Efectul acut al modalității de exerciții fizice și al manipulărilor nutriționale asupra cheltuielilor energetice în repaus post-exercițiu și a raportului de schimb respirator la femei: un studiu randomizat

Design experimental

Pentru a testa ipotezele studiului, a fost utilizat un design randomizat, încrucișat, factorial. După testarea preliminară a ritmului cardiac în repaus, a compoziției corporale și a forței, fiecare participant a efectuat șase sesiuni de exerciții fizice ordonate aleatoriu, constând în trei modalități de exerciții: AEE, HIIT și HIRT; și două intervenții nutriționale acute randomizate: CHO și PRO (Figura 1). Participanții au efectuat fiecare modalitate de exerciții de două ori, cu o intervenție nutrițională diferită de fiecare dată. Probele salivare au fost colectate înainte de fiecare sesiune de exerciții pentru a determina concentrațiile de estradiol și cortizol și după fiecare sesiune de exerciții pentru a determina concentrațiile de cortizol. Sesiunile de exerciții au fost efectuate în același moment al zilei, în decurs de 2 h, cu cel puțin 48 h între fiecare sesiune, iar ordinea a fost repartizată aleatoriu cu ajutorul unui software de alocare aleatorie (versiunea 1.0.0; Isfahan, Iran). Subiecții au fost instruiți să rămână bine hidratați, să fie 3 h postprandiale, să se abțină de la cofeină cu 5 h înainte și să se abțină de la exerciții fizice intense cu 24 h înainte de toate sesiunile de exerciții.

Schema protocolului experimental. REE, cheltuiala energetică în repaus (kcal/zi); RER, raportul de schimb respirator; CHO, carbohidrați; PRO, proteine; HRR, rezerva de ritm cardiac; AEE, exercițiu de rezistență aerobică; HIIT, alergare pe intervale de intensitate ridicată; HIRT, antrenament de rezistență de intensitate ridicată.

Participantele

Au fost înscrise pentru a participa la acest studiu 21 de femei eumenoreice, de vârstă universitară, active în mod recreativ; o participantă s-a retras din cauza unei leziuni fără legătură cu aceasta. Douăzeci de femei (n = 20) au finalizat studiul (tabelul 1) și au fost incluse în analizele statistice. Protocolul studiului a fost aprobat de Consiliul de evaluare instituțională al universității, iar toate procedurile urmate au fost în conformitate cu Declarația de la Helsinki din 1975, revizuită în 2008. Înainte de participare, toți participanții și-au dat consimțământul informat în scris și au completat un chestionar privind istoricul de sănătate. Pentru a fi incluse în acest studiu, participantele trebuiau să fie femei cu vârste cuprinse între 18 și 35 de ani și să fie active din punct de vedere recreațional, definite ca acumulând între 1 și 5 h pe săptămână de exerciții aerobice și/sau de rezistență, cu excepția sportivilor de competiție. Participantele au fost excluse dacă nu erau apte, dacă erau însărcinate, dacă prezentau riscuri de sănătate cardiovasculare sau neuromusculare, dacă aveau leziuni sau dacă sufereau de boli cardiace, pulmonare, renale sau hepatice.

Măsurarea rezervei de ritm cardiac și evaluarea compoziției corporale

Participanții s-au prezentat la Laboratorul de Fiziologie Aplicată după un post de 8 h, unde s-au odihnit timp de 15 min. Frecvența cardiacă în repaus (RHR) a fost măsurată cu ajutorul unui monitor polar de ritm cardiac (Polar FT1, Polar USA, Port Washington, NY, SUA), în timp ce a fost determinată frecvența cardiacă maximă (MHR) preconizată în funcție de vârstă. Frecvența cardiacă țintă la efort (THR) a fost calculată utilizând ecuația Karvonen . În timpul fiecărui exercițiu, frecvența cardiacă (HR) a fost măsurată cu ajutorul monitorului HR menționat mai sus. Exercițiile au fost potrivite pentru cheltuielile calorice (date pilot nepublicate), spre deosebire de timp, pentru a controla durata exercițiilor.

Pentru datele de bază, compoziția întregului corp a fost măsurată cu ajutorul unui Absorptiometru cu raze X cu dublă energie Hologic (DEXA, Hologic Discovery W, Bedford, MA, SUA) folosind software-ul implicit al dispozitivului (versiunea 3.3 a software-ului Apex). Dispozitivul utilizează achiziția rectilinie a fasciculului în evantai pentru a oferi o evaluare a compoziției corporale în trei compartimente, inclusiv masa de grăsime (FM), masa slabă (LM) și procentul de grăsime corporală (% grăsime). După ce au îndepărtat toate obiectele metalice, subiecții s-au așezat în decubit dorsal în mijlocul platformei, cu mâinile cu fața în jos, lângă părțile laterale. Subiecții au fost instruiți să rămână nemișcați și să respire normal pe toată durata scanării. Toate scanările au fost efectuate de același tehnician certificat DEXA. Dispozitivul a fost calibrat în conformitate cu recomandările producătorului înainte de testare pentru a asigura rezultate valide. Fiabilitatea test-retest anterioară în laboratorul nostru a fost FM: ICC = 0,98, SEM = 0,85 kg; LM: ICC = 0,99, SEM = 1,07 kg; % grăsime: ICC = 0,98, SEM = 1,0%.

Test de forță maximă

Într-o stare post-absorbție standard, fiecare participant a efectuat un test de forță maximă (RM) cu o singură repetiție pentru presa de banc și presa de picior, folosind greutăți libere și un spotter, în conformitate cu orientările standard utilizate anterior în acest laborator. După o încălzire de 5 minute și o întindere ușoară, participanții au fost familiarizați cu echipamentul și cu mișcarea mișcărilor. Fiecare participant a efectuat apoi opt până la zece repetări la 50% din 1RM preconizat. După o perioadă de odihnă de 1 minut, fiecare participant a efectuat patru până la șase repetări la 80% din 1RM preconizat. După o perioadă de odihnă de 1 minut, greutatea a fost mărită până la o sarcină estimată de 1RM, pe care participanții au ridicat-o o singură dată. După fiecare serie reușită de o repetiție, greutatea a fost crescută până când a avut loc o încercare eșuată, în decurs de patru încercări. S-au acordat două până la trei minute de odihnă între încercările de 1RM.

După testele de 1RM, participanții au efectuat un test de forță multiplu-RM pentru patru exerciții accesorii: fandare staționară alternantă, presă de umăr deasupra capului, curlări de biceps și extensie de triceps deasupra capului. Cu greutăți libere și un observator, participanții au efectuat fiecare exercițiu cu o greutate pe care o puteau ridica pentru o serie de nu mai puțin de trei și nu mai mult de zece repetări. Greutatea pentru fiecare exercițiu, stabilită de asistenții de laborator, s-a bazat pe experiența anterioară de antrenament de forță a fiecărui participant. În cazul în care participantul nu reușea să efectueze exercițiul timp de trei repetări sau reușea să efectueze mai mult de zece repetări, greutatea era scăzută, respectiv crescută, iar testul era refăcut. Între fiecare exercițiu s-a acordat o pauză de 2 până la 3 minute.

MR multiplu obținut din testele de forță a fost folosit pentru a estima 1RM pentru exercițiile accesorii folosind următoarea ecuație :

unde RepWt = cantitatea de greutate ridicată (lbs) la fiecare repetiție și RTF = cantitatea de repetiții până la oboseală.

După ce a fost determinată 1RM a participantului pentru toate exercițiile, a fost calculată o valoare de 80% până la 85% pentru 6RM până la 8RM folosită pentru sesiunile HIRT.

Evaluarea aportului energetic

Toți participanții au completat un registru alimentar de referință de 3 zile pentru a evalua aportul lor regulat de nutrienți. Participanții au fost instruiți cu privire la porțiile de alimente și au fost rugați să mănânce diete similare în ziua dinaintea fiecărei sesiuni de exerciții fizice pentru a facilita profile de macronutrienți similare. Aportul nutrițional a fost analizat cu ajutorul unui program software de nutriție (The Food Processor, versiunea 10.12.0, Esha Research, Salem, OR, SUA). În medie, subiecții au ingerat 2.078,7 ± 679,9 kcal, 253,7 ± 97,6 g CHO (aproximativ 48,8% CHO), 84,3 ± 29,9 g PRO (aproximativ 16,2% PRO) și 80,9 ± 36,7 g de grăsime (aproximativ 35,0% grăsime) pe zi.

Recoltare și analiză a salivăi

Pentru a ține cont de posibilele diferențe de utilizare a substratului energetic între sesiunile de exerciții fizice, a fost măsurat estradiolul. Concentrațiile de estradiol au fost determinate printr-o probă de salivă de 2,5 până la 5,0 ml înainte de fiecare sesiune de exerciții fizice, utilizând un test ELISA pentru estradiol salivar-β-17 (estrogen) (Salivary 17β-Estradiol Enzyme Immunoassay Kit, Salimetrics, LLC, State College, PA, SUA). Pentru a asigura validitatea rezultatelor colectării de salivă, participanților li s-a cerut să evite consumul de alcool timp de 12 h și să mănânce o masă importantă timp de 3 h înainte de a oferi probe de salivă. Participanții au fost rugați să își clătească gura cu apă cu 10 min înainte de colectarea salivei, pentru a elimina reziduurile alimentare. Pentru a evita prezența sângelui în colecțiile de salivă, participanții au fost rugați să evite să se spele pe dinți timp de 45 de minute și să își facă lucrări dentare timp de 48 de ore înainte de a da probe de salivă. Toate probele au fost menținute la 4°C nu mai mult decât este necesar înainte de a le congela la -20°C. Coeficientul de variație (CV) de precizie intra-eseu pentru estrogen a fost de 8,7 % până la 18,6 %; CV-ul de precizie inter-eseu a fost de 3,9 %. Datorită rolului fiziologic al estradiolului-β-17 asupra utilizării substratului energetic la femei , nivelurile inițiale de estradiol au fost utilizate ca și covariate în analizele REE și RER.

Cortizolul a fost măsurat pentru a ține cont de răspunsul la stres din fiecare modalitate de exerciții fizice. Concentrațiile de cortizol au fost determinate printr-un eșantion de salivă de 2,5 până la 5,0 ml înainte și după fiecare sesiune de exerciții fizice, utilizând un test ELISA pentru cortizol salivar (Salivary Cortisol Enzyme Immunoassay Kit, Salimetrics, LLC, State College, PA, SUA); a fost utilizat protocolul menționat mai sus pentru colectare și depozitare. Odată ce toate probele au fost colectate, subeșantioanele mai mici au fost puse în comun între cele două suplimente pentru a produce o probă pre-exercițiu și una post-exercițiu pentru a determina efectul fiecărei modalități asupra cortizolului, independent de tratament. CV-ul de precizie intra-testament pentru cortizol a fost de 12,0% până la 17,1%; CV-ul de precizie inter-testament a fost de 4,9%.

Intervenție nutrițională

După ce au furnizat o probă de salivă și imediat înainte de a începe fiecare sesiune de exerciții fizice, într-un mod dublu-orb, participanții au ingerat pe cale orală 25 g de CHO (maltodextrină) sau PRO (izolat de zer; Elite Whey Protein Isolate, Dymatize Nutrition, Farmers Branch, TX, SUA) amestecat cu 6 oz de apă într-o sticlă opacă. Ordinea tratamentului a fost repartizată aleatoriu cu ajutorul unui software de alocare aleatorie. În conformitate cu orientările CONSORT, produsele nutriționale au fost orbite de către companie înainte de sosirea la laborator. Toți participanții și membrii echipei de cercetare au fost orbiți în ceea ce privește tratamentul, până după analizele statistice.

Exercițiu de rezistență aerobică (AEE)

Un episod de AEE a constat într-o încălzire de 5 minute aleasă de sine, urmată de o alergare de 30 de minute pe banda de alergare (Q65 Series 90, Quinton Instrument Co., Seattle, WA, SUA) la 45% până la 55% HRR . RPE (scara Borg) a fost înregistrat, iar FC a fost măsurată la sfârșitul fiecărui minut; ambele au fost mediate pe perioada de 30 de minute de exerciții fizice.

