Effects of gender, age and physical fitness on responsiveness to interval training

Autor: Krušnauskas, Raulas
Přispěvatelé: Kamandulis, Sigitas
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Popis: Low levels of physical activity is a well-recognized problem in a health care system (Ding et al., 2017). Physical inactivity leads to increased risk of chronic diseases and morbidity, especially in older population, thus drastically increasing the cost of health care (Fielding et al., 2011; Studenski et al., 2011). High levels of physical inactivity are associated with a modern lifestyle which often results in a lack of time to exercise. One of the most popular strategies to reduce the increasing burden of health care cost is promotion of engagement in muscle exercise programmes (Garatachea et al., 2015). Exercises focus on two key aspects of health, (1) muscle function and (2) aerobic capacity. The first aspect is closely associated with independency and quality of life at old age, whereas the second one is linked to prevention of morbidity (Lee et al., 2010). A much less discussed aspect of physical inactivity is the lack of exercise adherence (Alberga et al., 2013). Therefore, muscle exercise studies should not only focus on a exercise benefits, but also on enjoyability and adherence of exercise. Researchers are still trying to identify the most efficient training regime to improve and maintain health status. Of late a lot of recourses were poured into studying high intensity interval training (HIIT). Interval training is defined as a training regime with high activity (at least 80% intensity) intervals interspaced with rest periods (Bacon et al., 2013; Gibala, 2007; Laursen & Jenkins, 2002; Sökmen et al., 2018). The duration of active intervals varies greatly, from very short 5 s to a longer 2 - 5 min intervals, whereas rest intervals most commonly are of the similar or slightly longer duration. Beneficial effects of interval training includes increases in aerobic capacity and improvements in mitochondrial biogenesis especially as muscular PGC1a upregulation and metabolic health (Burgomaster et al., 2008; Gibala et al., 2012; Irving et al., 2015). The biggest advantage of interval training is its relatively short training duration. Studies show that as little as 6 repetitions of 30 s all out cycling induce ryanodine receptor fragmentation which causes increased long lasting resting intracellular sarcoplasmic calcium concentration ([Ca2+]i), thus activating the mechanism responsible for adaptations (Place et al., 2015). Short duration is of particular importance knowing that people often do not have enough time to exercise, and one of the main factors for low levels of physical activity is the lack of a time to exercise. Despite significant beneficial effects of HIIT it also carries a risk of a build-up of metabolites, thus leading to possibly unpleasant sensations (Gibala et al., 2012). If HIIT is performed at 100 % of all-out effort (sprint interval training – SIT) it can cause dizziness or collapse, even in well-trained athletes. Therefore, researchers focused on finding optimal or minimal volume of HIIT/SIT to gain benefits, as well as assessing its efficiency in various age groups. Old age is linked with reduced production of anabolic hormones and reduced endurance, strength and power (Metter et al., 1997). Most importantly to provide more information about safety and responsiveness to HIIT/SIT for people of various physical status, age and gender. Influence of genetic factors on differential response to training is well documented by HERITAGE study (HEalth, RIsk factors, exercise Training And GEnetics) study (Bouchard et al., 1999). Despite recognized differences in response/ benefit size its variance is still poorly understood, especially for novel training regimes like interval training. Some studies prefer to label people as responders and nonresponders based on the choice of the single measurement like low frequency fatigue, aerobic capacity or muscle force (Pickering & Kiely, 2019). Response by single parameter to exercise labeling by responding or non-responding diminishes the value of physical activity and exercising, but most importantly it possibly precludes the analysis of differential responses as it is simply considers it non present. Pickering and Kiely (2019) suggest that