تحسين القوة، والسلطة، والقدرة الهوائية العضلات، والتسامح الجلوكوز من خلال التدريب على المدى القصير قوة التقدمية بين كبار السن
Summary
وقد تم التحقيق في تأثير التدريب على المقاومة على المدى القصير على كبار السن من خلال الاستخدام المتزامن لعدة طرق. بالمقارنة مع مجموعة السيطرة، شوهدت العديد من التحسينات، بما في ذلك على القدرة الهوائية العضلات، والتسامح الجلوكوز، والقوة، والطاقة، وجودة العضلات ( أي البروتين تشارك في إشارات الخلية وتركيب الألياف العضلية نوع).
Abstract
يصف هذا البروتوكول الاستخدام المتزامن لمجموعة واسعة من الأساليب لدراسة القدرة الهوائية العضلات، والتسامح الجلوكوز والقوة، والسلطة في كبار السن الذين يؤدون تدريب المقاومة على المدى القصير (ريت). أجريت تدريبات المقاومة المقاومة التدريجي لمدة 1 ساعة ثلاث مرات في الأسبوع أكثر من 8 أسابيع من قبل المشاركين ريت (71 ± 1 سنة، مجموعة 65-80). بالمقارنة مع مجموعة السيطرة دون تدريب، وأظهرت ريت تحسينات على التدابير المستخدمة للإشارة إلى القوة، والقدرة على تحمل الجلوكوز، والعديد من المعلمات من القدرة الهوائية العضلات. تم تدريب القوة في صالة الألعاب الرياضية مع معدات اللياقة البدنية قوية فقط. وسمح مقياس ديناميكية الحركة لقوة إكستنسور الركبة بقياس قوة متحدة المركز وغريبة الأطوار وقوة ثابتة، والتي زادت لمجموعة ريت (8-12٪ بعد الاختبار مقابل الاختبار المسبق). أظهرت قوة (معدل نمو القوة، رفد) في 0-0 مس الأولى زيادة لمجموعة ريت (52٪). اختبار تحمل الجلوكوز مع فريكأظهرت قياسات الجلوكوز في الدم تحسينات فقط لمجموعة ريت من حيث قيم الجلوكوز في الدم بعد 2 ساعة (14٪) والمنطقة تحت المنحنى (21٪). تحسنت أيضا نسبة الدهون في الدم (8٪). من عينات خزعة العضلات أعدت باستخدام الكيمياء النسيجية، وكمية من نوع الألياف إيا زيادة، والاتجاه نحو انخفاض في إيكس في مجموعة ريت يعكس تغيير في لمحة أكثر أكسدة من حيث تكوين الألياف. لطخة غربية (لتحديد محتوى البروتين ذات الصلة إلى الإشارات لتخليق البروتين العضلي) أظهرت ارتفاعا بنسبة 69٪ في كل من أكت و متور في مجموعة ريت. وأظهرت هذه أيضا زيادة في البروتينات الميتوكوندريا ل أوكسفوس المجمع الثاني و سينثاس سترات (على حد سواء ~ 30٪) وللمعقد الرابع (90٪)، في مجموعة ريت فقط. ونحن نبرهن على أن هذا النوع من التدريب على المقاومة التقدمية يقدم تحسينات مختلفة (على سبيل المثال، القوة، والطاقة، والقدرة الهوائية، والتسامح الجلوكوز، والشخصية الدهون البلازما).
Introduction
ويرتبط الشيخوخة مع فقدان كتلة العضلات (ساركوبينيا)، والقوة، والسلطة. انخفاض القوة، وربما الأهم من ذلك، السلطة، ويؤدي إلى الجمود، وزيادة خطر الإصابة، وانخفاض نوعية الحياة. تدريب المقاومة هو استراتيجية معروفة لمواجهة ساركوبينيا وتدهور وظيفة العضلات. ويمكن الحصول على تقدير تقريبي للقوة العضلية من الحمل أو عدد من التكرار يتحقق. ومع ذلك، فقد حصلت هذه الدراسة على معلومات أكثر تفصيلا ودقة عن وظيفة العضلات باستخدام مقياس الديناميكية إيزوكينتيك لجمع المعلومات عن عزم الدوران خلال الانكماش متساوي القياس، متحدة المركز وغريب الأطوار، وكذلك على حركية تطوير القوة.
القدرة الهوائية، سواء على مستوى الجسم كله (فو 2max ) وفي العضلات والهيكل العظمي، وانخفاض في كبار السن. الانخفاض في معدل ضربات القلب مع العمر يفسر جزء كبير من الانخفاض في فو 2max 1 ، ولكن خفضت موسوالقدرة على التأكسد كلي، ترتبط إلى حد كبير إلى انخفاض النشاط البدني 2 ، لا يساهم. ويمكن أيضا أن تشارك وظيفة الميتوكوندريا ضعيفة في تطوير ساركوبينيا ومقاومة الأنسولين 3 . تم تقييم القدرة الهوائية العضلية في خزعات العضلات من خلال التحاليل البيوكيميائية لمحتويات الانزيمات الميتوكوندريا والمجمعات البروتينية الموجودة في المصفوفة ( أي سينثاس سترات) والغشاء الميتوكوندري الداخلي. وبالإضافة إلى ذلك، استخدمت التقنيات النسيجية لقياس تأثير التدريب على المقاومة على مورفولوجيا العضلات ( أي تكوين الألياف، والألياف منطقة مستعرضة، وكثافة الشعرية). وهناك طريقة بديلة لتقييم القدرة الهوائية العضلية سيكون لاستخدام الطيفي الرنين المغناطيسي لقياس معدل إعادة التركيب الفوسفات الكرياتين بعد النضوج الناجم عن ممارسة 4 . هذا الأسلوب يوفر تقديرا في الجسم الحي العضلات الهوائية السعةولكن لا يمكن التمييز بين ضعف الميتوكوندريا واضطرابات الدورة الدموية. وعلاوة على ذلك، فإن ارتفاع تكاليف المعدات تحد من استخدام هذه التقنية في معظم المختبرات. القدرة الهوائية (فو 2max وكثافة الميتوكوندريا) يمكن تحسينها من خلال ممارسة التحمل في كل من الشباب وكبار السن 5 ، 6 . ومع ذلك، فإن تأثير التدريب على المقاومة على هذه المعلمات تم التحقيق أقل، وخاصة في الموضوعات المسنين، والنتائج متضاربة 7 ، 8 ، 9 ، 10 .
مرض السكري من النوع 2 هو مرض واسع الانتشار لدى السكان المسنين. الخمول البدني والسمنة هي العوامل الرئيسية ذات الصلة بنمط الحياة التي تفسر زيادة الإصابة بداء السكري من النوع 2. وغالبا ما ينصح التمارين الرياضية منخفضة الكثافة للمواضيع مع انخفاض تحمل الجلوكوز. ومع ذلك، فمن غيرلير كيف قوة التدريب في كبار السن يؤثر على تحمل الجلوكوز / حساسية الأنسولين 11 ، 12 . الطريقة الأكثر دقة لقياس حساسية الأنسولين هي استخدام تقنية المشبك الجلوكوز، حيث يتم الحفاظ على الجلوكوز في الدم باستمرار عن طريق التسريب الجلوكوز خلال ظروف الأنسولين المرتفع 13 . العيوب مع هذه التقنية هي أنه مضيعة للوقت وغزو (قسطرة الشرايين) ويتطلب مرافق المختبرات الخاصة. في هذه الدراسة، تم استخدام اختبار تحمل الجلوكوز عن طريق الفم، وهو أمر شائع في وحدات الرعاية الصحية. هذه الطريقة مناسبة عندما يتم التحقيق في عدة مواضيع لفترة محدودة من الزمن.
