Abstract

Introducere

Eficiența mecanică (ME) se referă la capacitatea unui individ de a transfera energia consumată în efectuarea unei lucrări externe (Weinstein și colab., 2004). ME a fost investigat recent ca un factor potențial care stă la baza adaptărilor metabolice și mecanice pentru exerciții fizice nu numai în rândul subiecților instruiți (Boone și colab., 2010), ci și în populații speciale (Jabbour și colab., 2013, 2017; Jabbour și Iancu, 2015) . În paralel cu alte variabile „clasice”, cum ar fi factorii de risc cardiovascular, calitatea vieții, consumul maxim de oxigen, ME a fost examinată ca o sursă de informații cu privire la eficacitatea intervențiilor de efort (Villelabeitia-Jaureguizar și colab., 2018). Cu acest interes tot mai mare în utilizarea ME pentru evaluarea performanței și a sănătății, mai sunt multe de știut despre factorii cheie care stau la baza.

ME a fost propus ca o măsură importantă legată de pierderea în greutate și obezitate. Într-adevăr, s-a sugerat că ME este influențat de starea greutății corporale (Butte și colab., 2007) și de mediul metabolic (Jabbour și Iancu, 2015; Laaksonen și colab., 2018). O scădere a EM poate fi considerată ca o limitare a activității fizice (Layec și colab., 2011; Jabbour și Iancu, 2015), unde o eficiență mai mică pentru un anumit rezultat de lucru este atribuită consumului mai mare de energie și costului energetic al respirației în timpul exercițiului (Layec și colab., 2011; Jabbour și Iancu, 2015). Pentru Lafortuna și colab. (2006), scăderea ME raportată la adulții obezi poate fi legată de proporția crescută de fibre musculare glicolitice (Kriketos și colab., 1997) care sunt substanțial mai puțin eficiente în comparație cu fibrele de tip I. Această din urmă interpretare a fost propusă pentru a explica costul mai mare al energiei pentru ciclism (Coyle și colab., 1992) constatat la adulții obezi în comparație cu greutatea normală și adulții supraponderali. Pentru Butte și colab. (2007), valorile mai mici ale ME observate la copiii supraponderali pot fi consecința excesului de masă corporală care poate limita eficiența musculară. Cu toate acestea, studiul lui Jabbour și colab. (2013) efectuate pe 660 de copii au arătat că ME nu a fost afectată de starea greutății corporale. Pentru acești autori, EM-ul inferior contradictoriu observat în studiile anterioare poate fi pur și simplu legat de metoda utilizată pentru calculul ME (valoarea netă vs. valoarea brută).

Mai recent, Laaksonen și colab. (2018) au investigat relația dintre metabolismul muscular și ME în rândul a 17 subiecți masculi sănătoși activi din punct de vedere recreativ, la o intensitate corespunzătoare 45% din VO2peak. Constatările lor au sugerat că utilizarea acizilor grași plasmatici a fost mai mare la subiecții mai eficienți și s-a corelat semnificativ cu ME. Fără etică, nu s-au observat diferențe semnificative pentru concentrația de glucoză din sânge între grupurile care sugerează că acizii grași din plasmă pot fi un factor determinant important al ME în timpul exercițiilor submaximale. Mai mult, un studiu intervențional al lui Jabbour și Iancu (2015) a raportat o creștere a ME în urma unui program de antrenament de intensitate ridicată, care a fost legat de evaluarea îmbunătățită a modelului de homeostazie estimată a rezistenței la insulină și a creșterii concomitente a puterii de putere. Interesant este faptul că aceste îmbunătățiri au fost raportate la etape de intensitate mai mare ale unui test de ciclism maxim incremental care corespunde cu 60%, 80% și respectiv 100% din puterea de vârf. Ca factor de performanță, ME poate fi implicat atât în ​​performanța aerobă, cât și în cea anaerobă (Kriketos și colab., 1997; Jabbour și Iancu, 2015; Jabbour și colab., 2017), indicând, prin urmare, că factorii cheie care stau la baza ME pot fi divergenți în funcție de intensitate și sarcina îndeplinită.

