Den akutte effekt af træningsmodalitet og ernæringsmanipulationer på hvileenergiforbrug efter træning og respiratorisk udvekslingsforhold hos kvinder: et randomiseret forsøg

Eksperimentelt design

For at teste undersøgelsens hypoteser blev der anvendt et randomiseret, crossover, faktorielt design. Efter indledende testning af hvilepuls, kropssammensætning og styrke gennemførte hver deltager seks tilfældigt ordnede træningssessioner bestående af tre træningsmodaliteter: AEE, HIIT og HIRT; og to akutte randomiserede ernæringsinterventioner: CHO og PRO (figur 1). Deltagerne udførte hver træningsform to gange, med en forskellig ernæringsintervention hver gang. Spytprøver blev indsamlet før hver træningssession for at bestemme østradiol- og kortisolkoncentrationer og efter hver træningssession for at bestemme kortisolkoncentrationer. Motionssessioner blev udført på samme tidspunkt af dagen, inden for 2 timer, med mindst 48 timer mellem hver session, og rækkefølgen blev tilfældigt tildelt ved hjælp af software til tilfældig tildeling (version 1.0.0; Isfahan, Iran). Forsøgspersonerne blev instrueret om at holde sig godt hydreret, at være 3 h postprandial, at afstå fra koffein 5 h før og at afstå fra anstrengende træning 24 h før alle træningssessioner.

Eksperimentel protokol skematisk. REE, hvileenergiforbrug (kcal/dag); RER, respiratorisk udvekslingsforhold; CHO, kulhydrat; PRO, protein; HRR, hjertereserve; AEE, aerob udholdenhedstræning; HIIT, højintensivt intervalløb; HIRT, højintensiv modstandstræning.

Deltagere

Twenty-one eumenorrheic, college-aged, rekreativt aktive kvinder blev indskrevet til at deltage i denne undersøgelse; en deltager trak sig tilbage på grund af ubeslægtet skade. Tyve kvinder (n = 20) gennemførte undersøgelsen (tabel 1) og blev inkluderet i de statistiske analyser. Undersøgelsesprotokollen blev godkendt af universitetets Institutional Review Board, og alle fulgte procedurer var i overensstemmelse med Helsinki-erklæringen fra 1975, som revideret i 2008. Forud for deltagelsen gav alle deltagere skriftligt informeret samtykke og udfyldte et spørgeskema om deres helbredshistorie. For at blive inkluderet i undersøgelsen skulle deltagerne være kvinder mellem 18 og 35 år og være aktive i fritiden, defineret som 1 til 5 timers aerob og/eller modstandstræning om ugen, bortset fra konkurrerende atleter. Deltagerne blev udelukket, hvis de ikke var i god form, var gravide, havde kardiovaskulære eller neuromuskulære sundhedsrisici, havde skader eller havde en hjerte-, lunge-, nyre- eller leversygdom.

Hjertefrekvensreservemåling og vurdering af kropssammensætning

Deltagerne meldte sig til det anvendte fysiologilaboratorium efter en 8-timers faste, hvor de hvilede i 15 minutter. Hvilepuls (RHR) blev målt ved hjælp af en polarpulsmåler (Polar FT1, Polar USA, Polar USA, Port Washington, NY, USA), mens den aldersbestemte maksimale puls (MHR) blev bestemt. Målpuls ved træning (THR) blev beregnet ved hjælp af Karvonen-ligningen . Under hver træningspasning blev hjertefrekvensen (HR) målt ved hjælp af førnævnte HR-monitor. Øvelser blev matchet for kalorieforbrug (pilotdata ikke offentliggjort), i modsætning til tid, for at kontrollere for øvelseslængde.

For baseline data blev hele kropssammensætningen målt ved hjælp af et Hologic Dual Energy X-ray Absorptiometer (DEXA, Hologic Discovery W, Bedford, MA, USA) ved hjælp af enhedens standardsoftware (Apex software version 3.3). Apparatet anvender retlinet viftestråleindsamling til at give en vurdering af kropssammensætningen i tre rum, herunder fedtmasse (FM), magert masse (LM) og procent kropsfedt (% fedt). Efter at have fjernet alle metalgenstande lagde forsøgspersonerne sig på ryggen i midten af platformen med hænderne med ansigtet nedad i nærheden af deres sider. Forsøgspersonerne blev instrueret om at forblive stille og trække vejret normalt under hele scanningen. Alle scanninger blev udført af den samme DEXA-certificerede tekniker. Apparatet blev kalibreret i henhold til producentens anbefalinger før testen for at sikre valide resultater. Tidligere test-retest pålidelighed i vores laboratorium var FM: ICC = 0,98, SEM = 0,85 kg; LM: ICC = 0,99, SEM = 1,07 kg; % fedt: ICC = 0,98, SEM = 1,0 %.

