The acute effect of exercise modality and nutrition manipulations on post-exercise resting energy expenditure and respiratory exchange ratio in women: a randomized trial

Experimental design

Pro ověření hypotéz studie byl použit randomizovaný, zkřížený, faktorový design. Po předběžném testování klidové srdeční frekvence, tělesného složení a síly absolvoval každý účastník šest náhodně seřazených cvičení sestávajících ze tří způsobů cvičení: AEE, HIIT a HIRT a dvou akutních randomizovaných výživových intervencí: (obrázek 1). Účastníci prováděli každý způsob cvičení dvakrát, pokaždé s jinou nutriční intervencí. Před každým cvičením byly odebrány vzorky slin pro stanovení koncentrací estradiolu a kortizolu a po každém cvičení pro stanovení koncentrací kortizolu. Cvičení byla prováděna ve stejnou denní dobu, v rozmezí 2 h, s odstupem nejméně 48 h mezi jednotlivými cvičeními, a pořadí bylo náhodně přiděleno pomocí softwaru pro náhodné přidělování (verze 1.0.0; Isfahán, Írán). Subjekty byly poučeny, aby zůstaly dobře hydratované, aby byly 3 h postprandiálně, aby se zdržely kofeinu 5 h předtím a aby se zdržely namáhavého cvičení 24 h před všemi cvičebními sezeními.

Schéma experimentálního protokolu. REE, klidový energetický výdej (kcal/den); RER, dechový výměnný poměr; CHO, sacharidy; PRO, bílkoviny; HRR, rezerva srdeční frekvence; AEE, aerobní vytrvalostní cvičení; HIIT, vysoce intenzivní intervalový běh; HIRT, vysoce intenzivní odporový trénink.

Účastníci

Do této studie bylo zařazeno 21 eumenorheických, rekreačně aktivních žen vysokoškolského věku; jedna účastnice odstoupila z důvodu nesouvisejícího zranění. Studii dokončilo dvacet žen (n = 20) (tabulka 1), které byly zahrnuty do statistických analýz. Protokol studie byl schválen univerzitní Institucionální kontrolní radou a všechny dodržované postupy byly v souladu s Helsinskou deklarací z roku 1975, revidovanou v roce 2008. Před účastí všichni účastníci poskytli písemný informovaný souhlas a vyplnili dotazník zdravotní anamnézy. Aby mohly být účastnice zařazeny do této studie, musely být ženy ve věku 18 až 35 let a být rekreačně aktivní, což bylo definováno jako kumulace 1 až 5 h aerobního a/nebo odporového cvičení týdně, s výjimkou závodních sportovců. Vyloučeny byly účastnice, které neměly fyzickou kondici, byly těhotné, měly jakákoli kardiovaskulární nebo nervosvalová zdravotní rizika, byly zraněné nebo trpěly jakýmkoli onemocněním srdce, plic, ledvin nebo jater.

Měření rezervy srdeční frekvence a hodnocení složení těla

Účastníci se po 8hodinovém půstu dostavili do laboratoře aplikované fyziologie, kde 15 minut odpočívali. Klidová srdeční frekvence (RHR) byla měřena pomocí polárního snímače srdeční frekvence (Polar FT1, Polar USA, Port Washington, NY, USA), přičemž byla stanovena věkem předpokládaná maximální srdeční frekvence (MHR). Cvičební cílová tepová frekvence (THR) byla vypočtena pomocí Karvonenovy rovnice . Během každého cvičení byla měřena srdeční frekvence (HR) pomocí výše uvedeného monitoru HR. Cvičení byla porovnávána z hlediska kalorického výdeje (pilotní údaje nebyly zveřejněny) oproti času, aby se kontrolovala délka cvičení.

Pro základní údaje bylo změřeno složení celého těla pomocí přístroje Hologic Dual Energy X-ray Absorptiometer (DEXA, Hologic Discovery W, Bedford, MA, USA) s použitím výchozího softwaru přístroje (software Apex verze 3.3). Přístroj používá rektilineární vějířové snímání paprsků, které poskytuje tříkomorové hodnocení složení těla, včetně tukové hmoty (FM), libové hmoty (LM) a procenta tělesného tuku (% tuku). Po odstranění všech kovových předmětů si subjekty lehly na záda doprostřed plošiny s rukama obrácenýma dolů v blízkosti boků. Subjekty byly poučeny, aby po dobu skenování zůstaly v klidu a normálně dýchaly. Všechna vyšetření prováděl stejný technik s certifikací DEXA. Přístroj byl před testováním kalibrován podle doporučení výrobce, aby byly zajištěny platné výsledky. Předchozí spolehlivost testů v naší laboratoři byla následující: FM: ICC = 0,98, SEM = 0,85 kg; LM: ICC = 0,99, SEM = 1,07 kg; % tuku: ICC = 0,98, SEM = 1,0 %.

