Departamentul de Fiziologie și Biofizică, Facultatea de Medicină, Universitatea din Calgary, Calgary, Alberta, Canada T2N 4N1;

unei

Departamentul Universitar de Anestezie, Spitalul Withington, Spitalele Universitare din South Manchester, Manchester M20 2LR;

Oxford Lipid Metabolism Group, Radcliffe Infirmary, Oxford OX2 6HE; și

Oxford Lipid Metabolism Group, Radcliffe Infirmary, Oxford OX2 6HE; și

Institutul de cercetare pentru științele sportului și exercițiului, Universitatea Liverpool John Moores, Liverpool L3 2ET, Regatul Unit

Institutul de cercetare pentru științele sportului și exercițiului, Universitatea Liverpool John Moores, Liverpool L3 2ET, Regatul Unit

Abstract

mai multe tipuri de exerciții prelungite, cum ar fi mersul pe bicicletă, mersul pe deal, alpinismul și manevrele militare, induc un echilibru energetic negativ, deoarece aportul de energie este mai mic decât cheltuielile. Influența postului asupra modificărilor metabolice și a performanței fizice a fost studiată pe larg (17, 35, 27) și se pare că postul pe termen scurt reduce performanța fizică și modifică răspunsul metabolic la efort. În plus, există dovezi din ce în ce mai mari că un echilibru energetic negativ poate avea mai multe efecte adverse asupra sănătății, de exemplu, asupra sistemului imunitar (11), precum și asupra hormonilor sexuali și a mineralizării osoase (9, 44).

Studiile efectuate asupra personalului militar au indicat, în ciuda susținerii deficitelor energetice cuprinse între 3 și 7 MJ/zi, niciun efect evident sau raportat asupra participanților (23, 31, 33). Măsurile de performanță nu au fost obținute în timpul acestor studii. Guezennec și colab. (28) au investigat performanța fizică și modificările metabolice induse prin combinarea exercițiului prelungit cu trei prize de energie diferite. Douăzeci și șapte de soldați bărbați au fost repartizați aleatoriu în trei grupuri care primeau 7,6 MJ/zi (aport scăzut), 13,4 MJ/zi (aport mediu) sau 17,6 MJ/zi (aport ridicat). Soldații au participat la un curs de luptă de 5 zile de activitate fizică grea și continuă (cheltuielile de energie au fost estimate să depășească 21 MJ/zi), cu o 2 max), iar performanțele anaerobe au fost măsurate înainte și după cursul de luptă. În timp ce soldații cu aport mediu și ridicat de energie și-au menținut performanțele măsurate, cei cu consum redus de energie au arătat o scădere semnificativă a V˙ o 2 max (8%) și a puterii anaerobe (14%). Datele sugerează că doar un deficit energetic sever duce la o scădere mică a performanței.

Mersul pe deal este o activitate care probabil presupune atât cheltuieli energetice ridicate, cât și o implicare importantă din partea participanților recreativi. Cheltuielile generale de energie ridicate se datorează naturii prelungite a activității (1). O considerație importantă și unică este că mersul pe deal este o activitate recreativă care atrage o gamă largă de participanți cu diferite vârste și niveluri de fitness.

Într-un studiu recent (1), modificările neremarcabile ale timpului de reacție (funcția cognitivă), starea de spirit și rezistența la aderență au fost evidente după o plimbare intensă pe deal pe 12 km. Datele din acest studiu sugerează că, în ciuda stresului fiziologic grav, subiecții au demonstrat un control motor normal în timpul mersului. Mai mult, într-un studiu bazat pe chestionar (3), bazat pe 100 de dealeri, a fost identificată o relație slabă, dar semnificativă, între subiecții care consumă un consum redus de energie și care prezintă o incidență crescută a leziunilor. În plus, rezultatele din chestionar au indicat distanțe normale parcurse de 18-26 km pe o durată de 6-8 ore. O astfel de distanță și durată vor implica probabil cheltuieli energetice mari și vor genera potențial un deficit mare de energie. Implicațiile unei astfel de deficiențe energetice acute asupra participanților recreativi rămân neclare și nu au fost investigate în acest context.

Rezultatele studiilor menționate anterior (1, 3) sugerează că un număr mare de pietoni pot desfășura activitatea cu aporturi relativ scăzute de energie și, ulterior, susțin deficite de energie ridicată. În mod surprinzător, influența aportului de energie diferit în sine nu a fost stabilită asupra participanților recreativi.

Scopul prezentului studiu a fost, prin urmare, de a determina efectele a două aporturi de energie diferite asupra unor răspunsuri relevante, care sunt importante pentru siguranța mersului pe dealuri, cum ar fi stresul termic potențial, performanța psihomotorie afectată și capacitatea de a menține glicemia. Ne-am propus să extindem investigațiile noastre anterioare asupra unui eveniment de mers pe deal pe o perioadă mai prelungită decât s-a considerat în studiul nostru inițial (1). Pe baza studiilor anterioare, am postulat că, din cauza costului energetic mare al unor astfel de evenimente de mers pe deal, subiecții care primesc un consum redus de energie ar putea fi mai predispuși la compromisuri în performanță decât omologii lor care primesc un aport ridicat de energie. Mai mult, așa cum este evident în studiile anterioare efectuate pe exerciții fizice foarte prelungite, combinate cu aporturi cu energie scăzută (10, 37, 28), s-a emis ipoteza că aportul redus de energie stimulează metabolismul în așa fel încât concentrațiile de glucoză din sânge sunt menținute, mediate printr-o mobilizare crescută a grăsimii.

Subiecte

Șaisprezece subiecți de sex masculin au participat la acest studiu. Tuturor subiecților li s-au dat instrucțiuni verbale și scrise care să descrie procedura experimentală și s-a obținut consimțământul scris în scris. Studiul a fost aprobat de Comitetul de Etică Umană al Universității John Moores din Liverpool. Caracteristicile fizice ale subiecților sunt prezentate în Tabelul 1. Majoritatea subiecților erau activi și cu experiență pe dealeri. Experimentele au fost efectuate peste 3 săptămâni în ianuarie. Procentul de grăsime corporală a fost estimat din grosimile cutanate ale bicepsului, tricepsului și siturilor subscapulare și suprailiace (19). Absorbția maximă a oxigenului (vârful V˙ o 2) a fost stabilită utilizând un test continuu de rulare incrementală continuă până la epuizare (6). Un platou în relația de absorbție a oxigenului la muncă a fost atins la doar doi subiecți; prin urmare, cea mai mare putere aerobă a fost exprimată ca V˙ o 2 vârf și nu V˙ o 2 max. Toți subiecții au fost studiați în ianuarie, cu cel puțin 2 zile între fiecare afecțiune. Subiecții au completat un jurnal de activitate fizică și dietetică de 2 zile înregistrat înainte de fiecare dintre cele două studii și li s-a cerut să-și păstreze dieta și activitatea la fel înainte de fiecare zi de testare. În acest fel, variațiile în dietă și exerciții fizice înainte de cele două studii au fost reduse la minimum.

Tabelul 1. Caracteristicile fizice ale subiecților

Valorile se bazează pe 16 subiecți. IMC, indicele de masă corporală; vârful V˙ o 2, absorbția maximă a oxigenului.

Protocol și proceduri

Subiecții au fost rugați să postească din 2000 până la trezire și apoi să consume un mic dejun standardizat de 2,5 MJ (595 kcal). Pe durata mersului pe deal, subiecților li s-a dat apoi o dietă cu energie ridicată sau cu un consum redus de energie într-un design echilibrat. Dietele au fost împărțite în trei cantități egale, iar subiecții au fost încurajați să consume o cantitate cu 7 km, una cu 14 km și suma finală cu 21 km. Componentele ambelor diete au fost alese dintr-o gamă de gustări care includ produse disponibile în comerț, cum ar fi biscuiți, batoane de ciocolată, flapjacks și sandvișuri cu brânză. În ambele condiții, subiecții au fost instruiți și monitorizați de același investigator să consume aproximativ 400 ml/h de apă. Aportul total de energie pe dieta cu consum ridicat de energie a fost de 12,7 MJ (3.019 kcal), comparativ cu 2,6 MJ (616 kcal) în dieta cu consum redus de energie. Ambele diete au avut o distribuție similară a macronutrienților, așa cum este dată în tabelul 2. Aportul redus de energie sa bazat pe rezultatele studiilor anterioare (1, 3).

Tabelul 2. Compoziția totală a meselor de testat

Ambele diete au avut proporții similare de zaharuri simple față de carbohidrații totali (CHO) și ambele au avut valori similare ale raportului de acid gras saturat-nesaturat.

Măsurători și analiză

Temperatura, ritmul cardiac și condițiile de mediu.

Temperatura rectală, ritmul cardiac și condițiile de mediu au fost monitorizate continuu și înregistrate așa cum s-a descris anterior în condiții de testare similare (1). Din cauza problemelor tehnice din timpul plimbărilor, unde sistemul de înregistrare a datelor a funcționat defectuos, datele referitoare la temperatura rectală se bazează pe 14 subiecți.

Măsurători de performanță.

Dimineața, înainte de mers pe jos și imediat după finalizarea mersului pe deal, subiecții au finalizat o baterie de teste psihomotorii și de performanță care au inclus Profilul stărilor de dispoziție (1, 38), evaluări subiective, timp de reacție unic și de alegere (sarcină de percepție și cognitivă) timp de procesare), flexibilitate, echilibru dinamic și static, prindere prin diferențiere kinestezică și teste de rezistență la picior (putere musculară). Subiecții au fost pe deplin familiarizați cu utilizarea echipamentului și fiecare test a fost efectuat de trei ori într-un mod echilibrat. Fiabilitatea și reproductibilitatea test-retest a acestor teste au fost descrise recent (43) și au fost efectuate în următoarea ordine.

Teste de timp de reacție.

Testele timpului de reacție (legea lui Hick) (timp de reacție cu 1, 2, 4 și 8 alegeri pentru un răspuns deget) au fost evaluate pe un computer laptop. Testul timpului de reacție cu un și două degete a fost considerat o sarcină de percepție, în timp ce timpul de reacție cu patru și opt degete a fost considerat o sarcină de luare a deciziilor (45).

Flexibilitate.

Flexibilitatea a fost măsurată prin utilizarea unui test convențional „așezați-vă și ajungeți”, în conformitate cu liniile directoare ale Colegiului American de Medicină Sportivă (6). Participanții stau și își îndoi trunchiul înainte cu genunchii complet extinși. S-a înregistrat distanța atinsă cu vârful degetului mijlociu pe o cutie de scalare.

Echilibru dinamic (tandem care merge înainte și înapoi).

Subiecții au mers de-a lungul unei linii de 6 m lungime. Subiecții au plasat un picior în fața celuilalt cu călcâiul și vârful pantofilor atingându-se și mergând cât mai repede posibil fără a face greșeli sau atingeri laterale. S-a înregistrat cel mai bun rezultat (timp în s) din trei studii.

Echilibru static.

Subiecții stăteau pe un picior, cu ochii deschiși și brațele relaxate în lateral. Tocul piciorului opus a fost așezat pe partea medială a piciorului de susținere la nivelul articulației genunchiului, în timp ce coapsa a fost menținută rotită spre exterior. Numărul de reporniri, pe o perioadă de 60 de secunde, a fost înregistrat.

Diferențierea kinestezică (salt în picioare).

La acest test s-au folosit distanțe de 50, 75 și 100 cm, marcate prin linie. Fiecare salt a început de la o linie, subiecții sărind distanțele și aterizând pe marca exactă. Acuratețea salturilor a fost evaluată în funcție de călcâiul participantului, care ar trebui să fie așezat cât mai aproape de linie. Distanța a fost înregistrată de la linia de distanță determinată.

Teste de prindere și rezistență la picior și sărituri (funcția motorului).

Funcția motorului a fost evaluată cu ajutorul unui dinamometru cu mâner (Taki, Narragansett, Japonia). În plus, puterea musculară a fost evaluată cu ajutorul unui dinamometru pentru picioare (Takei Scientific Instruments, Tokyo, Japonia). Performanța saltului vertical (forța și puterea musculară) a fost evaluată prin capacitatea de a efectua un salt maxim de pe o platformă de forță electronică și, de asemenea, prin saltul maxim pe care un subiect l-ar putea face dintr-o linie staționară.

Prelevare și analiză de sânge și urină.

FIG. 1.Temperatura rectală medie rezultă din subgrupul de subiecți care au finalizat mersul pe deal, în ambele condiții de aport de energie, pe vreme umedă și cu vânt susținut. Valorile sunt mijloace ± SD; n = 10 subiecți. Diferență semnificativă între grupuri: *P

Răspunsuri de performanță

Tabelul 3 prezintă rezultatele testelor de performanță măsurate. Singurele diferențe statistice între diferitele consumuri de energie au fost evidente în timpul de reacție și testele de echilibru. Grupul cu consum ridicat de energie a arătat o îmbunătățire (P

Tabelul 3. Rezultatele performanței înainte și imediat după plimbare

Valorile sunt media ± SD a 16 subiecți. Modificare semnificativă față de valorile de dinaintea călătoriei:

F3-150 P F3-151 P F3-152 Diferență între grupuri, P

FIG. 2.Modificări ale metaboliților din sânge înainte și imediat după finalizarea mersului. Valorile sunt mijloace ± SD; n= 16 subiecți. A: triacilglicerol (TAG). B: 3-hidroxibutirat (3-OHB). C: acizi grași neesterificați (NEFA). D: glicerol. E: glucoza. Diferență semnificativă între grupuri: *P θ P θθ P θθθ P


FIG. 3.Modificări ale hormonului de creștere plasmatic (A), cortizol (B) și insulină (C) înainte și imediat după finalizarea plimbării. Valorile sunt mijloace ± SD; n= 16 subiecți. Diferență semnificativă între grupuri: *P θ P θθ P θθθ P

Niveluri de cheltuieli energetice

Datele anterioare obținute în investigații similare, utilizând tehnica de apă dublu etichetată (2), pe parcursul a 10 zile de mers pe deal au arătat că mersurile pe dealuri de intensitate similară induc o necesitate de energie estimată a fi între 18,5 și 25,5 MJ/zi. Mai mult, într-un studiu inițial (1), subiecții au parcurs exact 8 km de mers pe jos în studiul de față înainte de a coborî 5 km. În timpul acestui studiu inițial, au fost înregistrate cheltuielile medii de energie de 14,5 MJ pentru mers, înregistrate prin măsurarea continuă a schimbului de gaze respiratorii prin calorimetrie indirectă (1). Deoarece prezentul studiu a extins mersul cercetării anterioare (1) cu încă 8 km de mers intens, este rezonabil să estimăm că cheltuielile de energie au depășit 20 MJ pentru perioada de mers.

Efect asupra performanței

Rezultatul principal al prezentului studiu a fost că grupul cu consum ridicat de energie a avut o îmbunătățire a timpului de reacție cu unul și două degete (indicatorul sarcinii de percepție), în timp ce nu a existat nicio schimbare în grupul cu consum redus. Timpul de reacție de alegere (4 și 8 degete) a fost neschimbat în ambele grupuri. Influența aportului diferit de energie asupra performanței cognitive a fost descrisă anterior în legătură cu ingestia CHO în timpul exercițiului prelungit. Studiile anterioare au investigat efectele hrănirii electrolitului CHO asupra performanțelor cognitive după un exercițiu prelungit care durează> 1 oră, iar rezultatele au fost destul de diverse. De exemplu, Reilly și Lewis (42) au arătat că ingestia de CHO îmbunătățește performanța cognitivă într-o sarcină de 120 de minute de ciclism la 60% din V˙ o 2 max, în timp ce Ivy și colab. (32) nu a observat niciun efect al ingestiei de CHO asupra răspunsurilor la timpul de reacție după 150 min la 40% V˙ o 2 max. Într-un studiu recent, Collardeau și colab. (12) au arătat că ingestia de CHO-electroliți pe o perioadă de 100 de minute a dus la o îmbunătățire a timpului de reacție la alegere, comparativ cu un grup placebo. Timpul de reacție unică, un indicator al sarcinii de percepție, a fost neschimbat în ambele condiții (12).

Răspunsuri termoregulatorii

Costurile de publicare a acestui articol au fost suportate parțial prin plata taxelor de pagină. Prin urmare, articolul trebuie marcat prin prezenta „publicitate”În conformitate cu 18 U.S.C. Secțiunea 1734 doar pentru a indica acest fapt.

Publicat pentru prima dată 27 noiembrie 2002; 10.1152/japplphysiol.00683.2002