Verbesserung der Stärke, Kraft, Muskel aerobe Kapazität und Glukosetoleranz durch kurzfristige progressive Krafttraining unter älteren Menschen

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Summary

Die Wirkung des kurzfristigen Widerstandstrainings auf ältere Menschen wurde durch die gleichzeitige Anwendung mehrerer Methoden untersucht. Im Vergleich zu einer Kontrollgruppe wurden viele Verbesserungen beobachtet, darunter auch die Muskel-Aerobic-Kapazität, die Glukosetoleranz, die Kraft, die Leistung und die Muskelqualität ( dh das Protein, das an der Zellsignalisierung und der Zusammensetzung des Muskelfasers beteiligt ist).

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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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Abstract

Dieses Protokoll beschreibt die gleichzeitige Verwendung einer breiten Palette von Methoden zur Untersuchung der Muskel-aerobe Kapazität, Glukosetoleranz, Stärke und Kraft bei älteren Menschen, die kurzfristige Widerstandstraining (RET) durchführen. Das überwachte progressive Widerstandstraining für 1 h dreimal pro Woche über 8 Wochen wurde von RET Teilnehmer (71 ± 1 Jahre, Bereich 65-80) durchgeführt. Im Vergleich zu einer Kontrollgruppe ohne Training zeigte das RET Verbesserungen an den Maßnahmen, die verwendet wurden, um Stärke, Kraft, Glukosetoleranz und mehrere Parameter der Muskel-Aerobe Kapazität anzuzeigen. Krafttraining wurde in einem Fitnessstudio mit nur robustem Fitnessgerät durchgeführt. Ein isokinetischer Dynamometer für die Knieverlängerung ermöglichte die Messung der konzentrischen, exzentrischen und statischen Festigkeit, die für die RET-Gruppe (8-12% nach dem Vortest) zunahm. Die Macht (Rate der Kraftentwicklung, RFD) bei den ersten 0-30 ms zeigte auch eine Zunahme für die RET-Gruppe (52%). Ein Glukosetoleranztest mit FrequeDie Blutglukosemessungen zeigten nur Verbesserungen für die RET-Gruppe hinsichtlich der Blutzuckerwerte nach 2 h (14%) und der Fläche unter der Kurve (21%). Das Blutlipidprofil verbesserte sich ebenfalls (8%). Von Muskelbiopsieproben, die mit Histochemie hergestellt wurden, erhöhte sich die Menge an Fasertyp IIa, und ein Trend zu einer Abnahme von IIx in der RET-Gruppe spiegelte eine Veränderung zu einem oxidativeren Profil in Bezug auf die Faserzusammensetzung wider. Western Blot (zur Bestimmung des Proteingehalts im Zusammenhang mit der Signalisierung der Muskelproteinsynthese) zeigte einen Anstieg von 69% sowohl in Akt als auch in mTOR in der RET-Gruppe; Dies zeigte auch eine Zunahme der mitochondrialen Proteine ​​für OXPHOS-Komplex II und Citrat-Synthase (beide ~ 30%) und für komplexe IV (90%) in nur der RET-Gruppe. Wir zeigen, dass diese Art von progressivem Widerstandstraining verschiedene Verbesserungen bietet ( zB Kraft, Kraft, aerobe Kapazität, Glukosetoleranz und Plasma-Lipid-Profil).

Introduction

Das Altern ist mit einem Verlust der Muskelmasse (Sarkopenie), Kraft und Kraft verbunden. Reduzierte Kraft und vermutlich noch wichtiger ist die Kraft, die Unbeweglichkeit, ein erhöhtes Verletzungsrisiko und eine reduzierte Lebensqualität. Resistance Training ist eine bekannte Strategie, um der Sarkopenie entgegenzuwirken und die Muskelfunktion zu verschlechtern. Eine grobe Schätzung der Muskelkraft kann aus der Last oder Anzahl der erzielten Wiederholungen erhalten werden. Allerdings erhielt diese Studie detailliertere und genaue Informationen über die Muskelfunktion mit einem isokinetischen Dynamometer, um Informationen über das Drehmoment während der isometrischen, konzentrischen und exzentrischen Kontraktion sowie über die Kinetik der Kraftentwicklung zu sammeln.

Aerobe Kapazitäten, sowohl auf der Ganzkörper-Ebene (VO 2max ) als auch im Skelettmuskel, wird bei älteren Menschen reduziert. Der Rückgang der Herzfrequenz mit dem Alter erklärt einen großen Teil der Abnahme in VO 2max 1 , aber reduziert musDie Oxidationskapazität, die weitgehend mit der verminderten körperlichen Aktivität 2 zusammenhängt , trägt dazu bei. Beeinträchtigte mitochondriale Funktion kann auch an der Entwicklung von Sarkopenie und Insulinresistenz beteiligt sein 3 . Die Muskel-aerobe Kapazität wurde in den Muskelbiopsien durch biochemische Analysen des Inhalts von mitochondrialen Enzymen und Proteinkomplexen, die sich sowohl in der Matrix ( dh Citrat-Synthase) als auch in der inneren mitochondrialen Membran befinden, untersucht. Darüber hinaus wurden histochemische Techniken verwendet, um die Wirkung des Widerstandstrainings auf die Muskelmorphologie ( dh Fasertypzusammensetzung, Faserquerschnittsfläche und Kapillardichte) zu messen. Eine alternative Methode zur Beurteilung der Muskel-Aerobic-Kapazität wäre die Verwendung von Magnetresonanzspektroskopie zur Messung der Rate der Creatinphosphat-Resynthese nach einer ausübung-induzierten Verarmung 4 . Diese Methode liefert eine Schätzung der In-vivo- Muskel-Aerobic-KapazitY kann aber nicht zwischen mitochondrialer Dysfunktion und Kreislaufstörungen unterscheiden. Darüber hinaus beschränken die hohen Kosten der Ausrüstung den Einsatz dieser Technik in den meisten Laboratorien. Aerobe Kapazität (VO 2max und mitochondriale Dichte) kann durch Ausdauertraining sowohl bei Jung- als auch bei Alten verbessert werden 5 , 6 . Allerdings wurde die Wirkung des Resistenztrainings auf diese Parameter weniger untersucht, vor allem bei älteren Probanden, und die Ergebnisse sind widersprüchlich 7 , 8 , 9 , 10 .

Typ 2 Diabetes ist eine weit verbreitete Krankheit in der älteren Bevölkerung. Physische Inaktivität und Fettleibigkeit sind wichtige Lifestyle-bezogene Faktoren, die die erhöhte Inzidenz von Typ-2-Diabetes erklären. Aerobic-Übungen mit geringer Intensität werden oft für Patienten mit reduzierter Glukosetoleranz empfohlen. Allerdings ist es unLear, wie Krafttraining bei älteren Menschen die Glukosetoleranz / Insulinsensitivität beeinflusst 11 , 12 . Die genaueste Methode zur Messung der Insulinsensitivität ist die Verwendung der Glukose-Klammer-Technik, bei der die Blutzuckerwerte durch Glukose-Infusion während der Bedingungen des erhöhten Insulins 13 konstant gehalten werden. Die Nachteile bei dieser Technik sind, dass es zeitaufwendig und invasiv ist (arterielle Katheterisierung) und erfordert spezielle Laboreinrichtungen. In dieser Studie wurde der orale Glukosetoleranztest, der im Gesundheitswesen üblich ist, verwendet. Diese Methode eignet sich, wenn mehrere Themen für einen begrenzten Zeitraum untersucht werden sollen.

Der Test und die Zeitachse des experimentellen Verfahrens können wie folgt zusammengefasst werden. Verwenden Sie drei getrennte Tage für die Prüfung vor und nach einer achtwöchigen Periode, mit der gleichen Anordnung und ungefähre Zeitpläne (≥24 h zwischen jedem Tag, < Stark> Abbildung 1). Am ersten Testtag messen Sie: anthropometrische Daten wie Höhe, Körpermasse, fettfreie Masse (FFM) und Oberbeinumfang ( dh 15 cm über den Scheitelpatellaen in entspannter Rückenlage); Submaximale Zyklusfähigkeit; Und Knie Muskelkraft, wie in den Schritten 4 und 5 beschrieben. Nehmen Sie eine Muskelbiopsie aus dem Oberschenkel am zweiten Test Tag. Weitere Beschreibungen finden Sie unter Schritt 6.1. Testen Sie die orale Glukosetoleranz (OGTT) am letzten Testtag. Weitere Beschreibungen finden Sie unter Schritt 7.1. Bitten Sie alle Teilnehmer, eine kräftige körperliche Aktivität für 24 Stunden zu vermeiden und über Nacht vor jedem Testtag zu fasten. Allerdings bitten sie um eine anstrengende körperliche Aktivität für 48 Stunden vor dem OGTT-Testtag zu vermeiden. Bitten Sie sie, ihren normalen alltäglichen körperlichen Aktivitäten und Ernährungsgewohnheiten zu folgen. Beachten Sie, dass vor und nach der Intervention, beide Gruppen 'selbst gemeldete Nahrungsaufnahme und Art der Lebensmittel unverändert waren.

