Yaşlılar Arası Kısa Süreli Progresif Güç Eğitimiyle Mukavemet, Güç, Kas Aerobik Kapasitesi ve Glukoz Toleransının Geliştirilmesi
Summary
Kısa süreli direnç eğitiminin yaşlı insanlara etkisi, çeşitli yöntemlerin eşzamanlı kullanımı yoluyla araştırılmıştır. Bir kontrol grubuyla kıyaslandığında, kas aerobik kapasitesi, glikoz toleransı, mukavemet, güç ve kas kalitesi ( yani, hücre sinyallemesinde ve kas lifi tipli kompozisyonda yer alan protein) de dahil olmak üzere birçok iyileşme görülmüştür.
Abstract
Bu protokol, kısa süreli direnç eğitimi (RET) gerçekleştiren yaşlı insanlarda kas aerobik kapasitesini, glukoz toleransını, gücünü ve gücünü incelemek için geniş çaplı yöntemlerin eşzamanlı kullanımını açıklamaktadır. RET katılımcıları tarafından haftada üç kez 8 hafta boyunca 1 saat süreyle denetlenen ilerleyici direnç eğitimi (71 ± 1 yıl, aralık 65-80) gerçekleştirildi. Eğitimsiz bir kontrol grubuyla karşılaştırıldığında, RET, kuvvet, güç, glikoz toleransı ve kas aerobik kapasitesinin çeşitli parametrelerini belirtmek için kullanılan önlemlerin geliştirildiğini gösterdi. Güçlendirme eğitimi, yalnızca sağlam bir fitness aleti bulunan bir spor salonunda yapıldı. Diz ekstansör kuvvet için bir izokinetik dinamometre, konsantre, eksantrik ve statik mukavemetin ölçülmesine izin verdi ve RET grubu için arttı (ön test karşısında% 8-12). Başlangıçtaki 0-30 ms'deki güç (kuvvet geliştirme hızı, RFD) de RET grubunda (% 52) bir artış gösterdi. Bir glikoz tolerans testi ile sıklıkKan glikozu ölçümleri, 2 saat sonra (% 14) ve eğri altındaki alanda (% 21) kan glikozu değerleri açısından RET grubunda yalnızca iyileşme gösterdi. Kan lipid profili de gelişti (% 8). Histokimyayı kullanarak hazırlanan kas biyopsilerinden lif türü IIa miktarı artmış ve RET grubunda IIx'de bir düşüş eğilimi, lif kompozisyonu açısından daha oksidatif bir profile yapılan bir değişimi yansıtıyordu. Batılı leke (kas protein sentezi için sinyalleme ile ilgili protein içeriğini belirlemek için) Akt ve mTOR'da RET grubunda% 69'luk bir artış gösterdi; OXPHOS kompleksi II ve sitrat sintazı (her ikisi de ~% 30) için ve sadece RET grubunda kompleks IV (% 90) için mitokondriyal proteinlerde bir artış gösterdi. Bu tür ilerleyici direnç eğitiminin çeşitli gelişmeler ( örneğin, güç, güç, aerobik kapasite, glukoz toleransı ve plazma lipid profili) sunduğunu gösteriyoruz.
Introduction
Yaşlanma, kas kütlesi (sarkopeni), güç ve güç kaybıyla ilişkilidir. Azaltılmış güç ve muhtemelen daha da önemlisi güç, hareketsizlik, artmış bir yaralanma riski ve düşük bir yaşam kalitesi ile sonuçlanır. Direnç eğitimi, sarkopeni ve kas işlevini kötüleştiren iyi bilinen bir stratejidir. Başarılı tekrarların yükünden veya sayısından kaba bir kas kuvveti tahmini elde edilebilir. Bununla birlikte bu çalışma, izometrik, konsantrik ve eksantrik kasılma sırasında tork üzerine bilgi toplamak ve kuvvet gelişiminin kinetiği hakkında izokinetik bir dinamometre kullanarak kas fonksiyonu hakkında daha detaylı ve doğru bilgi elde etmiştir.
Hem tüm vücut seviyesindeki (VO 2max ) hem de iskelet kasında aerobik kapasite, yaşlı insanlarda azalır. Yaşla birlikte kalp atım hızındaki azalma, VO 2max 1'deki azalmanın büyük bir bölümünü açıklamaktadır, ancak azaltılmış musKuvvetli oksidatif kapasite, azalmış fiziksel aktivite 2 ile büyük oranda ilişkili, katkıda bulunuyor. Bozulmuş mitokondriyal fonksiyon da sarkopeninin ve insülin direncinin gelişmesinde rol oynayabilir 3 . Kas aerobik kapasitesi, kas biyopsilerinde hem matriksteki ( yani sitrat sintazı) hem de mitokondriyal membranda bulunan mitokondriyal enzimlerin ve protein komplekslerinin içeriğinin biyokimyasal analizleri ile değerlendirildi. Buna ek olarak, histokimyasal teknikler direnç eğitiminin kas morfolojisi üzerindeki etkisini ölçmek için kullanıldı ( örn. Lif türü bileşim, lif kesit alanı ve kılcal yoğunluk). Kas aerobik kapasitesini değerlendirmek için alternatif bir yöntem, egzersiz kaynaklı tükenme sonrasında kreatin fosfat resynthesis oranını ölçmek için manyetik rezonans spektroskopisini kullanmak olacaktır 4 . Bu yöntem in vivo kas aerobik kapasitesinin bir tahmini sağlarAncak mitokondriyal disfonksiyon ve dolaşım bozuklukları arasında ayrım yapamaz. Üstelik, teçhizatın yüksek maliyetleri, bu tekniği çoğu laboratuarda sınırlar. Aerobik kapasite (VO 2max ve mitokondriyal yoğunluk), hem genç hem yaşlı insanlarda dayanıklılık egzersiziyle iyileştirilebilir 5 , 6 . Bununla birlikte, direnç eğitiminin bu parametrelere etkisi, özellikle yaşlı bireylerde daha az araştırılmıştır ve sonuçlar 7 , 8 , 9 , 10 ile çelişkilidir.
