Het acute effect van exercise modality en nutrition manipulations op post-exercise resting energy expenditure and respiratory exchange ratio in women: a randomized trial

Experimenteel design

Om de studiehypothesen te testen, werd een gerandomiseerd, cross-over, factorieel design gebruikt. Na voorafgaande rusthartslag-, lichaamssamenstelling- en krachttesten, voltooide elke deelnemer zes willekeurig gerangschikte oefensessies bestaande uit drie oefeningsmodaliteiten: AEE, HIIT, en HIRT; en twee acute gerandomiseerde voedingsinterventies: CHO en PRO (afbeelding 1). Deelnemers voerden elke oefenmodus twee keer uit, met elke keer een andere voedingsinterventie. Speekselmonsters werden voor elke trainingssessie verzameld om oestradiol- en cortisolconcentraties te bepalen en na elke trainingssessie om cortisolconcentraties te bepalen. De trainingssessies werden uitgevoerd op hetzelfde tijdstip van de dag, binnen 2 uur, met ten minste 48 uur tussen elke sessie, en de volgorde werd willekeurig toegewezen met behulp van willekeurige toewijzingssoftware (versie 1.0.0; Isfahan, Iran). De proefpersonen werden geïnstrueerd om goed gehydrateerd te blijven, 3 uur postprandiaal te zijn, 5 uur van tevoren geen cafeïne te gebruiken en 24 uur voorafgaand aan alle trainingssessies geen inspannende oefeningen te doen.

Schematische weergave van het experimentele protocol. REE, energieverbruik in rust (kcal/dag); RER, ademhalingsuitwisselingsverhouding; CHO, koolhydraten; PRO, eiwitten; HRR, hartslagreserve; AEE, aerobe uithoudingsoefening; HIIT, interval-loop met hoge intensiteit; HIRT, weerstandstraining met hoge intensiteit.

Deelnemers

Eenentwintig eumenorroïsche, recreatief actieve vrouwen van college- leeftijd werden ingeschreven voor deelname aan dit onderzoek; één deelneemster trok zich terug vanwege een niet gerelateerde blessure. Twintig vrouwen (n = 20) voltooiden het onderzoek (Tabel 1) en werden opgenomen in de statistische analyses. Het onderzoeksprotocol werd goedgekeurd door de Institutional Review Board van de universiteit, en alle gevolgde procedures waren in overeenstemming met de Verklaring van Helsinki van 1975, zoals herzien in 2008. Voorafgaand aan de deelname gaven alle deelnemers schriftelijk toestemming en vulden ze een gezondheidsvragenlijst in. Om deel te nemen aan dit onderzoek moesten de deelnemers een vrouw zijn tussen 18 en 35 jaar en recreatief actief zijn, gedefinieerd als 1 tot 5 uur per week aërobe en/of weerstandsoefeningen doen, met uitzondering van wedstrijdsporters. Deelnemers werden uitgesloten als ze niet fit waren, zwanger waren, cardiovasculaire of neuromusculaire gezondheidsrisico’s hadden, blessures hadden, of een hart-, long-, nier- of leverziekte hadden.

Meting van de hartslagreserve en beoordeling van de lichaamssamenstelling

Deelnemers meldden zich bij het laboratorium voor toegepaste fysiologie nadat ze 8 uur hadden gevast, waar ze 15 minuten rustten. De hartslag in rust (RHR) werd gemeten met een polaire hartslagmeter (Polar FT1, Polar USA, Port Washington, NY, USA), terwijl de op leeftijd voorspelde maximale hartslag (MHR) werd bepaald. De inspanningsdoelhartfrequentie (THR) werd berekend met behulp van de Karvonen-vergelijking. Tijdens elke training werd de hartslag gemeten met de eerder genoemde hartslagmeter. Oefeningen werden afgestemd op calorieverbruik (proefgegevens niet gepubliceerd), in tegenstelling tot tijd, om te controleren voor de lengte van de oefening.

Voor de basisgegevens werd de lichaamssamenstelling gemeten met een Hologic Dual Energy X-ray Absorptiometer (DEXA, Hologic Discovery W, Bedford, MA, USA) met behulp van de standaardsoftware van het apparaat (Apex software versie 3.3). Het toestel maakt gebruik van een rechtlijnige bundel om de lichaamssamenstelling in drie compartimenten te bepalen, met inbegrip van de vetmassa (FM), de vetvrije massa (LM) en het percentage lichaamsvet (% fat). Nadat alle metalen voorwerpen waren verwijderd, gingen de proefpersonen in rugligging in het midden van het platform liggen met de handen naar hun zij gekeerd. De proefpersonen werd opgedragen tijdens de scan stil te liggen en normaal te ademen. Alle scans werden uitgevoerd door dezelfde DEXA-gecertificeerde technicus. Het apparaat werd gekalibreerd volgens de aanbevelingen van de fabrikant vóór de test om geldige resultaten te garanderen. Eerdere test-hertestbetrouwbaarheden in ons lab waren FM: ICC = 0,98, SEM = 0,85 kg; LM: ICC = 0,99, SEM = 1,07 kg; % vet: ICC = 0,98, SEM = 1,0%.

Maximale krachttest

In een standaard post-absorptieve toestand voerde elke deelnemer een één-repetitie maximum (RM) krachttest uit voor bankdrukken en beendrukken, met behulp van vrije gewichten en een spotter, volgens standaardrichtlijnen die eerder in dit laboratorium werden gebruikt. Na een warming-up van 5 minuten en lichte stretching werden de deelnemers vertrouwd gemaakt met de apparatuur en de beweging van de bewegingen. Elke deelnemer voerde vervolgens acht tot tien herhalingen uit op 50% van hun voorspelde 1RM. Na een rustperiode van 1 minuut, voerde elke deelnemer vier tot zes herhalingen uit op 80% van hun voorspelde 1RM. Na een rustperiode van 1 minuut, werd het gewicht verhoogd tot een geschatte 1RM belasting, die de deelnemers één keer optilden. Na elke succesvolle set van één herhaling, werd het gewicht verhoogd tot een mislukte poging zich voordeed, binnen vier pogingen. Tussen de 1RM-pogingen werd twee tot drie minuten rust gegeven.

Na de 1RM-tests voerden de deelnemers een multiple-RM krachttest uit voor vier accessoire oefeningen: alternating stationary lunge, overhead shoulder press, biceps curls, en overhead triceps extension. Met vrije gewichten en een spotter voerden de deelnemers elke oefening uit met een gewicht dat ze konden tillen voor één set van niet minder dan drie, en niet meer dan tien herhalingen. Het gewicht voor elke oefening, vastgesteld door de laboranten, was gebaseerd op de ervaring van elke deelnemer met krachttraining in het verleden. Als de deelnemer niet in staat was de oefening drie herhalingen uit te voeren of meer dan tien herhalingen, werd het gewicht respectievelijk verlaagd of verhoogd, en werd de test overgedaan. Tussen elke oefening werd 2 tot 3 minuten rust gegeven.

De meervoudige RM verkregen uit de krachttesten werd gebruikt om 1RM voor de accessoire oefeningen te schatten met behulp van de volgende vergelijking :

waarbij RepWt = hoeveelheid opgetild gewicht (lbs) bij elke herhaling en RTF = aantal herhalingen tot vermoeidheid.

Nadat de 1RM van de deelnemer voor alle oefeningen was bepaald, werd 80% tot 85% berekend voor de 6RM tot 8RM die voor de HIRT-sessies werden gebruikt.

Evaluatie van de energie-inname

Alle deelnemers vulden een basisopname van 3 dagen voedsel in om hun regelmatige inname van voedingsstoffen te beoordelen. Deelnemers werden voorgelicht over voedselporties en werden gevraagd de dag voor elke trainingssessie een vergelijkbaar dieet te eten om vergelijkbare macronutriëntprofielen mogelijk te maken. De voedingsinname werd geanalyseerd met behulp van een voedingssoftwareprogramma (The Food Processor, versie 10.12.0, Esha Research, Salem, OR, USA). Gemiddeld namen de proefpersonen 2.078,7 ± 679,9 kcal, 253,7 ± 97,6 g CHO (ongeveer 48,8% CHO), 84,3 ± 29,9 g PRO (ongeveer 16,2% PRO), en 80,9 ± 36,7 g vet (ongeveer 35,0% vet) per dag in.