ويمكن تلخيص الاختبار والجدول الزمني للإجراءات التجريبية على النحو التالي. استخدام ثلاثة أيام منفصلة للاختبار قبل وبعد فترة ثمانية أسابيع، مع نفس الترتيب وجداول زمنية تقريبية (≥24 ساعة بين كل يوم، < قوي> الشكل 1). في يوم الاختبار الأول، قياس: بيانات أنثروبومترية، مثل الارتفاع، كتلة الجسم، كتلة خالية من الدهون (ففم)، ومحيط الساق العلوي ( أي 15 سم فوق الرضفة الرأسية في موقف ضعيف مستلق). سوبكسيمال ركوب الدراجات القدرة؛ وقوة العضلات في الركبة، كما هو موضح في الخطوات 4 و 5. أخذ خزعة العضلات من الفخذ في يوم الاختبار الثاني. لمزيد من الأوصاف، راجع الخطوة 6.1. اختبار التسامح الجلوكوز عن طريق الفم (أوغت) في يوم الاختبار الماضي. لمزيد من الأوصاف، راجع الخطوة 7.1. اطلب من جميع المشاركين تجنب النشاط البدني القوي لمدة 24 ساعة وللسرعة بين عشية وضحاها قبل كل يوم اختبار. ومع ذلك، اطلب منهم تجنب النشاط البدني المضني لمدة 48 ساعة قبل يوم اختبار أوغت. اطلب منهم متابعة نشاطهم البدني العادي وعاداتهم الغذائية اليومية. نلاحظ أن ما قبل وبعد التدخل، كل من تناول الطعام المبلغ عنها ذاتيا ونوع من الأطعمة لم يتغير.
فيجيمج "سرك =" / فيليز / ftp_upload / 55518 / 55518fig1.jpg "/>
الشكل 1: البروتوكول التجريبي. رسم تخطيطى. كان التوقيت بين الاختبارات الثلاثة السابقة والاختبارية مماثل لكل موضوع وكان على الأقل 24 ساعة. يتم إعطاء مزيد من التفاصيل في النص. تم تعديل هذا الرقم من فرانك وآخرون. Scand. J. ميد. الخيال العلمي. الرياضة . 2016: 26، 764-73. 28 الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
هدفت هذه الدراسة إلى التعرف على تأثير تدريب المقاومة على المدى القصير لدى المسنين على قدرة الأكسدة العضلية وتحمل الجلوكوز. وكان الهدف الثاني لدراسة تأثير على القوة والسلطة، وتحسينات نوعية العضلات ( أي البروتينات المشاركة في إشارات الخلية والعضلات الألياف تكوين نوع).
Protocol
Representative Results
Discussion
في هذه الدراسة، تم استخدام عدد من التقنيات للتحقيق في آثار التدريب على المقاومة التقدمية على المدى القصير على وظيفة العضلات المسنين / مورفولوجيا، القدرة الهوائية، والتسامح الجلوكوز. وكانت النتيجة الرئيسية هي أنه، بالمقارنة مع مجموعة السيطرة، حدثت العديد من التحسي?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
المؤلفون ممتنون لأندري نينكيرك، دينيس بيرون، وسيباستيان سكولد للإشراف على الدورات التدريبية والعديد من الاختبارات. إلى المواضيع المشاركة؛ إلى تيم كروسفيلد لمراجعة اللغة؛ وإلى الدعم الاقتصادي المقدم من المدرسة السويدية للرياضة والعلوم الصحية.
