A reggeli kihagyása a testmozgás előtt negatívabb 24 órás energiamérleget hoz létre: Véletlenszerű, kontrollált vizsgálat egészséges fizikailag aktív fiatal férfiaknál

Robert M Edinburgh

1 Egészségügyi Tanszék, Bathi Egyetem, Bath, Egyesült Királyság

Aaron Hengist

1 Egészségügyi Tanszék, Bathi Egyetem, Bath, Egyesült Királyság

Harry A Smith

1 Egészségügyi Tanszék, Bathi Egyetem, Bath, Egyesült Királyság

Rebecca L Travers

1 Egészségügyi Tanszék, Bathi Egyetem, Bath, Egyesült Királyság

James A Betts

1 Egészségügyi Tanszék, Bathi Egyetem, Bath, Egyesült Királyság

Dylan Thompson

1 Egészségügyi Tanszék, Bathi Egyetem, Bath, Egyesült Királyság

Jean-Philippe Walhin

1 Egészségügyi Tanszék, Bathi Egyetem, Bath, Egyesült Királyság

Gareth A Wallis

2 Sport-, testmozgás- és rehabilitációs iskola, University of Birmingham, Birmingham, Egyesült Királyság

D Lee Hamilton

3 Fiziológia, testmozgás és táplálkozás kutatócsoport, Stirlingi Egyetem, Stirling, Egyesült Királyság

4 Gyakorlási és táplálkozástudományi iskola, Egészségügyi Kar, Deakin Egyetem, Geelong Waurn tavak, Ausztrália

Emma J Stevenson

5 Humán Táplálkozási Kutatóközpont, Celluláris Orvostudományi Intézet, Newcastle Egyetem, Newcastle-upon-Tyne, Egyesült Királyság

Kevin D Tipton

3 Fiziológia, testmozgás és táplálkozás kutatócsoport, Stirlingi Egyetem, Stirling, Egyesült Királyság

Javier T Gonzalez

1 Egészségügyi Tanszék, Bathi Egyetem, Bath, Egyesült Királyság

ABSZTRAKT

Háttér

Nyugalmi állapotban a reggeli elhagyása csökkenti a napi energiafogyasztást, de csökkenti az energiafelhasználást is, enyhítve az energiaegyensúlyra gyakorolt bármilyen hatást. A reggeli kihagyásának hatása az energiaegyensúlyra, amikor a testmozgást előírják, nem világos.

Célkitűzések

Ennek a tanulmánynak az volt a célja, hogy felmérje a kihagyás 24 órás energiamérlegre gyakorolt hatását a reggeli edzés előtti fogyasztásával összehasonlítva.

Mód

Tizenkét egészséges fizikailag aktív fiatal férfi (23 ± 3 éves kor, testtömeg-index 23,6 ± 2,0 kg/m 2) randomizált sorrendben (> 1 hét különbséggel) 3 vizsgálatot végzett: zab és tej reggeli (431 kcal; 65 g szénhidrát, 11 g zsír, 19 g fehérje), majd pihenés (BR); reggeli edzés előtt (BE; 60 perc kerékpározás 50% -os csúcsteljesítmény mellett); és egynapos böjt edzés előtt (FE). A 24 órás energiafogyasztást a reggelire elfogyasztott ételek alapján számolták ki, amelyet ad libitum ebéd, harapnivalók és vacsora követett. A szubsztrát kihasználtságának és a 24 órás energiafelhasználás mérésének indirekt kalorimetriát és pulzus-gyorsulásmérést alkalmaztunk. [6,6-2 H2] glükóz infúziót alkalmaztunk a szövet-specifikus szénhidrát-felhasználás vizsgálatára.

Eredmények

Bevezetés

Az elhízás fokozódó globális járvány, és egy krónikus pozitív energiahiány következménye. A kalóriabevitel csökkentése mellett a rendszeres testmozgás általánosan javasolt stratégia a fogyás vagy a testsúly fenntartásának megkönnyítésére (1). A testmozgás növeli az energiafelhasználást, és ezáltal megváltoztatja az energiaegyensúlyt, ezáltal potenciálisan kedvezve a test- és zsírtömeg csökkenésének feltételeinek. Ennek ellenére a testedzési beavatkozások gyakran a vártnál kisebb zsír- és testtömeg-veszteségről számolnak be (2, 3). Ez a szerény válasz az energiamérleg-viselkedés kompenzálásával magyarázható (akár az energiabevitelt serkentő tevékenységgel, akár az előírt gyakorlaton kívüli fizikai aktivitás csökkenésével, akár ezen tényezők kombinációjával), és ez csökkentheti az energia által okozott energiahiányt. testgyakorlással (4). Hasonló példa erre a kompenzációra, hogy a reggeli kihagyás nyugalmi állapotban (vagyis csökkentett energiafogyasztás) csökkenti a testmozgást a sovány és elhízott embereknél (5, 6).

