Az elhízás és a stressz hatása a neuromuszkuláris fáradtság kialakulására és az ezzel járó szívritmus-változékonyságra

Tárgyak

Absztrakt

Célok:

Az elhízás és a stressz függetlenül kapcsolódnak a neuromuszkuláris funkciók csökkenéséhez. Jelen tanulmány megvizsgálta az elhízás és a stressz kölcsönhatását a neuromuszkuláris fáradtságon és a kapcsolódó pulzus-változékonyságon (HRV).

Mód:

Negyvennyolc, nem elhízott (18,5–2) és elhízott (30 ⩽ BMI) felnőtt, ismétlődő fogantyús erőfeszítéseket végzett maximális erejük 30% -án, kimerülésig, mentális aritmetikai stresszor hiányában és jelenlétében. A függő mértékek között szerepelt az arany standard fáradtsági mutatók (állóképességi idő és az erővesztés mértéke), az észlelt erőfeszítés és a mentális igény, a pulzus és az idő (RMSSD: az N – N intervallumok közötti egymást követő különbségek középértékének négyzete) és a spektrális (LF/HF: arány) alacsony vagy magas frekvenciájú) HRV indexek.

Eredmények:

A stressz negatívan befolyásolta az állóképességi időt (P

Bevezetés

Az elhízás növekvő elterjedtsége, amelynek meghatározása szerint a testtömeg-index (BMI) ⩾ 30 kg m −2, az Egyesült Államokban több mint 75 millió felnőttet érint, és növekvő fizikai fogyatékosság terhe kíséri. 1 A dolgozó népesség több mint kétharmada túlsúlyos vagy elhízott, és a munkahelyi elhízásnak tulajdonítható éves költségeket 73 milliárd dollárra becsülik. 2 Számos tanulmány arról számolt be, hogy az elhízottaknál fokozódik a motoros károsodás, különösen a finommotorikus képességek3, és egyre több tanulmány azt jelzi, hogy az elhízás az életkor előrehaladtával együtt fokozza a mozgáskorlátozás kockázatát. 4 Fiatal felnőtteknél az elhízás rontotta a neuromuszkuláris funkciókat, vagyis az izomerő csökkenését 5 (zsírmentes tömegre korrigálva) 6,7 és az izom fáradtságát, 7 ami növelheti a magasabb BMI-vel rendelkező dolgozók sérülési kockázatát. Az elhízással kapcsolatos neuromuszkuláris változások olyan perifériás fiziológiai tényezőknek tulajdoníthatók, mint a véráramlást akadályozó csökkent vérkapillaritás, 9 a gyors rángatózás (vagyis fáradékony) izomrost-típusú eloszlás megnövekedett aránya, 10 vagy olyan központi tényezők, mint az alacsony motiváció 7 vagy változás az idegi hajtásban. 11.

A károsodott neuromuszkuláris funkcióval együtt az elhízás a megnövekedett munka stresszhez kapcsolódik. 12,13 A tanulmányok többsége arra összpontosított, hogy a stressz hogyan befolyásolja az étkezési magatartást, szabályozza a zsír felhalmozódását és hogyan okozza a súlygyarapodást. 12,14,15 A stressz azonban mind az elhízás oka, mind pedig annak következménye lehet. Egészséges felnőtteknél a stressz rontotta a motoros funkciókat, 16, 17, 18 növeli az izomfáradtságot 19,20, és gátolja az izom- és a szív- és érrendszeri helyreállást, 21 ami végül a stresszben szenvedő munkavállalóknak nagyobb kockázatot jelenthet a mozgásszervi rendellenességek és a szív- és érrendszeri betegségek kialakulásában. 22,23 A legújabb kutatások szerint az elhízáshoz kötődő szerkezeti változások az agyban 24 lassabb információfeldolgozási sebességet eredményezhetnek, és csökkenthetik az érzékszervi integráció 25 hatékonyságát, ami kimutatta, hogy károsítja mind a kognitív 26, mind a motoros funkciókat. 11 Mivel az elhízott felnőttek a munkahelyi stressz magasabb szintjét észlelik normál testsúlyú kollégáikkal összehasonlítva, 13,27,28 valószínű, hogy az intenzív terhelés miatt a stressz hozzájárulhat az izom nagyobb fáradtságához ebben a populációban, bár ez még nem történt kivizsgálta.