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Abbildung 1: Experimentelles Protokoll Schematische Darstellung. Der Zeitpunkt zwischen den drei Vor- und Nachprüfungen war für jedes Fach gleich und mindestens 24 h. Weitere Angaben finden Sie im Text. Diese Figur wurde von Frank et al. Scand J. Med. Sci Sport . 2016: 26, 764-73. 28 Bitte klicken Sie hier um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Diese Studie suchte die Wirkung der kurzfristigen Widerstandstraining bei älteren Menschen auf Muskel-Oxidations-Kapazität und Glukosetoleranz zu untersuchen. Das zweite Ziel war es, die Wirkung auf Kraft, Kraft und Muskel qualitative Verbesserungen ( dh Proteine, die an der Zell-Signalisierung und Muskel-Faser-Typ Zusammensetzung beteiligt sind) zu untersuchen.

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Protocol

Die Regionale Ethik-Komitee von Stockholm, Schweden, genehmigt die Gestaltung der Untersuchung.

1. Material

  1. Rekrutieren Sie relativ gesunde Frauen und Männer 65-80 Jahre alt, die BMI Werte zwischen 20 und 30 kg · m -2 haben . Randomisieren sie in zwei Gruppen. Stellen Sie sicher, dass die Personen in beiden Gruppen relativ niedrige körperliche Aktivität Ebenen ( dh moderate tägliche körperliche Aktivität und keine regelmäßige Bewegung Ausbildung).
  2. Exklusive Beta-Blocker-Benutzer und solche mit koronarer Herzkrankheit und schwere neurologische oder Gelenkprobleme.
  3. Fragen Sie die Unterlagen nach schriftlicher Zustimmung, nachdem Sie sie über mögliche Unannehmlichkeiten und Risiken in den Test- und Schulungen informiert haben.
  4. Gleichgewicht der Widerstandstraining (RET) und Kontrolle ohne Training (CON) Gruppen in Bezug auf Alter, Geschlecht und BMI. Bitten Sie eine Gruppe, RET unter einem Trainer für 1 Stunde dreimal pro Woche für acht Wochen durchzuführen; Die andere Gruppe wird als contro dienenLs (CON).

2. Prüfung und Schulung

Anmerkung: Die acht Übungen sind Standard-Krafttrainingsübungen: Sitzende Beinpresse, sitzende Bauchknirschen, Rückenlehnen-Brustdrücken, Rückenlehnenverlängerung, sitzende Schulterpresse, sitzendes Rudern, sitzende Beinverlängerung (Knieverlängerung) und anfällige Beinaufwicklung (Kniebeugung) ; Siehe Abbildung 8 im Abschnitt Repräsentative Ergebnisse.

  1. Während der ersten Trainingseinheit beurteile die maximale Stärke bei einer maximalen Wiederholung (1 RM) für jede Trainingsübung.
    HINWEIS: Das 1 RM-Modell wird häufig verwendet und ist definiert als die Last, bei der das Motiv den Widerstand nur einmal, aber nicht zweimal anheben oder drücken kann.
    1. Vor dem Start, bitten Sie den Teilnehmer, ein kurzes Aufwärmen (mit ein paar anfänglichen Versuchen bei sehr geringen Gewicht Lasten) der getesteten Übung durchzuführen. Anschließend erhöhen Sie die Belastung bis knapp unter dem wahrscheinlichen 1 RM-Wert (meistens das Maximum von 3-4 erhöht loAnzeigen). Registrieren Sie die maximale Belastung, die der Betreff nur einmal ausführen kann (= 1 RM).
    2. Messen Sie 1 RM in den acht Standard-Krafttrainingsübungen (siehe Abbildung 8 im Abschnitt Repräsentative Ergebnisse). Fragen Sie die Unterrichtsstunden für mindestens 2-3 min zwischen jeder getesteten Übung.
      ANMERKUNG: Für alle Trainingsübungen wurde Krafttrainingsausrüstung verwendet, einschließlich der Tests jeder Trainingsübung.
  2. Bitten Sie die ganze RET-Gruppe, 1 Stunde lang beaufsichtigtes Krafttraining dreimal pro Woche für acht Wochen durchzuführen. Bitten Sie die Teilnehmer, nach dem Aufwärmen die acht oben genannten Übungsübungen durchzuführen. Sie sollten eine Übung 12 mal in jedem Satz wiederholen und drei Sätze jeder Übung durchführen. Erlaube Ruhe für 1 min zwischen jedem Satz und 2-3 min zwischen jeder Übung.
    1. Fragen Sie die Unterrichtsstunden, um jede Übung so schnell wie möglich während der konzentrischen Phase ( dh Muskelverkürzung Phase) und langsam während derExzentrische Phase ( dh Muskeldehnungsphase).
      HINWEIS: Themen können die Übungen in beliebiger Reihenfolge durchführen. Allerdings bitten sie sie zu beginnen und enden mit einem Bein Übung und auch zu versuchen, die acht Übungen in der vorgelegten Reihenfolge durchzuführen. Verwenden Sie Krafttrainingsgeräte für alle acht Übungen.
    2. Während jeder Trainingseinheit bitten Sie die Teilnehmer, drei Sätze bei 75-80% von 1 RM für jede Übung durchzuführen. Erhöhe die Belastung um ca. 5% die Sitzung, nachdem ein Teilnehmer 12 Wiederholungen in allen drei Sätzen einer Übung machen kann.

3. Submaximaler Zyklus Test

Hinweis: Führen Sie den submaximalen Zyklustest am Testtag 1 durch (siehe Einleitung und Abbildung 1 ).

  1. Führen Sie einen Zyklus Ergometer Test, einschließlich zwei submaximalen Ebenen, jeweils für 4 min 14 , 15 . Setzen Sie die erste Arbeitsrate niedrig (30 W) und die zweite bei 60-120 W, ohne Pause zwischen den Lasten auf dem Zyklus Ergometer.
    HINWEIS: Die erste Ladung ist für alle Fächer gleich, aber die zweite und letzte submaximale Ebene sollte etwa 65-85% der maximalen Herzfrequenz für jedes Fach sein. Beide Lasten sollten vor und nach der Interventionszeit von 8 Wochen Training gleich sein.
    1. Setzen Sie den zweithöchsten Belastungsniveau auf die Einarbeitungstests vor, die vor den Versuchen durchgeführt wurden, indem Sie fragen, wie körperlich aktiv die Person ist und indem sie das Thema zunächst für eine kurze Weile radeln; Der Testleiter wird eine Meinung bilden, die auf der Herzfrequenz des Subjekts basiert, was die endgültige submaximale Belastung angemessen ist.
    2. Die mittlere Steady-Heart Rate (HR) mit einem Herzfrequenz-Monitor über einen Brustgurt während der letzten Minute auf die niedrigen und hohen Arbeitsraten, indem sie den Mittelwert der beobachteten HR um 3:15, 3:30, 3:45 , Und 4:00 min bei jeder Arbeitsrate.
    3. Verwenden Sie eine ergo-spirometrische Vorrichtung, um die Zusammensetzung des Gases (O 2 und CO 2) zu ermitteln dh CO 2 / O 2 ) und quantifizieren Sie die RER-Mittelwerte während der letzten Minute (ab vier Maßnahmen alle 15 s) bei beiden Arbeitsgeschwindigkeitslasten.

4. Knie-Extensor-Stärke: Statisches, exzentrisches und konzentrisches Spitzen-Drehmoment und die Geschwindigkeit der Kraftentwicklung

Hinweis: Führen Sie die Kniefestigkeitsmessungen am Testtag 1 durch (siehe Einleitung und Abbildung 1 ).

  1. Vor den Aufnahmen bitten Sie das Thema, ein Warm-up durch Zyklus für 8-10 min auf einem Zyklus Ergometer auf submaximale Ebene (dh etwa 65-85% der maximalen Herzfrequenz) durchzuführen.
  2. Bitten Sie das Thema, auf der Bank eines isokinetischen Dynamometers zu sitzen. Den Koffer des Motors mit Riemen über die Schultern und Hüften befestigen. Sichern Sie den Schaft des Motivs mit zwei Riemen sicher auf den Dynamometer-Schaft: eine unterhalb des Knies und eine gerade vorneDer Knöchel Richten Sie die Kniegelenkachse mit dem Drehzentrum der Dynamometerwelle aus.
  3. Wenn das Subjekt gesichert ist, beurteile die maximale freiwillige Kniefestigkeit als das Spitzenmoment, wobei das Subjekt im isokinetischen Dynamometer sitzt. Anfänglich erlauben Sie dem Betreff, mehrere Versuche zur Einarbeitung mit der Kniefestigkeitsausrüstung (isokinetischer Dynamometer) durchzuführen.
  4. Bitten Sie den Einzelnen, vier maximal freiwillige exzentrische und konzentrische Knieverlängerungen (abwechselnd) mit dem rechten Bein mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit von 30 Grad / s durchzuführen. Stellen Sie den Bewegungsbereich zwischen 90 ° und 15 ° (gerade Bein = 0 °) ein.
    1. In der exzentrischen Aufgabe bitten Sie das Motiv, der Dynamometerwelle mit maximaler Anstrengung durch die ganze Bewegung vom 15 ° bis 90 ° Kniewinkel zu widerstehen. In der konzentrischen Aufgabe bitten Sie das Subjekt, den Unterschenkel in der Dynamometerwelle in einer Knieverlängerung so hart wie möglich über den gesamten Bewegungsbereich zu drücken.
  5. Erlaube eine 4-minütige Ruhe nach den dynamischen Aufnahmen. Danach das statische maximale freiwillige Kontraktionsmoment (MVC) viermal bei einem 65 ° -Knoewinkel beurteilen. In jedem statischen Prozeß fragen Sie die Untertanen, die in demselben Dynamometer sitzen, so schnell und hart wie möglich gegen die Dynamometerwelle, die jetzt fixiert ist (bei 65 °) und kann nicht bewegt werden.
  6. Für Drehmoment- (Festigkeits-) Signale konvertieren die analogen Drehmomentsignale mit einer Analog-Digital-Wandlerbox, die mit dem isokinetischen Dynamometer verbunden ist, digital.
    HINWEIS: Der Umrichter wechselt automatisch die analogen Signale vom Dynamometer in digitale Signale, die danach automatisch auf den Rechner exportiert werden, wo die Daten gesammelt werden.
    1. Setzen Sie die Abtastfrequenz bei 5 kHz im Softwareanalyseprogramm des Rechners ein. Speichern Sie die digitalen Signale auf dem Computer für eine nachfolgende Festigkeitswertanalyse mit dem Softwareanalyseprogramm.
  7. In der nachfolgenden Analyse verwendenDer höchste Wert aus vier Versuchen für jedes Fach in der exzentrischen, konzentrischen und statischen Messungen erhalten. Klicken Sie im Software-Programm auf den höchsten Wert der vier Versuche und notieren Sie den auf dem Computerbildschirm angezeigten Festigkeitswert.
    1. Registrieren Sie das höchste Spitzenmoment im Exzenter und in den konzentrischen Aufnahmen für jedes Subjekt und den höchsten Festigkeitswert unter den vier statischen Versuchen.
      HINWEIS: Isokinetische Dynamometerprüfung der Knieverlängerung in sitzender Position hat die richtige Zuverlässigkeit und Gültigkeit 16 , 17 .
  8. Messen Sie die Geschwindigkeit der Kraft (Drehmoment) Entwicklung (RFD) während 0-30 ms und 0-200 ms in der höchsten Wert unter den statischen Studien gefunden. Setzen Sie den Wert von Null auf den 7,5-Nm-Pegel für den Beginn der Kontraktion für die Knie-Strecker-Stärke (Zeit: 0 ms) 18 , 19 . Bewege den Cursor (im Softwareprogramm für MuskelStärke-Analyse) auf den Wert "7,5 Nm" auf der y-Skala, um die Position für 0 ms zu erhalten.
    1. Für die Vor-Test-Bewertung setzen Sie den Cursor auf den 30-ms-Wert (nach der Zeit 0 ms). Notieren Sie den Wert, der die Erhöhung in Nm bei 30 ms anzeigt ( dh die Zunahme von Nm von 7,5 Nm = 0 ms). Mache das gleiche Verfahren für den Nachprüfwert.
    2. Berechnen Sie den prozentualen Anstieg des NZ-Wertes (Zähler) im Vergleich zum Vor-Test-Nm-Wert (Nenner) über den Zeitraum von 0-30 ms. So präsentieren die RFD in Prozent von der Vor-Test bis zum Nach-Test. Machen Sie die gleichen Analysen für das Zeitintervall von 0-200 ms.

5. Muskelbiopsie

Hinweis: Führen Sie eine Muskelbiopsie am Testtag 2 durch (siehe Einleitung und Abbildung 1 ).

  1. Nehmen Sie eine Muskelbiopsie aus dem mittleren Teil des Oberschenkel Muskel vastus lateralis mit einem Conchotom 20 .
    1. Vor der Biopsie, injizieren 1-2 ml der lokalen Anästhesie subkutan und in die Faszie. Nach ein paar Minuten, machen Sie einen Einschnitt mit einem kleinen Skalpell durch die Haut und Fascia, etwa 1/3 der Entfernung von der Patella zur vorderen oberen Iliakale Wirbelsäule. Extrahieren Sie etwa 100-150 mg Muskelgewebe mit dem Conchotom.
  2. Gefrierproben für die Histochemie in Isopentan, gekühlt auf seinen Gefrierpunkt in flüssigem Stickstoff und lagern sie bei -80 ° C. Eine Probe von 30-50 mg Muskelgewebe aufbewahren.
  3. Die Proben für die Proteinanalyse in flüssigem Stickstoff schnell einfrieren und bei -80 ° C aufbewahren. Eine Probe von 30-50 mg Muskelgewebe aufbewahren.

6. OGTT

Hinweis: Führen Sie am Testtag 3 OGTT (oraler Glukosetoleranztest) durch (siehe Einleitung und Abbildung 1 ). Die Zeit zwischen der Übung und OGTT muss 48 Stunden überschreiten und sollte zwischen dem Vor- und Nachteil ähnlich sein-tests Ein 2-h oraler OGTT wird verwendet, um zu untersuchen, ob häufige Blutproben während dieser Zeit normale oder erhöhte Werte zeigen, was auf Diabetes- oder Prädiabetes-Bedingungen hindeutet.

  1. Führen Sie den OGTT-Test am Morgen auf Themen, die über Nacht gefastet haben und haben keine anstrengende Übung am Testtag oder am Tag zuvor getan.
  2. Nehmen Sie Blutproben (4 ml) von den Rückenpartnern über eine Venenkanüle in der antecubitalen Vene 15 min vor und kurz vor der Einnahme von Glukose, gefolgt von 15, 30, 60, 90 und 120 min nach der Einnahme der Glukose ( 75 g Glucose in einer 250 g / l Lösung).
  3. Die Blutproben bei 1500 xg und 4 ° C für 10 min zentrifugieren und das Plasma bei -20 ° C für die zukünftige Analyse aufbewahren. Verwenden Sie die Proben, um Standard-Glukosespiegel-Tests durchzuführen (Schritt 7).
  4. Für Glucose, Insulin und c-Peptid berechnen Sie die Fläche unter der Kurve (AUC), indem Sie das Zeitintegral der Glukose über den basalen Glukosespiegel bestimmen. Verwenden Sie die OGTT-ErgebnisseUm die Insulinsensitivität für den ganzen Körper nach der Matsuda-Methode 21 zu berechnen, wie nach der Gleichung: 10 000 * √ [(Glucose basal * Insulin basal ) * (Glukose- Mittel * Insulin- Mittel ).

7. Blutprobenanalyse

  1. Quantifizieren Sie die Glukosekonzentration im venösen Plasma mit einem automatisierten Analysator. Setzen Sie den beeinträchtigten Glukosetoleranzgrad bei Blutzuckerwerten> 7,8 mmol / L nach einem 2-h-OGTT 22 .
  2. Verwenden Sie die ELISA-Kits 22 , um eine Plasmaanalyse von Insulin und c-Peptid durchzuführen. Verwenden Sie einen Plattenleser. Legen Sie die ELISA-Platten sowohl für Insulin als auch für c-Peptide in einem Plattenleser (jeweils separat).
    HINWEIS: Der Plattenleser misst die Menge an Insulin und die Menge an c-Peptid durch Messung der Proben auf der Platte bei bestimmten Extinktionen. Die Blutlipide TG, HDL, Apolipoprotein A1 und Apolipoprotein B wurden mit Standardmethoden analysiertDas Universitätsklinikum Karolinska, Stockholm, Schweden.

