Effetti di un programma di ciclismo rispetto ad un programma di allenamento a intervalli ad alta intensità (HIIT) sulla perdita di massa grassa e sulla composizione del microbiota intestinale negli uomini con sovrappeso/obesità

L’obesità è una malattia complessa causata principalmente da stili di vita sedentari, scarsa attività fisica e diete ipercaloriche o squilibrate e che promuove malattie croniche e disabilità. L’eccesso di massa grassa (MG) e i disturbi metabolici sono associati a una maggiore prevalenza di malattie cardiovascolari (CV), diabete di tipo 2 e molti tipi di cancro. La MG addominale e più specificamente intra-addominale (cioè viscerale) è un deposito adiposo metabolicamente attivo che è fortemente associato a complicanze legate all’obesità. La riduzione della MG (intra-)addominale diminuisce il rischio di problemi CV. Intervento dietetico, cambiamenti nello stile di vita, esercizio fisico, farmaci, e la loro combinazione sono considerati mezzi rilevanti per combattere il sovrappeso e l’obesità.

L’esercizio fisico regolare diminuisce la MG e contemporaneamente aumenta la capacità cardiorespiratoria e preserva la massa magra. È ancora necessaria la ricerca per identificare i migliori programmi di attività fisica per migliorare la composizione corporea nei soggetti in sovrappeso o obesi. Negli ultimi 10 anni, l’allenamento ad intervalli ad alta intensità (HIIT), che comprende ripetuti periodi di sforzi ad alta intensità seguiti da recupero, è diventato un tipo di esercizio popolare per prevenire e trattare le condizioni legate all’obesità. In effetti, è considerata una strategia efficiente in termini di tempo per ridurre i depositi di GM, inclusa la MG addominale totale.

Tuttavia, la modalità di esercizio (corsa vs ciclismo) potrebbe influenzare i risultati. Nella loro meta-analisi dei dati sugli adulti con peso normale e sovrappeso/obesità, Maillard et al. (9) hanno riferito che la corsa (rispetto al ciclismo) è più efficace nel ridurre la FM corporea totale e i tessuti adiposi viscerali, mentre il ciclismo è migliore per ridurre la FM addominale totale. Tuttavia, la maggior parte degli studi ha utilizzato protocolli HIIT di corsa e ciclismo con diverse intensità di allenamento e pochissimi studi hanno confrontato direttamente gli effetti dei programmi HIIT di corsa isoenergetica e ciclismo. Tuttavia, dopo un esercizio acuto ad intervalli ad alta intensità con dispendio energetico equivalente (EE), l’entità del consumo eccessivo di ossigeno post-esercizio (EPOC) è maggiore nelle persone che hanno eseguito la corsa rispetto al ciclismo (11). Inoltre, le concentrazioni di lattato plasmatico sono più elevate durante il ciclismo, riflettendo un maggiore utilizzo di carboidrati (11). Pertanto, nel complesso, la minore massa muscolare coinvolta nel ciclismo (12), le differenze nei regimi di contrazione muscolare (ad esempio, concentrico vs eccentrico), la maggiore efficienza meccanica nella corsa dovuta al ciclo di allungamento-accorciamento (13) e le differenze nella produzione di catecolamine alla stessa intensità relativa potrebbe spiegare le differenze totali e/o regionali di ossidazione dei grassi osservate tra queste modalità (9,14) e potrebbe portare a diverse perdite di FM.

Inoltre, lo sviluppo dell’obesità è favorito da un equilibrio sfavorevole del microbiota intestinale, noto come disbiosi. È ampiamente riconosciuto che l’ecosistema intestinale svolge, attraverso meccanismi diretti o indiretti, un ruolo significativo nel causare infiammazione sistemica, insulino-resistenza e alterazioni della composizione corporea (15). Studi su modelli umani e animali hanno dimostrato che l’HIIT, come qualsiasi attività fisica cronica, può alterare la composizione del microbiota intestinale e che questi cambiamenti sono associati a cambiamenti della composizione corporea (7,16,17). Tuttavia, fino ad ora, nessuno studio ha confrontato direttamente questa potenziale associazione utilizzando programmi HIIT di corsa isoenergetica e ciclismo.

Sulla base di questi dati e per supportare le raccomandazioni di salute pubblica sulle migliori modalità di esercizio, lo scopo di questo studio era di confrontare l’efficacia di due programmi HIIT isoenergetici di 12 settimane (corsa vs ciclismo) su tutto il corpo e (intra-)addominali. Perdita di FM negli uomini in sovrappeso o obesi e per valutare le implicazioni dei cambiamenti del microbiota intestinale. Abbiamo ipotizzato che entrambi i programmi sarebbero efficaci nel ridurre i depositi di FM, compresi quelli totali e (intra)-addominali, e che il programma HIIT in corso indurrebbe effetti maggiori nonostante alterazioni simili della composizione del microbiota intestinale.

