session på 1/3 kan vara mer genomförbar för överviktiga försökspersoner och kan leda till högre långsiktig följsamhet. Den långa introduktionsperioden vi använder i denna studie bygger på observationen att ovan, excentrisk styrketräning leder till en akut försämring av insulinkänsligheten 36,37, som reverseras vid uppföljningstillfällena35. För att deltagarna ska kunna utföra set på ett säkert och effektivt sätt krävs också en grundlig tillvänjningsperiod, särskilt för överviktiga, fysiskt inaktiva försökspersoner. Slutligen är det av största vikt att utesluta den möjliga effekten av födointag på insulinkänslighet53,54, så vi valde att kontrollera kostintaget dagen innan, och dagen för varje session i det nuvarande protokollet.

Vi beskriver bedömningen av insulinkänslighet genom att beräkna index härledda från OGTT55. Även om den hyperinsulinemiska euglykemiska klämman anses vara den gyllene standarden för att kvantifiera insulinkänslighet in vivo56, är det en kostsam och invasiv procedur som kräver högutbildad personal57. Det hävdas också att den ihållande hyperinsulinemi som erhålls vid ingreppet inte reproducerar normal fysiologi58, i motsats till det insulinemiska svaret på intag av 75 g glukos i en måltid. Icke desto mindre har de OGTT-härledda indexen som beskrivs här en hög korrelationskoefficient med den hyperinsulinemiska-euglykemiska klämman, som varierar mellan 0,61 och 0,9657. Dessutom har det visat sig att OGTT är en tillförlitlig och konsekvent metod för att uppskatta insulinkänslighet under på varandra följande dagar59, och är utan tvekan en av de mest använda metoderna för att bedöma de akuta effekterna av styrketräning på glukosmetabolismen 4,7,10,11,12,13,17,20,37,60,61,62. Således är OGTT en vanligt förekommande 4,7,10,11,12,13,17,20,37,60,61,62, livskraftig 57, reproducerbar 59, billig, enkel, fysiologisk metod för att bedöma insulinkänslighet som korrelerar starkt 57 med den guldstandardiserade hyperinsulinemiska-euglykemiska klämmetoden.

Det är viktigt att betona att de resultat som visas är från en pilotstudie utförd på 4 överviktiga individer. Denna pilotstudie är klart underdriven, vilket utesluter en grundlig bedömning av effekterna av styrketräningsvolym på insulinkänslighet hos överviktiga individer. Resultaten tyder dock på att styrketräning med låg volym kan förbättra insulinkänsligheten, om än inte i samma utsträckning som styrketräning med hög volym. Med tanke på att lågvolymprotokollet tar en tredjedel av tiden jämfört med högvolymsprotokollet (18 minuter respektive 55 minuter), och kan vara förknippat med bättre affektiva och njutningsreaktioner, spekulerar vi i att ett styrketräningsprotokoll med låg volym kan vara förknippat med högre träningsföljsamhet, vilket sannolikt leder till större hälsoförbättringar på lång sikt. Därför tror vi att resultaten av denna studie kan vara ovärderliga för att förskriva styrketräningsprotokoll för dem som hävdar att de inte har tillräckligt med tid för att utföra träning regelbundet, och för dem som tycker att styrketräning med hög volym är utmanande eller demotiverande.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har inga intressekonflikter att redovisa.

Acknowledgments

Denna studie stöds av National Council for Scientific and Technological Development (CNPQ: Grant#407975/2018-7 och # 402091/2021-3) och av Minas Gerais State Agency for Research and Development (FAPEMIG: Grant# APQ-00008-22). Finansiärerna spelade ingen roll i studiens utformning och spelar ingen roll i studiens genomförande, tolkning av data eller rapportering av resultat. Denna studie är baserad vid Federal University of the Jequitinhonha and Mucuri Valleys (Diamantina-MG, Brasilien) som tillhandahåller den utrustning och det utrymme (DXA, styrketräningsrum, styrketräningsutrustning, etc.) som krävs för att genomföra forskningen.

Materials

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Tags

Medicin nummer 202
Randomiserad kontrollerad studie för att studera de akuta effekterna av styrketräning på insulinkänslighet hos överviktiga vuxna
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