Test maximální síly

Ve standardním postabsorpčním stavu provedl každý účastník test maximální síly (RM) v jednom opakování pro bench press a leg press s použitím volných závaží a spottera podle standardních pokynů dříve používaných v této laboratoři. Po pětiminutovém zahřátí a lehkém protažení byli účastníci seznámeni s vybavením a pohybem pohybů. Každý účastník poté provedl osm až deset opakování při 50 % předpokládaného 1RM. Po jednominutovém odpočinku provedl každý účastník čtyři až šest opakování při 80 % předpokládaného 1RM. Po jednominutovém odpočinku byla váha zvýšena na odhadovanou zátěž 1RM, kterou účastníci zvedli jednou. Po každé úspěšné sérii jednoho opakování byla váha zvyšována, dokud nedošlo k neúspěšnému pokusu, a to během čtyř pokusů. Mezi jednotlivými pokusy s 1RM byl poskytnut dvou až tříminutový odpočinek.

Po testech s 1RM účastníci provedli silový test s více RM u čtyř doplňkových cviků: střídavý stacionární výpad, tlak na ramena nad hlavou, bicepsové zkracovačky a tricepsové extenze nad hlavou. S volnými váhami a spotterem prováděli účastníci každý cvik s váhou, kterou mohli zvednout pro jednu sérii ne méně než tří a ne více než deseti opakování. Hmotnost pro každý cvik, kterou stanovili asistenti v laboratoři, vycházela z předchozích zkušeností každého účastníka se silovým tréninkem. Pokud účastník nebyl schopen provést cvik po dobu tří opakování nebo byl schopen provést více než deset opakování, váha byla snížena, respektive zvýšena a test byl opakován. Mezi jednotlivými cviky byl poskytnut 2 až 3minutový odpočinek.

Násobná RM získaná ze silových testů byla použita k odhadu 1RM pro cviky s příslušenstvím podle následující rovnice :

kde RepWt = množství zvednuté váhy (lbs) při každém opakování a RTF = množství opakování do únavy.

Po stanovení 1RM účastníka pro všechny cviky bylo vypočteno 80-85 % pro 6RM až 8RM použité pro sezení HIRT.

Vyhodnocení energetického příjmu

Všichni účastníci vyplnili základní třídenní potravinový záznam pro posouzení jejich pravidelného příjmu živin. Účastníci byli poučeni o porcích jídla a byli požádáni, aby den před každým cvičením jedli podobnou stravu, aby se usnadnil podobný profil makronutrientů. Příjem potravy byl analyzován pomocí nutričního softwaru (The Food Processor, verze 10.12.0, Esha Research, Salem, OR, USA). Průměrně subjekty denně přijaly 2 078,7 ± 679,9 kcal, 253,7 ± 97,6 g CHO (přibližně 48,8 % CHO), 84,3 ± 29,9 g PRO (přibližně 16,2 % PRO) a 80,9 ± 36,7 g tuků (přibližně 35,0 % tuků).

Sběr a analýza slin

Pro zohlednění možných rozdílů ve využití energetických substrátů mezi jednotlivými cvičebními sezeními byl měřen estradiol. Koncentrace estradiolu byly stanoveny pomocí vzorku slin o objemu 2,5 až 5,0 ml před každým cvičením pomocí testu ELISA na slinný estradiol-β-17 (estrogen) (Salivary 17β-Estradiol Enzyme Immunoassay Kit, Salimetrics, LLC, State College, PA, USA). Pro zajištění validních výsledků odběru slin byli účastníci požádáni, aby 12 h před odevzdáním vzorků slin nepili alkohol a 3 h nejedli větší jídlo. Účastníci byli požádáni, aby si 10 minut před odběrem slin vypláchli ústa vodou, aby se odstranily zbytky jídla. Aby se zabránilo přítomnosti krve v odebraných slinách, byli účastníci požádáni, aby si 45 min před odevzdáním vzorků slin nečistili zuby a 48 h neprováděli zubní zákroky. Všechny vzorky byly uchovávány při teplotě 4 °C ne déle, než bylo nutné, před jejich zmrazením při -20 °C. Koeficient variační přesnosti (CV) v rámci testu pro estrogen byl 8,7 % až 18,6 %; CV mezi testy byl 3,9 %. Vzhledem k fyziologické úloze estradiolu-β-17 na využití energetických substrátů u žen , byly výchozí hladiny estradiolu použity jako kovariáty v analýzách REE a RER.

Kortizol byl měřen pro zohlednění stresové reakce z jednotlivých způsobů cvičení. Koncentrace kortizolu byly stanoveny pomocí vzorku slin o objemu 2,5 až 5,0 ml před každým cvičením a po něm pomocí testu ELISA pro stanovení kortizolu ve slinách (Salivary Cortisol Enzyme Immunoassay Kit, Salimetrics, LLC, State College, PA, USA); pro odběr a uchovávání byl použit výše uvedený protokol. Po shromáždění všech vzorků byly menší dílčí vzorky spojeny mezi oběma doplňky, aby vznikl jeden vzorek před cvičením a jeden vzorek po cvičení, aby bylo možné určit vliv jednotlivých modalit na kortizol nezávisle na léčbě. CV přesnosti v rámci testu pro kortizol bylo 12,0 % až 17,1 %; CV přesnosti mezi testy bylo 4,9 %.