if more attention would be paid to analyzing the size of the response it would lead to more efficacious and more individually focused exercise prescriptions thus reducing the apparent numbers on low/ non-responsiveness and would possibly improve exercise adherence. This thesis was directed towards assessing the minimal or optimal volume of HIIT/ SIT to gain benefits in various physical condition, gender and age groups. Age factor is of particular interest as the majority of HIIT/SIT studies involve young individuals. Even though it is logical to expect similar trend for benefits in older population it is not clear if HIIT/SIT would be well tolerated and benefits would be of the same amplitude. Furthermore, HIIT/SIT volume and intensity question still require further research in order to be able to prescribe the best HIIT strategies for various populations. Therefore, we primarily hypothesized (1) that neuromuscular fatigue, and psychological tolerance/ enjoyability of exercise would depend on the volume of HIIT/SIT, and that training status, gender and age would affect the ability to generate muscle power and induce metabolic stress. Secondly, we aimed to asses possible response differences in young healthy men to continuous interval training and hypothesized (2) that higher exertion level during training would lead to “bigger” rewards. Objectives: 1) To establish the acute effects of low-volume interval training on motor function and stress in young and elderly women 2) To establish the acute effects of low-volume interval training on motor function and stress in elderly and young men of different athletic status 3) To assess (1) training intensity (2) lactate kinetics (3) muscle force dynamics after training as possible factors for different response to interval training in young healthy men Practical application We were able to provide a much-needed insight into HIIT/SIT volume relationship with enjoyability, responsiveness and physiological stress. It is of high importance as these findings can be given to physicians and then passed on to wide range of population. Our research illustrated differential responsiveness to continued HIIT/SIT training within group. Unfortunately, we were not able to identify specific markers for higher responsiveness to HIIT/SIT training. Therefore, we highlight the need for future studies to build on our findings and determine responsible elements for differential responsiveness. All in all, this study investigated importance of gender, age and physical status effects on HIIT/SIT responsiveness thus increasing the likelihood of successfully prescribed personalized training. This could potentially correlate with better exercise adherence and on a broader scale reduce health care cost and improves life quality, especially for older individuals. Conclusions 1. Low volume, high-intensity cycling exercise (6 × 5 s) induced substantial physiological stress and can be considered as an effective means of training for young and older women/men. Older people tend to benefit more from less intense and longer exercise sessions 3 × 60 s (when compared with shorter and more intense exercises); which produced larger amount of the stimuli and were still psychologically well tolerated. 2. As little as 6 × 5 s of high-intensity cycling was an effective strategy in inducing neuromuscular fatigue in young endurance-trained cyclists. 3. Higher volumes (3 × 30 s and 3 × 60 s) of interval training induces larger stress and potentially brings greater benefits transiently elevating the serum testosterone level in both young and old untrained men but not in cyclist. 4. Extent of the improvement in fatigue resistance in response to three weeks of high-intensity interval cycling cannot be explained by the exertion level in terms of the peak HR achieved during each of the sessions or decrements in lactate concentration and muscle force after the first and last sessions. Future studies should focus on other possible factors such as genetic, biomechanical, nutritional and lifestyle in order to explain differences between high and low responses to high-intensity interval training.