Cercetare pe intervale de intensitate ridicată (HIIT)

Un episod HIIT a constat într-o încălzire de 5 minute, selectată de sine, urmată de zece runde de 60 de secunde de alergare pe banda de alergare la 85% până la 95% FCR cu o perioadă de odihnă pasivă de 60 de secunde. Întregul exercițiu a durat aproximativ 20 min. RPE a fost înregistrat, iar HR a fost măsurată la sfârșitul fiecărui interval; și o medie a celor zece intervale de exerciții de 60 de secunde a fost utilizată pentru analiza statistică.

Antrenament de rezistență de intensitate ridicată (HIRT)

Datele obținute din evaluarea forței au fost utilizate pentru a determina o sarcină de greutate adecvată pentru sesiunea HIRT. Exercițiile au fost efectuate în următoarea ordine: presă pentru picioare și presă la bancă (York Barbell Co., York, PA, SUA), fandări, presă pentru umeri, curl biceps și extensie triceps folosind greutăți libere. Subiecții au efectuat o încălzire de sine stătătoare înainte de a începe. Un meci HIRT a constat din trei seturi de 6RM până la 8RM, urmate de o odihnă de 20 până la 30 de secunde pentru fiecare exercițiu. A existat o perioadă de odihnă de 2,5 min între fiecare exercițiu . Durata medie a sesiunilor HIRT a fost de aproximativ 25 min. HR a fost măsurată la sfârșitul fiecărui set, iar RPE a fost înregistrat la sfârșitul fiecărui exercițiu; media HR și RPE a fiecăruia dintre cele șase exerciții a fost utilizată în analizele statistice.

Măsurătorile metabolice

REE și RER au fost analizate utilizând un cărucior metabolic și un software intern (TrueOne 2400, ParvoMedics, Inc., Sandy, UT, SUA). Evaluările indirecte ale absorbției de oxigen (VO2) și ale producției de dioxid de carbon (VCO2) au fost măsurate și utilizate în următoarele ecuații pentru a calcula REE și, respectiv, RER , respectiv:

Analiza gazelor a fost efectuată prin intermediul unei piese bucale și a unui furtun imediat înainte de fiecare sesiune de exerciții fizice, timp de 15 min, pentru a obține măsuri în repaus (bază). Imediat după încheierea sesiunilor de exerciții, participanții au fost așezați și reconectați la căruciorul metabolic timp de 15 min pentru a obține măsuri imediat după exerciții (IP). Participanții au fost apoi deconectați de la cărucior și au rămas în liniște pe scaun. Măsurătorile au fost efectuate din nou în timpul minutelor 25 până la 35 (30 min) și 50 până la 60 (60 min).

Analize statistice

A fost efectuată o ANOVA cu măsuri repetate cu o singură cale pentru a determina diferențele de bază în nivelurile salivare de estradiol și cortizol. O analiză a covarianței (ANCOVA) model liniar cu efecte mixte a fost utilizată pentru a compara modificările longitudinale medii ale REE și RER. Modelele inițiale au inclus efecte fixe pentru tratamentul nutrițional (CHO vs. PRO), modalitatea de exerciții fizice (AEE vs. HIIT vs. HIRT), timpul (linia de bază vs. IP vs. 30 min vs. 60 min), interacțiuni în două și trei direcții, precum și nivelul de bază al estradiolului salivar. Interacțiunea în trei direcții a fost testată mai întâi; în cazul în care nu era semnificativă, a fost adaptat un model redus fără interacțiunea în trei direcții. Au fost apoi utilizate contraste cu grade multiple de libertate pentru a testa orice dovadă a diferențelor dintre intervențiile nutriționale sau modalitățile de exerciții fizice de-a lungul timpului. Doar în cazul în care aceste contraste generale au fost semnificative, au fost finalizate comparațiile pe perechi. A fost efectuată o ANCOVA asupra modificării cortizolului, covariată pentru diferențele inițiale. O ANOVA cu măsuri repetate a fost efectuată pe diferențele de HR și RPE în cadrul modalităților. SPSS versiunea 20 (IBM; Armonk, NY, SUA) a fost utilizat pentru a efectua analizele statistice. Toate testele au fost efectuate la un nivel de semnificație de 5%.