METODI

Sulla base dei nostri precedenti risultati sulla perdita di FM viscerale dopo un programma di allenamento HIIT + resistenza di 3 mesi (6), la dimensione del campione è stata determinata prima dell’inizio dello studio per garantire una potenza statistica dell’80%. Considerando un errore bilaterale di tipo I al 5%, è stata rilevata una differenza minima di 1,5 kg nella perdita di FM viscerale (SD = 1,0) con sette partecipanti per gruppo. La dimensione del campione è stata aumentata a 10 partecipanti per gruppo per tenere conto degli individui persi al follow-up.

Questo studio è stato approvato dal comitato etico competente (Comité de Protection des Personnes Ouest Est-II, CPP 19.11.29.46256) ed è stato registrato su ClinicalTrails.gov (ClinicalTrials.gov: NCT05311800). I partecipanti sono stati reclutati tramite volantini, poster e pubblicità su siti web e social network. Prima dell’inclusione, ai partecipanti sono state fornite spiegazioni sugli scopi e sui metodi dello studio ed è stato raccolto il loro consenso informato scritto.

Partecipanti

Per ragioni pratiche e di fattibilità (per lo più legate alla pandemia COVID-19), lo studio è stato condotto in tre ondate da febbraio 2020 a luglio 2022. Venti partecipanti sono stati reclutati secondo i seguenti criteri: adulti (18-65 anni di età) età) uomini, indice di massa corporea (BMI) ≥25 e ≤35 kg·m−2, peso corporeo stabile per almeno 3 mesi, abitudini alimentari stabili e attività fisica per almeno 3 mesi. I criteri di non inclusione erano i seguenti: controindicazioni mediche all’attività fisica intensa, dolori articolari, anamnesi medica o chirurgica giudicata incompatibile con lo studio, trattamento con β-bloccanti o qualsiasi altro farmaco che potesse interferire con lo studio, eventuali diete specifiche modello (ad es. vegano) e consumo di probiotici o antibiotici negli ultimi 3 mesi. Venti partecipanti sono stati arruolati attraverso un processo di reclutamento a rotazione e ogni uomo è stato assegnato alternativamente al gruppo HIIT-RUN o HIIT-BIKE. In totale, 16 partecipanti hanno completato lo studio (HIIT-RUN (n = 8), HIIT-BIKE (n = 8); Fig. 1). Tutti i partecipanti hanno riportato bassi livelli di attività fisica, sulla base dei risultati del Global Physical Activity Questionnaire (18). Nessuno di loro aveva una storia di malattie arteriose o respiratorie croniche, malattie cardiovascolari o disturbi endocrini. Ai partecipanti sono stati concessi almeno 10 giorni per familiarizzare con l’attrezzatura (tapis roulant e bicicletta) prima dell’inizio del protocollo.

Design sperimentale

Misurazioni antropometriche e della composizione corporea. Il peso corporeo è stato misurato con l’approssimazione di 0,1 kg su una scala Seca 709 (Balance Seca 709, Les Mureaux, Francia) in condizioni di digiuno. L’altezza è stata misurata con l’approssimazione di 0,5 cm con uno stadiometro montato a parete. Il BMI è stato calcolato come peso corporeo (in chilogrammi) diviso per il quadrato dell’altezza (in metri quadrati). Utilizzando un metro a nastro e in posizione supina, è stata misurata la circonferenza della vita (in centimetri). il bordo delle creste iliache superiori (in centimetri) e la circonferenza dell’anca a livello dei trocanteri femorali. Il diametro addominale sagittale (altezza supina addominale) è stato misurato con un calibro addominale Holtain-Kahn (Holtain Limited, Crymych, Pembs, UK) con l’approssimazione dei millimetri nel piano sagittale a livello delle creste iliache (L4-L5) nei partecipanti sdraiati supini. su una panca rigida con le ginocchia piegate durante l’espirazione normale. Lo spessore della plica cutanea addominale è stato misurato in quattro siti diversi (a 15 e 7 cm a destra e a sinistra dell’ombelico) con un calibro per pliche cutanee Harpenden (Mediflex Corp., Long Island, NY), ed è stato quindi calcolato lo spessore medio della plica cutanea addominale sottocutanea (19). Lo stesso sperimentatore ha effettuato tutte le misurazioni antropometriche al basale e dopo 12 settimane di allenamento.