Nutriční intervence

Po poskytnutí vzorku slin a bezprostředně před zahájením každého cvičení účastníci dvojitě zaslepeným způsobem perorálně požili 25 g CHO (maltodextrin) nebo PRO (syrovátkový izolát; Elite Whey Protein Isolate, Dymatize Nutrition, Farmers Branch, TX, USA) smíchaných s 6 oz vody v neprůhledné lahvi. Pořadí léčby bylo náhodně přiděleno pomocí softwaru pro náhodné přidělování. V souladu s pokyny CONSORT byly výživové produkty před dodáním do laboratoře zaslepeny společností. Všichni účastníci a členové výzkumného týmu byli ohledně léčby zaslepeni, a to až do ukončení statistických analýz.

Aerobní vytrvalostní cvičení (AEE)

Cvičení AEE se skládalo ze samostatně zvoleného 5minutového zahřátí, po kterém následoval 30minutový běh na běžeckém pásu (Q65 Series 90, Quinton Instrument Co., Seattle, WA, USA) při 45 % až 55 % HRR . Zaznamenával se RPE (Borgova stupnice) a na konci každé minuty se měřil HR; obojí se zprůměrovalo za 30minutovou dobu cvičení.

Intervalový běh vysoké intenzity (HIIT)

Zápas HIIT se skládal z 5minutového zahřátí podle vlastního výběru, po němž následovalo deset kol 60sekundového běhu na běžeckém pásu při 85-95 % HRR s 60sekundovým pasivním odpočinkem. Celý cvičební cyklus trval přibližně 20 min. Na konci každého intervalu byl zaznamenán RPE a změřen HR; pro statistickou analýzu byl použit průměr deseti 60sekundových cvičebních intervalů.

Vysokointenzivní odporový trénink (HIRT)

Údaje získané z hodnocení síly byly použity ke stanovení vhodné zátěže pro trénink HIRT. Cviky byly prováděny v následujícím pořadí: leg press a bench press (York Barbell Co., York, PA, USA), výpady, tlaky na ramena, bicepsové zkracovačky a tricepsové extenze s použitím volných vah. Před zahájením cvičení provedli účastníci rozcvičení podle vlastního výběru. Trénink HIRT se skládal ze tří sérií s 6RM až 8RM, po nichž následoval 20 až 30sekundový odpočinek u každého cviku. Mezi jednotlivými cviky byla doba odpočinku 2,5 min . Průměrná délka tréninků HIRT byla přibližně 25 min. HR byl měřen na konci každé série a RPE byl zaznamenán na konci každého cvičení; ve statistických analýzách byl použit průměr HR a RPE každého ze šesti cvičení.

Metabolická měření

REE a RER byla analyzována pomocí metabolického vozíku a interního softwaru (TrueOne 2400, ParvoMedics, Inc., Sandy, UT, USA). Bylo měřeno nepřímé hodnocení spotřeby kyslíku (VO2) a produkce oxidu uhličitého (VCO2), které byly použity v následujících rovnicích pro výpočet REE a RER , v tomto pořadí:

Plynová analýza byla provedena prostřednictvím náustku a hadice bezprostředně před každým cvičením, po dobu 15 minut, aby se získaly klidové hodnoty (báze). Bezprostředně po ukončení cvičení se účastníci posadili a znovu připojili k metabolickému vozíku na 15 min, aby získali měření bezprostředně po cvičení (IP). Poté byli účastníci odpojeni od vozíku a zůstali v klidu sedět. Měření byla znovu provedena během 25. až 35. minuty (30 min) a 50. až 60. minuty (60 min).

Statistické analýzy

K určení výchozích rozdílů v hladinách slinného estradiolu a kortizolu byla provedena jednosměrná opakovaná měření ANOVA. K porovnání průměrných podélných změn REE a RER byl použit lineární model se smíšenými efekty (ANCOVA). Původní modely zahrnovaly fixní efekty pro nutriční léčbu (CHO vs. PRO), způsob cvičení (AEE vs. HIIT vs. HIRT), čas (výchozí hodnota vs. IP vs. 30 min vs. 60 min), dvoucestné a třícestné interakce a také výchozí hladinu slinného estradiolu. Nejprve byla testována třícestná interakce; pokud nebyla významná, byl sestaven redukovaný model bez třícestné interakce. Poté byly použity kontrasty o více stupních volnosti k testování jakýchkoli důkazů rozdílů mezi nutričními intervencemi nebo způsoby cvičení v průběhu času. Pouze pokud byly tyto celkové kontrasty významné, byla dokončena párová srovnání. Na změnu kortizolu byla provedena ANCOVA, kovarizovaná pro výchozí rozdíly. Na rozdíly v HR a RPE v jednotlivých modalitách byla provedena ANOVA s opakovanými měřeními. K provedení statistických analýz byl použit program SPSS verze 20 (IBM; Armonk, NY, USA). Všechny testy byly provedeny na 5% hladině významnosti.