Summary

Рандомизированное контролируемое исследование по изучению острого влияния силовых упражнений на чувствительность к инсулину у взрослых с ожирением

Published: December 01, 2023
doi:

Summary

В этом исследовании описывается протокол рандомизированного контролируемого исследования, направленный на оценку острого влияния объема силовых упражнений на чувствительность к инсулину у людей с ожирением.

Abstract

Острый сеанс силовых упражнений (СЭ) улучшает чувствительность к инсулину (ИИ) в течение нескольких часов; однако влияние объема СЭ (т.е. количества подходов) не изучено досконально. Несмотря на то, что интуитивно понятно, что некоторые СЭ лучше, чем ничего, и чем больше, чем некоторые для улучшения ИИ, сеансы большого объема могут быть сложными для больных групп населения, особенно для взрослых с ожирением, для которых даже быстрая ходьба может быть сложной задачей. В этом протоколе подробно описано рандомизированное клиническое исследование для оценки острого воздействия СЭ на ИИ у взрослых с ожирением. Критериями включения являются индекс массы тела >30 кг/м2), центральное ожирение (окружность талии >88 см и >102 см для женщин и мужчин соответственно) и возраст >40 лет. Участники будут ознакомлены с СЭ (7 упражнений, нацеленных на основные группы мышц), а затем выполнят три занятия в случайном порядке: занятие 1 – занятие большого объема (3 подхода/упражнение); занятие 2 – занятие малого объема (1 подход/упражнение); Занятие 3 – контрольное занятие (без упражнения). Диета будет контролироваться накануне и в день сеансов. Сеансы будут завершены ночью, а на следующее утро будет проведен пероральный глюкозотолерантный тест, из которого будут выведены несколько индексов ИИ, таких как площадь под кривой (AUC) глюкозы и инсулина, индекс Мацуды, индекс Седерхольма, индекс мышц и индекс Гутта. Основываясь на пилотных исследованиях, мы ожидаем ~15% улучшения ИИ (инсулин AUC, индексы Мацуды и Седерхольма) после сеанса с большим объемом и улучшение на ~8% после сеанса с низким объемом по сравнению с контрольным сеансом. Это исследование будет полезно людям, которые считают большие объемные сеансы СЭ сложными, но все же стремятся улучшить свой ИС, вкладывая 1/3 своего времени и усилий.

Introduction

Несмотря на то, что хроническое влияние силовых тренировок на чувствительность к инсулину неоднократно было показано 1,2,3, даже острый сеанс силовых упражнений может улучшить действие инсулина на срок до 48ч4. Этот эффект был продемонстрирован у здоровых 5,6,7,8, страдающих ожирением 9, пожилых10, инсулинорезистентных лиц4 и пациентов с сахарным диабетом 2 типа11. Другие не сообщили о положительных эффектах 12,13,14,15,16,17, и неясно, почему возникают эти различия.

В недавнем описательном обзоре18 было высказано предположение, что объем силовых упражнений (количество подходов за упражнение) имеет важное значение для улучшения чувствительности к инсулину. Например, недавний систематический обзор и мета-анализ показали, что сеансы, состоящие из 21 подхода или более, привели к большему улучшению действия инсулина по сравнению с сеансами с менее чем 21подходом. Однако лишь ограниченные литературные данные прямо подтверждают эту идею. Например, больший объем силовых упражнений (30 подходов) улучшил метаболизм глюкозы больше, чем меньший объем (10 подходов)20. Но стоит отметить, что в этом исследовании применялись силовые упражнения кругового типа, что ограничивает сравнение с традиционными силовыми упражнениями. В другом исследовании более высокая чувствительность к инсулину наблюдалась после 32-подходового протокола силовых упражнений по сравнению с 8-подходовым протоколом21. Тем не менее, о степени усилий после подходов не сообщалось, и она, по-видимому, была выше после протокола с большим объемом. Это важно, потому что степень усилия (или близость к концентрической мышечной недостаточности, характеризуемой как неспособность продолжать сет из-за неудачи в концентрическом движении данного повторения) также считается важной переменной для улучшения метаболизма инсулина и глюкозы. Таким образом, ограниченные доступные исследования по этой теме, наряду с их методологическими ограничениями, исключают дальнейшие выводы относительно влияния объема силовых упражнений на чувствительность к инсулину.

Еще один интересный момент при обсуждении объема силовых упражнений заключается в том, что он по своей сути связан с затратами времени. Меньший объем упражнений по замыслу означает меньшее время, проводимое в тренажерном зале. Среди причин, по которым люди не придерживаются программы упражнений, нехватка времени стоит на первом месте в списке22. Таким образом, силовые упражнения небольшого объема, которые эффективно улучшают чувствительность к инсулину, означают меньшие временные затраты23 и могут привести к более высокой приверженности к лечению в долгосрочной перспективе. Кроме того, субъективные чувства, такие как самоэффективность (самовосприятие способности что-то сделать) и ощущения удовольствия и удовольствия (наслаждение), также связаны с приверженностью к физическим упражнениям24,25,26. Разумно предположить, что люди могут чувствовать себя более уверенно и получать больше удовольствия от тренировок, когда они выполняют силовые упражнения небольшого объема, которые приводят к улучшению здоровья.

Чтобы восполнить пробелы в литературе, обобщенной выше, мы описываем протокол рандомизированного контролируемого перекрестного клинического исследования, основной целью которого является оценка влияния объема силовых упражнений на чувствительность к инсулину у людей с ожирением. В качестве вторичной цели мы оцениваем влияние объема силовых упражнений на субъективные ощущения (самоэффективность, привязанность и удовольствие).

Протокол здесь описывает рандомизированное, контролируемое, 3-стороннее, перекрестное клиническое исследование. Хронологическая последовательность протокола включает: предварительную оценку истории болезни и антропометрических показателей (масса тела, рост, окружность талии и состав тела); запись на прием к сертифицированному диетологу команды; ознакомительный период с силовыми упражнениями и опросниками субъективных ощущений; оценка силы в каждом упражнении; случайное распределение очередности сессий; проведение 3-х сеансов (с интервалом от 7 до 28 дней), после чего сразу же следует анкетирование субъективных ощущений; пероральный глюкозотолерантный тест (ПГТТ) на следующее утро; и анализ данных. На рисунке 1 показана схема протокола.

Figure 1
Рисунок 1: Дизайн исследования. Блок-схема методологии исследования приведена здесь. 1: Субъекты с ожирением (индекс массы тела [ИМТ] >30 кг/м2; окружность талии >102/88 см)); 2: Антропометрические оценки и ознакомление; случайное распределение 3: силовые упражнения большого объема (21 подход), 4: силовые упражнения малого объема (7 подходов) или 5: контрольный день; 6: стандартное питание после сеансов; 7: сон и ночное голодание; 8: Пероральный глюкозотолерантный тест. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Protocol

Получить этическое разрешение на проведение исследования, представив протокол исследования и документ об информированном согласии в местный Институциональный наблюдательный совет (IRB) или местный Комитет по этике исследований (REC). Исследование может начаться только после одобрения I…

Representative Results

На рисунке 2 показаны репрезентативные (из пилотного исследования) ответы на глюкозу (рис. 2А) и инсулин (рис. 2В) во время ПГТТ. Обычно пики значений глюкозы и инсулина наблюдаются при 30-минутном измерении, за которым следует постоянное сниж…

Discussion

В этой статье подробно описаны этапы рандомизированного контролируемого исследования, целью которого была оценка влияния объема силовых упражнений на чувствительность к инсулину у взрослых с ожирением. Рандомизированные контролируемые исследования являются лучшими протоколами ис?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Это исследование поддержано Национальным советом по научно-технологическому развитию (CNPQ: Grant#407975/2018-7 и # 402091/2021-3) и Государственным агентством по исследованиям и разработкам штата Минас-Жерайс (FAPEMIG: Grant# APQ-00008-22). Спонсоры не играли никакой роли в разработке этого исследования и не играют никакой роли в проведении исследования, интерпретации данных или представлении результатов. Это исследование проводится в Федеральном университете долин Жекитиньонья и Мукури (Diamantina-MG, Бразилия), который предоставляет оборудование и пространство (DXA, зал для силовых тренировок, оборудование для силовых тренировок и т. д.), необходимые для проведения исследования.

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

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. Riebe, D., et al. Updating ACSM’s Recommendations for Exercise Preparticipation Health Screening. Medicine & Science in Sports & Exercise. 47 (11), 2473-2479 (2015).
  28. Cortés, M. E., Alfaro, A. A. The effects of hormonal contraceptives on glycemic regulation. Linacre Quarterly. 81 (3), (2014).
  29. Kerksick, C. M., et al. ISSN exercise & sports nutrition review update: research & recommendations. , 1-57 (2018).
  30. 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).
  31. 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).
  32. 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).
  33. Kendzierski, D., DeCarlo, K. J. Physical Activity Enjoyment Scale: Two Validation Studies. Journal of Sport and Exercise Psychology. 13 (1), (2016).
  34. 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).
  35. 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).
  36. 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).
  37. 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).
  38. 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).
  39. 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).
  40. . Carbohydrate Homeostasis. New England Journal of Medicine. 283 (5), 237-246 (1970).
  41. 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).
  42. 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).
  43. 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).
  44. 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).
  45. 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).
  46. 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).
  47. 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).
  48. 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).
  49. Kendall, J. M. Designing a research project: Randomised controlled trials and their principles. Emergency Medicine Journal. 20 (2), (2003).
  50. Moher, D., et al. CONSORT 2010 explanation and elaboration: updated guidelines for reporting parallel group randomised trials. BMJ (Clinical research ed.). 340, (2010).
  51. Sibbald, B., Roberts, C. Understanding controlled trials Crossover trials. BMJ. 316 (7146), (1998).
  52. Lim, C. Y., In, J. Considerations for crossover design in clinical study. Korean Journal of Anesthesiology. 74 (4), (2021).
  53. 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).
  54. 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).
  55. 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).
  56. 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).
  57. Monzillo, L. U., Hamdy, O. Evaluation of Insulin Sensitivity in Clinical Practice and in Research Settings. Nutrition Reviews. 61 (12), 397-412 (2003).
  58. Radziuk, J. Insulin Sensitivity and Its Measurement: Structural Commonalities among the Methods 1. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 85 (12), (2000).
  59. 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).
  60. 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).
  61. 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).
  62. 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).
check_url/65478?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Rocha Silva, L. F., Chaves Garcia, B. C., Mang, Z. A., Amorim, F. T., Dias-Peixoto, M. F., Gripp, F., Tricoli, V., Magalhães, F. d. C. Randomized Controlled Trial to Study the Acute Effects of Strength Exercise on Insulin Sensitivity in Obese Adults. J. Vis. Exp. (202), e65478, doi:10.3791/65478 (2023).

View Video