Резюме

Заден план

Дължината на теломерите е обратно свързана с процеса на стареене и стареене. Успоредно с това затлъстяването може да насърчи съкращаването на теломерите. Данните сочат, че физическата активност може да допринесе за удължаване на теломерите.

Обективен

Целта на това проучване е да се оценят ефектите от комбинираното упражнение върху дължината на теломерите при жени със затлъстяване.

Проектиране и методи

Двадесет жени преди менопаузата (ИТМ 30-40 kg/m 2, 20-40 години) се подлагат на комбинирано обучение (силови и аеробни упражнения), но само 13 завършват протокола. Всяко упражнение продължи 55 минути на ден, три пъти седмично, през 8 седмици. Взети са антропометрични данни, телесен състав, физическа работоспособност (Vo2max) и 8-часови кръвни проби на гладно преди и след 8 седмици обучение. ДНК на левкоцитите се извлича за дължина на теломерите чрез реакция RT-qPCR, като се използва методологията 2 ΔΔCt.

Резултати

След интервенцията за обучение, значителни разлики (стр

Ключови точки

Комбинираната физическа подготовка насърчава удължаването на теломерите при затлъстелите жени.

Обиколката на талията може да повлияе на дължината на теломерите при жени със затлъстяване след физическо обучение.

Краткосрочната физическа подготовка увеличава физическата работоспособност при затлъстелите жени, независимо от загубата на тегло.

Въведение

Теломерите са разположени в края на линейните еукариотни хромозоми и са имали тандемни последователности, защитени от протеинов комплекс. Тези протеини подпомагат защитата на теломерните краища, което води до хромозомна стабилност и запазва информацията за генома по време на репликационните процеси [1]. Промените в дължината на теломерите (TL) са свързани с клетъчно стареене [1], оксидативен стрес [2], повишен възпалителен процес [3] и увреждане на ДНК [4]. Освен това съкращаването на теломерите е свързано с метаболитни нарушения и заседнал начин на живот [2].

От друга страна, физическото обучение е свързано с подобрения в много аспекти на човешкото здраве. Те включват по-добра физическа активност, ендотелна функция и автономна функция и понижено високо кръвно налягане, както и намаляване на коремните мазнини и намалени възпалителни параметри [5, 6]. Също така са наблюдавани благоприятните ефекти на физическата активност върху клетъчната регенерация и стареене [3, 7, 8].

Аеробното упражнение включва упражнения, изпълнявани за продължителни периоди с обширна мускулна активност, включваща последователни повторения, които предизвикват доставката на кислород до активните мускули. Алтернативно програмите за упражнения за сила или съпротива включват тренировки с тежести или използване на машини с висока устойчивост с упражнения, които са ограничени до няколко повторения преди изтощение [9]. Като цяло аеробните упражнения предизвикват по-значителни подобрения в кардиореспираторната годност и кардиометаболичните променливи, докато упражненията за съпротива засягат главно мускулната сила и имат благоприятни ефекти върху телесния състав [10]. Комбинацията от тренировки за издръжливост и устойчивост може да има адитивен ефект и се препоръчва за профилактика на сърдечно-съдови заболявания при всички субекти, включително субекти със затлъстяване [6, 11].

Тренировките за издръжливост насърчават по-голяма дължина на теломерите при младите спортисти [7], докато тренировките за устойчивост не увеличават дължината на теломерите при младите [12] и има малко данни за ефектите от комбинираните упражнения върху TL. По този начин, тъй като субектите със затлъстяване са по-податливи на съкращаване на теломерите и предишни проучвания [3, 6,7,8] предполагат ползите от упражненията за издръжливост на TL, настоящото проучване има за цел да изследва промените в TL на жени със затлъстяване преди и след 8 седмици комбинирана тренировъчна програма и за идентифициране на възможни корелации между телесния състав, антропометричните данни и TL.

Методи и процедури

Участници и дизайн на проучването

Двадесет жени доброволци бяха избрани по извадка, набрани сред пациенти от университетската болница Рибейрао Прето, чрез разкриване в папки и социални медии. Критериите за включване бяха както следва: възрастта варираше от 20 до 40 години, ИТМ между 30 и 40 kg/m 2, заседнал начин на живот в продължение на поне 6 месеца преди проучването и редовен мензис. Участниците, които съобщават за анамнеза за диабет, хипертония, дислипидемия, рак, дим и специфично затлъстяване лечение (лекарства или бариатрична хирургия), бяха изключени. Също така, за да се избегнат възможните пристрастия поради хормонални влияния, мъжете не бяха включени.

