Harjoittelumuodon ja ravitsemusmuutosten akuutti vaikutus harjoittelun jälkeiseen lepoenergiankulutukseen ja hengityksen vaihtosuhteeseen naisilla: satunnaistettu tutkimus

Kokeellinen suunnittelu

Tutkimuksen hypoteesien testaamiseksi käytettiin satunnaistettua ristiintaulukoitua faktoriaalista suunnittelua. Alustavan leposykkeen, kehonkoostumuksen ja voiman testauksen jälkeen jokainen osallistuja suoritti kuusi satunnaisesti järjestettyä harjoituskertaa, jotka koostuivat kolmesta harjoitusmuodosta: AEE, HIIT ja HIRT; ja kaksi akuuttia satunnaistettua ravitsemusinterventiota: CHO ja PRO (kuva 1). Osallistujat suorittivat kunkin harjoitusmuodon kahdesti, ja jokaisella kerralla oli erilainen ravitsemuksellinen interventio. Sylkinäytteet kerättiin ennen kutakin harjoitusjaksoa estradioli- ja kortisolipitoisuuksien määrittämiseksi ja kunkin harjoitusjakson jälkeen kortisolipitoisuuksien määrittämiseksi. Harjoitusjaksot suoritettiin samaan aikaan vuorokaudesta, 2 tunnin sisällä ja vähintään 48 tuntia kunkin jakson välillä, ja järjestys määritettiin satunnaisesti satunnaisjako-ohjelmistolla (versio 1.0.0; Isfahan, Iran). Koehenkilöitä ohjeistettiin pysymään hyvin hydratoituneina, olemaan 3 h postprandiaalisia, pidättäytymään kofeiinista 5 h ennen ja pidättäytymään rasittavasta liikunnasta 24 h ennen kaikkia harjoitusistuntoja.

Kokeellisen protokollan kaavio. REE, lepoenergiankulutus (kcal/vrk); RER, hengityksen vaihtosuhde; CHO, hiilihydraatti; PRO, proteiini; HRR, sykereservi; AEE, aerobinen kestävyysharjoittelu; HIIT, korkean intensiteetin intervallijuoksu; HIRT, korkean intensiteetin vastusharjoittelu.

Osallistujat

Tutkimukseen osallistui 21 eumenorreaalista, korkeakouluikäistä, vapaa-ajan liikuntaa harrastavaa naista; yksi osallistuja vetäytyi tutkimuksesta asiaan liittymättömän vamman vuoksi. Kaksikymmentä naista (n = 20) osallistui tutkimukseen (taulukko 1) ja otettiin mukaan tilastollisiin analyyseihin. Yliopiston institutionaalinen tarkastuslautakunta hyväksyi tutkimussuunnitelman, ja kaikki noudatetut menettelyt olivat vuonna 1975 annetun Helsingin julistuksen, sellaisena kuin se on tarkistettuna vuonna 2008, mukaisia. Ennen osallistumista kaikki osallistujat antoivat kirjallisen tietoon perustuvan suostumuksen ja täyttivät terveyshistoriaa koskevan kyselylomakkeen. Osallistuakseen tähän tutkimukseen osallistujien oli oltava 18-35-vuotiaita naisia, jotka harrastavat vapaa-ajan liikuntaa, mikä tarkoittaa 1-5 tuntia viikossa aerobista ja/tai kestävyysliikuntaa, lukuun ottamatta kilpaurheilijoita. Osallistujat suljettiin pois, jos he olivat huonokuntoisia, raskaana, heillä oli kardiovaskulaarisia tai neuromuskulaarisia terveysriskejä, heillä oli vammoja tai heillä oli jokin sydän-, keuhko-, munuais- tai maksasairaus.

Sykereservin mittaus ja kehonkoostumusarviointi

Osallistujat ilmoittautuivat soveltavan fysiologian laboratorioon kahdeksan tuntia kestäneen paaston jälkeen, jossa he lepäsivät 15 minuuttia. Leposyke (RHR) mitattiin Polar-sykemittarilla (Polar FT1, Polar USA, Port Washington, NY, USA), ja iän mukaan ennustettu maksimisyke (MHR) määritettiin. Harjoituksen tavoitesyke (THR) laskettiin Karvosen yhtälön avulla. Kunkin harjoitusjakson aikana mitattiin syke (HR) edellä mainitulla sykemittarilla. Harjoitukset sovitettiin yhteen kalorikulutuksen osalta (pilottitietoja ei julkaistu), vastakohtana ajalle, jotta voitiin kontrolloida harjoituksen pituutta.