8. Analyse von Muskelproben

  1. Immunoblotting
    1. Zuerst die Muskelprobe in einem Lyophilisator bei einem Druck unter 10-1 mbar für 12 h einfrieren. Dissect es so, dass es frei von Blut und Bindegewebe mit einer Nadel und Pinzette unter einem Lichtmikroskop ist. Bei -80 ° C aufbewahren.
      HINWEIS: Eine geeignete Menge an Muskel liegt zwischen 1 und 5 mg Trockengewicht, aber das Protokoll kann auf weniger als 1 mg, bis hin zu einzelnen Fasern eingestellt werden. Aufgrund der geringen Menge an Muskelgewebe, die in einer Biopsie vorhanden war, wurden Werte von diesem RET-Teilnehmer nicht für das Immunoblotting verwendet.
    2. Homogenisieren der Muskelproben Mit einem Mini-Bead-Schläger in eiskaltem Puffer (80 μl / mg) aus 2 mM 4- (2-Hydroxyethyl) -1-piperazinethansulfonsäure (HEPES), 1 mM Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), 5 mM Ethylenglykol-bis (Β-Aminoethylether) -N, N, N ', N'-tetraacet(EGTA), 10 mM MgCl 2 , 50 mM ß-Glycerophosphat, 1% TritonX-100, 1 mM Na 3 VO 4 , 2 mM Dithiothreitol, 20 μg / mL Leupeptin, 50 μg / ml Aprotinin, 1% Phosphataseinhibitor Cocktail und 40 μg / μL PMSF (Phenylmethylsulfonylfluorid).
      1. Legen Sie eine Schaufel von 0,5 mm Zirkonoxid Perlen in jedem Rohr mit dem Muskel. Puffer hinzufügen und für 2 x 1 min bei Geschwindigkeitsstufe 7-8 homogenisieren (hier maximal 10) und 4 ° C.
    3. Das Homogenat 10 min bei 10.000 x g zentrifugieren Den restlichen Überstand auf neue Röhrchen übertragen und das Pellet, das die Strukturproteine ​​enthält, verwerfen.
    4. Spektrophotometrisch bestimmen die Proteinkonzentration im Überstand mit einem handelsüblichen Kit unter Verwendung eines Plattenlesers bei 660 nm 23 .
      1. Anschließend die Proben mit 2x Laemmli-Probenpuffer und Homogenisierungspuffer (1: 1) auf eine endgültige Proteinkonzentration von 1,5 μg /# 181; L. Hitze auf 95 ° C für 5 min, um die Proteine ​​zu denaturieren. Die verdünnten Proben bei -20 ° C vor der Analyse aufbewahren.
    5. Für die Native-Polyacrylamid-Gelelektrophorese (PAGE) werden 30 μg Protein aus jeder Probe in 18-Well-Präzisionsgradientengele (4-20% Acrylamid) gegeben und die Elektrophorese bei 300 V für 30 min auf Eis durchgeführt.
    6. Äquilibrieren des Gels in Transferpuffer (25 mM Tris-Base, 192 mM Glycin und 10% Methanol) für 30 min bei 4 ° C. Übertragen von Proteinen auf Polyvinylidenfluoridmembranen mit 0,2 μm Porengrößen bei einem konstanten Strom von 300 mA für 3 h bei 4 ° C.
    7. Um die gleiche Belastung und Übertragung zu bestätigen, färben Sie die Membranen mit einem vollständigen Proteinfleck 24 . Für jedes Zielprotein laden alle Proben von jedem Subjekt auf das gleiche Gel und führen alle Gele gleichzeitig aus.
    8. Blockieren Sie die Membran für 1 h bei Raumtemperatur in Tris-gepufferter Kochsalzlösung (20 mM Tris-Base, 192 mM NaCl, TBS, pH 7,6), enthaltend5% fettfreie Milch.
    9. Inkubieren Sie die Membranen über Nacht mit primären Antikörpern (siehe Materialliste), verdünnt in TBS, enthaltend 2,5% fettfreie Milch und ergänzt mit 0,1% Tween-20 (TBS-TM).
    10. Nach der Injektion des primären Antikörpers die Membranen (2 x 1 min plus 3 x 5 min) mit TBS-TM waschen und mit sekundären Antikörpern (siehe Materialliste), konjugiert mit Meerrettichperoxidase, für 1 h bei Raumtemperatur inkubieren. Mit TBS-TM (2 x 1 min und 3 x 10 min) erneut waschen und erneut vier weitere 5-minütige Waschungen mit TBS unterziehen.
    11. 6-12 ml chemilumineszierendes Substrat auf die Membran für 5 min auftragen. Legen Sie die Membran zwischen zwei transparenten Kunststoffplatten. Legen Sie die Membranen vor eine CCD-Kamera, die das externe Licht blockiert. Nehmen Sie serielle Belichtungen mit einem Chemilumineszenz-Kamerafilter.
      1. Verwenden Sie das Softwareprogramm, um 10 Belichtungen für 2 min zu erwerben, oder bis die Signale gesättigt sind. Verwenden Sie ein Standard-Setup, sowohl für die optischen Filter-Einstellungen tO erwerben chemilumineszenz, sowie für die linseneinstellungen.
    12. Verwenden Sie die höchste Belichtung, die nicht zur Sättigung führt und markieren Sie die Konturen des Bandes. Quantifizieren Sie die Bänder als Intensität x mm 2 mit derselben Software. Subtrahiere das Hintergrundrauschen von der Bandintensität. Präsentieren Sie die Ergebnisse relativ zum gesamten Proteinfleck und drücken Sie es als prozentuale Veränderung im Vergleich zur Baseline aus.
  2. Histochemie
    HINWEIS: Die nachfolgende Histochemie-Technik basiert auf in einer früheren Publikation beschriebenen Methoden.
    1. Für die Histochemie schneiden Sie serielle Querschnitte (10 μm) bei -20 ° C mit einem Kryostaten ab. Montieren Sie die Querschnitte auf Glasscheiben, die in einer Glasküvette aufbewahrt wurden, und trocknen Sie die Biopsienscheiben bei Raumtemperatur.
    2. Vorbereitung der Pufferlösungen für jeden pH-Wert für die Vorinkubation bei pH 4,3, 4,6 und 10,3 für die ATPase-Färbung 26 . Um Kapillaren zu visualisieren, staIn den Querschnitten unter Verwendung des Amylase-PAS-Verfahrens 27 .
    3. Kalibrieren Sie einen pH-Meter durch Gießen von Kalibrierlösungen in markierte Kalibrierbecher. Drücken Sie die entsprechende Taste, um den pH-Wert aus dem Hauptmenü auszuwählen.
      1. Spülen Sie die Sonde mit entionisiertem Wasser ab und stellen Sie die Sonde in den ersten Kalibrierbecher. Stellen Sie sicher, dass es keine Luftblasen in der Membran gibt. Messen Sie die erste Kalibrierlösung und stellen Sie dann die nächste Kalibrierlösung vor (die Anzeige wird nach der nächsten Lösung fragen).