Ezért ennek a kísérletnek a fő célja az volt, hogy megvizsgálja a testmozgás során a szénhidrátok rendelkezésre állásának szerepét a 24 órán át tartó nettó energiamérlegen. Ezenkívül a glükóz nyomjelző módszerek alkalmazását (a máj glükóz kibocsátásának és felhasználásának felmérésére), közvetett kalorimetriával kombinálva valósították meg az energiaegyensúly szövetspecifikus szabályozásának feltárására irányuló másodlagos cél elérése érdekében.

Mód

Etikai jóváhagyás

Ezeket az eredményeket egy szélesebb körű tanulmány részeként gyűjtötték (17), de az itt közölt eredménymérők egyikét sem tették közzé korábban. A tanulmányt a University of Bath-ban (Egyesült Királyság) fejezték be a Helsinki Nyilatkozat szerint. Etikai jóváhagyást adott a Nemzeti Egészségügyi Szolgálat délnyugati kutatási etikai bizottsága (15/SW/0006). A vizsgálatot a clintrials.gov webhelyen regisztrálták, mint> NCT02258399. A részvételt megelőzően minden résztvevő írásos és tájékozott beleegyezést kapott.

Dizájnt tanulni

Ez a tanulmány egy randomizált keresztirányú tervezést fogadott el (a randomizálást a JTG végezte a Research Randomizer 3.0 verzióval, http://www.randomizer.org/). Az előzetes tesztelést 3 próba követte (7-30 d különbséggel), ezek voltak a reggeli, majd pihenés (BR), reggeli, majd testmozgás (BE), és az éjszakai böjt, majd testmozgás (FE), véletlenszerű és ellensúlyozott sorrendben. A protokoll vázlata a 1.ábra . Az összes vizsgálat során a résztvevők 0800 ± 1 órakor érkeztek a laboratóriumba, miután egy éjszakán át (12–14 óra) böjtöltek. BR-ben a laboratóriumba érkezés után egy zabkása reggelit fogyasztottak, majd 3 órányi pihenést és 2 órás orális glükóz-tolerancia tesztet (OGTT) követtek. Belgiumban a reggelit elfogyasztották, 2 órás pihenés és 60 perc kerékpározás, valamint az OGTT előtt. FE-ben a reggelit kihagyták, de a vizsgálat egyébként megismételte a BE-t. Az OGTT után a résztvevők ad libitum ebédet kaptak (a laboratóriumon belül), valamint egy kutató által lemért élelmiszercsomagot fogyasztásra a hátralévő 24 órás próbaidő alatt (szabad élet). A napi energiafogyasztást közvetett kalorimetriával (a laboratóriumi komponenseknél) és a pulzusszámot gyorsulásméréssel (a laboratórium elhagyása után szabadon élve) értékelték. Valamennyi vizsgálatot a korábban leírt hasonló laboratóriumi körülmények között fejezték be.

Vázlatos. Tizenkét egészséges, fizikailag aktív fiatal férfi 3 kísérletet végzett véletlenszerű sorrendben: reggeli, majd pihenés (BR), reggeli, majd testmozgás (BE), vagy éjszakai böjt, majd testmozgás (FE). A napi energiafogyasztást ad libitum ebéd, snack és vacsora alapján határozták meg. Közvetett kalorimetriát (laboratóriumon belül) és pulzus-gyorsulásmérést (szabadon élő) alkalmaztunk a szubsztráthasználat és a napi energiafelhasználás felmérésére. [6,6-2 H2] glükóz infúziót alkalmaztunk a szövet-specifikus szénhidrát-felhasználás értékelésére.