Проспективното и контролирано проучване продължи 12 седмици, както е показано на фиг. 1. Оценките след 8-часово гладуване (антропометрични данни, телесен състав и вземане на кръв) бяха направени през първата седмица; адаптация към упражнения и физически тестове бяха направени през втората и третата седмица; интервенцията е направена на четвъртата до 11-ата седмица; и през 12-та седмица първите 2 дни бяха за физически тестове, а след това бяха за вземане на кръв (8-часово гладуване).

краткосрочните

Експериментален дизайн. Оценки и намеса на изследването в продължение на 12 седмици. HR, сърдечен ритъм; RM, многократни повторения. Интензивността на упражненията: 2 седмици от 75%, 4 седмици от 80%, 2 седмици от 90% от HRmax и RMmax

Интервенцията беше във фитнес залата на университета в Сао Пауло (Ribeirao Preto, SP, Бразилия), 100% контролирана и с поне 50% посещаемост. Субектите, завършили интервенцията, са имали средно 80% присъствие. Комбинираното тренировъчно упражнение (редуване на сила и аеробни упражнения) се състои от 15 упражнения за съпротива (за всички основни мускулни групи: гръден кош, дорзум, бицепс, трицепс, делтоид, рамене, квадрицепс, глутеус, бицепс на бедрената кост, ректус на бедрената кост, гастрокнемиус, корем) за 30 s (препоръчва се участниците да изпълняват поне десет повторения на упражнение), редувани с 30 s джогинг [13]. Интервенцията беше с продължителност 8 седмици, с честота три пъти седмично с продължителност 55 минути/ден и интензивност от 75 до 90% от сърдечната честота максимум (HR) и многократни повторения максимум-RM (2 седмици от 75%, 4 седмици от 80% и 2 седмици от 90% от HR и RM). Интензивността на тренировката се контролира от пулсомера (Polar®) и рейтинга на възприемано усилие (RPE) [14]. Същият обучен професионалист наблюдаваше всички упражнения и сърдечната честота на участниците. По време на интервенцията подчертахме на всички участници да поддържат постоянен прием на храна. Нямаше ограничения за прием на диета.

Комитетът по етична изследователска дейност на Клиничната болница от Медицинското училище „Рибейрао Прето“, Университет в Сао Пауло, одобри проучването (протокол № 1387.040/2016) и проучването е в съответствие с етичните стандарти, посочени в Декларацията от Хелзинки. Всички субекти дадоха безплатно писмено съгласие.

Фенотипни мерки

Всички участници са гладували 8 часа за оценка. Теглото на тялото е измерено чрез електронна платформа Fiziola ™ везна с точност до 0,1 кг и максимален капацитет от 300 кг. За измерване на височината на тялото беше използван твърд вертикален вал с деление от 0,5 cm. Обиколката на талията се измерва с неразтеглива лента при най-голямата обиколка между последното ребро и илиачния гребен. Съставът на тялото се оценява с метода на разреждане на деутериевия оксид [15], като всеки доброволец е получил доза от 1 ml/kg, 7% деутериев оксид (Cambridge Isotope®, САЩ). Проби от урина бяха събрани преди и 3 часа след приема на дозата. Пробите се съхраняват при - 80 ° С до анализ. Обогатяването на деутерий в проби от урина се определя чрез масспектрометрия (Europa Scientific Hydra System ™, Чешир, Великобритания).

Тестовете за физическа работоспособност бяха извършени преди и след интервенцията. Аеробните характеристики бяха оценени чрез адаптиран, постепенно тест за ходене с совалка [16]. Изискваше участниците да ходят/бягат нагоре и надолу по 10-метрова пътека, която започваше с 4 км/ч, увеличавайки 0,28 м/сек на всеки 3 минути на етап. Скоростта, с която участникът ходеше/бягаше, беше продиктувана от аудио сигнал и беше прекъсната, когато обектите не можеха да поддържат определения ритъм (Допълнителен файл 1: Таблица S1). Очакваната максимална консумация на кислород (VO2max) беше определена според Heyward [17].

Изпълнението на силата се оценява чрез многократни повторения (RM) в упражнение за лежанка (горни крайници) и упражнения за клякам (долни крайници) за определяне на максимална сила (kg). След загряване, с определено натоварване, всеки участник трябва да изпълни правилното движение до изтощение или да изпълни десет повторения (ако изтощаването не е постигнато в десет повторения, имаше почивка от около 10 минути за следващия опит). След теста, за да изчислим максималното натоварване или RM, използвахме формулата на Brzycki [18].

Мерки за дължина на теломера

След 8 часа на гладно, обучен специалист събира периферната кръв на пациентите в тръби EDTA. Геномната ДНК беше автоматично извлечена от левкоцита с помощта на инструмента Maxwell MDx (Promega Corporation®, Madison, WI) и комплекта за пречистване на кръвна ДНК Maxwell®.