Localizzazione della massa grassa e senza grasso. La massa corporea totale, la FM regionale e la massa magra (FFM; espressa come kg e% della massa corporea) sono state misurate utilizzando una scansione assorbimetrica a raggi X a doppia energia (QDR-4500A; Hologic, Inc. , Marlborough, MA). Due regioni di interesse sono state isolate manualmente e analizzate da un tecnico esperto: l’area da L1–L2 ai rami pubici (per calcolare la FM addominale totale) e l’area dalla cresta iliaca ai piedi (per calcolare la FM della parte inferiore del corpo). Lo stesso operatore ha eseguito tutte le analisi. La FM viscerale totale (in chilogrammi) è stata stimata dallo spessore medio della plica cutanea addominale sottocutanea, dall’altezza addominale e dalla FM addominale totale (assorbimetria a raggi X a doppia energia), come precedentemente descritto (20).

Visita preliminare: test da sforzo massimale. Il consumo massimo di ossigeno (V ̇O2max; espresso in mL·min−1·- kg−1 e mL·min−1·kg FFM−1) è stato misurato durante un test incrementale su un cicloergometro (General Electric T2100) o su un tapis roulant (Ergoline, Bitz, Germania) a seconda del gruppo dei partecipanti.

Per la condizione ciclistica, ai partecipanti è stato chiesto di pedalare a una velocità costante di 60–70 giri al minuto, ma a intensità crescenti (passi di 1 minuto ciascuno) fino a raggiungere il V ̇O2max. L’incremento (15–20 W) è stato scelto dal medico in base all’età del partecipante e è stato identico, per quel partecipante, dall’inizio alla fine del programma formativo. Per la condizione di corsa, il test sul tapis roulant è iniziato a 4 km·h−1, quindi la velocità è stata aumentata di 1 km·h−1 al minuto, con una pendenza costante dell’1% fino al raggiungimento del V ̇O2max. Scambi di gas (ossigeno consumato (V ̇O2) e anidride carbonica rilasciata ) cumferenza a livello dei trocanteri femorali. Il diametro addominale sagittale (altezza supina addominale) è stato misurato con un calibro addominale Holtain-Kahn (Holtain Limited, Crymych, Pembs, UK) con l’approssimazione dei millimetri nel piano sagittale a livello delle creste iliache (L4-L5) nei partecipanti sdraiati supini. su una panca rigida con le ginocchia piegate durante l’espirazione normale. Lo spessore della plica cutanea addominale è stato misurato in quattro siti diversi (a 15 e 7 cm a destra e a sinistra dell’ombelico) con un calibro per pliche cutanee Harpenden (Mediflex Corp., Long Island, NY), ed è stato quindi calcolato lo spessore medio della plica cutanea addominale sottocutanea (19). Lo stesso sperimentatore ha effettuato tutte le misurazioni antropometriche al basale e dopo 12 settimane di allenamento.

sono stati misurati respiro per respiro utilizzando una maschera respiratoria collegata a un analizzatore di gas (Oxycon pro-Delta; Jaeger, Hoechberg, Germania). V ̇O2max è stato definito come il consumo massimo di ossigeno medio su un periodo di 15 s. È stata calcolata la media dei parametri ventilatori ogni 30 s. L’attività elettrica del cuore è stata registrata con un elettrocardiogramma durante il test. I partecipanti sono stati incoraggiati verbalmente dagli sperimentatori durante il test da sforzo a ottenere la migliore prestazione possibile. Il raggiungimento dei criteri V̇O2max è stato il seguente: 1) il consumo di ossigeno ha raggiunto un plateau con l’aumento del ritmo di lavoro, 2) valori del rapporto di scambio respiratorio >1,1 e 3) frequenza cardiaca massima (FCmax) entro il 10% dei valori massimi previsti dall’età (21) . La potenza aerobica massima (watt e watt per chilogrammo), la velocità aerobica massima (in chilometri per cuore) e la FCmax sono state determinate a V ̇O2max.

Programmi di allenamento. Prima dell’intervento, sono stati eseguiti test per garantire che le sessioni di ciclismo e corsa HIIT fossero isoenergetiche. L’EE a digiuno indotto da una sessione HIIT di ciclismo (10 45 s all’80%-85% della FCmax, recupero attivo di 90 s) è stato calcolato in cinque partecipanti maschi non inclusi nello studio utilizzando un apparato K5 (Edizione VII, COMPED) . Quindi, entro 48 ore, gli stessi cinque partecipanti hanno eseguito anche una sessione HIIT di corsa (ripetizioni di 45 secondi all’80%–85%, recupero attivo di 90 secondi). Per ciascun partecipante, il numero di ripetizioni è stato determinato per raggiungere lo stesso EE del ciclismo. Nel complesso, il numero di ripetizioni scelto è stato “9”. L’EE medio speso per una sessione HIIT di ciclismo o corsa era di 281 ± 23 kcal.