Résztvevők

2015 májusa és novembere között 12 egészséges és fizikailag aktív férfit toboroztak Bathból és a környékről. A résztvevők jellemzői Asztal 1 . A résztvevők fő kizárási kritériuma a metabolikus betegség története volt, vagy bármely olyan állapot, amely indokolatlan személyes kockázatot jelenthetett a résztvevő számára, vagy elfogultságot vezetett be a tanulmányhoz. A résztvevőket arra is kérték, hogy erősítsék meg, hogy nem szednek olyan gyógyszert, amely befolyásolhatná a jelentett eredmények bármelyikét.

ASZTAL 1

A résztvevők jellemzői 1

Kor, y	23 ± 3
Termet, cm	179,8 ± 4,4
Testtömeg, kg	76,3 ± 7,9
BMI, kg/m 2	23,6 ± 2,0
Zsírtömeg, kg 2	10,6 ± 3,7
Zsírtömeg-index, 2 kg/m 2	3,26 ± 1,12
Testzsír, 2%	14 ± 4
Zsírmentes tömeg, 2 kg	65,5 ± 6,4
Nyugalmi anyagcsere, kcal/nap	2091 ± 101
V202 csúcs, 3 L/perc	4,00 ± 0,72
V202-csúcs, 3 ml · kg · perc –1	53 ± 10
Csúcsteljesítmény, W	317 ± 67
Maximális pulzusszám, ütés/perc	189 ± 10

1 Az értékek átlag ± SD-k; n = 12 egészséges fizikailag aktív fiatal férfi. V̇O2 csúcs, csúcs oxigénfelvétel.

2 DXA.

3 n = 11, a technikai nehézségek miatt az előzetes tesztelés során a légzésenkénti elemzéssel.

Előzetes tesztelés

Minden résztvevő testmagasságát 0,1 cm pontossággal mértük sztadiométerrel (Seca Ltd), és testtömegüket 0,1 kg pontossággal rögzítettük elektronikus mérlegekkel (BC543 Monitor; Tanita). A zsír és a zsírmentes tömeg számszerűsítéséhez teljes test DXA-vizsgálat készült (Discovery; Hologic). Az inkrementális kerékpáros gyakorlati tesztet egy elektronikusan fékezett ergométeren (Excalibur Sport; Lode BV) fejezték be a fent leírtak szerint a csúcsteljesítmény és a maximális oxigénfelvétel (V̇O2 csúcs) számszerűsítése érdekében (17).

Fő vizsgálatok

A résztvevők minden kísérlet előtt 24 órán át tartózkodtak az alkoholos és koffein tartalmú italoktól. Az ételbevitel 2000-ben megszűnt a kísérletek előtti este, és a résztvevők egy éjszakán át (≥12 óra) böjtöltek, ebben az időszakban csak vizet (ad libitum) fogyasztottak. A résztvevők minden kísérlet előtti este elfogyasztották az utolsó étkezést (spenót és ricotta cannelloni; Tesco) annak biztosítására, hogy a résztvevők között az energia- és makrotápanyagok bevitele egységes legyen [592 kcal energia (2479 kJ); 51 g szénhidrát, 32 g zsír, 25 g fehérje]. A résztvevőket arra is kérték, hogy a kísérletek előtt 24 órán keresztül tartózkodjanak a megerőltető fizikai aktivitástól, de megengedték nekik, hogy más módon fenntartsák normális fizikai aktivitásukat (megismételve a későbbi vizsgálatokhoz). Ennek a szabványosításnak a biztosítása érdekében a résztvevők tevékenységi naplót rögzítettek és fizikai aktivitás-ellenőrzőt viseltek (Actiheart; Cambridge Neurotechnology). A korai fizikai aktivitás energia-kiadásaiban a korábbiakban közölt vizsgálatok között nem volt különbség (17).

Tesztétkezések

Vérminta és elemzés

A teljes vért EDTA-bevonattal ellátott csövekbe (BD) adagoltuk, amelyeket 10 percig (4 ° C és 3500 × g) centrifugáltunk (Heraeus Biofuge Primo R; Kendro Laboratory Products Plc), hogy plazmát kapjunk. Ezt 0,5 ml-es alikvotokba adagoltuk és -20 ° C-on lefagyasztottuk, majd hosszabb ideig -80 ° C-on tároltuk. A plazma glükózkoncentrációt (vizsgálaton belüli CV, 3,2%; vizsgálati intervallum CV, 3,8%) automatizált analizátorral (Daytona; Randox Lab) mértük. A plazma leptin és a fibroblaszt növekedési faktor 21 (FGF-21) koncentrációit kereskedelemben kapható ELISA-kkal (Mercodia AB; intra-assay CV, 5,8%; interassay CV, 7,1% leptin; BioVendor Research & Diagnostic Products) mértük. A vérelemzéshez a mintákat tételenként elemezték, miután a mintagyűjtés befejeződött, és egy adott résztvevő esetében az összes mintát ugyanazon a lemezen futtatták. A plazma [2H2] glükózdúsulásokat GC-MS-en keresztül határoztuk meg, ahogy azt másutt leírtuk (17) (GC, Agilent 6890 N; MS, Agilent 5973 N; Agilent Technologies). Radziuk 2 rekeszes, nem stabil állapotú modelljét alkalmazták a plazma glükóz fluxusának értékelésére (19, 20).

Energiafelhasználás és hordozó felhasználás

A plazma glükóz-eltűnési aránya (Rd) (A), izomglikogén-hasznosítása (B), az egész test lipid-hasznosítása (C) és az energia-ráfordítás (D) az éhgyomorra végzett edzés során az ebéd energiafogyasztásának kompenzálásához (ebéd energiafogyasztása éhgyomri után) testmozgás mínusz ebéd energiafogyasztás pihenés után) nyugalmi anyagcserére (RMR) normalizálva. Az adatok Pearson r. n = 12 egészséges fiatal férfi.

Energiafelhasználás és hordozó felhasználás

Energia és szubsztrát egyensúly

A reggeli fogyasztása, de a testmozgás (BE) szignifikánsan alacsonyabb laboratóriumi energiamérleget eredményezett a pihenéshez képest (BR), amelyet elsősorban a szénhidrát-egyensúly különbsége vezetett ( 4. ábraA). Az edzés előtti reggeli elhagyása (FE) lényegesen alacsonyabb laboratóriumi energiamérleget eredményezett a BE-hez képest, elsősorban a lényegesen alacsonyabb zsíregyensúly indukcióján keresztül, mivel az FE és a BE között nem volt látható jelentős különbség a szénhidrát-egyensúlyban (ábra (4A. Ábra). Ugyanez a minta a kísérletek között továbbra is nyilvánvaló volt 24 óra alatt (4B. Ábra), ahol szignifikánsan magasabb energiamérleg volt megfigyelhető BR-ben, mint BE-ben, és BE-ben, mint FE-ben.

Laboratóriumon belül (A) és napi energiamérleg (B). Az adatok átlag ± normalizált (n) 95% -os CI-k n = 12 (9 a napi energiaegyensúly) egészséges fiatal férfiak esetében. Az A panelben az "a" különbség a CHO egyensúlyban a reggeli pihenés és a P-vel végzett reggeli gyakorlat között 5. ábra ). A plazma leptin esetében idő-próba-interakciós hatást detektáltunk, de a post-hoc kiigazítással egyik pillanatban sem volt szignifikáns különbség, és a vizsgálat fő hatása sem volt látható a leptin AUC szempontjából (P = 0,21). Az idő × kísérleti interakciós hatást nem figyelték meg az FGF-21 esetében, és az FGF-21 AUC-ra sem volt fő hatás (P = 0,07).

A plazma leptin (A) és az FGF-21 (B) koncentrációi. Az adatok átlag = normalizált (n) 95% -os CI-k n = 12 egészséges fiatal férfi esetében. EX, testmozgás; FGF-21, fibroblaszt növekedési faktor 21; OGTT, orális glükóz tolerancia teszt.