Materials
| Western blot | |||
| Pierce 660nm 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 | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Antibodies | |||
| mTOR (1:1000) | Cell Signaling, Danvers, Massachusetts, USA | 2983 | |
| Akt (1:1000) | Cell Signaling, Danvers | 9272 | |
| Secondary anti-rabbit and anti-mouse HRP-linked (1:10000) | Cell Signaling, Danvers | ||
| Citrate synthase (CS) (1:1000) | Gene tex, San Antonio, California, USA | ||
| OXPHOS (1:1000) | Abcam, Cambridge, UK | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Equipment – Analysis of muscle samples | |||
| Bullet Blender 1.5 for homogenizing | Next Advance, New York, USA | ||
| Plate reader | Tecan infinite F200 pro, Männedorf, Switzerland | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
References
- Carrick-Ranson, G., et al. The effect of age-related differences in body size and composition on cardiovascular determinants of VO2max. J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 68 (5), 608-616 (2013).
- Peterson, C. M., Johannsen, D. L., Ravussin, E. Skeletal muscle mitochondria and aging: a review. J. Aging. 2012, 194821 (2012).
- Russell, A. P., Foletta, V. C., Snow, R. J., Wadley, G. D. Skeletal muscle mitochondria: a major player in exercise, health and disease. Biochim. Biophys. Acta. 1840 (4), 1276-1284 (2014).
- Conley, K. E., Jubrias, S. A., Esselman, P. C. Oxidative capacity and ageing in human muscle. J. Physiol. 526 (Pt 1), 203-210 (2000).
- Holloszy, J. O. Adaptation of skeletal muscle to endurance exercise. Med. Sci. Sports. 7 (3), 155-164 (1975).
- Menshikova, E. V., Ritov, V. B., Fairfull, L., Ferrell, R. E., Kelley, D. E., Goodpaster, B. H. Effects of exercise on mitochondrial content and function in aging human skeletal muscle. J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 61 (6), 534-540 (2006).
- Balakrishnan, V. S., et al. Resistance training increases muscle mitochondrial biogenesis in patients with chronic kidney disease. Clin. J. Am. Soc. Nephrol. 5 (6), 996-1002 (2010).
- Ferrara, C. M., Goldberg, A. P., Ortmeyer, H. K., Ryan, A. S. Effects of aerobic and resistive exercise training on glucose disposal and skeletal muscle metabolism in older men. J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 61 (5), 480-487 (2006).
- Frontera, W. R., Meredith, C. N., O’Reilly, K. P., Evans, W. J. Strength training and determinants of VO2max in older men. J. Appl. Physiol. (1985). 68 (1), 329-333 (1990).
- Toth, M. J., Miller, M. S., Ward, K. A., Ades, P. A. Skeletal muscle mitochondrial density, gene expression, and enzyme activities in human heart failure: minimal effects of the disease and resistance training. J. Appl. Physiol. (1985). 112 (11), 1864-1874 (2012).
- Zachwieja, J. J., Toffolo, G., Cobelli, C., Bier, D. M., Yarasheski, K. E. Resistance exercise and growth hormone administration in older men: effects on insulin sensitivity and secretion during a stable-label intravenous glucose tolerance test. Metabolism. 45 (2), 254-260 (1996).
- Davidson, L. E., et al. Effects of exercise modality on insulin resistance and functional limitation in older adults: a randomized controlled trial. Arch. Intern. Med. 169 (2), 122-131 (2009).
- DeFronzo, R. A., Tobin, J. D., Andres, R. Glucose clamp technique: a method for quantifying insulin secretion and resistance. Am. J. Physiol. 237 (3), E214-E223 (1979).
- Åstrand, P. O., Ryhming, I. A nomogram for calculation of aerobic capacity (physical fitness) from pulse rate during sub-maximal work. J. Appl. Physiol. 7 (2), 218-221 (1954).
- Björkman, F., Ekblom-Bak, E., Ekblom, &. #. 2. 1. 4. ;., Ekblom, B. Validity of the revised Ekblom Bak cycle ergometer test in adults. Eur. J. Appl. Physiol. 116 (9), 1627-1638 (2016).
- Seger, J. H., Westing, S. H., Hanson, M., Karlson, E., Ekblom, B. A new dynamometer measuring eccentric and eccentric muscle strength in accelerated, decelerated and isokinetic movements: validity and reproducibility. Eur. J. Appl. Physiol. 57 (5), 526-530 (1988).
- Westing, S. H., Seger, J. Y., Karlson, E., Ekblom, B. Eccentric and concentric torque-velocity characteristics of the quadriceps femoris in man. Eur. J. Appl. Physiol. 58 (1-2), 100-104 (1988).
- Aagaard, P., Simonsen, E. B., Andersen, J. L., Magnusson, P., Dyhre-Poulsen, P. Increased rate of force development and neural drive of human skeletal muscle following resistance training. J. Appl. Physiol. 93 (4), 1318-1326 (2002).
- Andersen, L. L., Aagaard, P. Influence of maximal muscle strength and intrinsic muscle contractile properties on contractile rate of force development. Eur. J. Appl. Physiol. 96 (1), 46-52 (2006).
- Henriksson, K. G. “Semi-open” muscle biopsy technique. A simple outpatient procedure. Acta Neurol. Scand. 59 (6), 317-323 (1979).
- 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).
- American Diabetes, Association. Diagnosis and classification of diabetes mellitus. Diabetes Care. 28, S37-S42 (2005).
- Moberg, M., Apró, W., Ekblom, B., van Hall, G., Holmberg, H. C., Blomstrand, E. Activation of mTORC1 by leucine is potentiated by branched-chain amino acids and even more so by essential amino acids following resistance exercise. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 310 (11), C874-C884 (2016).
- Antharavally, B. S., Carter, B., Bell, P. A., Krishna Mallia, ., A, A high-affinity reversible protein stain for Western blots. Anal. Biochem. 329 (2), 276-280 (2004).
- Brooke, M. H., Kaiser KK, . Muscle fiber types: how many and what kind?. Arch. Neurol. 23 (4), 369-379 (1970).
- Brooke, M. H., Kaiser, K. K. Three "myosin adenosine triphosphatase" systems: the nature of their pH lability and sulfhydryl dependence. J. Histochem. Cytochem. 18 (9), 670-672 (1970).
- Andersen, P. Capillary density in skeletal muscle of man. Acta Physiol. Scand. 95 (2), 203-205 (1975).
- Frank, P., Andersson, E., Pontén, M., Ekblom, B., Ekblom, M., Sahlin, K. Strength training improves muscle aerobic capacity and glucose tolerance in elderly. Scand. J. Med. Sci. Sports. 26 (7), 764-773 (2016).
- Blomstrand, E., Celsing, F., Fridén, J., Ekblom, B. How to calculate human muscle fibre areas in biopsy samples–methodological considerations. Acta Physiol. Scand. 122 (4), 545-551 (1984).
- Cuthbertson, D., et al. Anabolic signaling deficits underlie amino acid resistance of wasting, aging muscle. FASEB J. 19 (3), 422-424 (2005).
- Vincent, K. R., Braith, R. W., Feldman, R. A., Kallas, H. E., Lowenthal, D. T. Improved cardiorespiratory endurance following 6 months of resistance exercise in elderly men and women. Arch. Intern. Med. 162 (6), 673-678 (2002).
- Cadore, E. L., et al. Effects of strength, endurance, and concurrent training on aerobic power and dynamic neuromuscular economy in elderly men. J. Strength Cond. Res. 25 (3), 758-766 (2011).
- Jubrias, S. A., Esselman, P. C., Price, L. B., Cress, M. E., Conley, K. E. Large energetic adaptations of elderly muscle to resistance and endurance training. J. Appl. Physiol. (1985). 90 (5), 1663-1670 (1985).
- Benton, C. R., Wright, D. C., Bonen, A. PGC-1alpha-mediated regulation of gene expression and metabolism: implications for nutrition and exercise prescriptions. Appl. Physiol. Nutr. Metab. 33 (5), 843-862 (2008).
