Mejora de la Fuerza, Potencia, Capacidad Aeróbica Muscular y Tolerancia a la Glucosa a través del Entrenamiento de Fuerza Progresiva a Corto Plazo entre Ancianos
Summary
El efecto del entrenamiento de resistencia a corto plazo en personas mayores fue investigado mediante el uso simultáneo de varios métodos. En comparación con un grupo control, se observaron muchas mejoras, como la capacidad aeróbica muscular, la tolerancia a la glucosa, la fuerza, el poder y la calidad muscular ( es decir, la proteína implicada en la señalización celular y la composición del tipo de fibra muscular).
Abstract
Este protocolo describe el uso simultáneo de una amplia gama de métodos para examinar la capacidad aeróbica muscular, la tolerancia a la glucosa, la fuerza y el poder en las personas mayores que realizan entrenamiento de resistencia a corto plazo. El entrenamiento de resistencia progresiva supervisada durante 1 h tres veces a la semana durante 8 semanas fue realizado por participantes RET (71 ± 1 años, rango 65-80). En comparación con un grupo de control sin entrenamiento, el RET mostró mejoras en las medidas utilizadas para indicar la fuerza, potencia, tolerancia a la glucosa y varios parámetros de la capacidad aeróbica muscular. Entrenamiento de fuerza se realizó en un gimnasio con sólo equipo de gimnasio robusto. Un dinamómetro isocinético para la fuerza del extensor de la rodilla permitió la medición de la fuerza concéntrica, excéntrica y estática, que aumentó para el grupo RET (8-12% post-versus pre-test). La potencia (velocidad de desarrollo de la fuerza, RFD) a los 0-30 ms iniciales también mostró un aumento para el grupo RET (52%). Una prueba de tolerancia a la glucosa con frequeNt de glucosa en sangre mostraron mejoras sólo para el grupo RET en términos de valores de glucosa en sangre después de 2 h (14%) y el área bajo la curva (21%). El perfil lipídico en la sangre también mejoró (8%). A partir de muestras de biopsia muscular preparadas utilizando histoquímica, la cantidad de fibra tipo IIa aumentó y una tendencia hacia una disminución de IIx en el grupo RET reflejó un cambio en un perfil más oxidativo en términos de composición de fibra. Western blot (para determinar el contenido de proteínas relacionadas con la señalización de la síntesis de proteínas musculares) mostró un aumento del 69% tanto en Akt y mTOR en el grupo RET; Esto también mostró un aumento en las proteínas mitocondriales para el complejo OXPHOS II y citrato sintasa (ambos ~ 30%) y para el complejo IV (90%), sólo en el grupo RET. Demostramos que este tipo de entrenamiento de resistencia progresiva ofrece varias mejoras ( por ejemplo, fuerza, potencia, capacidad aeróbica, tolerancia a la glucosa y perfil lipídico plasmático).
Introduction
El envejecimiento se asocia con una pérdida de masa muscular (sarcopenia), fuerza y potencia. Reducción de la fuerza, y probablemente aún más importante, el poder, los resultados en la inmovilidad, un mayor riesgo de lesiones, y una calidad de vida reducida. El entrenamiento de resistencia es una estrategia bien conocida para contrarrestar la sarcopenia y el deterioro de la función muscular. Se puede obtener una estimación aproximada de la fuerza muscular a partir de la carga o del número de repeticiones logradas. Sin embargo, este estudio obtuvo información más detallada y precisa sobre la función muscular utilizando un dinamómetro isocinético para recopilar información sobre el par durante la contracción isométrica, concéntrica y excéntrica, así como sobre la cinética del desarrollo de la fuerza.
La capacidad aeróbica, tanto a nivel del cuerpo entero (VO 2 máx ) como en el músculo esquelético, se reduce en las personas mayores. La disminución de la frecuencia cardíaca con la edad explica una gran parte de la disminución del VO 2máx 1 ,La capacidad oxidativa, en gran medida relacionada con la reducción de la actividad física 2 , contribuye. La función mitocondrial deteriorada también puede estar implicada en el desarrollo de sarcopenia y resistencia a la insulina 3 . La capacidad aeróbica muscular fue evaluada en biopsias musculares a través de análisis bioquímicos de los contenidos de enzimas mitocondriales y complejos de proteínas localizados tanto en la matriz (citrato sintasa) como en la membrana mitocondrial interna. Además, se utilizaron técnicas histoquímicas para medir el efecto del entrenamiento de resistencia sobre la morfología del músculo ( es decir, la composición del tipo de fibra, el área transversal de la fibra y la densidad capilar). Un método alternativo para evaluar la capacidad aeróbica muscular sería utilizar la espectroscopía de resonancia magnética para medir la tasa de resíntesis de creatina fosfato después de la depleción inducida por el ejercicio [ 4] . Este método proporciona una estimación de la capacidad aeróbica muscular in vivoPero no puede discriminar entre disfunción mitocondrial y trastornos circulatorios. Además, los altos costos del equipo limitan el uso de esta técnica en la mayoría de los laboratorios. La capacidad aeróbica (VO 2 máx y densidad mitocondrial) puede mejorarse mediante el ejercicio de resistencia en personas jóvenes y ancianas 5 , 6 . Sin embargo, el efecto del entrenamiento de resistencia sobre estos parámetros ha sido menos investigado, especialmente en sujetos de edad avanzada, y los resultados son conflictivos 7 , 8 , 9 , 10 .