Lähtötietoja varten koko kehon koostumus mitattiin Hologic Dual Energy X-ray Absorptiometer (DEXA, Hologic Discovery W, Bedford, MA, USA) -laitteella, jossa käytettiin laitteen oletusarvoista ohjelmistoa (Apex-ohjelmiston versio 3.3). Laite käyttää suoraviivaista viuhkasäteilyä, jonka avulla kehon koostumuksesta saadaan kolmen komponentin arviointi, mukaan lukien rasvamassa (FM), vähärasvainen massa (LM) ja kehon rasvaprosentti (% rasvaa). Kun kaikki metalliesineet oli poistettu, koehenkilöt makasivat selinmakuulla alustan keskellä kädet kasvot alaspäin lähellä kylkiään. Koehenkilöitä ohjeistettiin pysymään paikoillaan ja hengittämään normaalisti skannauksen ajan. Kaikki kuvaukset suoritti sama DEXA-sertifioitu teknikko. Laite kalibroitiin valmistajan suositusten mukaisesti ennen testausta pätevien tulosten varmistamiseksi. Aiemmat testin ja uusintatestin luotettavuudet laboratoriossamme olivat: FM: ICC = 0,98, SEM = 0,85 kg; LM: ICC = 0,99, SEM = 1,07 kg; % rasvaa: ICC = 0,98, SEM = 1,0 %.

Maksimaalinen voimatesti

Vakiomuotoisessa imeytymisen jälkeisessä tilassa kukin osallistuja suoritti penkkipunnerruksen ja sääripunnerruksen yhden toistokerran maksimivoimatestin (RM) vapaita painoja ja spotteria käyttäen tässä laboratoriossa aiemmin käytettyjen vakio-ohjeiden mukaisesti. Viiden minuutin lämmittelyn ja kevyen venyttelyn jälkeen osallistujat perehdytettiin laitteisiin ja liikkeiden liikkeisiin. Tämän jälkeen jokainen osallistuja suoritti kahdeksasta kymmeneen toistoa 50 prosentilla ennustetusta 1RM:stä. Yhden minuutin lepojakson jälkeen kukin osallistuja teki neljästä kuuteen toistoa 80 prosentilla ennustetusta 1RM:stä. Yhden minuutin lepojakson jälkeen paino nostettiin arvioituun 1RM-kuormaan, jonka osallistujat nostivat kerran. Jokaisen onnistuneen yhden toiston sarjan jälkeen painoa nostettiin, kunnes epäonnistunut yritys tapahtui neljän yrityksen kuluessa. 1RM-yritysten välillä annettiin kahdesta kolmeen minuuttia lepoa.

1RM-testien jälkeen osallistujat suorittivat moninkertaisen RM-voimatestin neljälle lisäharjoitukselle: vuorotteleva kiinteä loikka, olkapään yläpuolinen olkapääpunnerrus, hauislihaksen koukistukset ja yläpuolinen hauislihaksen ojennus. Osallistujat suorittivat jokaisen harjoituksen vapaiden painojen ja apuvälineen avulla painolla, jota he pystyivät nostamaan vähintään kolmen ja enintään kymmenen toiston sarjan verran. Kunkin harjoituksen paino, jonka laboratorioavustajat asettivat, perustui kunkin osallistujan aiempaan voimaharjoittelukokemukseen. Jos osallistuja ei pystynyt tekemään harjoitusta kolmea toistoa tai pystyi tekemään yli kymmenen toistoa, painoa pienennettiin tai suurennettiin ja testi uusittiin. Jokaisen harjoituksen välissä pidettiin 2-3 minuutin lepo.

Voimatesteistä saatua moninkertaista RM:ää käytettiin apuharjoitteiden 1RM:n arvioimiseen seuraavan yhtälön avulla :

jossa RepWt = nostetun painon määrä (lbs) jokaisella toistolla ja RTF = toistojen määrä väsymiseen asti.

Kun osallistujan 1RM oli määritetty kaikille harjoitteille, 80-85 % laskettiin HIRT-istunnoissa käytetylle 6RM-8RM:lle.

Energiansaannin arviointi

Kaikki osallistujat täyttivät lähtötilanteessa 3 päivän ruokapäiväkirjanpidon säännöllisen ravintoaineiden saannin arvioimiseksi. Osallistujia koulutettiin ruoka-annoksista ja heitä pyydettiin syömään samanlaista ruokavaliota päivää ennen kutakin harjoitusistuntoa samanlaisten makroravintoaineprofiilien helpottamiseksi. Ravinnon saanti analysoitiin ravitsemusohjelmalla (The Food Processor, versio 10.12.0, Esha Research, Salem, OR, USA). Keskimäärin koehenkilöt nauttivat 2 078,7 ± 679,9 kcal, 253,7 ± 97,6 g CHO:ta (noin 48,8 % CHO:ta), 84,3 ± 29,9 g PRO:ta (noin 16,2 % PRO:ta) ja 80,9 ± 36,7 g rasvaa (noin 35,0 % rasvaa) päivässä.

Syljen keräys ja analyysi

Mahdollisten energiasubstraattien käyttöerojen huomioimiseksi harjoittelujaksojen välillä mitattiin estradioli. Estradiolipitoisuudet määritettiin 2,5-5,0 ml:n sylkinäytteestä ennen kutakin harjoituskertaa käyttäen syljen estradioli-β-17 (estrogeeni) ELISA-määritystä (Salivary 17β-Estradiol Enzyme Immunoassay Kit, Salimetrics, LLC, State College, PA, USA). Validien syljenkeruutulosten varmistamiseksi osallistujia pyydettiin välttämään alkoholin juomista 12 tuntiin ja suurten aterioiden syömistä 3 tuntiin ennen sylkinäytteiden antamista. Osallistujia pyydettiin huuhtelemaan suunsa vedellä 10 minuuttia ennen syljenkeruuta ruokajäämien poistamiseksi. Jotta syljenäytteisiin ei joutuisi verta, osallistujia pyydettiin välttämään hampaiden harjaamista 45 minuuttiin ja hammashoitoa 48 tuntiin ennen sylkinäytteiden antamista. Kaikkia näytteitä pidettiin 4 °C:ssa enintään niin kauan kuin oli tarpeen, ennen kuin ne pakastettiin -20 °C:ssa. Estrogeenin määrityksen sisäisen tarkkuuden variaatiokerroin (CV) oli 8,7-18,6 %; määritysten välisen tarkkuuden CV oli 3,9 %. Koska estradioli-β-17:llä on fysiologinen merkitys energian substraatin käyttöön naisilla , lähtötilanteen estradiolipitoisuuksia käytettiin kovariaattina REE- ja RER-analyyseissä.

Kortisoli mitattiin kunkin liikuntamuodon aiheuttaman stressivasteen huomioon ottamiseksi. Kortisolipitoisuudet määritettiin 2,5-5,0 ml:n sylkinäytteestä ennen kutakin harjoitusta ja sen jälkeen käyttäen syljen kortisolin ELISA-määritystä (Salivary Cortisol Enzyme Immunoassay Kit, Salimetrics, LLC, State College, PA, USA); käytettiin edellä mainittua keräys- ja säilytysprotokollaa. Kun kaikki näytteet oli kerätty, pienemmät osanäytteet yhdistettiin kahden lisäravinteen välillä, jotta saatiin yksi harjoitusta edeltävä ja yksi harjoituksen jälkeinen näyte, jotta voitiin määrittää kunkin menetelmän vaikutus kortisoliin hoidosta riippumatta. Kortisolin mittaussisäinen tarkkuus CV oli 12,0-17,1 %; mittausten välinen tarkkuus CV oli 4,9 %.

Ravitsemuksellinen interventio

Sylkinäytteen antamisen jälkeen ja välittömästi ennen kunkin harjoitusjakson aloittamista osallistujat nauttivat kaksoissokkona suun kautta 25 g CHO:ta (maltodekstriini) tai PRO:ta (heraeristysolaatti; Elite Whey Protein Isolate, Dymatize Nutrition, Farmers Branch, TX, USA) sekoitettuna 6 oz:n veteen läpinäkymättömässä pullossa. Hoitojärjestys annettiin satunnaisesti käyttämällä satunnaisjako-ohjelmistoa. CONSORT-ohjeiden mukaisesti yritys sokeutti ravintovalmisteet ennen niiden saapumista laboratorioon. Kaikki osallistujat ja tutkimusryhmän jäsenet olivat sokeita hoidolle, kunnes tilastolliset analyysit oli tehty.

Aerobinen kestävyysharjoittelu (AEE)

Aerobinen kestävyysharjoittelu koostui itse valitusta 5 minuutin lämmittelystä, jota seurasi 30 minuutin juoksumattohölkkä (Q65 Series 90, Quinton Instrument Co., Seattle, WA, USA) 45-55 prosentin HRR:llä . RPE (Borgin asteikko) kirjattiin ja HR mitattiin jokaisen minuutin lopussa; molemmat keskiarvoistettiin 30 minuutin harjoitusjakson aikana.

Korkean intensiteetin intervallijuoksu (HIIT)

HIIT-jakso koostui itse valitusta 5 minuutin lämmittelystä, jota seurasi kymmenen kierrosta 60 sekunnin juoksumatkajuoksua 85-95 %:n HRR:n nopeudella, jonka jälkeen oli 60 sekunnin pituinen passiivinen lepoaika. Koko harjoitusjakso kesti noin 20 minuuttia. RPE kirjattiin ja HR mitattiin jokaisen jakson lopussa; ja kymmenen 60-s harjoitusjakson keskiarvoa käytettiin tilastolliseen analyysiin.

Korkeaintensiteettinen vastusharjoittelu (HIRT)

Voiman arvioinnista saatuja tietoja käytettiin sopivan painokuormituksen määrittämiseen HIRT-jaksoa varten. Harjoitukset suoritettiin seuraavassa järjestyksessä: sääri- ja penkkipunnerrus (York Barbell Co., York, PA, USA), lungit, olkapääpunnerrus, hauislihaksen koukistus ja kolmoislihaksen ojennus vapaita painoja käyttäen. Koehenkilöt suorittivat itse valitsemansa lämmittelyn ennen aloittamista. HIRT-jakso koostui kolmesta 6RM-8RM:n sarjasta, joita seurasi 20-30-sekunnin lepo jokaisessa harjoituksessa. Kunkin harjoituksen välillä oli 2,5 minuutin lepoaika. HIRT-sessioiden keskimääräinen pituus oli noin 25 minuuttia. HR mitattiin jokaisen sarjan lopussa, ja RPE kirjattiin jokaisen harjoituksen lopussa; tilastollisissa analyyseissä käytettiin kunkin kuuden harjoituksen HR: n ja RPE: n keskiarvoa.

Metabolisten mittausten

REE ja RER analysoitiin käyttämällä metabolista kärryä ja sisäistä ohjelmistoa (TrueOne 2400, ParvoMedics, Inc., Sandy, UT, USA). Hapenottokyvyn (VO2) ja hiilidioksidin tuotannon (VCO2) epäsuorat arvioinnit mitattiin ja niitä käytettiin seuraavissa yhtälöissä REE:n ja RER:n laskemiseksi vastaavasti:

Kaasuanalyysi tehtiin suukappaleen ja letkun kautta välittömästi ennen kutakin harjoituskertaa, 15 minuutin ajan, jotta saatiin lepomittaukset (pohja). Välittömästi harjoitusistuntojen päätyttyä osallistujat istuivat ja kytkettiin uudelleen aineenvaihduntakärryyn 15 minuutiksi, jotta saatiin välittömästi harjoituksen jälkeiset (IP) mittaukset. Tämän jälkeen osallistujat irrotettiin kärrystä ja pysyivät hiljaa istumassa. Mittaukset otettiin uudelleen minuuttien 25-35 (30 min) ja 50-60 (60 min) aikana.

Statistiset analyysit

Yksisuuntainen toistettujen mittausten ANOVA suoritettiin syljen estradioli- ja kortisolitasojen lähtötasoerojen määrittämiseksi. Kovarianssianalyysin (ANCOVA) sekavaikutusten lineaarista mallia käytettiin REE:n ja RER:n keskimääräisten pitkittäismuutosten vertailuun. Alkuperäiset mallit sisälsivät kiinteitä vaikutuksia ravitsemushoidolle (CHO vs. PRO), harjoitusmuodolle (AEE vs. HIIT vs. HIRT), ajalle (lähtötilanne vs. IP vs. 30 min vs. 60 min), kaksisuuntaisille ja kolmisuuntaisille vuorovaikutuksille sekä lähtötilanteen syljen estradioolitasolle. Kolmensuuntainen vuorovaikutus testattiin ensin; jos se ei ollut merkitsevä, pienennetty malli sovitettiin ilman kolmensuuntaista vuorovaikutusta. Tämän jälkeen käytettiin moninkertaisia vapausastekontrasteja, jotta voitiin testata, oliko ravitsemusinterventioiden tai liikuntamuotojen välillä todisteita eroista ajan mittaan. Vain jos nämä kokonaiskontrastit olivat merkitseviä, suoritettiin pareittaiset vertailut. Kortisolin muutokselle suoritettiin ANCOVA, jossa vertailtiin lähtötilanteen eroja. Toistettujen mittausten ANOVA suoritettiin HR- ja RPE-erojen osalta eri liikuntamuotojen välillä. SPSS-ohjelman versiota 20 (IBM; Armonk, NY, USA) käytettiin tilastollisten analyysien suorittamiseen. Kaikki testit tehtiin 5 prosentin merkitsevyystasolla.