A testmozgás hatása a testmozgás nélküli fizikai aktivitásra és a mozgásszegény viselkedésre felnőtteknél

E. L. Melanson

1 Endokrinológiai, anyagcsere és cukorbetegség osztály, Colorado Egyetem Anschutz Medical Campus, Aurora, CO 80045

2 Geriatric Medicine osztály, Orvostudományi Kar, Colorado Egyetem Anschutz Medical Campus, Aurora, CO 80045

Összegzés

Bevezetés

Az energiafelhasználás összetevői

Hagyományosan az emberek teljes napi EE (TDEE) értékét úgy tekintik, mint az alapanyagcsere (BMR), az étel termikus hatásának (TEF) és a fizikai aktivitás EE (PAEE) fenntartására allokált energia összegét (1. ábra). . Emberben, az állóképességi teljesítmény extrém szintjeinek kivételével, a 12, 13 BMR a TDEE legnagyobb hányadát (

60–70%). A BMR-t pihenő és böjt (10–12 óra) után mérik ébren, fekve és pihenve a termoneutralitásnál, 14 és a test szerveinek (pl. Agy, bél, vese, szív) alapvető energiaigényét képviseli., máj, izom). 15 Ha ezek a feltételek nem teljesülnek, a nyugalmi energiafelhasználás (REE) vagy a nyugalmi anyagcsere (RMR) kifejezést használják. A TEF az élelmiszer emésztésével, felszívódásával és asszimilációjával járó EE, amely a TDEE 6–12% -át teszi ki. 16 Érdemes megjegyezni, hogy a sovány és elhízott alanyok között a TEF-ben kismértékű különbségek vannak, ha vannak ilyenek, 17, és kevés bizonyíték áll rendelkezésre arról, hogy a TEF hibái fontos szerepet játszanának az elhízás kialakulásában. 18 A szabadon élő emberekkel végzett legtöbb vizsgálatban a TEF-t nem mérik, és feltételezik, hogy a TDEE 10% -ánál statikus. A 8,11,15,20 PAEE felosztható az EE gyakorlatra (azaz a tervezett, strukturált PA-val társított EE) és a nem gyakorló PAEE-re. A testmozgás nélküli PAEE-nek nagyon sokféle alkotóeleme van, mint például a foglalkozás, a szabadidő, a testtartás kiosztása (ülő, álló), az ambíció, a beszélgetés és a ficánkolás. 19.

Az emberek teljes napi energiafelhasználásának (TDEE) „hagyományos” modellje. Ebben a modellben a nem testmozgással járó energiafogyasztás a testmozgás nélküli fizikai tevékenység során elköltött energiához kapcsolódik.

Módszertani szempontok

A programozott testmozgás hatása a testmozgás nélküli fizikai aktivitásra és a mozgásszegény viselkedésre

Rövid távú vizsgálatok (legfeljebb 16 nap)

2,1 MJ · d −1) minden második nap elvégeztük. 36 Egy újabb tanulmányban Alahmadi et al. meghatározta az akut rohamok mérsékelt-folyamatos (60 perc séta 6 km · h −1-nél 0% -os fokozatnál) és nagy intenzitású intervallumok (60 perc, váltakozva 5 perces intervallumokkal 6 km · h −1 0% -on) hatását 16% túlsúlyos és elhízott fiatal férfi nem gyakorolt PA-ján (gyorsulásmérőkkel mérve). A nem testedzéses PA-t 3 napon keresztül mértük az akut testmozgás próbája előtt, napján és utána. A testmozgás előtti időszakhoz képest a nem testmozgás PA változatlan maradt a testmozgás napján mind a mérsékelt-folyamatos, mind a nagy intenzitású intervallum-edzés után. A testgyakorlás utáni időszakban a nem testmozgás PA az első két napban stabil maradt, majd a közepes intenzitású folyamatos (16%) és a nagy intenzitású intervallum (25%) után a harmadik napon növekedni szokott. A késedelmes növekedés oka (i) nem teljesen világosak; ennek ellenére ez a tanulmány nem nyújt bizonyítékot a PA csökkenésére az akut testmozgás után. Így ezeknek a rövid távú vizsgálatoknak az eredményei nem nyújtanak meggyőző bizonyítékot a magatartásbeli vagy fiziológiai alkalmazkodásra a testmozgáshoz. Ezeket a vizsgálatokat azonban korlátozza kis mintaméretük, valamint a TDEE és a PAEE megbecsülésére alkalmazott módszertani megközelítések.

Hosszú távú vizsgálatok (6 hét és 16 hónap)

16 hónapig a VO2max 55–70% -a. A cél 1,6 kJ kiadás volt munkamenetenként (8,4 MJ · wk −1). A 16. hónapban a férfiak átlagosan 2,8 kJ-t tettek ki edzésenként, de a TDEE csak 1,6 kJ.d −1-rel nőtt. A nők munkamenetenként átlagosan 1,8 kJ-t tettek ki, de a TDEE csak 0,9 kJ.d −1-rel nőtt. Ezek az adatok arra utalnak, hogy a nem testedzéses EE mind a férfiak, mind a nők esetében csökkent. Mivel azonban ezek a vizsgálatok csak a TDEE-t mérték, nem lehet meghatározni, hogy a nem testedzéses EE csökkenése a viselkedés, a fiziológia vagy mindkettő változása miatt következett-e be.

Tanulmányok idősebb felnőtteknél

Ülő viselkedés

5%. 44 Ez a tanulmány azt is bizonyítja, hogy a testmozgás és az ülő magatartás a PAEE spektrum különálló területe, különböző tulajdonságokkal és meghatározó tényezőkkel. 45

Az energiafelhasználás allokációs modelljei

Kiosztási modellek az állatok energiaköltségvetéseinek kiegyensúlyozására. A leírást lásd a szövegben. A 46. hivatkozásból átvették: „Energetika és viselkedés: viszonzatlan igények és új irány”, K.J. Mathot és N. J. Dingemanse, Trendek az ökológiában és az evolúcióban: 2015. (30 (40), 199–206, az Elsevier Limited engedélyével (licencszám: 3834971229174).

Ezek az allokációs modellek koncepcionális keretként szolgálhatnak az emberi tanulmányok tervezéséhez. Ezeknek a modelleknek az a priori hipotézisek felállítása alapján a megfelelő kísérleti tervezés és a megfelelő mérési eszközök kiválasztása fog irányulni. Például, ha a tesztelni kívánt hipotézis szerint egy adott gyakorlati beavatkozás egy célpopulációban hátrányosan befolyásolja a nem testmozgással járó PA viselkedést, akkor a testmozgás nélküli viselkedés objektív mérőszámát kell használni (és amint azt fentebb tárgyaltuk, olyan, amely képes az ülő viselkedés pontos mérése).

Szabályozták-e a teljes energiafelhasználást az emberek?

A teljes napi energiafelhasználás additív és korlátozott modelljei. A leírást lásd a szövegben. A 3. ref .: „Korlátozott teljes energiafelhasználás és metabolikus alkalmazkodás a fizikai aktivitáshoz felnőtt embereknél”, H. Pontzer et al., Current Biology: 26 (3), 410–417, 2016, az Elsevier Limited engedélyével (engedélyszám: 3837790768211).

A fizikai aktivitás (a napi átlagos napi fizikai aktivitás, a gyorsulásmérő percenkénti számából, CPM · d −1) és a napi összes energiafelhasználás (ADJ) közötti összefüggés a zsírtömeg, zsírmentes tömeg, életkor, magasság, nem, és a vizsgálati helyszín (N = 331 személy 5 különböző kohorsz vizsgálatból). Minden boxplot (a TDEE mediánja és kvartillisa) a fizikai aktivitás decilisét ábrázolja. A 3. ref .: „Korlátozott teljes energiafelhasználás és metabolikus alkalmazkodás a fizikai aktivitáshoz felnőtt embereknél”, H. Pontzer et al., Current Biology: 26 (3), 410–417, 2016, az Elsevier Limited engedélyével (engedélyszám: 3837790768211).