Materiale și metode

Participanți

Patruzeci și cinci de băieți adolescenți sănătoși au fost recrutați din mai multe licee din Liban. Pentru a preveni orice variabilitate de maturare, au fost selectați doar participanții din intervalul de vârstă 13-14 ani care se aflau în aceeași etapă Tanner (Etapa 3) (Tanner, 1962). Alte criterii de includere pentru participare au inclus (i) sedentarismul (participarea la 26%). Caracteristicile fizice ale participanților și nivelul de fitness aerob sunt prezentate în Tabelul 1. Înainte de începerea experimentului, a fost obținut un consimțământ informat în scris de la părinți, iar adolescenții au fost familiarizați cu toate echipamentele și procedurile de testare. Întregul studiu a fost aprobat de Comitetul etic pentru cercetarea umană (CEDO) al Universității din Balamand (Liban), conform declarației de la Helsinki.

tabelul 1

Caracteristicile fizice și capacitatea aerobă a participanților din cele trei grupuri: adolescenți cu greutate normală (NW), supraponderal (OW) și obezi (OB).

NW (N = 15) OW (N = 15) OB (N = 15) Efect de grup (df = 2)Fp
Vârsta (ani)13,6 (0,1)13,4 (0,1)13,6 (0,3)1.70,31
Înălțime (cm)162,9 (6,2)164,4 (10,4)168,9 (9,6)1.60,33
Masa corporală (kg)50,5 (5,2)67,0 (10,0) a 88,7 (14,7) a, b 11.2 -2)18,9 (1,1)24,5 (1,5) a 30,8 (2,3) a, b 19.1 A 31,0 (3,0) a, b 23.9 A 62,0 (8,0) a, b 21.4 V ˙ O2peak (L⋅min -1)2,10 (0,12)2,36 (0,09) a 2,43 (0,11) a 11.8 V ˙ O2peak, valoarea maximă a consumului de oxigen. a Diferența semnificativă cu NW (pb Diferența semnificativă cu OW (p -2) a fost calculată ca raportul dintre masa corporală (kg) și înălțimea pătrată (m 2). Procentul de grăsime corporală, denumit aici ca masă grasă) a fost estimat de la 3 site-uri de măsurare a grosimii pliului pielii (biceps, triceps și sub-scapular) conform metodei validate de Slaughter și colab. (1988) pentru copii și tineri. Masa fără grăsimi (FFM, kg) a fost calculată prin scăderea masei grase din masa corporală.

Ciclul incremental Exercițiul de testare până la epuizare

Oxidarea substratului a fost determinată în etapele de intensitate aerobă submaximală (50% HRmax și 75% HRmax) pe baza valorilor medii corespunzătoare ale RER neproteice. Mai exact, procentul de oxidare a lipidelor (% LO) care contribuie la energie a fost calculat folosind metoda McGilvery și Goldstein (1983) după cum urmează:% LO = [(1 - RER) /0.29] × 100. Procentul de oxidare a carbohidraților% CHO) a fost apoi dedus prin scăderea% LO din 100.

Calculul eficienței mecanice

Eficiența mecanică netă (MEnet,%) a fost calculată utilizând formula dezvoltată de Lafortuna și colab. (2006) ca raport al muncii efectuate (W) la rata de energie consumată (E, W) peste nivelul de repaus, care a fost la rândul său calculată după cum urmează: E = (4,94 RER + 16,04) × V ˙ O2net/60 Garby și Astrup, 1987). Net V ˙ O2 (V ˙ O2net, L⋅min -1) a fost calculat prin scăderea valorii de repaus din valoarea brută la fiecare etapă de intensitate. Valorile de repaus ale lui E (Erest) au fost, de asemenea, determinate pe baza ecuației folosind valorile V ˙ O2rest în loc de valorile V ˙ O2net.

Analize de sânge

Analize statistice

masa 2

Răspunsuri metabolice și fiziologice în repaus pentru cele trei grupuri: adolescenți cu greutate normală (NW), supraponderali (OW) și obezi (OB).