Относителното количествено определяне на TL се определя от съотношението на теломера към едно копие (T/S) от изчислението: ΔCт (° Ст (теломери)/Cт (едногенен)). За изчисляването на 2 ΔΔCt в този анализ, всяка проба се нормализира до средното съотношение T/S на референтна проба, като се използва стандартната крива и валидиращата проба като референтна [19]. Той се измерва чрез количествена полимеразна верижна реакция (qPCR), съгласно [20]. Използваният термичен циклер е 7500 Fast PCR система в реално време (Applied Biosystems®).

За реакцията се използва SYBR Green PCR Mastermix kit (Qiagen®) в краен обем от 20 μL. Концентрациите на номер на повторно копие на теломери (T) и 36B4 (Ribosomal Protein Large PO) (S) като еталон за гена за едно копие са 700 nM от всеки праймер. Концентрациите на ДНК бяха и 20 ng (тези стойности бяха избрани от стандартната крива). Последователностите на теломерните праймери (5 'до> 3') бяха тел. 1, GGTTTTTGAGGGTGAGGGTGAGGGTGAGGGTGAGGGT и тел. 2, TCCCGACTATCCCTATCCCTATCCCTATCCCTATCCCTA. Бета глобиновите праймерни последователности бяха 36B4u, CCCATTCTATCATCAACGGGTACAA и 36B4d, CAGCAAGTGGGAAGGTGTAATCC. За контрол на качеството бяха извършени минимум три анализа и средната стойност беше използвана за анализ [21, 22].

Статистически анализ

Описателната статистика се състои от средни и стандартни отклонения. Нормалността на данните е проверена чрез теста Shapiro-Wilk. След това, подходящо сдвоени т тест или тест на Wilcoxon е използван за сравняване на данни преди и след интервенции. За проверка на корелациите се използва тестът на Пиърсън или Спиърман. Асоциациите бяха проверени чрез линейна регресия. Статистическата значимост беше разгледана при стр

Резултати

Двадесет жени (34 ± 5 ​​години и ИТМ от 34 ± 3 kg/m 2) се съгласиха доброволно да бъдат оценени преди започване на тренировъчната интервенция. По време на програмата шест субекта отпаднаха (двама се разболяха, а четирима отказаха да завършат изследването без конкретна причина). Един субект беше изключен поради технически проблеми, свързани с екстракцията на левкоцитна ДНК. По този начин 13 жени със затлъстяване са били записани и са приключили интервенцията.

След 8 седмици комбинирано упражнение, телесното тегло и ИТМ не се променят (стр > 0,05). Въпреки това има увеличение с 6% в обезмаслената маса и намаляване с 2% в обиколката на талията (стр Таблица 1 Антропометрични и физически данни за затлъстелите жени преди и след тренировка

TL се увеличава с 2% след тренировка (от 1,03 ± 0,04 на 1,07 ± 0,04, стр = 0,001) (Фиг. 2). Освен това открихме обратна корелация между обиколката на талията и TL, преди (r = - 0,536, стр = 0,017, r 2 = 0,117) и след (r = - 0,655, стр = 0,015, r 2 = 0,321) тренировка за упражнения (фиг. 3).

Съотношение между обиколката на талията и дължината на теломерите. Черни символи: предварителна намеса (н = 20 субекта). Бели символи: след намеса (н = 13 субекта). Номерата на символите представляват всеки обект

Дискусия

Като основни резултати установихме, че 8-седмичната програма за комбинирано упражнение увеличава дължината на теломерите, физическото представяне и обезмаслената маса, като същевременно намалява обиколката на талията. Нашите резултати показаха, че субектите с по-голяма обиколка на талията имат по-ниска дължина на теломерите.

Предишни проучвания са показали потенциалните ползи от упражненията за лечение на затлъстяване поради неговите ефекти върху енергийните разходи, модулация на телесния състав и подобряване на физическата работоспособност [23,24,25]. Освен това предишни проучвания показват потенциалната връзка между по-високите нива на физическа активност и по-дългия TL в левкоцитите [25,26,27] и скелетните мускулни клетки [28, 29]. Освен това, той показа, че упражненията водят до регулиране на експресията на теломераза [30]. Различните методи на обучение обаче оказват диференцирани клетъчни ефекти. Проучване показа, че издръжливостта и интервалните тренировки повишават TL, докато тренировките за устойчивост не променят TL [12].

