Тренування фізичних вправ, періодичне голодування та лужне доповнення як ефективна стратегія зниження ваги тіла: 12-тижневе плацебо-контрольоване подвійне сліпе втручання у пацієнтів із зайвою вагою

Куно Хоттенротт

1 Інститут діагностики працездатності та зміцнення здоров'я, Університет Мартіна Лютера, Галле-Віттенберг, 06108 Галле, Німеччина

Таня Вернер

2 NuOmix Research к.с. Прикладні нутріомічні дослідження, Мартін, 81106, Братислава, Словаччина; moc.hcraeser-ximoun@renrew

Лора Хоттенротт

3 Факультет спортивних наук, Рурський університет, Бохум, 44801, Бохум, Німеччина; [email protected]

До П. Мейєра

4 Інститут спортивних наук, Університет Мартіна Лютера Галле-Віттенберга, 06108 Галле, Німеччина; ten.xmg@reyem-llit

Юрген Форманн

5 Інститут профілактики та харчування, 85737 Ісманінг, Німеччина; ed.vepi@nnamrov

Анотація

Передумови: Періодичне голодування в поєднанні з фізичними вправами пропонується для посилення втрати ваги. Однак обидві процедури можуть негативно вплинути на кислотно-лужний стан. Метою цього дослідження було визначити поєднані ефекти ІФ, фізичних вправ та лужних добавок у осіб із надмірною вагою на склад тіла та працездатність. Методи: 80 суб'єктів із надмірною вагою у віці 45,5 ± 7,8 років було призначено для ІФ або неперервного голодування (nIF). Крім того, випробуваним випадково було призначено приймати або лужну добавку (IF-v, nIF-v), або плацебо (IF-p, nIF-p) двічі на день. Усі випробовувані виконували персоналізовану програму вправ на витривалість (3-4 рази на тиждень протягом 12 тижнів). Вага тіла, склад тіла, працездатність та кислотно-лужні параметри визначались до (до) та після 12-тижневої програми (після). Результати: 68 учасників завершили дослідження. Був значний вплив на втрату ваги тіла, втрату жиру в організмі, втрату вісцерального жиру та підвищення працездатності у всіх групах (р - концентрація та рН сечі. Висновок: Фізичне тренування у поєднанні з ІФ та лужними добавками є ефективною стратегією зменшення організму вага і покращити бігові показники за 12 тижнів втручання.

1. Вступ

Загальновідомо, що надмірна вага є основним фактором ризику різних захворювань. Тому схуднення є перевіреним методом зменшення факторів ризику, пов’язаних із надмірною вагою [1] та смертності [2]. Як правило, існує дві стратегії схуднення: збільшення фізичної активності та/або зменшення споживання калорій. Дотримуватися дієти з обмеженим вмістом калорій щодня може бути важко для людей із надмірною вагою, які не дотримуються довгострокового дотримання. Альтернативою щоденному загальному зменшенню споживання калорій може бути періодичне голодування (ІФ). Найпопулярніша схема ІФ включає два дні з дуже низьким споживанням калорій на тиждень (метод 5: 2). У порівнянні з постійним обмеженням енергії, ІФ виявився настільки ж ефективним щодо втрати ваги, водночас маючи ще більш сприятливий вплив на гомеостаз глюкози та ліпідів [3]. Оскільки особи, які дотримуються ІФ, повинні зосереджуватися на споживанні енергії лише протягом певних днів на тиждень, дотримання цієї дієтичної стратегії легше досягти, ніж при постійному обмеженні енергії [4,5].

Щоб перевірити це, здорові особи з надмірною вагою брали участь у 12-тижневій програмі вправ з ІФ або без неї. На додаток до програми вправ та дієтичної стратегії досліджували вплив лужних добавок на втрату ваги, працездатність та кислотно-лужний стан.

2. Матеріали та методи

2.1. Етика

Дослідження було схвалено Етичним комітетом Університету Мартіна-Лютера, Галле-Віттенберг (Німеччина) (Номер: 2015-04). Суб'єкти дали свою письмову інформовану згоду відповідно до Гельсінської декларації.