Saliva collectie en analyse

Om rekening te houden met mogelijke verschillen in het gebruik van energiesubstraten tussen de trainingssessies, werd oestradiol gemeten. Estradiol concentraties werden bepaald door een 2,5 tot 5,0 ml speeksel monster voorafgaand aan elke training, met behulp van een ELISA-assay voor speeksel oestradiol-β-17 (oestrogeen) (Salivary 17β-Estradiol Enzyme Immunoassay Kit, Salimetrics, LLC, State College, PA, USA). Om geldige speekselafname resultaten te verzekeren, werden de deelnemers gevraagd om 12 uur geen alcohol te drinken en 3 uur geen grote maaltijd te eten voor het afgeven van speekselmonsters. De deelnemers werd gevraagd hun mond te spoelen met water 10 minuten voor de speekselafname, om voedselresten te verwijderen. Om bloed in speekselafnames te vermijden, werd de deelnemers gevraagd gedurende 45 min. geen tanden te poetsen en gedurende 48 h geen tandheelkundige ingrepen te verrichten voor het afgeven van speekselstalen. Alle monsters werden niet langer dan nodig bewaard bij 4°C alvorens ze werden ingevroren bij -20°C. De intra-assay precisiecoëfficiënt van de variatie (CV) voor oestrogeen bedroeg 8,7% tot 18,6%; de inter-assay precisie-CV bedroeg 3,9%. Vanwege de fysiologische rol van oestradiol-β-17 op het energiesubstraatgebruik bij vrouwen, werden oestradiolniveaus op de basislijn gebruikt als covariaten in de REE- en RER-analyses.

Cortisol werd gemeten om rekening te houden met de stressrespons van elke modaliteit van inspanning. Cortisolconcentraties werden bepaald door een speekselmonster van 2,5 tot 5,0 ml voor en na elke trainingssessie, met behulp van een ELISA-assay voor speekselcortisol (Salivary Cortisol Enzyme Immunoassay Kit, Salimetrics, LLC, State College, PA, USA); het bovengenoemde protocol voor verzameling en opslag werd gebruikt. Zodra alle monsters waren verzameld, werden kleinere submonsters samengevoegd tussen de twee supplementen om één monster voor en één monster na de training te produceren om het effect van elke modaliteit op cortisol te bepalen, onafhankelijk van de behandeling. Intra-assay precisie CV voor cortisol was 12,0% tot 17,1%; inter-assay precisie CV was 4,9%.

Nutritionele interventie

Na het geven van een speekselmonster en onmiddellijk voor het begin van elke trainingssessie, namen de deelnemers op een dubbelblinde manier oraal 25 g CHO (maltodextrine) of PRO (wei-isolaat; Elite Whey Protein Isolate, Dymatize Nutrition, Farmers Branch, TX, USA) in, gemengd met 6 oz water in een ondoorzichtige fles. De volgorde van behandeling werd willekeurig bepaald met behulp van software voor willekeurige toewijzing. In overeenstemming met de CONSORT-richtlijnen werden de voedingsproducten door het bedrijf geblindeerd voordat ze in het laboratorium aankwamen. Alle deelnemers en leden van het onderzoeksteam waren geblindeerd voor de behandeling, tot na de statistische analyses.

Aerobe uithoudingsoefening (AEE)

Een AEE-oefening bestond uit een zelfgekozen 5 minuten durende warming-up, gevolgd door een 30 minuten durende jogging op de loopband (Q65 Series 90, Quinton Instrument Co., Seattle, WA, USA) op 45% tot 55% HRR. RPE (Borg schaal) werd geregistreerd, en HR werd gemeten aan het einde van elke minuut; beide werden gemiddeld over de 30-min oefening periode.