Maximal styrketest

I en standard postabsorptionstilstand udførte hver deltager en én-repetition maksimal (RM) styrketest for bænkpres og benpres ved hjælp af frie vægte og en spotter, i henhold til standardretningslinjer, der tidligere er anvendt i dette laboratorium. Efter en 5-min opvarmning og let udstrækning blev deltagerne gjort bekendt med udstyret og bevægelsesbevægelserne. Hver deltager udførte derefter otte til ti gentagelser ved 50% af deres forudsatte 1RM. Efter en hvileperiode på 1 minut udførte hver deltager fire til seks gentagelser på 80 % af deres forudsatte 1RM. Efter en hvileperiode på 1 minut blev vægten øget til en anslået 1RM-belastning, som deltagerne løftede én gang. Efter hvert vellykket sæt med én gentagelse blev vægten øget, indtil et mislykket forsøg fandt sted, inden for fire forsøg. Der blev givet to til tre minutters hvile mellem 1RM-forsøgene.

Efter 1RM-forsøgene udførte deltagerne en multiple-RM-styrketest for fire accessoriske øvelser: vekslende stationær lunge, overhead skulderpres, biceps curls og overhead triceps extension. Med frie vægte og en spotter udførte deltagerne hver øvelse med en vægt, de kunne løfte i et sæt på ikke mindre end tre og ikke mere end ti gentagelser. Vægten for hver øvelse, som blev fastsat af laboratorieassistenterne, var baseret på hver deltagers tidligere erfaring med styrketræning. Hvis deltageren ikke var i stand til at udføre øvelsen i tre gentagelser eller var i stand til at udføre mere end ti gentagelser, blev vægten henholdsvis nedsat eller øget, og testen blev lavet om. Der blev givet 2 til 3 minutters hvile mellem hver øvelse.

Den multiple RM, der blev opnået ved styrketestene, blev brugt til at estimere 1RM for de accessoriske øvelser ved hjælp af følgende ligning :

hvor RepWt = mængde vægt løftet (lbs) ved hver gentagelse og RTF = antal gentagelser til udmattelse.

Når deltagerens 1RM var bestemt for alle øvelser, blev 80 % til 85 % beregnet til 6RM til 8RM, der blev brugt til HIRT-sessionerne.

Vurdering af energiindtag

Alle deltagere udfyldte en baseline 3-dages madoptegnelse for at vurdere deres regelmæssige næringsstofindtag. Deltagerne blev undervist i madportioner og blev bedt om at spise lignende diæter dagen før hver træningssession for at fremme lignende makronæringsstofprofiler. Ernæringsindtaget blev analyseret ved hjælp af et ernæringssoftwareprogram (The Food Processor, version 10.12.0, Esha Research, Salem, OR, USA). I gennemsnit indtog forsøgspersoner 2,078.7 ± 679.9 kcal, 253.7 ± 97.6 g CHO (ca. 48.8% CHO), 84.3 ± 29.9 g PRO (ca. 16.2% PRO) og 80.9 ± 36.7 g fedt (ca. 35.0% fedt) pr. dag.

Salivaindsamling og analyse

For at tage højde for mulige energisubstratudnyttelsesforskelle mellem træningssessionerne blev østradiol målt. Estradiolkoncentrationer blev bestemt ved hjælp af en 2,5 til 5,0 mL spytprøve før hver træningspasning ved hjælp af et ELISA-assay for spyt-Østradiol-β-17 (østrogen) (Salivary 17β-Estradiol Enzyme Immunoassay Kit, Salimetrics, LLC, State College, PA, USA). For at sikre valide spytopsamlingsresultater blev deltagerne bedt om at undgå at drikke alkohol i 12 timer og spise et større måltid i 3 timer før afgivelse af spytprøver. Deltagerne blev bedt om at skylle munden med vand 10 minutter før spytudtagningen for at fjerne madrester. For at undgå blod i spytprøverne blev deltagerne bedt om at undgå tandbørstning i 45 minutter og tandbehandling i 48 timer, før de afgav spytprøver. Alle prøver blev opbevaret ved 4 °C ikke længere end nødvendigt, før de blev nedfrosset ved -20 °C. Intra-assay-præcisionsvariationskoefficienten (CV) for østrogen var 8,7 % til 18,6 %; inter-assay-præcisions-CV var 3,9 %. På grund af den fysiologiske rolle af østradiol-β-17 på energi substratudnyttelse hos kvinder , blev baseline østradiolniveauer anvendt som kovariater i REE- og RER-analyserne.

Cortisol blev målt for at tage højde for stressresponset fra hver træningsform. Kortisolkoncentrationer blev bestemt ved hjælp af en 2.5 til 5.0 mL spytprøve før og efter hver træningspasning ved hjælp af et ELISA Assay for spytkortisol (Salivary Cortisol Enzyme Immunoassay Kit, Salimetrics, LLC, State College, PA, USA); den førnævnte protokol for indsamling og opbevaring blev anvendt. Når alle prøver var indsamlet, blev mindre delprøver samlet mellem de to kosttilskud for at fremstille en prøve før og en prøve efter træning for at bestemme effekten af hver modalitet på kortisol, uafhængigt af behandling. Intra-assay-præcisions-CV for kortisol var 12,0 % til 17,1 %; inter-assay-præcisions-CV var 4,9 %.

Næringsintervention

Efter afgivelse af en spytprøve og umiddelbart før påbegyndelse af hver træningssession indtog deltagerne dobbeltblindt 25 g CHO (maltodextrin) eller PRO (valleisolat; Elite Whey Protein Isolate, Dymatize Nutrition, Farmers Branch, TX, USA) blandet med 6 oz vand i en uigennemsigtig flaske oralt. Behandlingsrækkefølgen blev tildelt tilfældigt ved hjælp af software til tilfældig tildeling. I overensstemmelse med CONSORT-retningslinjerne blev ernæringsprodukterne blindet af virksomheden inden ankomsten til laboratoriet. Alle deltagere og medlemmer af forskerteamet var blindet for behandlingen, indtil efter de statistiske analyser.

Aerob udholdenhedstræning (AEE)

En AEE-bold bestod af en selvvalgt 5-min opvarmning, efterfulgt af en 30-min løbebånd (Q65 Series 90, Quinton Instrument Co., Seattle, WA, USA) jogging på 45% til 55% HRR . RPE (Borg-skalaen) blev registreret, og HR blev målt i slutningen af hvert minut; begge dele blev gennemsnitligt beregnet over den 30-minutters træningsperiode.

High-intensity interval running (HIIT)

En HIIT-kamp bestod af en selvvalgt 5-minutters opvarmning, efterfulgt af ti runder af 60-s løbebåndsløb på 85 % til 95 % HRR med en 60-s passiv hvileperiode. Hele træningspasset varede ca. 20 min. RPE blev registreret, og HR blev målt i slutningen af hvert interval; og et gennemsnit af de ti 60-s træningsintervaller blev brugt til statistisk analyse.

High-intensity resistance training (HIRT)

Data opnået fra styrkevurderingen blev brugt til at bestemme en passende vægtbelastning til HIRT-sessionen. Øvelserne blev udført i følgende rækkefølge: benpres og bænkpres (York Barbell Co., York, PA, USA), lunges, skulderpres, biceps curl og triceps extension med frie vægte. Forsøgspersonerne udførte en selvvalgt opvarmning, inden de begyndte. En HIRT-session bestod af tre sæt af 6RM til 8RM efterfulgt af en hvileperiode på 20-30 sekunder for hver øvelse. Der var en hvileperiode på 2,5 min mellem hver øvelse . Den gennemsnitlige længde af HIRT-sessioner var ca. 25 min. HR blev målt ved afslutningen af hvert sæt, og RPE blev registreret ved afslutningen af hver øvelse; gennemsnittet af HR og RPE for hver af de seks øvelser blev brugt i de statistiske analyser.

Metaboliske målinger

REE og RER blev analyseret ved hjælp af en metabolisk vogn og intern software (TrueOne 2400, ParvoMedics, Inc., Sandy, UT, USA). Indirekte vurderinger af iltoptagelse (VO2) og kuldioxidproduktion (VCO2) blev målt og anvendt i følgende ligninger til at beregne henholdsvis REE og RER:

Gasanalysen blev udført via et mundstykke og en slange umiddelbart før hvert træningspas, i 15 min. for at opnå hvilemålinger (base). Umiddelbart efter afslutningen af træningssessionerne blev deltagerne sat på plads og tilsluttet igen til den metaboliske vogn i 15 min for at opnå målinger umiddelbart efter (IP) træning for at opnå målinger umiddelbart efter (IP) træning. Deltagerne blev derefter koblet fra vognen og blev siddende i ro og mag. Målinger blev foretaget igen i minutterne 25 til 35 (30 min) og 50 til 60 (60 min).

Statistiske analyser

En envejs ANOVA med gentagne foranstaltninger blev udført for at bestemme baselineforskelle i spyt-østradiol- og kortisolniveauer. En analyse af kovarians (ANCOVA) lineær model med blandede effekter blev anvendt til at sammenligne gennemsnitlige langsgående ændringer i REE og RER. De indledende modeller omfattede faste effekter for ernæringsbehandling (CHO vs. PRO), træningsmodalitet (AEE vs. HIIT vs. HIRT), tid (baseline vs. IP vs. 30 min vs. 60 min), tovejs- og trevejsinteraktioner samt baseline spytøstradiolniveau. Trevejsinteraktionen blev testet først; hvis den var ikke-signifikant, blev en reduceret model tilpasset uden trevejsinteraktionen. Kontraster med flere frihedsgrader blev derefter anvendt til at teste for eventuelle tegn på forskelle mellem ernæringsinterventioner eller træningsmodaliteter over tid. Kun hvis disse overordnede kontraster var signifikante, blev der foretaget parvise sammenligninger. Der blev udført en ANCOVA på ændringen i kortisol, hvor der blev covarieret for forskelle ved baseline. Der blev udført en ANOVA med gentagne målinger af HR- og RPE-forskelle i modaliteterne. SPSS version 20 (IBM; Armonk, NY, USA) blev anvendt til at udføre de statistiske analyser. Alle tests blev udført på et signifikansniveau på 5 %.