Tip 2 diyabet, yaşlı nüfusta yaygın bir hastalıktır. Fiziksel hareketsizlik ve obezite, tip 2 diyabet insidansının arttığını açıklayan yaşam tarzıyla ilgili önemli faktörlerdir. Düşük yoğunluklu aerobik egzersiz genellikle glukoz toleransında azalma olan kişilere önerilir. Ancak, uncÖğrenmek yaşlı gç antrenmanının glukoz tolerans / insülin duyarlılığını nasıl etkilediğini 11,12. İnsülin duyarlılığını ölçmenin en doğru yolu, yüksek insülin koşulları sırasında glikoz infüzyonu ile kan glükozunun sabit tutulduğu glikoz kelepçesi tekniğini kullanmaktır13. Bu tekniğin dezavantajları, zaman alıcı ve invaziv (arteriyel kateterizasyon) olması ve özel laboratuvar imkânları gerektirmesidir. Bu çalışmada sağlık birimlerinde yaygın olan oral glikoz tolerans testi kullanılmıştır. Bu yöntem, birkaç konunun sınırlı bir süre araştırılması gerektiğinde uygundur.
Deneysel prosedürün test ve zaman çizelgesi aşağıdaki şekilde özetlenebilir. Aynı düzenleme ve yaklaşık zaman çizelgeleriyle (sekiz haftalık bir dönem öncesi ve sonrası test için üç ayrı gün kullanın (her gün arasındaki ≥24 saat, Strong> Şekil 1). İlk test gününde, yükseklik, vücut kütlesi, yağsız kütle (FFM) ve üst bacak çevresi ( örn. Rahat bir sırtüstü pozisyonda tepe patella'nın 15 cm üstünde) gibi antropometrik veriler; Submaksimal bisiklet kabiliyeti; Ve diz kaslarının kuvveti. 4. ve 5. basamaklarda açıklandığı gibi. İkinci test gününde uyluğun bir kas biyopsisi alın. Daha fazla açıklama için, adım 6.1'e bakın. Son test günü oral glikoz toleransını (OGTT) test edin. Diğer açıklamalar için, adım 7.1'e bakın. Tüm katılımcılardan, her test gününden önce 24 saat boyunca hızlı fiziksel aktiviteden kaçınmalarını isteyin. Bununla birlikte, OGTT test gününden 48 saat önce yorucu fiziksel aktivitelerden kaçmalarını isteyin. Normal günlük fiziksel aktivitelerini ve diyet alışkanlıklarını izlemelerini isteyin. Müdahale öncesi ve müdahale sonrası, her iki grubun kendi kendine bildirdiği besin alımının ve gıdaların türünün değişmediğini unutmayın.
Figimg "src =" / dosyalar / ftp_upload / 55518 / 55518fig1.jpg "/>
Şekil 1: Deneysel protokol. Şematik diyagram. Üç ön ve son test arasındaki zamanlama her bir hasta için benzerdi ve en az 24 saattir. Metinde daha ayrıntılı bilgiler verilmektedir. Bu rakam Frank ve ark. Scand. J. Med. Sci. Spor . 2016: 26, 764-73. 28 Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.
Bu çalışma, yaşlı insanlarda kısa süreli direnç eğitiminin kas oksidatif kapasitesi ve glikoz toleransı üzerine etkisini araştırmayı amaçlamıştır. İkinci amaç, mukavemet, güç ve kas kalitesindeki gelişmelere ( örn., Hücre sinyallemesinde ve kas lifi tipli kompozisyonda yer alan proteinlere) olan etkiyi incelemektir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu çalışmada, kısa süreli ilerleyici direnç eğitiminin yaşlı bireylerin kas fonksiyonu / morfolojisi, aerobik kapasite ve glükoz toleransı üzerine etkilerini araştırmak için çeşitli teknikler kullanılmıştır. Ana bulgu, bir kontrol grubuna kıyasla, kas aerobik kapasitesi, glikoz toleransı, mukavemet, güç ve kas kalitesinde ( yani, hücre sinyallemesinde ve kas lifi kompozisyonunda yer alan protein) pek çok gelişmenin meydana geldiği idi. Örneğin; statik, eksantrik ve konsantrik maks…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar Andrée Nienkerk, Dennis Peyron ve Sebastian Skjöld'e antrenman oturumlarını ve çeşitli testleri denetledikleri için minnettar; Katılan konularda; Dil revizyonu için Tim Crosfield'a; Ve İsveç Spor ve Sağlık Bilimleri Okulu'ndan ekonomik desteğe.
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
- 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).