High-intensity interval running (HIIT)

Een HIIT bout bestond uit een zelfgekozen 5-min warming-up, gevolgd door tien ronden van een 60-s loopband op 85% tot 95% HRR met een 60-s passieve rustperiode. De gehele training duurde ongeveer 20 minuten. De RPE werd geregistreerd en de HR werd gemeten aan het einde van elk interval; het gemiddelde van de tien oefenintervallen van 60 seconden werd gebruikt voor statistische analyse.

High-intensity resistance training (HIRT)

De gegevens van de krachtmeting werden gebruikt om een geschikte gewichtsbelasting voor de HIRT-sessie te bepalen. De oefeningen werden in de volgende volgorde uitgevoerd: been- en bankdrukken (York Barbell Co., York, PA, USA), lunges, shoulder press, biceps curl, en triceps extension met vrije gewichten. De proefpersonen voerden een zelfgekozen warming-up uit voordat ze begonnen. Een HIRT oefening bestond uit drie sets van 6RM tot 8RM gevolgd door 20 tot 30 seconden rust voor elke oefening. Tussen elke oefening was er een rustperiode van 2,5 min. De gemiddelde duur van de HIRT sessies was ongeveer 25 min. HR werd gemeten aan het einde van elke set, en RPE werd geregistreerd aan het einde van elke oefening; het gemiddelde van HR en RPE van elk van de zes oefeningen werd gebruikt in de statistische analyses.

Metabole metingen

REE en RER werden geanalyseerd met behulp van een metabolische cart en interne software (TrueOne 2400, ParvoMedics, Inc., Sandy, UT, USA). Indirecte metingen van de zuurstofopname (VO2) en kooldioxideproductie (VCO2) werden gemeten en gebruikt in de volgende vergelijkingen om respectievelijk REE en RER te berekenen:

De gasanalyse werd uitgevoerd via een mondstuk en slang direct voorafgaand aan elke trainingssessie, gedurende 15 minuten, om metingen in rust te verkrijgen (basis). Onmiddellijk na afloop van de trainingssessies werden de deelnemers gedurende 15 minuten weer aangesloten op het metabolische wagentje om metingen te verkrijgen direct na de training (IP). De deelnemers werden vervolgens losgekoppeld van het wagentje en bleven rustig zitten. Metingen werden opnieuw uitgevoerd tijdens minuten 25 tot 35 (30 min) en 50 tot 60 (60 min).

Statistische analyses

Een een-wegs herhaalde maatregelen ANOVA werd uitgevoerd om basislijn verschillen in speeksel oestradiol en cortisol niveaus te bepalen. Een Analysis of Covariance (ANCOVA) mixed effects lineair model werd gebruikt om gemiddelde longitudinale veranderingen in REE en RER te vergelijken. De eerste modellen omvatten vaste effecten voor voedingsbehandeling (CHO vs. PRO), oefenmodaliteit (AEE vs. HIIT vs. HIRT), tijd (baseline vs. IP vs. 30 min vs. 60 min), twee- en drie-weg interacties, evenals baseline speeksel oestradiol niveau. De drie-weg interactie werd eerst getest; indien niet-significant, werd een gereduceerd model gepast zonder de drie-weg interactie. Meervoudige vrijheidscontrasten werden vervolgens gebruikt om te testen of er verschillen waren tussen voedingsinterventies of oefenmethoden in de loop van de tijd. Alleen als deze algemene contrasten significant waren, werden paarsgewijze vergelijkingen voltooid. Een ANCOVA werd uitgevoerd op de verandering in cortisol, gecovariëerd voor verschillen bij de uitgangswaarde. Een repeated measures ANOVA werd uitgevoerd op HR en RPE verschillen in modaliteiten. SPSS versie 20 (IBM; Armonk, NY, USA) werd gebruikt om de statistische analyses uit te voeren. Alle tests werden uitgevoerd op het 5%-significantieniveau.