2.2. Предмети та дизайн дослідження

Навчальні предмети набиралися за допомогою газетної реклами. Загалом 80 здорових осіб відповідали критеріям включення щодо віку (20–60 років), індексу маси тіла (ІМТ; 25–30 кг/м 2) та фізичної активності (1–2 год фізичних вправ на тиждень). Загалом 40 чоловіків та 40 жінок були однаково розподілені на різні дієтичні стратегії: IF та nIF. Далі, у подвійному сліпому плацебо-контрольованому дизайні, суб’єкти отримували або лужну мінеральну добавку (Basica Direkt ®, Protina Pharmazeutische GmbH, Ісманінг, Німеччина), або подібне плацебо на смак (інгредієнти: лимонна кислота, сорбіт, аромат лимона та кальцій стеарат) двічі на день (вранці та ввечері) (рисунок 1). Одна паличка Basica Direkt ® містить 120 мг кальцію, 200 мг магнію, 2,5 мг цинку, 25 мкг молібдену, 20 мкг хрому, 15 мкг селену. В рамках дослідження всі випробувані дотримувались індивідуальної програми вправ протягом 12 тижнів. Вагу тіла, склад тіла, працездатність, споживання їжі та кислотно-лужні параметри вимірювали до та після 12-тижневого втручання.

Вивчати дизайн. Періодичне голодування (ІФ); неперервне голодування (nIF).

2.3. Програма вправ

Усі учасники провели індивідуальний тренінг на витривалість на основі частоти серцевих скорочень, визначеної додатковим польовим тестом на лактат перед початком 12-тижневої програми (нахил швидкості бігу 1,5 км/год кожні 800 м до виснаження, починаючи з початкової швидкості 6 км/год для жінок та 7 км/год для чоловіків) За результатами тесту випробовувані отримували плани тренувань на основі стану результативності та індивідуальних тренувальних зон серцебиття. 12-тижнева програма вправ складалася з 30–60 хв бігу та 20 хв силових тренувань 3 - 4 рази на тиждень. Крім того, всі учасники проходили пішохідну програму до 2 год кожні вихідні. Тренінг проводився індивідуально, а дотримання плану тренінгу контролювалося за протоколом.

2.4. Дієтична стратегія

До початку 12-тижневого втручання, через 6 тижнів після втручання та на останньому тижні втручання, споживання їжі всіх суб'єктів контролювали за стандартизованими протоколами протягом 7 днів. На початку втручання, щоб пристосуватись до програми голодування, ІФ-учасники починали з південного голодування (800/1200 ккал на день, жінки/чоловіки) три рази на тиждень протягом перших трьох тижнів. Після початкового періоду коригування наступна програма IF включала два дні голодування щотижня з добовим споживанням калорій 400 ккал для жінок та 600 ккал для чоловіків та 5 днів «нормального» споживання калорій (покриваючи індивідуальний попит). Були надані дієтичні плани на пісні (пів-) дні. Учасники NIF та IF отримали поради щодо збалансованого харчування на двогодинному семінарі та путівнику. Рекомендації щодо нормального збалансованого харчування базувалися на міжнародних рекомендаціях щодо спортивного харчування, що складаються з 50–60% вуглеводів, 25–30% жирів та 15–20% білка від загальної добової калорійності [11]. Усі учасники отримали рекомендації щодо індивідуального добового споживання калорій на основі рівня основного метаболізму та рівня активності.

2.5. Параметри тесту

Вага тіла, склад тіла та базальний обмін речовин вимірювали за допомогою аналізатора сегмента Body Tanita® BC-545N (Tanita Europe BV, Амстердам, Нідерланди) за аналогічних умов у дослідженні до та після.

У польових випробуваннях початкову швидкість 6 км/год для жінок та 7 км/год для чоловіків збільшували на 1,5 км/год кожні 800 м до виснаження, щоб визначити максимальну швидкість бігу та анаеробний поріг. Під час тесту частоту серцевих скорочень реєстрували за допомогою пульсометра RS 800CX (Полар, Кемпеле, Фінляндія) постійно. Лактат вимірювали ферментативно-амперометричним методом (доктор Мюллер, швидка допомога Super GL, Freital, Німеччина) у 10 мкл зразка крові, взятого з мочки вуха після кожної стадії. Зібрані дані оброблялися за допомогою програмного забезпечення WinLactat 3.1 (Mesics, Мюнстер, Німеччина). Індивідуальний анаеробний поріг був отриманий з кривої лактат-швидкість за допомогою моделі Дікхута [12].