La diabetes tipo 2 es una enfermedad generalizada en la población de edad avanzada. La inactividad física y la obesidad son factores importantes relacionados con el estilo de vida que explican el aumento de la incidencia de la diabetes tipo 2. El ejercicio aeróbico de baja intensidad se recomienda a los sujetos con tolerancia reducida a la glucosa. Sin embargo, es uncAprender cómo el entrenamiento de fuerza en los ancianos afecta la tolerancia a la glucosa / sensibilidad a la insulina 11 , 12 . La forma más precisa de medir la sensibilidad a la insulina es utilizar la técnica de la pinza de glucosa, donde la glucosa en sangre se mantiene constante por la infusión de glucosa durante las condiciones de insulina elevada [ 13] . Las desventajas con esta técnica son que consume tiempo e invasiva (cateterización arterial) y requiere instalaciones especiales de laboratorio. En este estudio, la prueba de tolerancia a la glucosa oral, que es común en las unidades de salud, se utilizó. Este método es adecuado cuando varios sujetos deben ser investigados durante un periodo de tiempo limitado.
Los ensayos y la cronología del procedimiento experimental pueden resumirse como sigue. Utilice tres días separados para las pruebas antes y después de un período de ocho semanas, con la misma disposición y horarios aproximados (≥24 h entre cada día, < Fuerte> Figura 1). En el primer día de prueba, medir: datos antropométricos, tales como altura, masa corporal, masa libre de grasa (FFM) y circunferencia de la parte superior de la pierna ( es decir, 15 cm por encima del ápice de la rótula en posición supina relajada). Capacidad de ciclismo submáximo; Y la fuerza muscular de la rodilla, como se describe en los pasos 4 y 5. Tome una biopsia muscular del muslo en el segundo día de prueba. Para obtener descripciones adicionales, consulte el paso 6.1. Pruebe la tolerancia oral a la glucosa (OGTT) el último día de prueba. Para obtener descripciones adicionales, consulte el paso 7.1. Pida a todos los participantes que eviten una actividad física vigorosa durante 24 horas y que ayunen durante la noche antes de cada día de prueba. Sin embargo, pídales que eviten la actividad física extenuante durante 48 horas antes del día de prueba de la OGTT. Pídales que sigan su actividad física diaria normal y hábitos de dieta. Tenga en cuenta que antes y después de la intervención, tanto los grupos de auto-reporte de la ingesta de alimentos y el tipo de alimentos se mantuvieron sin cambios.
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Figura 1: Protocolo experimental. Diagrama esquemático. El tiempo entre los tres exámenes previos y posteriores fue similar para cada sujeto y fue de al menos 24 h. Más detalles se dan en el texto. Esta cifra ha sido modificada de Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Deportes . 2016: 26, 764 – 73. 28 Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Este estudio buscó investigar el efecto del entrenamiento de resistencia a corto plazo en personas mayores sobre la capacidad oxidativa muscular y la tolerancia a la glucosa. El segundo objetivo fue examinar el efecto sobre la fuerza, la potencia y las mejoras cualitativas musculares ( es decir, las proteínas implicadas en la señalización celular y la composición del tipo de fibra muscular).
Protocol
Representative Results
Discussion
En este estudio se han utilizado varias técnicas para investigar los efectos del entrenamiento de resistencia progresiva a corto plazo en la función / morfología muscular de los sujetos mayores, la capacidad aeróbica y la tolerancia a la glucosa. El principal hallazgo fue que, en comparación con un grupo control, se produjeron muchas mejoras en la capacidad aeróbica muscular, tolerancia a la glucosa, fuerza, potencia y calidad muscular ( es decir, proteína implicada en la señalización celular y composi…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores agradecen a Andrée Nienkerk, Dennis Peyron y Sebastian Skjöld por supervisar las sesiones de entrenamiento y varias pruebas; A los sujetos participantes; A Tim Crosfield para la revisión del idioma; Y al apoyo económico de la Escuela Sueca de Deporte y Ciencias de la Salud.
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 |
Riferimenti
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