Vita

Ez az első tanulmány, amely felmérte a testmozgás előtti táplálás hatását az éhezéssel összehasonlítva az energiamérleg minden elemére 24 órán keresztül, a laboratóriumon belüli és a szabadon töltött időszakok bevonásával is. Megmutattuk, hogy az edzés előtti reggeli mulasztás (FE) nem kompenzálódik teljes mértékben a testedzés utáni energiafogyasztással, és egyáltalán nem kompenzálódik a későbbi szabadon megélhető energiafelhasználással, ami negatívabb napi energiamérleget eredményez az edzés előtti reggeli fogyasztáshoz képest (BE ). Eredményeink azt is bizonyítják, hogy a plazma glükózfelhasználása az FE alatt erősebb kapcsolatot mutat az energia bevitel kompenzálásával, mint az izomglikogén felhasználása, az egész test lipidjének felhasználása vagy a testmozgás energiafelhasználása. A plazma glükózfelhasználása volt az egyetlen szénhidrátforrás, amely pozitív kapcsolatot mutatott az energiafelvétel kompenzációjával. Mivel az éhomi edzés közbeni plazma glükóz elsősorban májforrásokból származik, ez az eredmény alátámasztja a máj szénhidrát státuszának potenciális szerepét a postexercise energiaegyensúly szabályozásában. Ezek az adatok új betekintést nyújtanak a táplálkozásra és a testmozgásra adott válaszokba, amelyek könnyen alkalmazhatók a tipikus mindennapi életben (29, 30).

Az energiafogyasztás eredményeinek a mindennapi életben történő teljes körű alkalmazásának képessége azonban nem teljes a szabadon élő energiakiadások értékelése nélkül. Itt bemutatjuk azt is, hogy a testmozgás előtti reggeli mulasztás nem kompenzálható teljes mértékben a testmozgás nélküli fizikai aktivitás energiakiadásával, ha ez a fizikai aktivitás objektív mércéjén alapszik egy szabadon élő környezetben. Így teljesebb képet adtunk a reggeli utáni energiamérlegről, összehasonlítva a testedzés előtti böjtöléssel. Valójában az általunk használt fizikai aktivitás-ellenőrző készüléket laboratóriumi és szabadon élő környezetben (beleértve a kettősen megjelölt vizet is) validálták (25, 31, 32). Eredményeink összességében a következőket mutatják: 1) még egy szabadon élő komponens beiktatásával is, a testmozgást megelőző böjt negatívabb napi energiamérleget eredményez, mint egy edzés előtti reggeli fogyasztása esetén; és 2) az egész test szénhidrát-egyensúlya hozzájárulhat az energiamérleg-szabályozáshoz (legalábbis a testedzés utáni időszakban).

Összegzésképpen elmondható, hogy az edzés előtti reggeli kihagyást nem pótolja teljes mértékben az energiafogyasztás, és egyáltalán nem kompenzálja az energiafogyasztás nélküli testmozgás utáni gyakorlat, ami negatívabb 24 órás energiamérleget eredményez, mint a reggeli edzés előtti fogyasztása. Megmutattuk azt is, hogy a postexercise energiafogyasztás-kompenzáció pozitívan korrelál a plazma glükóz-felhasználásával, amikor a testmozgás éhgyomorra történik, kiemelve a máj szénhidrát-állapotának lehetséges szerepét az energia-egyensúly szabályozásában. Ezek az eredmények fontos következményekkel járnak a testedzés utáni energiamérleg szabályozásában, és azt sugallják, hogy egészséges fiatal férfiak számára a rövid távú energiahiány könnyebben elérhető, ha a reggeli elmarad edzés előtt.

Köszönetnyilvánítás

A szerzők felelőssége a következő volt: JTG, KDT, DLH, EJS, JAB és DT: megtervezte a kutatást; RME, JTG AH, HAS, RLT és JPW: elvégezte a kutatást; RME, JTG, AH, HS és GAW: elemezte az adatokat; RME és JTG: elvégezte a statisztikai elemzést; RME és JTG: elsősorban a cikket írta; és minden szerző: közreműködött a kézirat korábbi verzióiban, elolvasta és jóváhagyta a végleges verziót.

Megjegyzések

Ennek a munkának a finanszírozását az Európai Klinikai Táplálkozási és Anyagcsere Társaság és a Rank Prize Alapok biztosították. A DT-t, a JTG-t és a JAB-ot az MRC (MR/P002927/1) és a BBSRC (BB/R018928/1) finanszírozza.

A szerző nyilvánosságra hozatala: egyik szerző sem számolt be a tanulmányhoz kapcsolódó összeférhetetlenségről.

Használt rövidítések: BE, reggeli edzés előtt; BR, reggeli, majd pihenés; FE, éjszakai böjt edzés előtt; FGF-21, fibroblaszt növekedési faktor 21; OGTT, orális glükóz tolerancia teszt.