До і після 12-тижневої програми вимірювали кислотно-лужні параметри (pHb, pCO2), глюкозу, лактат та сироваткову концентрацію мінералів (Na + Mg 2+, K +, Ca 2+) з використанням проби капілярної крові 200 мкл взяті з гіперемізованої мочки вуха та негайно аналізовані аналізатором газів крові (аналізатор phox ® Plus M, nova ® biomedical, Чешир, Великобританія). Бікарбонат (HCO3 -) визначали на основі рівняння Хендерсона – Хассельбальха. Щоранку рН сечі (перша сеча дня) самостійно вимірювали учасники за допомогою pH-паличок (Macherey-Nagel, Düren, Німеччина).

2.6. Статистика

Суттєві відмінності у втраті вісцерального жиру лише за допомогою додаткових лужних добавок (верум) лише при ІФ. * p Рисунок 5). Не було суттєвих відмінностей щодо значень лактату на рівні окремого анаеробного порогу між групами.

Суттєва різниця в швидкості руху шляхом додаткового лужного добавки (verum) від початку до кінця втручання лише при ІФ. * р -) рівні, а також рН сечі. За 12-тижневою програмою тренувань спостерігалося зниження концентрації HCO3 у плазмі крові в IF-p (-0,53 ± 0,53 ммоль/л) та nIF-p (-0,80 ± 0,62 ммоль/л) (рис. 6). Лужні добавки збільшували концентрацію HCO3 у плазмі крові в обох групах (IF-v: 1,55 ± 1,07 ммоль/л та nIF-v: 2,10 ± 0,68 ммоль/л), досягаючи статистичної значущості лише у nIF (p = 0,0056).

Зміни концентрації бікарбонату в плазмі крові від початку до кінця втручання. Група лужних добавок (verum) суттєво відрізнялася у бікарбонаті плазми лише у nIF. ** p - концентрація, лужне додавання підвищеного рН сечі при IF (IF-p: 5,80 ± 0,10 та IF-v: 5,89 ± 0,10) та nIF (nIF-p: 5,64 ± 0,06 та nIF-v: 5,88 ± 0,10) при значний ефект (p = 0,038) лише у nIF (рис. 7).

Група лужних добавок (verum) суттєво відрізнялася за рівнем pH сечі від початку до кінця втручання лише у nIF. * p +, K +, Ca 2+, Mg 2+ між усіма групами.

4. Обговорення

Сама програма вправ є ефективною стратегією схуднення, оскільки всі групи значно втратили вагу тіла та жир. Ці ефекти були значно посилені дієтичною стратегією ІФ. Сприятливий ефект програми вправ у групах, що не приймають і не голодують, додатково посилюється лужними добавками, що вказує на те, що вже сама програма вправ призводить до навантаження на кислотно-лужний баланс, що додатково посилюється додатковим голодуванням. Подаючи більше лужних мінералів, інгібуючий ефект, посилений ацидоз, можна нейтралізувати в обох групах.

Перед початком втручання моніторинг дієти не показав різниці в кислотному навантаженні між групами. Це вказує на те, що зміна кислотно-лужного стану під час втручання викликається лужною добавкою.

Попередні дослідження показали, що зміни кислотно-лужного стану призводять до гіперацидних станів, що погіршують метаболізм і вивільнення тригліцеридів із жирової тканини [8]. Також відомо, що голодування спричиняє гіперацидні стани [14] та уповільнений метаболізм жиру [15]. Цей стан є наслідком вироблення кетокислот натще, що може обмежити загальну здатність зменшувати масу тіла та вміст жиру. Однак Худ та ін. [16] показав збільшення кетогенезу та виведення кетокислот за допомогою лужних добавок під час голодування, що свідчить про посилену мобілізацію жиру. Це узгоджується з результатами цього дослідження, також показуючи, що лужні мінеральні добавки суттєво збільшують втрату жиру у осіб, що голодують.

Лужні добавки підвищують концентрацію HCO3 у плазмі та рН сечі, що вказує на кращу здатність уникати місцевого ацидозу. Оскільки не було відмінностей у сироваткових концентраціях Mg 2+, Ca 2+, K + і Na +, ефект добавки зумовлений її лужністю.

У всіх групах програма вправ призвела до значного поліпшення показників бігу. Подальше підвищення працездатності можна спостерігати лише при ІФ при лужних добавках. Відомо, що вже після 5 хв фізичних навантажень у м’язах виникає місцевий ацидоз [17]. Цей місцевий ацидоз може погіршити енергетичний обмін і, нарешті, м’язову діяльність. За допомогою лужних добавок можна уникнути збільшення місцевої концентрації кислоти, спричиненого робочим навантаженням [18]. Подібно до ефектів, що спостерігаються при зниженні ваги, механізм цього підвищення ефективності можна пояснити лужними добавками, що зменшують місцевий ацидоз, що виникає внаслідок голодування та інтенсивного бігу. Збільшення місцевої буферної здатності у поєднанні з перевагами спорту натще і на витривалість [19,20] дозволяє значно покращити м’язову роботу.

Кілька основних фізіологічних реакцій на голодування схожі на реакції, спричинені регулярними аеробними вправами, включаючи підвищену чутливість до інсуліну, стійкість до клітинного стресу, зниження артеріального тиску та частоти серцевих скорочень у спокої та втрату ваги [21,22]. Зокрема, ІФ у поєднанні з фізичними вправами виявляє синергетичний вплив на енергетичний метаболізм завдяки біогенезу мітохондрій та метаболізму жирів [19,21,23], а також на втрату ваги [24].

Як правило, досягнута втрата ваги значно зменшить ризик для здоров’я пов’язаних із зайвою вагою. Корисні ефекти ІФ вже спостерігали інші: Джонстон [25] описав ІФ як потенційну стратегію зниження ваги з хорошою доцільністю. Харві та ін. [4] дійшов висновку, що ІФ - це безпечний, практичний та довготривалий альтернативний метод порівняно зі звичайними дієтами. У нашому дослідженні відгуки учасників підтвердили, що ІФ - це практична стратегія зменшення споживання калорій з перевагою дотримуватися нормальної калорійної дієти в дні не голодування.

Обмеження

Ми контролювали споживання їжі лише три з восьми тижнів. До початку 12-тижневого втручання, через 6 тижнів після втручання та на останньому тижні втручання, споживання їжі всіх суб'єктів контролювали за стандартизованими протоколами протягом 7 днів. Спеціальних рекомендацій щодо дозволених та заборонених продуктів харчування не існувало. Рекомендації щодо нормального збалансованого харчування базувалися на міжнародних рекомендаціях щодо спортивного харчування, що складаються з 50–60% вуглеводів, 25–30% жирів та 15–20% білка від загальної добової калорійності [11]. Для вимірювання екскреції кетонів знадобиться відбір проб 24-годинної сечі, що в цьому популяційному дослідженні було неможливим. Використання кето-паличок для виявлення кетонів у сечі як показник ацидозу, спричиненого голодуванням, у ранковій сечі було недостатньо чутливим для кількісної оцінки. Подальші дослідження повинні використовувати більш чутливий метод для вимірювання екскреції кетонів.

5. Висновки

ЯКЩО у поєднанні з 12-тижневою програмою вправ була ефективнішою у зменшенні маси тіла та зменшення жиру в організмі, ніж програма вправ із звичайним харчуванням. Крім того, лужні добавки підтримують оптимальну втрату ваги та жиру під час голодування, а також суб’єктів, які не голодують, після програми вправ. Програма вправ призвела до підвищення продуктивності, яка в подальшому була покращена лужними добавками при ІФ.

Подяка

Ми визнаємо великі зусилля та відданість жінок та чоловіків, які віддали свій час для участі у цьому дослідницькому проекті.

Внески автора

Концептуалізація: К.Х. та T.W .; методологія: К.Х. та J.V .; програмне забезпечення: T.P.M. та Л.Х .; перевірка: K.H. та T.W .; формальний аналіз: К.Х .; розслідування: Т.П.М. та Л.Х .; ресурси: К.Х .; курація даних: T.P.M. та Л.Х .; письмо - підготовка оригінального проекту: К.Х .; написання — рецензія та редагування: L.H., T.W. та J.V .; візуалізація: T.W .; керівництво: J.V .; адміністрація проекту: K.H .; придбання фінансування: T.W. Усі автори прочитали та погодились з опублікованою версією рукопису.

Фінансування

Цей проект фінансував Protina Pharmazeutische GmbH.

Конфлікт інтересів

Автори заявляють, що немає конфлікту інтересів, який міг би вплинути на якість або результат нашого дослідження. Фінансисти не мали ролі в розробці дослідження; під час збору, аналізу чи інтерпретації даних; під час написання рукопису або рішення про публікацію результатів.