      2. Spülen Sie die Sonde mit deionisiertem Wasser und legen Sie sie dann in den zweiten Kalibrierbecher. Stellen Sie sicher, dass es keine Luftblasen in der Membran gibt. Messen Sie eine zweite Kalibrierlösung und fahren Sie mit der nächsten Kalibrierlösung fort.
      3. Spülen Sie die Sonde mit entionisiertem Wasser ab und legen Sie sie in einen dritten Kalibrierbecher. Stellen Sie sicher, dass es keine Luftblasen in der Membran gibt. Messen Sie die dritte Kalibrierlösung.
        HINWEIS: Wenn die Kalibrierung erfolgt istGut, das Display zeigt kurz, "3. Puffer OK" und kehrt dann zum Hauptmenü zurück.
    4. Verwenden Sie die Puffer wie folgt für die ATPase-Färbung.
      1. Zur Herstellung einer Lösung bei pH 10,3 werden zwei verschiedene Lösungen verwendet: (A) 4,50 g Glycin, 4,8 g CaCl 2 , 3,51 g NaCl und 600 ml dH 2 O und (B) 2,176 g NaOH und 540 ml Von dH 2 O. Lagern Sie die Lösungen in einem kalten Raum oder einem Kühlschrank. Benutze sie innerhalb eines Monats.
      2. Um Lösungen bei pH 4,3 und 4,6 vorzubereiten, "Säurevorinkubation" durchführen. Vorbereitung der Säure für die Vorinkubation unter Verwendung von 6,47 g Na-Acetat, 3,7 g KCl und 500 ml dH 2 O. Danach wird 1% ige CaCl 2 -Lösung durch Auflösen von 2,5 g in 250 ml dH 2 O hergestellt. 2 vorbereiten % CoCl 2 -Lösung durch Auflösen von 5 g in 250 ml dH 2 O.
      3. Speichern und verwenden Sie diese Lösungen wie oben erwähnt. Schließlich 0,2% Ammoniumsulfid vorbereitenMischen von 800 & mgr; l 20% (NH 4 ) 2 S in 40 ml dH 2 O. Bereiten Sie diese frisch vor.
    5. Vorbereitung von Lösungen bei bestimmten pH-Werten wie folgt. Nach der Kalibrierung des pH-Meters entfernen Sie die Küvetten und Kalzium- und Kobaltchloride aus dem Kühlschrank und lassen sie sich vor dem Färben auf Raumtemperatur erwärmen.
      1. Für pH 10,3 ca. 25 ml Lösung A zu einem kleinen (ca. 70 mL) Glasbecher geben. Messen Sie den pH-Wert. Halten Sie die Lösung B, bis der erforderliche pH-Wert von 10.37 erreicht ist. Wenn die Färbung zu dunkel ist, erhöhen Sie den pH-Wert. Wenn es zu hell ist, reduzieren Sie den pH-Wert.
      2. Für pH 4,6 fügen Sie ca. 25 ml "Säurevorinkubation" zu einem kleinen Becherglas hinzu. Messen Sie den pH-Wert. Den pH-Wert mit 5 M Essigsäure reduzieren . Wenn das Bild des Flecks zu dunkel ist, versuchen Sie es mit erhöhtem pH-Wert zu erleichtern. Wenn es zu hell ist, verdunkeln Sie mit einem verringerten pH-Wert. Wenn die Färbung nicht hilft, versuchen Sie einen anderen pH-Wert: 4.8 instEad von 4.6
      3. Für pH 4.3 , das gleiche wie für 4.6, aber fügen Sie mehr Essigsäure. Verringern Sie den pH-Wert, wenn der Fleck zu hell ist, und erhöhen Sie den pH-Wert, wenn er zu dunkel ist, damit die Fasern angegeben werden können.
      4. ATP-Lösung wie folgt vorbereiten 0,017 g ATP pro Küvette (10 ml) wiegen, also 0,051 g pro 3 Küvetten oder 0,068 g für 4 Küvetten. Nehmen Sie 30 ml (für 3 Küvetten, 10 ml / Küvette) der Lösung bei pH 10,3 (verwenden Sie ein Zylinder Skala Glas) und legen Sie es in ein Glas Becher mit gewogenen ATP.
        1. Mischen Sie gründlich und messen Sie den pH-Wert. Den pH-Wert mit konzentrierter HCl reduzieren, bis der pH-Wert genau 9,40 erreicht.
      5. Bei Inkubation bei verschiedenen pH-Werten ist folgendes zu beachten. 10,3 Lösung in eine Küvette geben und in einem Wasserbad bei 37 ° C für 9 min inkubieren. 4.3 Lösung in eine weitere Küvette geben und 5 Minuten bei Raumtemperatur inkubieren. 4.6 Lösung in die letzte Küvette geben und 1 min bei RT inkubieren.
      6. Nach dem bevorzugten pH-WertInkubationsverfahren, den Inhalt jeder Küvette wie folgt anwenden. 15 mal mit dH 2 O waschen. Zu der Biopsieprobe ATP-Lösung (0,170 g ATP / 100 ml H 2 O) zugeben. In einem Wasserbad bei 37 ° C für 30 min inkubieren. 15 mal mit dH 2 O waschen.
      7. Zugabe von CaCl 2 -Lösung (1 g CaCl 2/100 ml H 2 O) zur Biopsieprobe in den Küvetten. Inkubation bei RT für 3 min. 15 mal mit dH 2 O waschen. CoCl 2 -Lösung (2 g CoCl 2/100 mL H 2 O) in die Biopsieprobe in den Küvetten geben. Inkubation bei RT für 3 min. 15 mal mit dH 2 O waschen.
      8. Setzen Sie es in (NH 4 ) 2 S Lösung für 30 s und waschen Sie sich 15 mal unter der Dunstabzugshaube. Kleben Sie die Biopsie Scheiben auf Folie Glas. Um Blasen zu vermeiden, drücke die Biopsien, aber nicht zu hart.
    6. Wählen Sie einen Bereich des Querschnitts ohne Artefakte oder Längsschnitte der Faser. Analysieren unter einer liGht mikroskop mit software.
    7. Beurteilen Sie die Querschnittsfläche (CSA), Kapillaren und Klassifizierung des Fasertyps ( dh Typ-I, IIA oder IIX) über eine Computerbildanalyse aus einem Mittelwert von mindestens 150-200 Fasern pro Biopsie. Aus einem Mikroskop-Bild von Muskelfasern im Querschnitt ist sicherzustellen, dass die drei Arten von Muskelfasern ( dh Typ-I, IIA und IIX) je nach pH-Färbung verschiedene Schattierungen von Weiß zu Grau bis Schwarz aufweisen , 4,34, 4,65 und 10,37).
    8. Beginnen Sie mit der Markierung von Typ-I-Fasern. Danach wird das Programm automatisch die anderen Typ-I-Fasern registrieren. Prüfen Sie, ob alle Typ-I-Fasern korrekt markiert sind. Um eine bestimmte Faser zu markieren, klicken Sie auf die Schaltfläche "Vector". Verwenden Sie den Cursor, um den Bereich für jede einzeln ausgewählte Muskelfaser zu messen.
    9. Nach der Analyse von Typ-I-Fasern fortsetzen Sie das gleiche Verfahren für Typ-IIA und Typ-IIX. Der Durchschnitt ± SEM für jede Art von Muskelfaser ( dh Typ I, IIA und IIX) hinsichtlich der Menge an Faser und der CSA für die RET- und CON-Gruppen berechnet werden.
      Anmerkung: Die Querschnittsfläche (CSA), Kapillaren und Klassifizierung des Fasertyps ( dh Typ I, IIA und IIx) wurden aus einem Mittelwert von 163 ± 9 Fasern pro Biopsie beurteilt.

