Melhorando a Força, o Poder, a Capacidade Aeróbia Muscular e a Tolerância à Glucose através do Treinamento de Força Progressiva de Curto Prazo entre Pessoas Idosas
Summary
O efeito do treinamento de resistência a curto prazo em pessoas idosas foi investigado através do uso simultâneo de vários métodos. Em comparação com um grupo de controle, foram observadas muitas melhorias, incluindo a capacidade aeróbica muscular, tolerância à glicose, força, potência e qualidade muscular ( ie, proteína envolvida na sinalização celular e composição do tipo de fibra muscular).
Abstract
Este protocolo descreve o uso simultâneo de uma ampla gama de métodos para examinar a capacidade aeróbica do músculo, tolerância à glicose, força e poder em pessoas idosas com treinamento de resistência a curto prazo (RET). O treinamento de resistência progressiva supervisionada por 1 h três vezes por semana durante 8 semanas foi realizado por participantes RET (71 ± 1 ano, intervalo 65-80). Em comparação com um grupo de controle sem treinamento, o RET apresentou melhorias nas medidas usadas para indicar força, potência, tolerância à glicose e vários parâmetros de capacidade aeróbica muscular. O treinamento de força foi realizado em uma academia com apenas equipamento de ginástica robusto. Um dinamômetro isocinético para a extensão do joelho permitiu a medição da força concêntrica, excêntrica e estática, que aumentou para o grupo RET (8-12% pós-versus pré-teste). O poder (taxa de desenvolvimento de força, RFD) nos primeiros 0-30 ms também mostrou um aumento para o grupo RET (52%). Um teste de tolerância à glicose com frequeAs medições de glicose no sangue nt mostraram melhorias apenas para o grupo RET em termos de valores de glicemia após 2 h (14%) e a área sob a curva (21%). O perfil lipídico do sangue também melhorou (8%). A partir de amostras de biópsias musculares preparadas usando histoquímica, a quantidade de fibra tipo IIa aumentou e uma tendência para uma diminuição em IIx no grupo RET refletiu uma mudança para um perfil mais oxidativo em termos de composição de fibras. Western blot (para determinar o conteúdo de proteína relacionado à sinalização para síntese de proteínas musculares) mostrou um aumento de 69% tanto em Akt quanto em mTOR no grupo RET; Isso também mostrou um aumento nas proteínas mitocondriais para OXPHOS complexo II e citrato sintase (ambos ~ 30%) e para IV complexo (90%), apenas no grupo RET. Demonstamos que este tipo de treinamento de resistência progressiva oferece várias melhorias ( por exemplo, força, potência, capacidade aeróbica, tolerância à glicose e perfil lipídico plasmático).
Introduction
O envelhecimento está associado a perda de massa muscular (sarcopenia), força e poder. A força reduzida, e provavelmente ainda mais importante, o poder, resulta em imobilidade, um risco aumentado de lesões e uma qualidade de vida reduzida. O treinamento de resistência é uma estratégia bem conhecida para contrariar a sarcopenia e a deterioração da função muscular. Uma estimativa aproximada da força muscular pode ser obtida a partir da carga ou número de repetições alcançadas. No entanto, este estudo obteve informações mais detalhadas e precisas sobre a função muscular usando um dinamômetro isocinético para coletar informações sobre o torque durante a contração isométrica, concêntrica e excêntrica, bem como sobre a cinética do desenvolvimento da força.
A capacidade aeróbica, tanto no nível do corpo inteiro (VO 2max ) quanto no músculo esquelético, é reduzida em pessoas idosas. O declínio da frequência cardíaca com a idade explica uma grande parte da diminuição do VO 2max 1 , mas reduzidoA capacidade oxidativa, em grande parte relacionada à redução da atividade física 2 , contribui. A função mitocondrial comprometida também pode estar envolvida no desenvolvimento de sarcopenia e resistência à insulina 3 . A capacidade aeróbica do músculo foi avaliada em biópsias musculares através de análises bioquímicas dos conteúdos de enzimas mitocondriais e complexos proteicos localizados tanto na matriz ( isto é, citrato sintase) como na membrana mitocondrial interna. Além disso, as técnicas histoquímicas foram usadas para medir o efeito do treinamento de resistência na morfologia muscular ( ie, composição do tipo de fibra, área de seção transversal da fibra e densidade capilar). Um método alternativo para avaliar a capacidade aeróbica do músculo seria usar espectroscopia de ressonância magnética para medir a taxa de resíntese de fosfato de creatina após depleção induzida pelo exercício 4 . Este método fornece uma estimativa da capacitação aeróbica do músculo in vivoY, mas não pode discriminar entre disfunção mitocondrial e distúrbios circulatórios. Além disso, os altos custos de equipamentos limitam o uso desta técnica na maioria dos laboratórios. A capacidade aeróbica (VO 2max e densidade mitocondrial) pode ser melhorada pelo exercício de resistência em indivíduos jovens e idosos 5 , 6 . No entanto, o efeito do treinamento de resistência nesses parâmetros tem sido menos investigado, especialmente em indivíduos idosos, e os resultados estão em conflito 7 , 8 , 9 , 10 .
A diabetes tipo 2 é uma doença generalizada na população idosa. A inatividade física ea obesidade são fatores importantes relacionados ao estilo de vida, explicando o aumento da incidência de diabetes tipo 2. O exercício aeróbico de baixa intensidade é freqüentemente recomendado para indivíduos com tolerância reduzida à glicose. No entanto, é uncSaiba como o treinamento de força em idosos afeta a tolerância à glicose / sensibilidade à insulina 11 , 12 . A maneira mais precisa de medir a sensibilidade à insulina é usar a técnica de grampeamento de glicose, onde a glicose no sangue é mantida constante por infusão de glicose durante condições de insulina elevada 13 . As desvantagens com esta técnica são que é demorado e invasivo (cateterização arterial) e requer instalações laboratoriais especiais. Neste estudo, utilizou-se o teste de tolerância oral à glicose, que é comum nas unidades de saúde. Este método é adequado quando vários assuntos devem ser investigados por um período de tempo limitado.
O teste e a linha de tempo do procedimento experimental podem ser resumidos da seguinte forma. Use três dias separados para testar antes e depois de um período de oito semanas, com o mesmo arranjo e horários aproximados (≥24 h entre cada dia, < Forte> Figura 1). No primeiro dia do teste, medir: dados antropométricos, como altura, massa corporal, massa livre de gordura (FFM) e circunferência da perna superior ( ou seja, 15 cm acima do pico do ápice em posição supina relaxada); Capacidade de ciclagem submáxima; E força muscular do joelho, conforme descrito nas etapas 4 e 5. Pegue uma biópsia muscular da coxa no segundo dia do teste. Para mais descrições, veja o passo 6.1. Teste a tolerância oral à glicose (OGTT) no último dia do teste. Para mais descrições, veja o passo 7.1. Peça a todos os participantes que evitem atividade física vigorosa durante 24 h e que sejam rápidos durante a noite antes de cada dia do teste. No entanto, peça-lhes que evitem atividade física extenuante durante 48 h antes do dia do teste OGTT. Peça-lhes que sigam suas atividades físicas diárias normais e hábitos de dieta. Note-se que a pré e a pós-intervenção, a ingestão de alimentos e o tipo de alimentos de ambos os grupos foram inalterados.
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Figura 1: protocolo experimental. Diagrama esquemático. O tempo entre os três pré e pós-testes foi semelhante para cada assunto e foi pelo menos 24 h. Mais detalhes são fornecidos no texto. Esta figura foi modificada de Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Esportes . 2016: 26, 764-73. 28 Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Este estudo procurou investigar o efeito do treinamento de resistência a curto prazo em idosos sobre a capacidade oxidativa muscular e tolerância à glicose. O segundo objetivo foi examinar o efeito sobre a força, potência e melhorias qualitativas musculares ( ie, proteínas envolvidas na sinalização celular e composição do tipo de fibra muscular).
Protocol
Representative Results
Discussion
Neste estudo, foram utilizadas várias técnicas para investigar os efeitos do treinamento de resistência progressiva a curto prazo sobre a função / morfologia muscular dos indivíduos idosos, a capacidade aeróbia e a tolerância à glicose. A principal descoberta foi que, em comparação com um grupo de controle, muitas melhorias ocorreram na capacidade aeróbica muscular, tolerância à glicose, força, poder e qualidade muscular ( ie, proteína envolvida na sinalização celular e composição da fibra m…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores agradecem a Andrée Nienkerk, Dennis Peyron e Sebastian Skjöld por supervisionar as sessões de treinamento e vários testes; Para os participantes; Para Tim Crosfield para revisão de idioma; E ao apoio econômico da Escola Sueca de Ciências do Desporto e da Saúde.
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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