ניסוי אקראי ומבוקר לחקר ההשפעות החריפות של תרגילי כוח על רגישות לאינסולין בקרב מבוגרים שמנים
Summary
מחקר זה מתאר פרוטוקול ניסוי אקראי ומבוקר שמטרתו להעריך את ההשפעות החריפות של נפח אימוני הכוח על רגישות לאינסולין אצל אנשים שמנים.
Abstract
אימון כוח חריף (SE) משפר את הרגישות לאינסולין (IS) למשך מספר שעות; עם זאת, ההשפעות של נפח SE (כלומר, מספר סטים) לא נחקרו ביסודיות. למרות שזה אינטואיטיבי שחלק מה- SE טוב יותר מאף אחד, ויותר טוב מכמה לשיפור IS, מפגשים בנפח גבוה עשויים להיות מאתגרים עבור אוכלוסיות חולות להשלים, במיוחד מבוגרים שמנים, שעבורם אפילו הליכה מהירה יכולה להיות מאתגרת. פרוטוקול זה מפרט ניסוי קליני אקראי להערכת ההשפעות החריפות של SE על דאע”ש בקרב מבוגרים שמנים. קריטריוני ההכללה הם מדד מסת גוף >30 ק”ג/מ”ר2, השמנה מרכזית (היקף מותניים >88 ס”מ ו->102 ס”מ לנשים וגברים, בהתאמה) וגיל >40 שנים. המשתתפים יכירו את SE (7 תרגילים המיועדים לקבוצות שרירים עיקריות) ולאחר מכן יבצעו שלושה מפגשים בסדר אקראי: מפגש 1 – מפגש בנפח גבוה (3 סטים / תרגיל); מפגש 2 – אימון בנפח נמוך (סט אחד / תרגיל); מפגש 3 – מפגש בקרה (ללא תרגיל). הדיאטה תישלט יום לפני וביום המפגשים. המפגשים יסתיימו בלילה, ולמחרת בבוקר תבוצע בדיקת סבילות לגלוקוז דרך הפה, ממנה ייגזרו מספר מדדים של IS, כגון האזור מתחת לעקומה (AUC) של גלוקוז ואינסולין, מדד מצודה, מדד סידרהולם, מדד IS שריר ומדד גוט. בהתבסס על מחקרי פיילוט, אנו מצפים לשיפור של ~15% ב- IS (מדדי אינסולין AUC, ו- Matsuda ו- Cederholm) לאחר הפגישה בנפח גבוה, ושיפור ~ 8% לאחר ההפעלה בנפח נמוך בהשוואה לסשן הביקורת. מחקר זה יועיל לאנשים שמוצאים מפגשי SE בנפח גבוה מאתגרים, אך עדיין שואפים לשפר את ה- IS שלהם על ידי השקעת 1/3 מזמנם ומאמציהם.
Introduction
למרות שההשפעות הכרוניות של אימוני כוח על רגישות לאינסולין הוכחו שוב ושוב 1,2,3, אפילו אימון חריף של אימוני כוח יכול לשפר את פעולת האינסולין עד 48 שעות4. השפעה זו הודגמה בחולי סוכרת בריאיםבני 5,6,7,8, שמנים 9, מבוגריםבני 10, אנשים עמידים לאינסולין4 וחולי סוכרת מסוג 211. אחרים לא דיווחו על השפעות חיוביות 12,13,14,15,16,17, ולא ברור מדוע הבדלים אלה מתרחשים.
בסקירה נראטיבית18 שפורסמה לאחרונה, הוצע כי נפח תרגילי הכוח (מספר הסטים בכל תרגיל) חיוני לשיפור הרגישות לאינסולין. לדוגמה, סקירה שיטתית ומטא-אנליזה שנערכה לאחרונה הראתה כי מפגשים המורכבים מ -21 סטים או יותר הובילו לשיפור גדול יותר בפעולת האינסולין בהשוואה למפגשים עם פחות מ -21 סטים19. עם זאת, רק עדויות מוגבלות מהספרות תומכות ישירות ברעיון זה. לדוגמה, נפח אימון כוח גבוה יותר (30 סטים) שיפר את חילוף החומרים של גלוקוז יותר מאשר נפח נמוך יותר (10 סטים)20. אבל ראוי לציין כי מחקר זה יישם תרגילי כוח בסגנון מעגל, אשר מגביל את ההשוואה לתרגילי כוח מסורתיים. במחקר אחר, נצפתה רגישות טובה יותר לאינסולין לאחר פרוטוקול תרגילי כוח של 32 סטים בהשוואה לפרוטוקול של 8 קבוצות21. עם זאת, מידת המאמץ לאחר סטים לא דווחה, ויש להניח שהיא הייתה גדולה יותר לאחר פרוטוקול הנפח הגבוה. זה חשוב מכיוון שמידת המאמץ (או הקרבה לאי ספיקת שרירים קונצנטרית, המאופיינת כחוסר היכולת להמשיך את הקבוצה עקב כישלון בתנועה הקונצנטרית של חזרה נתונה) נחשבה גם היא למשתנה חשוב לשיפור חילוף החומרים של אינסולין וגלוקוז18. לפיכך, המחקרים המוגבלים הזמינים בנושא, יחד עם מגבלותיהם המתודולוגיות, מונעים מסקנות נוספות לגבי ההשפעות של נפח תרגילי כוח על רגישות לאינסולין.
נקודה מעניינת נוספת כשמדברים על נפח תרגילי כוח היא שהוא קשור באופן אינהרנטי למחויבות לזמן. נפח אימון נמוך יותר, על פי התכנון, פירושו פחות זמן בילה בחדר הכושר. בין הסיבות לאי הקפדה על תוכנית אימונים, חוסר זמן נמצא בראש הרשימה22. לכן, אימון כוח בנפח נמוך המשפר ביעילות את הרגישות לאינסולין פירושו פחות התחייבות לזמן23 ועשוי לגרום להיענות גבוהה יותר לטווח ארוך. יתר על כן, רגשות סובייקטיביים, כגון מסוגלות עצמית (תפיסה עצמית של היכולת להשיג משהו) ותחושות של הנאה וכיף (הנאה), קשורים גם הם לדבקות בפעילות גופנית24,25,26. סביר להניח שאנשים עשויים להרגיש בטוחים יותר וליהנות יותר מחוויית האימון שלהם כאשר הם מבצעים אימון כוח בנפח נמוך שמתורגם לשיפור הבריאות.
כדי להתמודד עם הפערים בספרות שסוכמה לעיל, אנו מתארים פרוטוקול לניסוי קליני אקראי, מבוקר, מוצלב, שמטרתו העיקרית להעריך את ההשפעות של נפח תרגילי כוח על רגישות לאינסולין אצל אנשים שמנים. כמטרה משנית, אנו מעריכים את ההשפעות של נפח תרגילי הכוח על תחושות סובייקטיביות (מסוגלות עצמית, חיבה והנאה).
הפרוטוקול כאן מתאר ניסוי קליני אקראי, מבוקר, תלת כיווני, מוצלב. הרצף הכרונולוגי של הפרוטוקול כולל: הערכה מוקדמת של ההיסטוריה הבריאותית ומדדים אנתרופומטריים (מסת גוף, גובה, היקף מותניים והרכב גוף); פגישה עם תזונאית מוסמכת של הצוות; תקופת היכרות עם תרגילי הכוח ושאלוני הרגשות הסובייקטיביים; הערכת כוח בכל תרגיל; הקצאה אקראית של סדר המפגשים; ביצוע של 3 מפגשים (מופרדים על ידי 7-28 ימים), כי מיד לאחר מכן לענות על שאלוני רגשות סובייקטיביים; בדיקת סבילות לגלוקוז דרך הפה (OGTT) למחרת בבוקר; וניתוח נתונים. איור 1 מתאר את עיצוב הפרוטוקול.
איור 1: עיצוב המחקר. תרשים זרימה של מתודולוגיית הניסוי מופיע כאן. 1: השמנת יתר (מדד מסת גוף [BMI] >30 ק”ג/מ”ר2; היקף מותניים >102/88 ס”מ) נבדקים; 2: הערכות אנתרופומטריות והיכרות; הקצאה אקראית ל-3: אימון כוח בנפח גבוה (21 סטים), 4: אימון כוח בנפח נמוך (7 סטים), או 5: יום בקרה; 6: ארוחה סטנדרטית לאחר מפגשים; 7: לישון לילה מהר; 8: בדיקת סבילות לגלוקוז דרך הפה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
Protocol
Representative Results
Discussion
מאמר זה פירט את השלבים לניסוי אקראי ומבוקר שמטרתו להעריך את ההשפעות של נפח תרגילי כוח על רגישות לאינסולין אצל מבוגרים שמנים. ניסויים מבוקרים אקראיים הם פרוטוקולי המחקר הטובים ביותר כדי לקבוע סיבה ותוצאה של טיפול באופן בלתי משוחד49,50. באופן ספציפי, במחקר זה, ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך על ידי המועצה הלאומית לפיתוח מדעי וטכנולוגי (CNPQ: Grant#407975/2018-7 ו- # 402091/2021-3) ועל ידי הסוכנות הממלכתית למחקר ופיתוח של מינאס ז’ראיס (FAPEMIG: Grant# APQ-00008-22). המממנים לא מילאו כל תפקיד בעיצוב מחקר זה, ואינם ממלאים כל תפקיד בביצוע המחקר, בפענוח נתונים או בדיווח על תוצאות. מחקר זה מבוסס על האוניברסיטה הפדרלית של העמקים Jequitinhonha ו Mucuri (Diamantina-MG, ברזיל) אשר מספקים את הציוד ואת החלל (DXA, חדר אימון כוח, ציוד אימוני כוח, וכו ‘) הדרושים לביצוע המחקר.
Materials
| 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 |
References
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Riebe, D., et al. Updating ACSM’s Recommendations for Exercise Preparticipation Health Screening. Medicine & Science in Sports & Exercise. 47 (11), 2473-2479 (2015).
- Cortés, M. E., Alfaro, A. A. The effects of hormonal contraceptives on glycemic regulation. Linacre Quarterly. 81 (3), (2014).
- Kerksick, C. M., et al. ISSN exercise & sports nutrition review update: research & recommendations. , 1-57 (2018).
- 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).
- 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).
- 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).
- Kendzierski, D., DeCarlo, K. J. Physical Activity Enjoyment Scale: Two Validation Studies. Journal of Sport and Exercise Psychology. 13 (1), (2016).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- . Carbohydrate Homeostasis. New England Journal of Medicine. 283 (5), 237-246 (1970).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Kendall, J. M. Designing a research project: Randomised controlled trials and their principles. Emergency Medicine Journal. 20 (2), (2003).
- Moher, D., et al. CONSORT 2010 explanation and elaboration: updated guidelines for reporting parallel group randomised trials. BMJ (Clinical research ed.). 340, (2010).
- Sibbald, B., Roberts, C. Understanding controlled trials Crossover trials. BMJ. 316 (7146), (1998).
- Lim, C. Y., In, J. Considerations for crossover design in clinical study. Korean Journal of Anesthesiology. 74 (4), (2021).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Monzillo, L. U., Hamdy, O. Evaluation of Insulin Sensitivity in Clinical Practice and in Research Settings. Nutrition Reviews. 61 (12), 397-412 (2003).
- Radziuk, J. Insulin Sensitivity and Its Measurement: Structural Commonalities among the Methods 1. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 85 (12), (2000).
- 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).
- 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).
- Aguiar, S. d. a. S., et al. Acute metabolic responses following different resistance exercise protocols. Applied Physiology, Nutrition and Metabolism. 43 (8), 838-843 (2018).
- 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).