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Representative Results

Material

In der Studie nahmen 21 relativ gesunde Frauen und Männer, 65-80 Jahre alt und mit BMI-Werten zwischen 20 und 30 kg · m -2 teil und wurden in zwei Gruppen randomisiert. Einzelpersonen in beiden Gruppen hatten relativ niedrige körperliche Aktivität Ebenen ( dh eine moderate alltägliche körperliche Aktivität und keine regelmäßige Bewegung Ausbildung). Eine Gruppe (n = 12, 6 Frauen und 6 Männer) führte RET unter einem Trainer für 1 Stunde dreimal pro Woche für acht Wochen, und die andere Gruppe diente als Kontrollen (n = 10, 5 Frauen und 5 Männer). Die RET- und CON-Gruppen wurden in Bezug auf Alter, Geschlecht und BMI ausgeglichen ( Tabelle 1 ). Weitere Themen wurden an die RET-Gruppe rekrutiert, um Ausfälle zu machen; In der RET-Gruppe wurden mehr über die CON-Gruppe erwartet.

</ Td> RET (n = 12) CON (n = 9)
Vor Post Vor Post
Alter Jahre) 71,4 ± 1,1 72,0 ± 1,4
BMI 24,6 ± 0,8 24,9 ± 0,8 23,2 ± 0,8 23,2 ± 0,8
Gewicht (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
Oberschenkel Querschnitt sindA (cm²) 188,9 ± 9 200 ± 8 *** 155 ± 12 154 ± 11
Faser Querschnittsfläche (cm²) Typ I 5452 ± 393 5567 ± 362 4889 ± 323 4807 ± 354
Typ IIa 4230 ± 610 # 4484 ± 434 # 4114 ± 535 # 3971 ± 494 #
Typ Iix 3678 ± 634 # 3554 ± 552 # 3392 ± 889 # 2913 ± 427 #

Tabelle 1: Eigenschaften der Teilnehmer. RET, Widerstand Übungstraining; CON, Kontrolle; BMI, Körpergewicht indEx; FFM, fettfreie Masse Die Werte sind von 12 (RET) und 9 (CON) Probanden, mit Ausnahme der Faserquerschnittsfläche (RET, n = 10; CON, n = 7) und werden als Mittelwert ± SEM dargestellt. **, p <0,01 versus vor; ***, p <0,001 versus pre; †, p <0,05 versus CON post; †††, p <0,001 versus CON post; #, P <0,05 gegenüber Typ I. Diese Tabelle wurde von Frank et al. Scand J. Med. Sci Sport . 2016: 26, 764-73. 28

Beta-Blocker-Anwender und solche mit koronarer Herzkrankheit und schweren neurologischen oder Gelenkproblemen wurden ausgeschlossen. Bei Baseline hatten einige Probanden: hoher Blutdruck (2 in jeder Gruppe); Depression (1 in jeder Gruppe); Und Medikamente für die Dyslipidämie (2 in RET und 1 in CON), Hypothyreose (1 in RET), ein frühes Stadium der Parkinson-Krankheit (RET). Medikamente wurden sporadisch für Asthma (1 in RET) und rheumatische Probleme (1 in CON) genommen. Eine Person hatte ein HerzschrittmacherR (CON).

Ein RET-Thema unterbrach das Training nach 6 Wochen wegen Rückenschmerzen, wurde aber noch in die Studie aufgenommen. Ein anfängliches CON-Thema wurde aufgrund von Knieproblemen während der Vorprüfung der Stärke ausgeschlossen. Die mit Asthma und der Herzschrittmacher wurden vom Zyklustest ausgeschlossen.

Die Probanden gaben ihre schriftliche Zustimmung, nachdem sie über mögliche Unannehmlichkeiten und Risiken in den Test- und Trainingseinheiten informiert worden waren.

Daten werden als Mittelwerte ± SEM dargestellt. Die Unterschiede zwischen RET und CON wurden auf statistische Signifikanz mit zweifach wiederholten Maßnahmen ANOVA unter Verwendung eines statistischen Programms getestet. Bei signifikanten Hauptwirkungen oder Wechselwirkungen wurden Unterschiede bei Post-hoc-Analysen (Fisher LSD) festgestellt. Die statistische Signifikanz wurde bei p <0,05 angenommen.

Abbildung 2A ). Der Dynamometer zeigte auch die Geschwindigkeit der Kraftentwicklung (RFD) mit einem Anstieg von 52% (bei den ersten 0-30 ms) für die RET-Gruppe ( Abbildung 2B ). Für die CON-Gruppe wurde die konzentrische Stärke während der Interventionszeit reduziert. Die Trainingsbelastung für RET verbesserte sich um 19-72% für die ausgeübten Trainingsübungen.

Figur 2
Abbildung 2: Ergebnisse der Stärkemessung. Die Wirkung des Widerstandes ex(EVET), exzentrisches (ECC) und konzentrisches (CONC) Drehmoment und ( B ) Geschwindigkeit der Kraftentwicklung (RFD) während 0-30 ms und 0- 200 ms der statischen Knieverlängerung Die Werte stammen aus 12 (RET) und 9 (CON) und werden als prozentuale Veränderung gegenüber Basalwerten (Mittelwert ± SEM) dargestellt. *, P <0,05 versus vor; **, p <0,01 versus vor; ***, p <0,001 versus vor. Diese Figur wurde von Frank et al. Scand J. Med. Sci Sport . 2016: 26, 764-73. 28 Bitte klicken Sie hier um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Aus den Muskelbiopsieproben zeigte die Histochemie an, dass die Menge an Fasertyp IIa anstieg, und es gab einen Trend zu einer Abnahme von IIx für die RET-Gruppe. So zeigte die RET-Gruppe eine Änderung an aMehr oxidatives Profil in Bezug auf die Faserzusammensetzung ( Abbildung 3 ). Beachten Sie, dass aus den Biopsien von vier Probanden (zwei von jeder Gruppe) keine zuverlässigen Querschnitte erhalten werden konnten und die Ergebnisse dieser Themen ausgeschlossen wurden.

Abbildung 3
Abbildung 3: Zusammensetzung des Muskelfasertyps. Die Wirkung des Resistenztrainings ( A , RET) oder Kontrollperiode ( B , CON). Die Werte sind aus 10 (RET) und 7 (CON) Probanden und werden als Mittelwert ± SEM dargestellt. (*), P = 0,068 versus vor; **, p <0,01 versus vor; †, p <0,05 versus CON post. Diese Figur wurde von Frank et al. Scand J. Med. Sci Sport . 2016: 26, 764-73. 28 Bitte cliCk hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Darüber hinaus zeigten Western-Blot-Analysen zur Bestimmung des Proteingehalts im Zusammenhang mit der Signalisierung der Muskelproteinsynthese einen Anstieg von 69% sowohl für Akt als auch für mTOR (Säugetierziel von Rapamycin) unter der RET-Gruppe ( Abbildung 4A und Abbildung 5 ). Western-Blot-Analysen zeigten auch bei mitochondrialen Proteinen eine Zunahme von etwa 30% sowohl für OXPHOS-Komplex II als auch für Citrat-Synthase und von 90% für komplexes IV in der RET-Gruppe ( Abbildung 4B und Abbildung 5 ). Als primäre Antikörper wurden mTOR, Akt und OXPHOS verwendet. Anti-Kaninchen oder Anti-Maus-HRP wurde als sekundärer Antikörper verwendet. Die Proteinbanden für den OXPHOS-Komplex I waren nicht deutlich sichtbar, und diese Daten wurden verworfen.

Abbildung 4 Abbildung 4: Muskelprotein Ergebnisse. Die Wirkung des Resistenzübungstrainings (RET) oder eines Kontrollzeitraums (CON) auf Veränderungen des Muskelgehaltes von Akt- und mTOR-Proteinen ( A ) und mitochondrialen Proteinen ( B ). Akt, Proteinkinase B; MTOR, Säugetierziel von Rapamycin; CS, Citrat-Synthase. Werte sind die Mittel ± SEM von 11 (RET) und 9 (CON) Themen. *, P <0,05; **, p <0,01; ***, p <0,001 versus basal. †, p <0,05; ††, p <0,01; †††, p <0,001 versus CON post. Diese Figur wurde von Frank et al. Scand J. Med. Sci Sport . 2016: 26, 764-73. 28 Bitte klicken Sie hier um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 5 = "/ Files / ftp_upload / 55518 / 55518fig5.jpg" />
Abbildung 5: Western-Blot-Bilder. Gemessenes Muskelprotein vor und nach acht Wochen der Intervention. Repräsentative Bilder von einem Fach in den RET- und CON-Gruppen. Diese Figur wurde von Frank et al. Scand J. Med. Sci Sport . 2016: 26, 764-73. 28 Bitte klicken Sie hier um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Nur die RET-Gruppe zeigte eine erhöhte aerobe Kapazität im Zyklustest (nach dem Vorversuch). Bei der höchsten submaximalen Intensität zeigte die Herzfrequenz (HR) einen starken Trend zur Abnahme des RET und steigt in der CON-Gruppe ( Abbildung 6A ). Darüber hinaus wurde RER (Atemaustauschverhältnis = CO 2 / O 2 ) für die RET-Gruppe nur signifikant reduziert (Lass = "xfig"> Abbildung 6B).

Abbildung 6
Abbildung 6: Atemwegserkrankungen Vor- und Nachwiderstandstraining (RET) oder Kontrollzeitraum (CON). ( A ) HR, Herzfrequenz und ( B ) RER, Atemaustauschverhältnis bei niedrigem (30 W) und hoch- (60-120 W) Intensitäts-Steady-State-Cycling. Die Werte sind von 11 (RET) und 8 (CON) Probanden (zwei Probanden wurden wegen Asthma und der Verwendung eines Herzschrittmachers ausgeschlossen) und werden als Mittelwert ± SEM dargestellt. (*) P = 0,056 (RET) und p = 0,068 (CON) gegenüber vor; * P <0,05 versus vor. Diese Figur wurde von Frank et al. Scand J. Med. Sci Sport . 2016: 26, 764-73. 28 Bitte klicken Sie hier um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

S = "jove_content" fo: keep-together.within-page = "1"> Die Ergebnisse der RET-Gruppe aus dem Glukosetoleranztest zeigten eine verbesserte Blutzuckerwerte, sowohl bei Blutwerten nach 2 h (14%) als auch bei der Fläche unter dem Kurve (21%, Abbildung 7A ).