Ciascun partecipante ha preso parte a nessuno dei due programmi di allenamento (HIIT-BIKE o HIIT-RUN). I partecipanti hanno eseguito tre sessioni di esercizi a settimana per 12 settimane (numero totale di sessioni = 36). Ciascun partecipante doveva completare almeno 30 sessioni per essere incluso nell’analisi. Le sessioni supervisionate (di circa 30 minuti ciascuna) sono state effettuate presso il Centro di risorse, competenze e prestazioni nello sport (CREPS), generalmente il lunedì, mercoledì e venerdì mattina, per consentire un periodo di recupero sufficiente. Ogni sessione di allenamento è stata supervisionata da un istruttore esperto di attività fisica certificato.

Sessione HIIT-BIKE. Dopo un riscaldamento di 10 minuti sulla bici (WattBike pro Concept2 che include una ruota libera e un doppio sistema di frenatura ad aria e magnetico), i partecipanti hanno eseguito 10 cicli di 45 di pedalata a un’intensità quasi massima seguita da un recupero attivo di 90. la bici è stata determinata individualmente prima della sessione e corrispondeva all’80%–85% della FCmax durante lo sprint e al 40%–45% della FCmax durante la fase di recupero. La sessione si è conclusa con un periodo di recupero di 5 minuti. La resistenza di ciascun partecipante, la cadenza della pedalata (50-70 giri al minuto), la frequenza cardiaca (A300; Polar, Kempele, Finlandia; in battiti al minuto) e la potenza (in watt) sono state controllate per raggiungere l’intensità prevista.

Sessione HIIT-RUN. Dopo un riscaldamento di 10 minuti sul tapis roulant (Quasar® h/p/cosmos, Nussdorf-Traunstein, Germania), i partecipanti hanno eseguito 9 cicli di 45 secondi di corsa a un’intensità quasi massima seguita da 90 secondi di recupero attivo. . I livelli di velocità da raggiungere sul tapis roulant sono stati determinati individualmente prima della sessione e corrispondevano all’80%–85% della FCmax durante la fase attiva e al 40%–45% della FCmax durante la fase di recupero. La sessione si è conclusa con un recupero di 5 minuti. La pendenza del tapis roulant era dell’1% per simulare le condizioni reali. La frequenza cardiaca di ciascun partecipante (A300; Polar; in battiti al minuto) e la velocità (in chilometri orari) sono state controllate per raggiungere l’intensità prevista.

Il miglioramento delle capacità aerobiche richiedeva aggiustamenti personalizzati di potenza o velocità. Durante ogni sessione, ogni partecipante è stato supervisionato da un istruttore di educazione fisica per raggiungere l’intensità prevista.

Attività fisica e valutazioni dietetiche. Ai partecipanti è stato chiesto di mantenere i normali livelli di attività fisica durante il periodo di studio di 12 settimane. Il loro consueto livello settimanale di attività fisica è stato determinato al basale e dopo 12 settimane di allenamento (22). È stato inoltre chiesto loro di mantenere le loro normali abitudini alimentari durante il periodo di studio. Al basale e alla settimana 12 della formazione, ciascun partecipante ha compilato un diario di assunzione di cibo in 7 giorni che è stato valutato da un dietista utilizzando un software di analisi nutrizionale (Nutrilog®, Marans, Francia). È stata proposta una linea di assistenza telefonica ai partecipanti che hanno riscontrato problemi nel completare il diario di assunzione di cibo in 7 giorni.

RISULTATI

Caratteristiche del partecipante

Solo 20 dei 24 partecipanti iniziali soddisfacevano i criteri di ammissibilità. Questi 20 partecipanti sono stati divisi in modo casuale nei due gruppi di esercizi: HIIT-RUN (n = 10) e HIIT-BIKE (n = 10). Un partecipante ha avuto un infortunio al tendine del ginocchio mentre utilizzava il tapis roulant e si è ritirato dallo studio. Non sono stati segnalati altri eventi avversi durante i test o l’allenamento in entrambi i gruppi. Tuttavia, due partecipanti si sono ritirati dallo studio per motivi personali e un partecipante ha contratto il COVID-19. Pertanto, solo 16 partecipanti (HIIT-RUN (n = 8), HIIT-BIKE (n = 8)) hanno completato il programma di allenamento e sono stati inclusi nell’analisi statistica (vedere il diagramma di flusso in Fig. 1).