NW (N = 15) OW (N = 15) OB (N = 15) Efect de grup (df = 2)Fp
V ˙ O2rest (L⋅min -1)0,19 (0,01)0,35 (0,02) a 0,45 (0,02) a, b 11.8 -1)1,3 (0,3)1,3 (0,5)1,3 (0,7)1.31,53
HR (bate -1min)78,3 (2,2)76,2 (9,1)77,4 (3,1)2.90,44
RER0,78 (0,09)0,79 (0,09)0,78 (0,09)2.20,22
Erest (V)69 (11)79 (17) a 99 (15) a, b 6.6 -1)0,85 (0,01)0,81 (0,02)0,82 (0,01)1.90,24
Norepinefrine (nmol⋅L -1)2,50 (0,01)2,40 (0,04)2,60 (0,03)3.90,74

intensități

Valorile medii ale randamentului mecanic net (MEnet,%) în funcție de (A) grupuri, (B) intensități și (C) interacțiunea lor. Grupurile sunt definite în raport cu starea de greutate ca greutate normală (NW), supraponderală (OW) și obeză (OB), iar intensitățile sunt definite în raport cu HRmax ca 50% HRmax, 50% HRmax și 100% HRmax. Barele de eroare reprezintă abaterea standard. a Diferență semnificativă cu NW (p b Diferență semnificativă cu OW (p ∗ Diferență semnificativă cu 50% HRmax. # Diferență semnificativă cu 75% HRmax.

Au fost calculate regresii liniare multiple pentru a examina gradul în care variabilele studiate au prezis MEnet la fiecare nivel de intensitate studiat. Au fost găsite ecuații de regresie semnificative la 50% HRmax [F (2,42) = 20,25, p 2 = 0,47], 75% HRmax [F (2,42) = 4,14, p 2 = 0,19] și V ˙ O2peak [F ( 3,35) = 11,01, p 2 = 0,48]. Mai exact, la 50% HRmax, greutatea corporală (ß = -0,64, p V ˙ O2peak, predictori semnificativi ai MEnet au fost și epinefrină (ß = 0,49, p = 0,01), norepinefrina (ß = 0,60, p -1) a fost semnificativ mai mare pentru adolescenții OW și OB în comparație cu adolescenții NW (Nikolaidis și colab., 2018), în timp ce nu s-au detectat diferențe în valorile HR între grupuri. Acest rezultat ar putea sugera o capacitate mai mare de extracție a oxigenului muscular pe ritm cardiac și/sau un volum mai mare de accident vascular cerebral pentru adolescenții noștri obezi (Salvadori și colab., 1999; Lafortuna și colab., 2006). Acesta din urmă corespunde cu rapoartele anterioare privind femeile adulte obeze (Lafortuna și colab., 2006) și adulții tineri obezi (Salvadori și colab., 2006)., 1999), și ar putea fi interpretat în raport cu excesul de masă corporală și FFM. În plus, s-a sugerat că creșterea V ˙ O2 și E în timpul ciclului la persoanele obeze poate rezulta din munca suplimentară necesare pentru a mișca membrele inferioare (Anton-Kuchly și colab., 1984) și activitatea posturală superioară (Dempsey și colab., 1 966).

Concluzie

În concluzie, studiul de față evidențiază o problemă importantă în ceea ce privește predictorii EM la băieții adolescenți cu procente diferite de grăsime corporală. Se pare că factorii care stau la baza ME pot fi divergenți în funcție de intensitatea exercițiului. Presupunerea noastră a diferiților factori subiacenți pentru ME este susținută și depășește simpla relație cu masa segmentelor corpului și costul energiei implicate în mișcări (Lafortuna și colab., 2006, 2009; Butte și colab., 2007). Într-adevăr, la o intensitate aerobă moderată, consumul de energie și ratele de oxidare a lipidelor pot fi factori importanți care contribuie la scăderea ME în rândul persoanelor obeze și supraponderale. Dimpotrivă, la intensități mai mari, ME poate fi explicată mai bine prin factori precum puterea musculară și răspunsurile la catecolamină care sunt atenuate în obezitate. Pe baza acestei relații, au fost necesare investigații suplimentare pentru a oferi un profil mai complet cu privire la formele energetice/metabolice (aerobe, anaerobe) pentru a se asigura că acestea sunt bine reprezentate în modelul ME. Din punct de vedere practic și având în vedere importanța ME ca indicator al toleranței la efort, pare important să se includă atât exerciții de intensitate moderată, cât și de intensitate ridicată la programele care vizează adolescenții obezi, unde ar fi de așteptat diferite beneficii.

Contribuțiile autorului

GJ a conceput și proiectat studiul, a colectat datele și a elaborat manuscrisul. GJ și LM au efectuat analiza datelor și au interpretat datele și au revizuit, citit și aprobat versiunea trimisă.

Declarație privind conflictul de interese

Autorii declară că cercetarea a fost efectuată în absența oricărei relații comerciale sau financiare care ar putea fi interpretată ca un potențial conflict de interese.