Mažėjantis fizinio aktyvumo lygis (FAL) yra sparčiai didėjanti sveikatos apsaugos sektoriaus problema (Ding et al., 2017). Per mažas FAL didina riziką susirgti įvairiomis ligomis, veda link padidėjusio mirtingumo vyresnio amžiaus asmenų populiacijos tarpe. Apibendrinant, žemas FAL didina sveikatos apsaugos sektoriaus išlaidas ir didina ekonominius kaštus (Fielding et al., 2011; Studenski et al., 2011). Pagrindinės žemo FAL priežastys yra: gyvenimo būdo pokyčiai, nesportavimas dėl laiko trūkumo, socialiniai ir ekonominiai faktoriai. N. Garatchae ir kiti mokslininkai (2015) teigia, kad efektyviausias būdas sumažinti sveikatos apsaugos sektoriaus išlaidas yra fiziniai pratimai. Moksliškai įrodyta, jog fiziniai pratimai gerina įvairius sveikatos rodiklius, kurių tarpe yra ir (1) raumenų motorinė funkcija, ir (2) aerobinis pajėgumas. Gera raumenų motorinė funkcija turi sąsajas su geresne gyvenimo kokybe vyresniame amžiuje, o aerobinis pajėgumas - teigiamas sąsajas su ilgesne gyvenimo trukme (Lee et al., 2010). Verta paminėti, kad žemą FAL gali didinti ir žema reguliarių pratimų atlikimo motyvacija (Alberga et al., 2013). Taigi, dabartiniai ir būsimi tyrimai turėtų tirti ir ieškoti efektyvių fizinių pratimų strategijų, bet kartu ir įvertinti šių pratimų teikiamą malonumo kiekį ir galimą norą bei motyvaciją išlikti fiziškai aktyviu. Šie tyrimai suteiktų naujos informacijos, kuri padėtų suprasti, kaip padidinti žmonių motyvaciją reguliariai aktyviai sportuoti ilgą laiką, bei sumažintų sveikatos apsaugos sektoriaus išlaidas. Mokslininkai vis dar bando rasti geriausius ir efektyviausius treniravimosi būdus bei strategijas. Pastaruoju metu didelio susidomėjimo ir finansinių resursų sulaukia didelio intensyvumo intervalinės treniruotės (DIIT). DIIT treniruotės yra sudarytos iš eilės didelio intensyvumo fizinio aktyvumo intervalų (> 80 % maksimalaus širdies susitraukimo dažnio) ir tarp jų esančiomis poilsio pertraukomis (Bacon et al., 2013; Gibala, 2007; Laursen & Jenkins, 2002; Sökmen et al., 2018). Intensyvių intervalų trukmė varijuoja nuo penkių sekundžių iki dviejų ar penkių minučių, o poilsio intervalai įprastai būna identiškos arba šiek tiek ilgesnės trukmės. Didžiausias intervalinių treniruočių privalumas yra trumpa jų trukmė. Tyrimai rodo, kad šeši intervalai po trisdešimt sekundžių aktyvaus dviračio minimo sukelia ilgai trunkantį kalcio jonų disbalansą poilsio metu ir galimai aktyvuoja mechanizmą, atsakingą už prisitaikymą prie fizinio krūvio (Place et al., 2015). Trumpa treniruočių trukmė ypač aktuali šiandieniniame pasaulyje, kai žmonės dažniausiai neranda pakankamai laiko aktyvaus fizinio aktyvumo palaikymui, sportui ir DIIT galėtų būti alternatyva daugiau laiko reikalaujančioms fizinėms veikloms. Nepaisant teigiamų savybių, tokių kaip gerėjantis aerobinis pajėgumas ir medžiagų apykaita (Burgomaster et al., 2008; Gibala et al., 2012; Irving et al., 2015), nekontroliuojamas DIIT gali sukelti per didelį metabolinį stresą, neigiamas patirtis ir taip sumažinti norą ir motyvaciją atlikti intervalines treniruotes (Gibala et al., 2012). Jei DIIT yra atliekama maksimaliomis pastangomis, tai ji yra priskiriama maksimalaus intensyvumo intervalinės treniruotės (MIIT) tipui. Be tinkamo pasiruošimo atliekama MIIT gali sukelti (ne tik mažai fiziškai aktyviems žmonėms, bet ir profesionaliems sportininkams) nepageidaujamą autonominės sistemos atsaką, pavyzdžiui, pykinimo ar galvos svaigimo jausmą. Mokslininkai bando nustatyti optimalią DIIT, MIIT treniravimosi trukmę, kuri gerintų savijautą, sveikatą ir būtų efektyvi ir patraukli įvairaus amžiaus ir fizinio pajėgumo asmenims. Ypač svarbu įvertinti treniruočių poveikį vyresnio amžiaus asmenims, nes vyresniame amžiuje mažėja aerobinis pajėgumas, anabolinių hormonų produkcija, raumenų jėga (Metter et al., 1997). Labiausiai bandoma užtikrinti DIIT/ MIIT saugumą žmonėms turintiems sveikatos problemų, didelį dėmesį skiriant sergantiesiems širdies ir kraujagyslių ligomis Skirtingas atsakas į fizinius pratimus yra aprašytas „HERITAGE“ tyrime (HEalth, RIsk factors, exercise Training And GEnetics) (Bouchard et al., 1999). Nepaisant to, kad skirtingo fiziologinio atsako tipai į fizinius pratimus yra žinomi gana ilgą laiką, mechanizmas ir priežastys atsakingii už atsako tipą nėra pilnai suprantami. Ypač mažai informacijos yra apie atsakus į naujus treniravimosi pratimus, įskaitant ir intervalines treniruotes. Didelė tyrimų dalis bando suskirstyti tiriamuosius į dvi grupes: pirma grupė, tai tiriamieji, kurie gavo naudą po fizinių pratimų, ir antroji grupė, kurioje tiriamieji negavo jokios naudos. Šį skirstymą į grupes apsprendžia vienas, tyrėjų pasirinktas specifinis matavimas (Pickering & Kiely, 2019). Toks tiriamųjų skirstymas pagal atsaką į fizinius pratimus sumenkina fizinių pratimų reikšmę, nes fiziniai pratimai gali teigiamai paveikti daugelį kitų organizmo funkcijų; antra, tokia analizė neskatina ir neleidžia tirti skirtingo atsako dydžio, nes yra tik vienas atsako dydis – pakitęs arba nepakitęs. Pickering ir Kiely (2019) teigia, kad jei tyrėjai daugiau dėmesio skirtų skirtingos reakcijos į fizinius pratimus analizei, tai leistų sukurti efektyvesnes treniravimosi rekomendacijas žmonėms. Treniravimosi rekomendacijos kiekvienam žmogui būtų pritaikomos asmeniškai. Tokia tyrimų strategija leistų sumažinti kiekį žmonių, kurie taikant intervalines treniruotes patirtų neadekvačius ar nepageidaujamus/neadekvačius biologinius atsakus. Apibendrinant, tai leistų sumažinti reguliaraus fizinių pratimų atlikimo ir motyvacijos problemą bei tokiu būdu padidinti FAL. Šios daktaro disertacijos tyrimų tikslas buvo įvertinti mažiausią DIIT/ MIIT treniruotės apimtį, kuri teigiamai paveiktų sveikatos rodiklius skirtingo fizinio pasirengimo ir amžiaus asmenų grupėse. Ypač aktualus yra amžiaus efektas, nes nors tyrimai rodo, kad iš vyresnių žmonių galima tikėtis identiškos krypties teigiamo atsako į fizinį krūvį kaip ir iš jauno amžiaus, vis tik nėra pilnai aišku, kaip vyresni žmonės toleruotų DIIT/ MIIT ir/ar atsakas būtų panašaus dydžio į jaunesnių žmonių. Dar viena aktuali problema – žinių trūkumas apie DIIT/ MIIT apimtį ir intensyvumą – kol kas neleidžia efektyviai pritaikyti šių pratimų visos populiacijos mastu. Siekiant atsakyti į minėtus klausimus, buvo iškeltos dvi hipotezės. Pirmoji: neuroraumeninis nuovargis ir motyvacija toliau treniruotis priklauso nuo DIIT/ MIIT apimties, o fizinė būklė ir amžius turi įtakos valingos raumenų jėgos ir metabolinio streso atsakams po treniruotės. Antra: jauni sveiki tiriamieji vyrai, kurių trijų savaičių MIIT būna labiau sekinančios, turėtų labiau pagerinti sveikatos rodiklius po trijų savaičių treniruočių. Uždaviniai: 1. Įvertinti jaunų ir vyresnio amžiaus moterų motorinės funkcijos ir streso atsaką į vienkartinę mažos apimties intervalinę treniruotę. 2. Įvertinti jaunų ir vyresnio amžiaus vyrų bei profesionalių dviratininkų motorinės funkcijos ir streso atsaką į vienkartinę mažos apimties intervalinę treniruotę. 3. Nustatyti galimas jaunų vyrų skirtingo atsako priežastis į trijų savaičių trukmės intervalines treniruotes. Praktinis pritaikomumas Gauti rezultatai leidžia geriau suprasti DIIT/ MIIT apimties sąsajas su motyvacija treniruotis ir treniruočių naudingumu. Tyrimų rezultatai yra aktualūs gydytojams, kineziterapeutams, sveikos gyvensenos specialistams, treneriams. Taip pat atlikti tyrimai suteikia papildomos informacijos apie lyties, amžiaus ir fizinio pasirengimo įtaką DIIT/ MIIT efektyvumui. Apibendrinant, gauti rezultatai leidžia sėkmingiau paskirti efektyviausias fizinių pratimų strategijas žmonėms, tikintis reguliaraus ir ilgalaikio fizinio aktyvumo lygmens palaikymo. Išvados 1. Mažos apimties, 6 × 5 s, intervalinę treniruotę galima vadinti efektyvia treniravimosi programa, nes jos metu buvo sukeltas žymus fiziologinis stresas tiek jaunoms/ar vyresnio amžiaus moterims, tiek ir jauniems ar vyresnio amžiaus vyrams. Didesnės apimties ir mažesnio intensyvumo treniruotė (3 × 60 s) vyresniems žmonėms buvo naudingesnė nei jauniems, bet išliko gerai toleruojama psichologiškai. 2. 6 × 5 s apimties intervalinė treniruotė buvo efektyvi ir sukėlė žymų neuroraumeninį atsaką profesionaliems dviratininkams. 3. Profesionalūs dviratininkai į didžiausios apimties, bet mažesnio intensyvumo 3 × 60 s intervalinę treniruotę sureagavo minimaliai. Mažesnės apimties (3 × 30 s ir 3 × 60 s) treniruotės sukėlė testosterono padidėjimą netreniruotiems žmonėms. 4. Padidėjęs atsparumas MIIT sukeltam nuovargiui po trijų savaičių trukmės MIIT negali būti paaiškinamas skirtingu pastangų dydžiu treniruojantis. Nepriklausomai nuo adaptacijos dydžio, ŠSDdidžiausias, pasiektas kiekvienos treniruotės metu, bei kraujo laktato kiekis ir MVJ dinamika po pirmos ir paskutinės treniruočių nesiskyrė. Būsimi tyrimai turėtų stengtis įvertinti genetinio, biomechaninio ir/ar gyvenimo būdo bei mitybos svarbą atsakui į intervalines treniruotes.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: