Метаболічний вплив білкової їжі перед вправою на біговій доріжці середньої інтенсивності натщесерце: експериментальне дослідження

Анотація

Передумови

Посилення окислення жиру є основною метою любителів фітнесу та людей, які бажають поліпшити свій склад тіла. Виконання аеробних вправ під час посту продовжує залишатися популярною стратегією досягнення цього результату, проте мало досліджень вивчало, як харчові маніпуляції впливають на витрату енергії та/або окислення жиру під час та після тренування. Початкові дослідження показали, що годування білком перед вправами може сприяти окисленню жиру, мінімізуючи деградацію білка під час фізичних вправ, але потрібні додаткові дослідження, щоб визначити, чи джерело білка надалі впливає на такі результати.

Методи

Одинадцять здорових чоловіків старшого віку (23,5 ± 2,1 року, 86,0 ± 15,6 кг, 184 ± 10,3 см, 19,7 ± 4,4% жиру) пройшли чотири сеанси рандомізованим, противажно збалансованим кросовером після спостереження 8–10 год. швидко. Під час кожного візиту за допомогою непрямої калориметрії оцінювали базове окислення субстрату та витрати енергії у спокої (РЗЕ). Учасники вживали в їжу ізоволюметричні розчини, що містять 25 г ізоляту сироваткового білка (WPI), 25 г білка казеїну (CAS), 25 г мальтодекстрину (MAL) або неколорійний контроль (CON). Через 30 хв учасники виконували 30 хв вправи на біговій доріжці із запасом пульсу 55–60%. Окислення субстрату та витрата енергії були переоцінені під час тренування та через 15 хв після тренування.

Результати

Дельта-бали, що порівнювали зміну РЗЕ, були нормалізовані до маси тіла та значної взаємодії групи х часу (стор = 0,002) знайдено. Порівняльні порівняння показали, що внутрішньогрупові зміни РЗЕ після споживання WPI (3,41 ± 1,63 ккал/кг) та CAS (3,39 ± 0,82 ккал/кг) були значно більшими (стор

Передумови

Методи

Огляд

Предмети

Одинадцять здорових чоловіків старшого віку (23,5 ± 2,1 року, 86,0 ± 15,6 кг, 184 ± 10,3 см, 19,7 ± 4,4% жиру) виконали всі чотири умови тестування. Учасники повинні були приймати не більше 300 мг кофеїну на день і утримувались від будь-якої форми харчових добавок, крім білка та мультивітамінів, протягом 30 днів до початку протоколу дослідження. Усі учасники були активними в більшості днів тижня, включаючи витривалість та заходи на основі опору. Жоден з учасників дослідження не був конкурентоспроможними спортсменами. Усі учасники завершили історію хвороби до участі та були виключені, якщо їм наразі був поставлений діагноз або лікування будь-яких метаболічних, ниркових, печінкових, серцевих, респіраторних, опорно-рухових та психічних захворювань. Дослідження було схвалено IRB Університету Лінденвуда (протокол № 861656–2, дата затвердження: 3/3/2016), і всі учасники надали свою письмову згоду на затвердженій IRB формі згоди до будь-якого збору даних. Учасників набирали за допомогою флаєрів, соціальних мереж та з вуст в уста.

Процедури тестування

Демографія

До першого навчального візиту учасникам визначали висоту стояння, знімаючи взуття, стоячи прямо. До кожного наступного сеансу тестування учасників визначали масу тіла на цифровій шкалі моделі Tanita BWB-627A класу III (Арлінгтон-Хайтс, Іллінойс). Потім оцінювали значення частоти серцевих скорочень у спокої для подальшого розрахунку інтенсивності вправ.

Склад тіла

Оцінки складу тіла визначали за допомогою двоенергетичної рентгенівської абсорбціометрії (DEXA) (Hologic QDR Discovery A, Бедфорд, Массачусетс). Усі учасники проходили оцінку складу тіла після спостереження принаймні восьмигодинного голодування від усіх калорійних харчових речовин. Крім того, учасники утримувались від фізичних навантажень щонайменше за 24 години до сканування DEXA [26]. Машину калібрували щодня перед будь-яким тестуванням складу тіла, і всі скани аналізували за допомогою програмного забезпечення, що входить до складу виробника (Програмне забезпечення Hologic APEX, версія 4.5.3) з використанням нормативних даних, отриманих у 2008 році за результатами Національного обстеження здоров’я та харчування (NHANES) [27].

Дієтологічні записи

Дієтичне споживання оцінювалося шляхом того, що учасники дослідження заповнювали чотириденний журнал їжі, який складався із запису всієї їжі та рідини, спожитої за три робочі дні та за один вихідний день до прибуття на перший навчальний візит. Кожен учасник отримав вказівки від члена дослідницької групи про те, як точно заповнити запис про їжу, а також забезпечити багаторазове візуальне порівняння певних продуктів, щоб допомогти з оцінкою розміру порції. Всі записи про їжу аналізував один і той же член дослідницької групи за допомогою програмного забезпечення для аналізу поживних речовин Vitabot (Vitabot, Riverdale, MD). Усі учасники дослідження повернули заповнений запис про їжу. Чотириденний журнал харчування був скопійований та наданий всім учасникам для того, щоб вони могли його відтворити протягом чотирьох днів, що передували кожному наступному навчальному візиту.

Протокол доповнення

У рандомізованому, подвійному сліпому та перехресному способі учасникам було призначено проковтнути один з чотирьох умов прийому добавок: 25 г ізоляту сироваткового білка (ISO100, Dymatize, Dallas, TX), 25 г білка казеїну (ELITE Casein, Dymatize, Даллас, штат Техас), 25 г мальтодекстрину або неколорійний контроль. Виробник засліпив стан мальтодекстрину та білків, а сліпучі коди не були розкриті членам дослідницької групи до завершення збору даних. Всі розчини напоїв були однаково забарвлені та ароматизовані. Подібним чином, всі досліджувані розчини були ізовометричними (12 унцій холодної води), а білкові та вуглеводні напої були ізокалорійними. Учасникам дали три хвилини, щоб спожити призначену їм добавку, і після прийому всередину вони повинні були залишатися в тихій кімнаті з низьким рівнем стимуляції протягом 30 хв. Протягом останніх п’яти хвилин періоду низької стимуляції, стандартизована динамічна розминка, що складається з динамічних рухів усього тіла, була завершена до початку бігу на біговій доріжці.

Відпочивальні вимірювання

Всі метаболічні заходи для відпочинку та фізичних вправ були завершені за допомогою системи вимірювання метаболізму ParvoMedics TrueOne 2400 (ParvoMedics, Sandy, UT). Щоранку система непрямої калориметрії калібрувалась членом дослідницької групи, щоб забезпечити відхилення у виміряних показниках кисню та вуглекислого газу та швидкості потоку повітря менше 2%. Усі подальші випробування були проведені в ізольованому термонейтральному приміщенні із освітленими вогнями. Було надано ковдру, а на голову та плечі кожного учасника був надітий прозорий пластиковий капюшон і драпіровка. Швидкість потоку на насосі для розведення була встановлена таким чином, щоб підтримувати приблизно 0,8–1,2% вуглекислого газу. Як тільки була встановлена відповідна швидкість потоку, учасники дослідження залишались не сплячими та нерухомими в положенні лежачи на спині протягом 20-25 хв. Записані дані візуально перевірили та виявили п’ятихвилинне вікно, де VO2 (у л/хв) змінився менше 5%. З цієї групи даних було розраховано значення витрат енергії у спокої (у ккал/добу) та розраховано середнє значення всіх точок даних.

Протоколи вправ на біговій доріжці

Усі умови випробувань були виконані на біговій доріжці Woodway Desmo-Evo (Woodway USA, Inc., Waukesha, WI USA). Під час сеансу ознайомлення та перед тим, як виконати умови тестування, усі учасники виконали градуйований немаксимальний протокол вправ, щоб визначити приблизну комбінацію швидкості та оцінки, яка спричиняла б приблизно 55% від запасу серцебиття кожного учасника (HRR) [25]. Цей протокол вимагав, щоб кожен учасник ходив дві хвилини, починаючи зі швидкості 107,2 м/хвилину (4,0 милі/год) та на рівні 0%. Потім швидкість підтримували на рівні 107,2 м/хв, тоді як оцінку підвищували на 2% кожні дві хвилини, поки спостережувані значення частоти серцебиття не досягли бажаної частоти серцевих скорочень. Кожен учасник був оснащений датчиком серцевого ритму Polar FT1 і ремінцем для грудей (Polar Electro Inc., Кемпеле, Фінляндія). Зібрані частоти серцевих скорочень реєстрували щохвилини, а протокол припинявся, коли були досягнуті значення ЧСС, еквівалентні 55% від резерву пульсу кожного учасника.

