Verbesserung der Stärke, Kraft, Muskel aerobe Kapazität und Glukosetoleranz durch kurzfristige progressive Krafttraining unter älteren Menschen
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).
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.
Protocol
Representative Results
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 Z…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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
| 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
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