Наличните данни за връзката между затлъстяването и TL при възрастни показват противоречиви резултати. Някои проучвания обаче съобщават за обратна връзка на TL на левкоцитите със затлъстяването [31,32,33]. По-високото общо и коремно затлъстяване имат по-нисък TL при 309 пациенти [31]. При пациенти в напреднала възраст е установено, че по-краткият TL може да бъде рисков фактор за повишено затлъстяване [32], дори при 521 пациенти в напреднала възраст е установено, че TL е обратно свързан с промени в параметрите на затлъстяването [33]. Други проучвания обаче не го откриват при 2509 субекта [34] и други при 317 субекта [35] и няма линейни връзки със сърдечно-съдови заболявания. Заслужава да се отбележи, че всички тези проучвания са били от общността без никаква конкретна намеса. По същия начин, проучване с жени в постменопауза не променя TL след упражнения и диетична интервенция [36].

Някои проучвания установяват по-дълъг теломер и загуба на тегло при лица със затлъстяване [37,38,39]. Освен това авторите не откриват връзка между величината на загуба на тегло след диета плюс упражнения и TL [36]. В настоящото проучване, въпреки че не наблюдавахме значителна загуба на тегло след интервенцията, открихме повишаване на TL. По този начин общата загуба на телесно тегло може да не е значителен предсказващ ефект по отношение на удължаването на TL. В съответствие с това, проучване с добавки на зелен чай в продължение на 8 седмици за жени със затлъстяване също не открива промени в телесното тегло. Въпреки това, той отбеляза, че добавките насърчават повишаване на TL и положителна връзка между ИТМ и по-кратък TL [22].

Възпалението и оксидативният стрес, свързани със състоянието на затлъстяването, са фактори, които ускоряват съкращаването на TL [40]. Факт е, че физическите упражнения могат да регулират антиоксидантните защитни системи, намалявайки увреждането на ДНК и хроничното системно възпаление само по себе си. Независимо от загубата на тегло, това може да обясни основните ни резултати, че намесата за физическо обучение предпазва от износване на теломерите.

По-високото съотношение между талията и ханша се счита за независим предиктор за съкращаване на TL, а коремното затлъстяване изглежда има по-силен ефект върху намаляването на теломерите [41]. Всъщност процентите на телесната мастна маса корелират със съкращаването на теломерите [42]. В нашето проучване установихме, че обиколката на талията може да повлияе на скъсяването на теломерите, повлияно от физическото обучение.

Съкращаването на ДНК компонента на TL може да предизвика геномна нестабилност, клетъчно стареене и апоптоза и в резултат на това може да улесни риска от сърдечно-съдови заболявания [1]. Субектите, които се занимават с повече физическа активност, седят по-малко и имат по-висока кардиореспираторна годност и по-дълго TL [43]. Проучване, което сравнява диференциалните ефекти на тренировки за издръжливост, интервали и устойчивост, установява, че тренировките за устойчивост не повишават активността на теломеразата и TL [7]. Въпреки че по-малко проучвания показват ефектите от тренировките за устойчивост върху TL, нашите данни показват някои ефекти. Упражненията за устойчивост и издръжливост могат да бъдат стратегия за насърчаване на удължаването на TL и увеличаване на физическата работоспособност. Следователно, нашите резултати също демонстрираха, че ползите от свързването на аеробни и силови упражнения отиват по-далеч от управлението на теглото и състава на тялото.

Съкращаването на дължината на теломерите е свързано с ранна обработка в напреднала възраст. Освен това дължината на теломерите е по-ниска при хора със затлъстяване [2]. Успоредно с това дължината на теломерите е удължена при физически активни хора и тренировките с упражнения променят състава на тялото [3].

Сравнително ограниченият размер на извадката поради особения интервенционен дизайн на изследването е ограничение на настоящото изследване. Това проучване обаче е проспективно, контролирано и контролирано проучване за обучение. Задържането на обектите на интервенция и контрол на сърдечната честота и околната среда (температура и влажност) е скъпо и сложно.

Заключение

Краткосрочните комбинирани тренировъчни упражнения (8 седмици) насърчават удължаване на TL, увеличаване на масата на свободните мазнини, увеличаване на физическото представяне и намаляване на обиколката на талията. Има отрицателна корелация между TL и обиколката на талията.

Въпреки че по това време на обучението не беше в състояние да насърчи значителна загуба на тегло, този ръкопис показва метаболитни ползи от физическа активност до затлъстяване, например повишена физическа годност и обезмаслена маса. От решаващо значение е, че тренировъчните упражнения могат да предотвратят съпътстващи заболявания, свързани със затлъстяването, поради подобряване на физическата форма. Също така може да предотврати съкращаването на теломерите, насърчавано от затлъстяването. Освен това коремното затлъстяване, оценено по обиколката на талията, е отрицателно свързано с TL.

Наличност на данни и материали

Всички данни могат да бъдат предоставени от съответния автор при разумно искане.