Az elhízás és a stressz egyaránt ismert kockázati tényező a szív- és érrendszeri betegségek szempontjából, 29,30, és összefüggésben vannak a fokozott szimpatikus aktivitással, amely megzavarhatja a szív- és érrendszeri autonóm funkciókat. 31,32 elhízott egyéneknél gyengített szívfrekvencia-variabilitás (HRV) mutatkozik, amelyet általában a gyengébb autonóm funkció és a fokozott szimpatikus aktivitás mutatójának tekintenek. 31,33 Bár számos tanulmány kimutatta, hogy a stressz szoros összefüggést mutat a fizikai munka során a HRV-index változásával, 18,19,34 keveset tudunk az elhízás és a HRV-re gyakorolt kölcsönhatásról a foglalkozási igényeket reprezentáló feladatok során.

Ezért a jelen tanulmány feltárta a stressz hatását az izmok fáradtságára és a HRV-re nem elhízott és elhízott felnőtteknél. Két kéz hipotézisének tesztelésére mérsékelt intenzitású fogantyú gyakorlatok során laboratóriumi stresszor hiányában és kézi izmok fáradtságát vizsgáltuk. Először azt feltételezték, hogy a stressz növeli a kézfogás fáradtságát, és hogy ez az eredmény fokozódik elhízott felnőtteknél. Másodszor azt feltételezték, hogy az elhízás az attenuált HRV-hez fog társulni, különösen stressz alatt.

Anyagok és metódusok

Résztvevők

Negyvennyolc, 20–65 éves kor közötti résztvevőt toboroztak a helyi közösségből, és két csoportba sorolták: nem elhízottak (18,5 ⩽ BMI −2) és elhízottak (BMI> 30 kg m −2). A résztvevők demográfiai leírása az 1. táblázatban található. A testzsír százalékában és a derék-csípő arányban (WHR) jelentős csoportszintű különbségek alátámasztják, hogy a BMI különbségeket az elhízás és nem egyéb zavaró tényezők, például a magas izmosság okozta. 35 Ebbe a tanulmányba csak azokat a résztvevőket vettük fel, akik a rekreációs szempontból aktívak voltak, és akik az elmúlt évben nem számoltak be mozgásszervi sérülésekről vagy a felső végtag rendellenességeiről. A kísérlet előtt tájékozott beleegyezést kaptak az Intézményi Felülvizsgálati Testület által jóváhagyott eljárások felhasználásával.

Kísérleti terv

A 2 (elhízás: nem elhízott vs elhízott) × 2 (stressz: kontroll vs stressz) vegyes intézkedésű tervezést alkalmazták, hogy megvizsgálják fő és interaktív hatásukat a markolat fáradtságára és a kapcsolódó kardiovaszkuláris és észlelési válaszokra időszakos kézfogás során. Az egyes csoportok résztvevői maximális önkéntes összehúzódásuk 30% -ánál fogantyú-erőfeszítéseket végeztek a kimerülésig laboratóriumi stresszor hiányában és jelenlétében. A jelenlegi vizsgálatban használt stresszor soros-n összeadási/kivonási feladatot tartalmazott. A mentális aritmetikát az egyik alapvető kognitív funkciónak tekintették, 36 és a kognitív képesség mérése mellett a mentális aritmetikai feladatokat gyakran használták laboratóriumi alapú mentális zavaróként 37 és mentális stresszként is. 38,39

Eljárások

A résztvevők két kísérleti foglalkozáson vettek részt, egy kontrollon és egy stressz állapoton, amelyek prezentációs sorrendjükben ellensúlyozták az egyes elhízási csoportokat. Az egyes résztvevõk számára a foglalkozásokat legalább 48 órával választották el a stressz vagy a fáradtság esetleges maradékhatásainak csökkentése érdekében. Az első foglalkozás kezdetén demográfiai információkat, egészségi állapotokat és antropometriai méréseket kaptak a résztvevők. Ezekben a mérésekben szerepelt a résztvevők testtömege, testalkata, testzsírszázaléka, derék és csípő kerülete. Az izometrikus fogantyú erősségeit (vagyis az előerősségét) az egyes foglalkozások elején mértük, miután a résztvevőket pulzusmérő mellkaspánttal műszereztük (RS800 Polar Heart Rate Monitor, Polar, Finnország). Az első foglalkozás során kapott erőértékek meghatározták az egyes résztvevők 30% -os maximális önkéntes összehúzódási terhelési szintjét az egyes résztvevők állóképességi feladataihoz. A résztvevőket egyenesen ülték, felkarjuk mellett. Digitális markolat-fékpadot (BIOPAC Systems, Inc., Goleta, Kalifornia, USA) tartottak a domináns kézben, és a résztvevő a standard könyökfogó testtartást a könyöknél 90 fokban és az alsó karon a szék karfáján rögzítve tartotta.

Bőséges pihenés után a résztvevők megkezdték a fárasztó gyakorlatot. Az ellenőrzési feltétel megkövetelte tőlük, hogy a fogantyú megterhelését a számítógép képernyőjén megjelenített 30% -os maximális önkéntes összehúzódás célterhelési szinten tartsák, a fent tárgyalt testtartással, az önkéntes kimerülésig. A feladat szakaszos jellegű volt, 15 másodperces megfogási idővel, majd 15 másodperces pihenőidővel, a kimerülésig. A stressz állapotában (külön napon végzett) a résztvevőket arra utasították, hogy végezzék el a soros n összeadás/kivonás számtani teszteket, miközben egyidejűleg hajtják végre a korábban leírt fogantyú gyakorlatot. Három számjegyű számot adtak meg szóban az egyes megfogási időszakok kezdetén, és a résztvevők ennek a periódusnak a teljes számát kivonták vagy szorozták folyamatosan egy kétjegyű számból, a lehető leggyorsabban és pontosan. Mindkét körülmények között a résztvevőket arra utasították, hogy tartsák fenn a célterhelést mindaddig, amíg a valós idejű vizuális visszajelzés alapján a lehető legszorosabban képesek követni és követni a létrehozott erőt a célponttal szemben. Amikor a résztvevő nem tudott tovább gyakorolni a célszinten, a feladat véget ért, és rögzítették az állóképességi időt.

Mérések

statisztikai elemzések

Különböző vegyes faktor elemzéseket végeztünk a varianciákról, hogy meghatározzuk az elhízás és a stressz fő és interaktív hatásait az összes korábban leírt eredménymérőre. Ezekbe a modellekbe bekerültek a résztvevők, mint a véletlenszerű hatás, az elhízás (nem elhízott vs elhízott), a stressz (kontroll vs stressz), kölcsönhatásaik és a nem, mint fix hatások. A paraméteres modellfeltevéseket értékelték, és az állóképességi idő, az erőveszteség mértékének, az RPE és a mentális igény arányának, valamint a HRV, az RMSSD és az LF/HF transzformációit használták fel a homoszkedaszticitás elérésére. A varianciák külön elemzését végeztük annak érdekében, hogy meghatározzuk az elhízás és a nem fő hatásait a mentális számtani teljesítményre. Ahol szükséges, post hoc az összehasonlításokat Tukey HSD-jével végeztük. A szignifikancia szintjét az összes elemzésnél meghatároztuk P

Eredmények

A stressz jelentősen csökkentette az állóképességi időt (F(1,47) = 51,86, P −1), míg a nem elhízott csoportban nem tapasztaltak ilyen különbségeket. Az állóképesség ideje és az erőveszteség aránya összehasonlítható volt férfiak és nők között, és ezeken a fáradtsági mutatókon nem figyeltek meg kölcsönhatásokat a nem, az elhízás és a stressz között.

Az elhízás és a stressz egyaránt jelentősen megnövelte az RPE-t (elhízás: F(1,45) = 4,28, P= 0,044; feszültség: F(1,45) = 14,36, P= 0,0004) és a mentális igény (elhízás: F(1,46) = 5,23, P= 0,0267; feszültség: F(1,46) = 16,78, P 3. ábra

Bár nem jelentős (P= 0,075), mindkét résztvevő csoportban nagyobb volt a HR stressz állapotban, mint a kontroll állapotban. Az elhízásnak jelentős fő hatásai voltak (F(1,43) = 12,4, P= 0,001) és a stressz (F(1,43) = 4,86, P= 0,032) HRV RMSSD-n, alacsonyabb az RMSSD az elhízott csoportban a nem elhízott csoporthoz képest (21,27 (12,08) ms vs 35,39 (20,27) ms) és a stressz állapotban a kontrollfeltételhez képest (27,17 (18,9) ms) vs 29,62 (17,3) ms). A spektrális HRV-mérés, vagyis a HRV LF/HF jelentősen megnőtt (

14%) stressz állapotban (F(1,43) = 5,15, P= 0,028) a kontrollfeltételhez képest (431,35 (243,2)). Ezenkívül szignifikáns elhízás × stressz interakciót találtak a HRV LF/HF-en (F(1,43) = 7,84, P= 0,008, 4. ábra), nagyobb LF/HF arány figyelhető meg a stressz állapotban, de csak az elhízott csoportban. A nem, illetve az elhízással vagy a stresszel való kölcsönhatása nem gyakorolt fő hatást a HR vagy a HRV mértékére.

Megállapították, hogy a fejszámolási feladatok teljesítménye mindkét elhízási csoportban hasonló volt (százalékos hiba: P= 0,889; normalizált kísérletek: P= 0,556). Bár a normalizált kísérletekben nem voltak nemi különbségek (P= 0,06), nőstények bizonyítottak

40% -kal magasabb hibaarány, mint a férfiaknál (F(1,46) = 6,09, P= 0,017).

Vita

A jelenlegi tanulmány először vizsgálta a stressz hatását a neuromuszkuláris fáradtság fejlődésére és a kapcsolódó HRV-re elhízott felnőtteknél. A legfontosabb megállapítások a következők: (1) a neuromuszkuláris válaszok (vagyis a fáradtsági mutatók és az észlelt erőfeszítések) jelentős elhízással összefüggő csökkenése a stresszben, a stressz nélküli állapotokhoz viszonyítva, és (2) a stressz állapot alatt elakadt HRV, a legnagyobb HRV csillapítást a az elhízott csoport. Ezek a megállapítások azt mutatják, hogy a magasabb BMI-vel rendelkező munkavállalók hajlamosabbak a fáradtságra, különösen olyan magas stresszes munkahelyeken, amelyek növelhetik az izom-csontrendszeri sérülések, valamint a szív- és érrendszeri betegségek kockázatát ebben a populációban.

Jelen tanulmány nem talált elhízással kapcsolatos különbségeket a fogantyú fáradtságában, az állóképességi idők és az erőveszteség mértékeként mérve. Az elhízás általában a megnövekedett fáradtsághoz kapcsolódik, azonban ez a kapcsolat izom- és intenzitástól függ. A legtöbb kutatás a nagyobb testtartási izmok, például a quadriceps izomcsoport neuromuszkuláris károsodásaira összpontosított, amelyek krónikus edzésen mennek keresztül az elhízással kapcsolatos testtömeg-kiegészítések miatt. 46 A quadricepszhez képest a kéz és a kar izmainak izomfelépítése eltér egymástól, és felelősek a finom motoros irányításért, amelyeket ritkábban vesznek fel a test szegmensének támogatására. Az elhízás kézfogás funkciójára gyakorolt hatásáról szóló jelenlegi szakirodalom a legjobb esetben sem meggyőző, a tanulmányok vagy elhízással növelt fáradtságról 47, vagy hasonló, a jelen tanulmányban megfigyelt fáradtsági szintről 48 számoltak be. A személyes tényezők, például az elhízás jellemzésének (BMI, WHR vagy a testzsír százalékában), az életkor vagy a fizikai aktivitás szintjének különbségei, valamint a tanulmányok közötti módszertani ellentmondások az irodalomban közölt eltérő elhízási hatások miatt.

Összefoglalva, a jelen tanulmány bebizonyította, hogy a neuromuszkuláris fáradtság fejlődésének stressz-közvetített növekedése, vagyis az alacsonyabb állóképesség és az erővesztés gyorsabb üteme fokozódik az elhízással. Ezekkel a megállapításokkal együtt jártak az erõfeszítések fokozott észlelése, vagyis a magasabb RPE arányok és a fokozott szimpatikus aktiváció, vagyis a HRV magasabb LF/HF aránya stressz alatt szenvedõ, elhízott egyéneknél. Feltételezik, hogy a központi irányítási folyamatok hanyatlása az elhízás és a stressz okozta idegi és autonóm funkciók változásai miatt, amely szabályozza a downstream perifériás reakciókat, megmagyarázhatja a fáradtság fejlődésének felgyorsult jellegét. A jövőbeni kutatások azonban indokolttá teszik ennek a hipotézisnek a tesztelését különböző kísérleti körülmények között, vagyis különböző izomcsoportok neuromuszkuláris fáradtságának tesztelését változó stressz körülmények között.

Hivatkozások

Flegal KM, Carroll MD, Ogden CL, Curtin LR. Az elhízás elterjedtsége és tendenciái az amerikai felnőttek körében, 1999-2008. Jama 2010; 303: 235–241.

Finkelstein EA, Burgess SM, Hale BC. Az elhízás költségei a munkahelyen. J Occup Env Med 2010; 52: 971.