Після того, як була визначена бажана комбінація швидкості та оцінки, кожен учасник виконував окремі 30-хвилинні вправи на біговій доріжці з індивідуальною комбінацією швидкості та оцінки, яка раніше виявляла 55% запасу серцевого ритму. Для узгодження роботи, виконаної за всіма чотирма умовами, не було зроблено змін у швидкості та оцінці протягом жодної частини виконаних поєдинків вправ. Непряма калориметрія використовувалась для постійної оцінки споживання кисню та швидкості окислення субстрату протягом кожного періоду тренування за допомогою системи вимірювання метаболізму ParvoMedics TrueOne 2400 (ParvoMedics, Sandy, UT). У наступні дні метаболічний візок калібрували перед тестуванням за однаковими процедурами. Частоту серцевих скорочень також постійно оцінювали за допомогою датчика серцевого ритму Polar FT1, який носили на зап'ясті та грудях. Рейтинг сприйманого навантаження (RPE) оцінювали щохвилини за шкалою 6–20 за процедурами Борга [28]. Швидкості окислення субстрату (кожні п’ять хвилин) розраховували за методами Weir та співавт. [29]. Для подальшого вивчення наслідків харчових втручань розраховували загальний окислений жир протягом кожних п’яти хвилин, використовуючи стандартні термічні еквіваленти кисню [30].

Статистичний аналіз

Результати

Дієтичне споживання

Середній склад дієти за чотири дні, про який учасники повідомляли до відвідування 1, був таким: 2446 ± 800 ккал (28,44 ± 9,30 ккал/кг), 132 ± 56 г (1,53 ± 0,65 г/кг) білка, 235 ± 101 г ( 2,73 ± 1,17 г/кг) вуглеводів, 99 ± 37 г (1,15 ± 0,43 г/кг) жиру. Кожному учаснику було доручено повторити це споживання дієти протягом решти візитів.

Інтенсивність вправ

Одностороння ANOVA не виявила істотних відмінностей (стор = 0,743) при частоті серцевих скорочень під час фізичних вправ, рейтинг сприйманого навантаження (стор = 0,985), або споживання кисню (стор = 0,993) між умовами, що припускає, що інтенсивність була достатньо стандартизованою для всіх сесій тестування.

Витрати енергії

Норми витрат енергії перед обробкою та перед вправами (Абсолютні: 1873 ± 189 ккал/добу, Відносні: 22 ± 2 ккал/кг/добу) суттєво не відрізнялися в різних умовах (стор > 0,99). Норми витрат енергії у спокої перед вправами (перед обробкою) та після вправ (після обробки) нормалізувались до маси тіла (у кг) та значної взаємодії групи x часу (стор = 0,002) знайдено. Щоб підкреслити відмінності та зміни між кожним тренуванням, підрахували загальну оцінку ЕЕ під час тренування та розрахували дельта-бали шляхом віднімання енергетичних витрат на попередню обробку/вправу з енергетичних витрат після тренування. Один із способів ANOVA виявив суттєві відмінності між дельта-балами (p = 0,002) та порівняннями після хоку показали, що зміна РЗЕ всередині групи після споживання WPI (3,41 ± 1,63 ккал/кг) була значно більшою (стор Рис. 1

Індивідуальні відповіді значення дельти (після тренування - базовий рівень) щодо відносних витрат енергії (ккал/кг/день). WPI = ізолят сироваткового білка; CAS = казеїн; MAL = мальтодекстрин; CON = Контроль. Маленькі чорні смуги в межах кожної умови представляють середнє значення для цієї експериментальної умови. Пунктирна лінія представляє велике середнє значення для всіх чотирьох експериментальних умов

Використання субстрату

Відповіді після вправ

Немає значного ефекту взаємодії групи x часу (стор = 0,116) було знайдено для даних коефіцієнта дихального обміну (RER) між вимірюванням швидкості метаболізму перед вправою та після тренування у спокої для всіх чотирьох експериментальних умов (рис. 3). З цією метою RER суттєво зменшився (р 0,05) для MAL (d = 0,04) або контрольних груп, що не годували (d = 0,01). Жодних змін між WPI та CAS протягом вимірювань після тренування не зафіксовано. Індивідуальні відповіді (рис. 4) та розміри ефектів для всіх змін, що спостерігаються в даних коефіцієнта дихального обміну, були розраховані і можуть бути знайдені в таблиці 1. Кількість учасників під час кожного стану, що призвело до зміни коефіцієнта дихального обміну, яке було нижчим, ніж усі чотири комбіновані умови були подібними під час CAS (7 з 11 учасників = 81,8%) та WPI (7 з 11 учасників = 81,8%) при оцінці щодо MAL (3 з 11 учасників = 27,2%) та CON (3 з 11 учасників = 27,2%).

Індивідуальні відповіді значення дельти (після вправи - вихідне значення) у відношенні дихального обміну (RER). WPI = ізолят сироваткового білка; CAS = казеїн; MAL = мальтодекстрин; CON = Контроль. Маленькі чорні смуги в межах кожної умови представляють середнє значення для цієї експериментальної умови. Пунктирна лінія представляє велике середнє значення для всіх чотирьох експериментальних умов

Реакції під час вправ

Оцінювали швидкість окислення субстрату під час фізичних вправ (кожні п’ять хвилин) та порівнювали між умовами годування. Основний ефект часу (стор Рис.5

Обговорення

Метою цього дослідження було порівняння ефектів споживання додаткових рівнів сироватки та казеїну, а також вуглеводів за 30 хв до наступу бігової доріжки помірної інтенсивності порівняно з виконанням ідентичного набору вправ натще. Результати цього дослідження вказують, що фізичні вправи під час голодування не суттєво впливали на витрати енергії або використання субстрату ні під час, ні після тренування. Додавання білка казеїну перед тренуванням суттєво збільшило швидкість окислення жиру після зарядки та витрати енергії, тоді як сироватковий білок призвів до того, що менше загального жиру окислюється під час тренування порівняно з казеїном (рис. 5 та рис. 6).

Життєво важливо згадати, що оскільки збільшення витрат енергії у стані спокою було виявлено після кожного стану в цьому дослідженні, частина збільшених РЗЕ, ймовірно, була наслідком надмірного споживання кисню після тренування (EPOC) [40], особливо через близьку близькість, яка існувала між припиненням вправи та вимірюванням РЗЕ після тренування. Однак Paoli et al. [5] під час дискусії підкреслили, що поєдинок вправ, що складається з 36 хв тренувань на біговій доріжці при 65% HRR, був недостатньо інтенсивним, щоб привести до значного EPOC через 12 годин відновлення. Оскільки втручання, що застосовувалось у цьому дослідженні, було однакової тривалості (30 хв) та інтенсивності (

60% HRR), ймовірно, що EPOC відігравав відносно незначну роль у метаболічних змінах після тренування. Подібним чином, інтенсивність фізичних вправ, реалізована в цьому втручанні та інших, потрапляє в діапазон, як відомо, викликає максимальне окислення жиру (45–65% максимального споживання кисню (VO2max) [41]. Таким чином, висновки цього дослідження щодо використання субстрату та витрат енергії не слід екстраполювати на вправи, що складаються з вищої або нижчої інтенсивності вправ або тривалості, яка значно перевищує те, що було використано в цьому дослідженні.

Обмеження поточного дослідження включають відсутність змішаної гендерної когорти та відсутність більш тривалої метаболічної оцінки після припинення фізичних вправ, що зменшує узагальненість результатів дослідження. Щоб повністю оцінити вплив годування перед вправами та джерела білка на метаболізм після тренування, майбутні дослідження повинні використовувати періодичні подальші метаболічні вимірювання принаймні протягом 12 годин після тренування, оскільки висновки щодо довгострокових витрат енергії та використання субстрату не можуть бути адекватно екстрапольовано з однієї гострої оцінки швидкості метаболізму у спокої. Нарешті, оскільки не було внесено жодних змін у самостійне введення учасниками попереднього тестування дієтичного вживання, доступність субстрату могла відрізнятися між учасниками і, таким чином, змінювати дані про використання субстрату під час тренування та після тренування. У майбутніх дослідженнях у цій галузі слід застосовувати стандартизовану дієту до гострих метаболічних вимірювань, щоб зменшити будь-який незрозумілий вплив дієтичного споживання.

Висновок

Результати попереднього дослідження свідчать про те, що споживання 25 г ізоляту сироваткового білка або 25 г білка казеїну за 30 хв до вправи на біговій доріжці з помірною інтенсивністю, в той час як голодування значно збільшило показники енергетичних витрат після тренування порівняно з 25 г мальтодекстрину або неколорійний контроль. Хоча різниці в RER під час фізичних вправ не спостерігали ні під час серцево-судинних фізичних навантажень, ні після фізичних вправ після їжі, значно більше жиру було окислено після прийому казеїну проти сироваткового білка порівняно з двома часовими точками. Потрібні додаткові дослідження з більшою тривалістю фізичних вправ, різною інтенсивністю вправ та споживанням поживних речовин, щоб краще визначити вплив цих результатів.