Ha a TDEE korlátozott az emberekben, hogyan lehet ezt a hipotézist összeegyeztetni Hunter (51) megállapításával, ahol az idősebb felnőttek teljes költségvetése nőtt egy 26 hetes ellenállási gyakorlati program után? Ennek egyik magyarázata az lehet, hogy ezek a személyek az alapszint alatt a teljes energiaköltségvetési felső határ alatt maradtak. Valójában a TDEE az alapvonalon (

7,8 MJ · d −1) lényegesen alacsonyabb, mint a hasonló testtömeg-indexű fiatalabb, fizikailag inaktív felnőtteknél (

9,9 MJ · d −1) 10. Ezt a következtetést támasztja alá Pontzer és munkatársai azon megfigyelése, miszerint a TDEE lineárisan nőtt a PA szintjének kritikus pontig történő emelkedésével, majd a legmagasabb PA szinteken (4. ábra). 3 Pontzer és mtsai. 3 leírása szerint azonban a küszöböt meghatározó mechanizmusok és tényezők ismeretlenek. A TDEE és összetevőinek emberben történő szabályozásának megértése javíthatja az elhízással és az anyagcsere-betegségekkel kapcsolatos közegészségügyi stratégiákat. 3

A teljes napi energiaköltség alternatív modellje

Noha a TDEE hagyományos modellje (1. ábra) széles körben elfogadott az emberi fiziológia tanulmányai során, az előző szakaszokban leírt vizsgálatok alapján célszerű lehet alternatív modellt fontolgatni (5. ábra). Ebben a modellben a négy „alkalmazkodó” komponens közül egy vagy több csökkenthető magas szintű strukturált gyakorlással. Azok a folyamatok, amelyek hozzájárulnak az „egyéb” komponenshez, egyelőre nem ismertek, de tükrözhetik az egyéb testi funkciókhoz, például a szomatikus javításhoz, a szaporodáshoz, az immunfunkcióhoz, a mozgás energiaköltségéhez és a hőszabályozáshoz kapcsolódó energiaköltségeket. 2 Például újabb bizonyítékok azt mutatják, hogy a termoregulációval járó energiaköltségek még a termoneutrális zóna kissé alacsonyabb hőmérsékletén is jelentősek. 57 Jelenleg azonban nehéz lenne pontosan meghatározni az ehhez a másik komponenshez társuló EE-t, de a biomarkerek (pl. Nemi szteroid hormon koncentráció, gyulladásos markerek) beépítése jelzést adhat arról, hogy ezek a fiziológiai funkciók befolyásolták-e a beavatkozást. 2

Alternatív modell a teljes napi energiafelhasználásról (TDEE) emberben. Ebben a modellben a négy „alkalmazkodó” komponens közül egy vagy több csökkenthető magas szintű strukturált gyakorlással. Azok a folyamatok, amelyek hozzájárulnak az „egyéb” komponenshez, nincsenek jól megértve, de magukban foglalhatják az olyan fiziológiai folyamatokat, mint a reproduktív funkció, a gyulladás és a hőszabályozás.

Következtetések, még váratlan kérdések és a jövő iránya

A jelenlegi közegészségügyi modellek és az elhízás megelőzésére irányuló stratégiák feltételezik, hogy a napi PA növekedése additív módon a TDEE növekedéséhez vezet. 2, 3, 49 A jelen áttekintésben összefoglaltak szerint a felmerülő bizonyítékok arra utalnak, hogy a rendszeres, strukturált testmozgás kompenzációs változásokhoz vezet a viselkedésben és/vagy a fiziológiában, ami gyengítheti a TDEE várható növekedését, különösen a PA magasabb szintjeinél. Számos megválaszolatlan kérdés és prioritás azonban továbbra is fennmarad a jövőbeli kutatás szempontjából:

A legfontosabb empirikus vizsgálatok lennének a korlátozott EE hipotézis tesztelésére. Ezekhez a vizsgálatokhoz a TDEE összes komponensének körültekintő mérésére lenne szükség a DLW és az indirekt kalorimetria alkalmazásával, a PA objektív méréseivel párosítva, hogy megfejtsék a fiziológiában bekövetkezett változásokat a viselkedés változásaiból, valamint kiválasztják a reproduktív, szomatikus és immunológiai funkcióval kapcsolatos biomarkereket.

Ha a TDEE-t korlátozzák és szabályozzák, hogyan lehet ezt elérni? A homeosztatikus modelleket egy beállított pont, egy vagy több érzékelő és egy vezérlőközpont jellemzi, amely integrálja az érzékelő (k) jeleit, és az effektor szerv (ek) re célzott válaszokat generál, hogy a szabályozott változó fiziológiai határokon belül maradjon. 58 A korlátozott EE modell teljes elfogadása előtt fontos lesz meghatározni a homeosztatikus vezérlőrendszer ezen összetevőit.

Ha a TDEE-t korlátozzák, mekkora a felső határ a TDEE számára a különböző populációkban? Változik-e ez a felső határ fogyással vagy öregedéssel? Különbözik a mennyezet sovány és elhízott egyéneknél? A mennyezet stabil, vagy idővel megváltozhat?

A TDEE plafonjának egyéni különbségei megkülönböztetik-e a válaszadókat és a nem válaszolókat egy olyan testmozgási programtól, amelynek célja a fogyás kiváltása? 26.

Hogyan tudnak az elit állóképességű sportolók kiemelkedően magas energiaköltségvetni az egészség veszélyeztetése nélkül? 12 Meddig lehet fenntartani ezeket a magas energiaköltségvetéseket?

Mi a különböző típusú, intenzitású, időtartamú, gyakoriságú és mennyiségű edzés hatása a TDEE és komponenseinek elosztására? Bizonyos bizonyítékok arra utalnak, hogy a TDEE összetevőire gyakorolt hatás a nagyobb edzésintenzitások esetén a legnagyobb. 3

Vannak-e cirkadián hatások, vagyis a reggel és este végzett gyakorlat ugyanolyan hatással van-e a TDEE-re?

Nyilvánvaló, hogy az emberi EE szabályozása és a teljes energiaköltségvetés kezelése összetett és dinamikus folyamatok, amelyeket rosszul értenek. Remélhetőleg az ebben az áttekintésben összefoglalt modellek (2., 46. 3 3., 3. és 5. ábra) 5 új, integratív keretet nyújtanak, amelyből ki lehet vizsgálni a testmozgás egészségre és testtömegre gyakorolt hatását.

Köszönetnyilvánítás

A szerző köszönetet akar mondani Kong Chennek és Herman Pontzernek a témával kapcsolatos éleslátó beszélgetéseikért. Ezt a munkát támogatta NIH-díj Dr. Melanson (R01 DK 077088), valamint a Colorado Táplálkozási és Elhízás Kutatóközpont (P30 DK048520) és a Colorado Klinikai és Transzlációs Tudományos Intézet (UL1 RR025780) támogatása.

Finanszírozók: Ezt a munkát egy Dr. Melanson (R01 DK 077088) NIH-díj, valamint a Colorado Táplálkozási és Elhízáskutató Központ (P30 DK048520) és a Colorado Klinikai és Transzlációs Tudományos Intézet (UL1 RR025780) támogatásával támogatták.

Lábjegyzetek

Összeférhetetlenségi nyilatkozat: