Editor decizie: Rafael de Cabo, dr

exerciții

Melissa M. Markofski, Andres E. Carrillo, Kyle L. Timmerman, Kristofer Jennings, Paul M. Coen, Brandt D. Pence, Michael G. Flynn, Exercițiul de antrenament modifică concentrațiile de grelină și adiponectină și este legat de inflamația la adulții mai în vârstă, Jurnale de gerontologie: seria A, volumul 69, numărul 6, iunie 2014, paginile 675–681, https://doi.org/10.1093/gerona/glt132

Abstract

Scopul acestui studiu a fost de a observa efectele induse de antrenament la adiponectină, leptină și grelină. Douăzeci și nouă de participanți mai în vârstă și sănătoși au fost clasificați ca activi fizic (grup de comparație: N = 15, 70,9 ± 1,2 ani) sau inactivi fizic (grup de exerciții: N = 14, 70,5 ± 1,4 ani). Participanții la grupul de exerciții au finalizat 12 săptămâni de antrenament combinat de exerciții aerobice și de rezistență, în timp ce participanții la grupul de comparație și-au menținut nivelul actual de exercițiu și au servit ca un grup de comparație activ fizic. Fenotipul monocitelor, precum și grelina serică, leptina, adiponectina și receptorul II al factorului de necroză tumorală solubilă au fost analizate înainte și după perioada de 12 săptămâni. Grelina și adiponectina au crescut cu 47% și, respectiv, 55% la participanții la grupul de exerciții, după antrenament. Modificarea procentuală a grelinei (post și pre) a fost corelată negativ cu modificarea procentuală a monocitelor CD14 + CD16 + (post și pre) la participanții la grupul de exerciții. În ciuda niciunei modificări a masei corporale, aceste date contribuie la evidența efectelor antiinflamatorii ale exercițiilor fizice.

La vârsta oamenilor, există un risc crescut de boli cronice, cum ar fi diabetul de tip 2, bolile cardiovasculare și boala Alzheimer. Aceste afecțiuni sunt frecvent legate de inflamația cronică de grad scăzut (1-4). Exercițiile fizice reduc riscul acestor boli, dar o legătură directă între efectele antiinflamatorii ale exercițiului și riscul redus de boală este slabă (5-7). Inflamația cronică inferioară este asociată cu exercițiile fizice atât în ​​studii transversale (8-11), cât și longitudinale (5, 7, 12, 13); cu toate acestea, rămâne necunoscut modul în care exercițiul exercită efectul său antiinflamator. Unii cercetători indică o modificare a fenotipului monocitelor (13) sau a fiziologiei musculare (12, 14), care poate fi parțial legată de modificările induse de efort în secrețiile intestinale și adipocite - în mod specific, grelina, leptina și adiponectina. Am raportat anterior că adulții vârstnici inactivi au avut un procent de monocite CD14 + CD16 + circulant semnificativ mai mic, după 12 săptămâni de exercițiu de rezistență (13). Prezenta lucrare va explora potențialii factori care contribuie la efectul antiinflamator al exercițiilor fizice, în special în cazul în care hormonii cu proprietăți pro și antiinflamatorii sunt modulați prin antrenamentul de rezistență la adulții în vârstă.

În plus față de nivelurile mai ridicate de markeri inflamatori, adulții în vârstă experimentează o reducere concomitentă a grelinei circulante și creșterea leptinei (15). Cu toate acestea, antrenamentul la mișcare poate atenua reducerea asociată cu vârsta a grelinei, cu modificări mai pronunțate în rândul persoanelor care suferă o scădere mai mare în greutate (16). În contrast, au fost examinate studii în care modificările induse de antrenament în leptina circulantă au arătat rezultate echivoce (17, 18). Receptorul factorului de necroză tumorală solubilă II (sTNF-RII) poate indica inflamație și activitate TNFα și, similar cu leptina, unii cercetători au raportat cantități mai mici de sTNF-RII la indivizi mai activi (11), în timp ce alții nu au raportat nicio asociere între activitate și sTNF-RII (19). Cu toate acestea, există puține studii la adulți vârstnici care fac exerciții fizice, dar nu își modifică compoziția corporală, iar în prezent nu se știe dacă o modificare semnificativă a compoziției corpului trebuie să preceadă modificările leptinei, adiponectinei și grelinei.

Hormonul stimulant al apetitului, grelina, este sintetizat și secretat predominant din stomac și intestinul subțire și prezintă proprietăți antiinflamatorii (20, 21). Receptorul său, receptorul secretagogului hormonului de creștere, este exprimat pe suprafața monocitelor umane (21), sugerând funcțiile ghrelinului care depășesc hormonul de creștere, aportul alimentar și reglarea greutății corporale (22). Leptina, derivată din adipocite, este crescută la persoanele obeze și în vârstă datorită cantităților crescute de țesut adipos secretor de leptină (23). Spre deosebire de grelină, concentrațiile crescute de leptină stimulează producția de citokine proinflamatorii prin interacțiunea cu receptorul de leptină (Ob-R) - exprimată pe aproximativ 25% din monocite (24). Adiponectina, derivată și din adipocite, este cunoscută ca având proprietăți antiinflamatorii (25) și a scăzut la persoanele cu un indice de masă corporală ridicat (IMC) (1, 26).

Grelina, leptina și adiponectina pot regla producția de citokine din monocite (22, 24, 27). Mai mult, intervențiile de antrenament la exerciții blochează inflamația (6, 7) și par a fi legate de modificări ale fenotipului monocitelor (13). Având în vedere posibilele influențe imunoregulatoare ale grelinei, leptinei și adiponectinei, este rezonabil să speculăm că acești hormoni contribuie la schimbarea fenotipică a monocitelor și la reducerea ulterioară a citokinelor inflamatorii circulante în urma antrenamentelor exercițiilor fizice. După cunoștințele noastre, niciun cercetător nu a examinat relațiile potențiale existente între grelină, leptină, adiponectină și modificări ale fenotipului monocitelor după antrenament. Astfel, scopul prezentei investigații a fost de a examina efectele a 12 săptămâni de antrenament combinat de rezistență și rezistență fără pierderea în greutate la participanții inactivi fizici cu vârsta cuprinsă între 65-80 de ani, examinând în mod specific modificările serice ale grelinei, leptinei și adiponectinei și pentru a investiga relațiile cu fenotipul monocitelor. Am emis ipoteza că antrenamentul la efort ar crește grelina și adiponectina serică și ar reduce scăderea leptinei și că modificările concentrațiilor hormonale ar fi legate de modificările fenotipului monocitelor și ale biomarkerilor inflamatori.

M etode

Participanți

Acest studiu a fost realizat cu aprobarea Comitetului pentru utilizarea subiectelor de cercetare umană de la Universitatea Purdue și este o analiză secundară a unui studiu de antrenament la adulți în vârstă. Douăzeci și nouă de participanți mai în vârstă, aparent sănătoși (bărbați: n = 12; femei: n = 17; vârstă: 71,2 ± 5,0 ani) au participat la acest studiu de antrenament longitudinal. Printre criteriile de incluziune se numărau vârsta cuprinsă între 65-85 de ani și o stare de sănătate relativ bună. Persoanele fizice au fost excluse de la participare dacă în prezent iau înlocuiri hormonale, medicamente eliberate pe bază de prescripție medicală care afectează funcția leucocitelor sau orice influență cunoscută asupra funcției imune, modulatori ai receptorilor de estrogen, statine, bifosfonați sau alte medicamente sau suplimente „active cu os” fără prescripție medicală 2 luni anterioare. Criteriile suplimentare de excludere au inclus IMC mai mare de 35 kg/m2, semne de boală acută și/sau infecție, afecțiuni medicale (cronice sau acute) care ar împiedica participarea la exerciții fizice regulate și fumători și/sau consumatori de tutun fără fum.

Screening preliminar

Participanții au fost rugați să viziteze laboratorul cu aproximativ 2 săptămâni înainte de testarea inițială pentru screening preliminar. Participanții au fost rugați să completeze un chestionar de istoric medical pentru a determina eligibilitatea pe baza criteriilor de excludere menționate anterior. Ulterior, pe baza rezultatelor chestionarului Paffenbarger și a testului submaximal Balke modificat, fiecare participant a fost repartizat fie la comparația activă fizic (CON: bărbați = 8; femele = 7), fie inactivă fizic (EX: bărbați = 4; femele = 10) grup. Mai exact, participanții care au raportat niveluri ridicate de activitate fizică în categoria „bun” până la „excelent” (bărbați:> 35 ml/kg · min; femele:> 28 ml/kg · min) au fost repartizați la comparația activă fizic (CON ) grup. Participanții care raportează o participare la activitate fizică scăzută cu o în „târg” la „foarte săraci” (bărbați: 28-30). Comparația cu un grup mai sănătos decât grupul de tratament este o practică obișnuită în intervențiile medicale (31, 32) și a fost utilizată și în cercetarea exercițiilor fizice (7, 33).

Măsurătorile fiecărui participant la înălțime, greutate, IMC și grăsime corporală relativă (BF; metoda cu trei situri ale pielii) au fost colectate în timpul screeningului preliminar și din nou după antrenament. Participanții CON au finalizat o repetare de bază 1 maximă (RM) pentru apăsarea picioarelor, apăsarea pieptului și îndoirea picioarelor, în timp ce la participanții la EX, 1RM a fost măsurat ca o componentă a aclimatizării la exercițiu. Participanții la EX au finalizat un program combinat de antrenament de rezistență și rezistență de 12 săptămâni, în timp ce participanții CON au servit ca un grup de comparație activ fizic și și-au menținut nivelurile obișnuite de activitate fizică timp de 12 săptămâni.

Acclimatare și antrenament pentru exerciții fizice

Protocolul de exerciții detaliate a fost publicat în altă parte (13). Am inclus suficiente detalii pentru a ajuta cititorul să înțeleagă metodologia exercițiului, dar cititorul ar trebui să se refere la articolul original pentru detalii suplimentare. Fiecare participant a participat la o sesiune de aclimatizare cu trei sesiuni înainte de programul de antrenament de 12 săptămâni. În timpul perioadei de aclimatizare, participanții au fost familiarizați cu banda de alergare (LifeFitness Treadmills, Schiller Park, IL) și instruiți cu privire la tehnica adecvată de ridicare a greutății cu privire la cele opt exerciții de rezistență: apăsarea picioarelor, apăsarea pieptului, rândul așezat, extensia picioarelor, curlarea picioarelor, răpirea picioarelor, adduction pentru picioare și „lat” (Keizer Equipment, Fresno, CA). Un RM a fost evaluat pentru trei exerciții de rezistență (apăsarea picioarelor, curbarea picioarelor și apăsarea pieptului) au fost finalizate pentru comparație cu grupul CON.

Fiecare participant EX a parcurs 12 săptămâni (3 zile/săptămână) de antrenament combinat de rezistență și rezistență. Toți participanții au îndeplinit cerința de participare la minimum 90% din sesiunile de instruire. Fiecare sesiune de exerciții a inclus 20 de minute de mers pe jos cu banda de alergare la 60% -70% din rezerva ritmului cardiac, urmată de două seturi la aproximativ 80% 1RM din cele opt exerciții de rezistență menționate anterior. Când participantul a reușit să finalizeze 15 repetări la al doilea set, rezistența a crescut cu 5% -10% în săptămâna următoare. În timpul fiecărei sesiuni de exerciții, un investigator a fost prezent pentru a monitoriza siguranța participantului și pentru a asigura tehnica adecvată și intensitatea adecvată în timpul antrenamentului.

Măsurători post-formare

După finalizarea programului de antrenament de 12 săptămâni, participanții la EX au fost reevaluați pentru 8RM, submaximal, IMC și BF. În plus, 1RM au fost completate atât în ​​grupurile CON, cât și în grupele EX pentru presarea pieptului, presarea picioarelor și îndoirea picioarelor.

Prelevarea de sânge

Participanții au fost rugați să se abțină de la exerciții cu 72 de ore înainte de prelevarea de probe de sânge, precum și să urmeze o dietă de schimb (50% carbohidrați, 35% grăsimi și 15% proteine) și să înregistreze alimentele consumate. Participanții au fost rugați să mănânce alimente similare înainte de eșantionul postintervenție. În ziua prelevării de sânge, participanții au raportat la laborator între orele 06:30 și 08:00, după un post peste noapte. După o odihnă de 15 minute, un flebotomist a colectat sânge în separatorul de ser și în tuburile de heparină de sodiu dintr-o venă din spațiul antecubital.

Citometrie în flux

Proaspăt (7, 9). Concentrațiile de grelină și leptină au fost obținute dintr-un eșantion convenabil de 10 participanți selectați aleatoriu din fiecare grup. Alți cercetători au folosit cu succes mărimea eșantionului mic pentru a detecta diferențele de grup în grelină și leptină (34). PROC CORR a fost utilizat pentru a calcula corelațiile momentului produsului Pearson. O valoare p mai mică de 0,05 a fost considerată semnificativă, iar o valoare p mai mică sau egală cu 0,0 a fost considerată o tendință. PROC GLM a fost utilizat pentru a examina posibile diferențe de bază, în timp ce PROC MIXED a fost utilizat pentru a examina posibile diferențe între și în cadrul grupurilor. Înainte de analiză, variabilele au fost examinate pentru omogenitatea varianței, ipotezele de normalitate și independența observațiilor. O transformare Box - Cox a fost utilizată, după cum este necesar, pentru a determina cea mai bună transformare; adiponectina, leptina, grelina și sTNF-RII au fost transformate în log înainte de analiză, dar sunt prezentate netransformate. BF a fost considerat o covariabilă a leptinei și modelul a reprezentat acest lucru. Participanții au fost tratați ca blocuri, iar metoda Tukey a fost utilizată pentru a determina locația comparațiilor semnificative în perechi. Rezultatele sunt raportate ca medie ± SE.

R rezultate

Datele demografice și antropometrice au fost raportate anterior (13). Pe scurt, participanții la EX au avut BF mai mare decât participanții CON (43,9% vs 36,7%), și o presă mai mică (20,1 vs 35,7 ml/kg · min) și picior 1RM (155,17 vs 177,9 kg). În ciuda niciunei modificări în compoziția corpului, după cum sa raportat anterior (13), participanții la EX au avut o creștere semnificativă atât (20,1 pre vs 38,8 ml/kg · min post), cât și 1RM (187,7 post). Mai mult, măsurătorile de antrenament postexercițiu ale greutății corporale, IMC și procentul BF au fost semnificativ diferite între grupurile CON și EX.

Grelina

Concentrațiile serice medii de grelină au crescut cu 47% (p Figura 1).

Concentrațiile de grelină pentru grupurile de comparație (CON) și exercițiu (EX) la antrenamentele pre- și post-exercițiu. * Postexercise EX mai mare (p. 05). Concentrația medie a leptinei serice a fost mai mică în grupul EX după antrenament la exerciții (30%; Figura 2); cu toate acestea, această reducere nu a fost semnificativă (p> .05). O analiză suplimentară a leptinei, incluzând procentul de greutate, IMC sau BF adăugat ca covariabil, nu a modificat această constatare.

Concentrațiile de leptină pentru grupurile de comparație (CON) și exercițiu (EX) la antrenamentele pre- și post-exercițiu. * Linia de bază EX mai mare (p Figura 3). Adiponectina post-exercițiu a fost mai mare (p. 05). În plus, nu s-au detectat diferențe în adiponectina pre- după exercițiu în grupul CON.

Concentrațiile de adiponectină pentru grupurile de comparație (CON) și exercițiu (EX) la antrenamentele pre- și post-exercițiu. * Postexercise EX mai mare (p Figura 4). sTNF-RII nu s-a modificat în niciunul dintre grupuri după antrenament (p> .05) și nu s-au găsit diferențe după exercițiu între CON (4.4 ± 0.2ng/mL) și EX (4.7 ± 0.2ng/mL) în sTNF-RII.

Receptorul factorului de necroză tumorală solubilă II (sTNF-RII) pentru grupurile de comparație (CON) și exercițiu (EX) la antrenamentul pre și postexercitiu.

Receptorul factorului de necroză tumorală solubilă II (sTNF-RII) pentru grupurile de comparație (CON) și exercițiu (EX) la antrenamentul pre și postexercitiu.

Corelații

Oarecum neașteptat, adiponectina a fost asociată pozitiv cu procentul de BF în EX pre (Figura 5A). În plus, modificarea procentuală a monocitelor CD14 + CD16 + este corelată cu modificarea procentului de grelină (Figura 5B) și o tendință cu modificarea procentului de leptină (R 2 = .66, p = .05).

Corelația dintre adiponectină și grăsime corporală (A) și CD14 + CD16 + procent modifică monocitele și ghrelin procent modifică (B).

Corelația dintre adiponectină și grăsime corporală (A) și CD14 + CD16 + procent modifică monocitele și procentul de grelină se modifică (B).

Discuție

Acest studiu longitudinal a investigat modificările adonectinei, leptinei, grelinei și sTNF-RII după 12 săptămâni de antrenament și a examinat relațiile potențiale cu markerii inflamatori. În ciuda modificărilor semnificative ale compoziției corpului, au existat creșteri semnificative ale grelinei circulante și adiponectinei și o tendință de reducere a leptinei (scădere cu 35%) după antrenamentele de exerciții. Din câte știm, suntem primii care raportăm pierderea în greutate - modificări independente ale grelei după participarea la rezistență combinată de intensitate ridicată și antrenament aerob la adulții în vârstă.

O explicație alternativă pentru pierderea în greutate - modificările independente ale grelinei și adiponectinei pot fi legate de modificări nesemnificative ale masei lipsite de grăsimi. Este posibil ca participanții noștri să fi avut mici creșteri ale masei lipsite de grăsime după 12 săptămâni de antrenament. Modificările masei fără grăsimi influențează activitatea metabolică și echilibrul energetic general (17) și este posibil ca o creștere statistic nesemnificativă a masei fără grăsime să aibă consecințe metabolice. Cercetări recente au legat exercițiile fizice și câștigurile musculare la persoanele în vârstă de o scădere a expresiei genelor inflamatorii musculare (38). Utilizarea măsurătorilor de pliere a pielii pentru a evalua compoziția corpului poate să ne fi limitat capacitatea de a detecta modificări mici ale compoziției corpului. Cu toate acestea, aceste schimbări pozitive asociate cu exercițiile fizice, în ciuda nicio schimbare a greutății corporale, subliniază importanța includerii exercițiului pentru un stil de viață sănătos.

În plus, adiponectina a fost corelată pozitiv cu greutatea corporală inițială la participanții la EX. Acest lucru a fost surprinzător, deoarece studiile anterioare au arătat o relație inversă între adiponectină și IMC (39). În studiul de față, relația dintre adiponectină și BF a persistat după 12 săptămâni de antrenament. Adică, nu a existat o schimbare semnificativă în greutatea corporală a participanților, totuși adiponectina a crescut. Prin urmare, exercițiile fizice pot oferi un stimul suficient pentru a determina o creștere a adiponectinei, iar acest lucru ar putea explica efectul antiinflamator al exercițiului fizic care se observă la persoanele „potrivite, dar grase”.

Deoarece se știe, de asemenea, că exercițiul este asociat cu TNFα mai mic (6, 12), am emis ipoteza că activitatea TNFα ar fi mai mică la participanții activi fizic și ar fi redusă după 12 săptămâni de antrenament. Concentrația serică de sTNF-RII a fost măsurată ca indicator al activității TNFa. Cu toate acestea, nu au existat efecte de grup sau tratament.

În concluzie, 12 săptămâni de antrenament fără pierderea în greutate au modificat semnificativ modificările în grelină și adiponectină. Aceste modificări pot contribui la proprietățile antiinflamatorii ale exercițiilor fizice și ar putea explica parțial rata redusă a bolilor cronice observată la persoanele active fizic.

Finanțarea

Această lucrare a fost finanțată de un premiu acordat de Asociația Americană a Persoanelor Pensionate (AARP) acordat de Biroul de Afaceri Academice al AARP și sprijin intern de la Departamentul de Sănătate și Kinesiologie de la Universitatea Purdue.