Abbildung 7
Abbildung 7: Plasmaglukose während OGTT. Der Test wurde durchgeführt vor- (●) und post- (○) Widerstand Übungstraining (RET, A ) oder eine Kontrollperiode (CON, B ). AUC- Glukose , Fläche unter der Kurve für Plasmaglukose. Die Werte sind aus 12 (RET) und 9 (CON) Probanden und werden als Mittelwert (Plasmaglukose) und Mittelwert ± SEM (AUC Glukose) dargestellt . * P <0,05 versus vor. Diese Figur wurde von Frank et al. Scand J. Med. Sci Sport . 2016: 26, 764-73. 28Rce.jove.com/files/ftp_upload/55518/55518fig7large.jpg "target =" _ blank "> Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Das Blutlipidprofil verbesserte sich für die RET-Gruppe mit einer Abnahme des Apolipoproteins B (8%). Für CON wurde eine Zunahme festgestellt (10%). Weiterhin erhöhte sich die fettfreie Masse (FFM) um 3% und die Oberschenkelquerschnittsfläche (CSA) um 7% für die RET-Gruppe ( Tabelle 1 ). Die beurteilten Verbesserungen, die nach der kurzen Periode des progressiven Krafttrainings in der mitochondrialen Funktion, der aeroben Kapazität, der Glukosetoleranz, der Muskelkraft und der Kraft gesehen werden, sind in hohem Maße wünschenswerte gesundheitliche Auswirkungen in einer älteren Population.

Die acht Krafttrainingsübungen sind in Abbildung 8 dargestellt . Jede Trainingsaufgabe wurde in jeder Trainingseinheit dreimal pro Woche für jeweils acht Wochen durchgeführt.


Abbildung 8: Die acht Trainingsübungen. Die Übungen wurden bei 75-80% von 1 RM, 12 Mal / Set, mit drei Sets / Übung und Training durchgeführt. Die Übungen waren: "Beinpresse" und "Abdominal Crunches" ( A ), "Brustdrücken" und "Rückenverlängerungen" ( B ), "Schulterpresse" und "Sitzen Rudern" ( C ) und "Bein Verlängerungen" und " Beinlocken "( D ). Das Spektrum der Bewegungen in den Krafttrainingsübungen wird hier gezeigt. Bei der sitzenden Bauchkrümmung sollte der Kofferraum von der aufrechten Position auf 60 ° vorwärts gezogen werden. Bei sitzender Rückenverlängerung wird der Kofferraum aus einer fast aufrechten Sitzposition nach hinten in eine waagerechte Liegeposition gebracht. Sowohl die sitzenden Übungen, Beinpressen und Bein extensioNs, wurden mit den Beinen in 90 ° Kniebeugung durchgeführt und endete kurz bevor die Beine begradigt wurden (nahe 0 ° in den Knien). Bein-Locken (in der Bauchlage), wo von fast begradigten Beinen bis etwa 100 ° Kniebeugung durchgeführt. Sowohl die sitzenden Übungen, die Brustpresse als auch die Schulterpresse wurden von 90 ° Ellenbogenbeugung bis kurz vor der Armeung (nahe 0 °) durchgeführt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

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Discussion

In dieser Studie wurden eine Reihe von Techniken verwendet, um die Auswirkungen der kurzfristigen progressiven Widerstandstraining auf ältere Themen Muskel-Funktion / Morphologie, aerobe Kapazität und Glukosetoleranz zu untersuchen. Der Hauptfund war, dass im Vergleich zu einer Kontrollgruppe viele Verbesserungen in der Muskel-aerobe Kapazität, Glukosetoleranz, Kraft, Kraft und Muskelqualität ( dh Protein, das an der Zell-Signalisierung und Muskelfaser-Zusammensetzung beteiligt ist) aufgetreten sind. Eine Zunahme wurde beispielsweise gesehen für: statische, exzentrische und konzentrische maximale Knieverlängerungsstärke (8-12%); Die Trainingsbelastung (19-72%), maximale Geschwindigkeit der Kraftentwicklung (RFD) bei den ersten 0-30 ms (52%); Mehrere mitochondriale Proteine ​​(30-90%); Die Proteine ​​Akt und mTor, die an der Muskelproteinsynthese beteiligt sind (beide 69%).

Ältere Menschen können bei einem solchen Projekt Schwierigkeiten mit nachhaltiger Gesundheit haben. Man muss sich der Gefahr für verschiedene Verletzungen durch Testi bewusst seinNg und Ausbildung unter ungeübten älteren Menschen. Eine Person in der RET-Gruppe am Ende der Trainingszeit hatte einen Rückfall von früheren Rückenproblemen. Allerdings blieben keine Verletzungen oder Unannehmlichkeiten während des Ausbildungsprojekts für eine längere Zeit nach dem Ende der Untersuchung unter den alten Teilnehmern. Modifikationen können manchmal getan werden, wann, wie viel und wie intensiv das Training durchgeführt werden soll. In Bezug auf das Krafttrainingsregime ist es vorzuziehen, dass der Trainer die für jede Trainingsübung erhaltene Last registriert und bei jeder Trainingseinheit belegt wird, so dass eine ordnungsgemäße Progression während des gesamten Zeitraums verfolgt werden kann. Bei der Festigkeitsmessung mit dem isokinetischen Dynamometer ist es wichtig, jeglichen Fehler im Messverfahren zu vermeiden, damit die älteren Patienten ihre maximale Leistung während ihrer Versuche nicht verpassen. Aus diesem Grund ist es wertvoll, Warm-ups zu haben. Verwenden Sie 8-10 min Ergometer Radfahren auf submaximalen Ebenen vor der FestigkeitsmessungS, gefolgt von anfänglichen Versuchen als Einführungsverfahren im Dynamometer für Kniefestigkeitsaufzeichnungen. Darüber hinaus ist es eine gute Idee, vier Aufnahmen während der Aufnahmen von jeder Art von Muskelkraft Kontraktion durchzuführen; Der höchste gefundene Wert kann ausgewählt werden. Es ist auch von großem Wert, die Modifikation der Festigkeitsbewertung in Bezug auf die Geschwindigkeit zu untersuchen, wenn die Testparameterleistung erreicht wird. Insbesondere ist eine erhöhte Macht ein wichtiger Faktor für eine verbesserte Gesundheit bei älteren Menschen. In Bezug auf die Biopsie werden die Probanden angewiesen, Aspirin oder andere Antikoagulationsmittel vor und nach der Biopsie zu vermeiden. In Bezug auf die Bestimmung des Muskelfaserbereichs in doppelten Biopsien aus demselben Bein für Typ I, Typ 2A und Typ 2B sind die gemeldeten Fehler etwa 10, 15 und 15% bzw. 29 . Dies muss bei der Bewertung einer solchen Analyse von einer Muskelbiopsie berücksichtigt werden.

Die Einschränkungen beinhalten Bedenken hinsichtlich der westlichen bLos; Die Methode gibt keine Informationen über die Proteinlokalisierung und hängt stark von der Spezifität und Qualität des Antikörpers ab (ein wichtiges Thema). Die mehrstufige Analyse erhöht das Fehlerrisiko und verschlimmert die Fehlersuche. Allerdings gibt es mehrere Vorteile der Western Blotting: Es ist relativ billig und schnell; Es gibt eine hohe Datenausgabe in Bezug auf die benötigte Menge an Gewebe; Man erhält Informationen über Proteinexpression und Proteingröße; Und schließlich beträgt der Variationskoeffizient im allgemeinen weniger als 5%. Die Kraft des Krafttrainings betrug nur acht Wochen, und es wurden keine späteren Nachfolgemaßnahmen mit diesen älteren Menschen gemacht. Die Glukosetoleranztests auf der Basis von Trinkglukoselösungen (OGTT) werden nicht als geeignet angesehen, wenn die Glukose direkt in das Blut injiziert wird. Allerdings ist die Methode mit OGTT verwendet, ist billiger, einfacher zu verwalten und ist weit verbreitet in der Klinik verwendet. Bezüglich der Festigkeitsmaße mit dem isokinetischen Dynamometer, Nur Muskeln, die zur Knieverlängerungskraft beitrugen, wurden untersucht, und nicht die anderen großen Körpermuskelgruppen.

Neben der verbesserten Festigkeit verbesserte das Krafttraining auch die Glukosetoleranz und die Muskeloxidationskapazität. Es gab große Anstiege der Trainingsbelastung für jede ausgeübte Übung (19-72%), was zeigt, dass das Widerstandstraining eine wesentliche Verbesserung der Gesamtstärke ergab. Messungen mit einem isokinetischen Dynamometer lieferten detailliertere Informationen über die Knie-Extensor-Funktion. Das Drehmoment bei statischer, exzentrischer und konzentrischer Kontraktion erhöhte sich um 8-12%. Darüber hinaus führte das Widerstandstraining zu einer starken Zunahme (52%) in der Geschwindigkeit der Kraftentwicklung (RFD) während der Anfangsphase der Kontraktion (0-30 ms), während es unverändert zwischen 0-200 ms war. Das Trainingsprotokoll war gut verträglich und im Gegensatz zu unseren Erwartungen gab es keine Ausfälle in der RET-Gruppe.

Widerstandstraining resultiertD in Hypertrophie, gemessen als Anstieg der FFM, Oberschenkelumfang und Oberschenkel Querschnittsfläche. Die CSA der verschiedenen Muskelfasertypen wurde nach dem RET nicht signifikant verändert, aber es gab eine Verschiebung der Fasertypzusammensetzung vom Typ IIx zum Typ IIa. Da Typ-IIa-Fasern größer sind als Typ-IIx-Fasern, trug dies zur erhöhten Muskelmasse bei. In der RET-Gruppe bedeutet dies, dass die Proteinsynthese verbessert wurde. Der zugrundeliegende molekulare Signalweg für die Proteinsynthese beinhaltet die Aktivierung von Akt und mTOR. Ältere Menschen haben weniger MTOR-Protein im Muskel 30 , was die Proteinsynthese einschränken kann. Ein interessanter Roman ist der erhöhte Proteingehalt von mTOR und Akt in der RET-Gruppe. Die beobachtete Zunahme von mTOR kann jedem möglichen anabole Widerstand entgegenwirken und zu einer erhöhten Proteinsynthese beitragen.

VO 2max oder, richtiger, VO 2peak , wird oft als das Maximum bewertet VO 2 gemessen während eines Tests, bei dem die Arbeitsgeschwindigkeit schrittweise erhöht wird, bis zur Erschöpfung. Allerdings ist es bei älteren, schwachen Fächern problematisch, abschließende Übungsversuche zu verwenden. Ein Problem ist, dass es nicht ungewöhnlich ist, dass ältere Menschen eine latente Herz-Kreislauf-Erkrankung haben, die bei einem erschöpfenden Übungstest zu einem erhöhten Risiko für Herzinfarkt führt. Ein weiteres, technischeres Problem ist, dass die reduzierte Muskelkraft anstatt eine kardiorespiratorische Begrenzung die Arbeitsrate während der inkrementellen Übung einschränken kann. Die Interpretation der Daten wird unter diesen Bedingungen komplizierter sein. Eine alternative Methode, die in dieser Studie verwendet wird, ist die Messung von HR und RER zu einem festen Arbeitsraten vor und nach der Intervention. Die Ergebnisse zeigten, dass der HR im RET eher abnahm, aber in der CON-Gruppe zunahm. Dies deutet darauf hin, dass Krafttraining verbessert VO 2max und Ausdauer Ausübung Kapazität. Diese Ergebnisse entsprechen den Ergebnissen in einigen 9 ,"Xref"> 31, aber nicht alle 32 , frühere Studien. Darüber hinaus zeigen mehrere Erkenntnisse in dieser Studie, dass die Muskel-aerobe Kapazität verbessert ( dh mit Änderungen an einer oxidativeren Fasertyp-Zusammensetzung und Erhöhung in einer Anzahl von mitochondrialen Proteinen). Obwohl es bekannt ist, dass Ausdauertraining Muskel-Aerobe Kapazitäten bei älteren Menschen verbessert, Studien von Krafttraining geben eine widersprüchlichere Sicht 8 , 9 , 10 , 33 . Unterschiede im Ausbildungsstatus und Ausbildungsprogramme können die unterschiedlichen Ergebnisse in verschiedenen Studien erklären. Die gegenwärtigen Ergebnisse zeigen eine robuste Zunahme von mehreren mitochondrialen Proteinen nach nur acht Wochen Training (vorherige Interventionszeiten waren> 12 Wochen) zeigen, dass Krafttraining eine effektive Strategie zur Verbesserung der Muskeloxidationskapazität sein kann.

Trotz des kurzen Eingriffs wurde in der RET-Gruppe eine verbesserte Glukosetoleranz beobachtet, wie die Reduktion der AUC- Glukose und der GLU 120 min zeigt . Obwohl Fettleibigkeit und körperliche Inaktivität Faktoren sind, die mit einem erhöhten Risiko für Insulinresistenz und Typ-2-Diabetes verbunden sind, bleiben die molekularen Mechanismen unklar. Die veränderte Körperzusammensetzung mit erhöhter Muskelmasse wird wahrscheinlich zur verbesserten Glukosetoleranz in der RET-Gruppe beitragen. Darüber hinaus wurde vermutet, dass die Insulinresistenz mit einem sesshaften Lebensstil verbunden ist, mit überschüssiger Lipidversorgung, die zu Lipotoxizität, mitochondrialer Dysfunktion und oxidativem Stress führt 3 . Die vorliegende Studie zeigt, dass Resistenztraining zu einer robusten Zunahme der mitochondrialen oxidativen Proteine ​​führt. Wir vermuten, dass die erhöhte Muskel-Oxidationskapazität ein Faktor ist, der die erhöhte Glukosetoleranz erklärt.

Untersuchungen mit längeren Follow-ups sind wünschenswertIn der Lage zu zeigen, ob und wie lange die gesundheitlichen Auswirkungen in Bezug auf verbesserte Muskel-aerobe Kapazität, Stärke, Macht, Glukose und Lipid-Werte bestehen bleiben. Auch ist es von Wert, die ausreichende Dosis des regelmäßigen Krafttrainings bei älteren Menschen zu bestimmen. Zukünftige Anwendungen sind auch Festigkeitsmessungen in großen Muskelgruppen außer den Knieextensoren. Man kann auch einige andere detaillierte Analysen innerhalb der Muskelzellen in Bezug auf verschiedene Proteine ​​und Funktionen innerhalb und ohne die Mitochondrien.

Es ist wichtig, einen Tag zwischen jedem Testtag ohne kräftige oder anhaltende körperliche Aktivität, am selben Tag oder am Tag vor den Tests zu haben, da dies das Ergebnis der Einschätzungen beeinflussen kann. Beispiele für kritische Schritte bezüglich der Histochemie und der ATPase-Färbung für die Fasertypzusammensetzung umfassen die Sicherstellung, dass das Stück aus der Biopsie kurz nach der Biopsie mit Isopentan behandelt wird und dass das Isopentan auf der rechten Seite istT Temperatur, so dass die Biopsie nicht zerstört wird. Weiterhin muss das Biopsiestück "gestreckt oder installiert" werden, so dass die Fasern vor der Behandlung mit Isopentan in die gleiche Richtung zeigen. Während der Färbung muss der pH-Wert und die Temperatur des Labors optimal sein (und das ist schwer vorherzusagen). Allerdings ist dies der einzige Weg, um die Faser-Typen und Faser-Bereich zu gewährleisten. Darüber hinaus ist die Methode schnell, zeigt Ergebnisse innerhalb von zwei Tagen, und die Technik ist relativ preiswert, ohne kostspielige Chemikalien oder Geräte benötigt.

Die deutliche Verbesserung der Muskel-Aerobic-Kapazität nach Krafttraining fordert die Ansicht, dass Ausdauertraining ist die bevorzugte Art der Übung. Bei älteren Menschen mit niedrigem VO 2max und Muskelkraft, Ausdauer Übung muss bei niedrigen Intensitäten durchgeführt werden. Einer der Hauptreize der mitochondrialen Biogenese ist der Muskel energetische Stress 34 . Krafttraining induCes eine große lokale energetische Stress, während dies weniger prominent ist während low-intensity Ausdauer Übung. Wir vermuten, dass bei älteren Menschen Krafttraining effizienter ist als Ausdauertraining zur Verbesserung der Muskel-Aerobic-Kapazität. Darüber hinaus kann bei der Betrachtung der Verbesserungen in einer Reihe von gesundheitsbezogenen Parametern und der hohen Compliance, Krafttraining für ältere Menschen empfohlen werden.

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Disclosures

Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.

Acknowledgments

Die Autoren bedanken sich bei Andrée Nienkerk, Dennis Peyron und Sebastian Skjöld für die Betreuung der Trainings und mehrere Tests; Zu den teilnehmenden themen; Zu Tim Crosfield für Sprachrevision; Und die wirtschaftliche Unterstützung der schwedischen Schule für Sport- und Gesundheitswissenschaften.

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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