Změny klidového metabolismu v závislosti na pohybové aktivitě (pilotní studie)

Narůstající počet obézních jedinců se stává celosvětovým problémem, který stále více zatěžuje zdravotní, sociální a ekonomický systém jednotlivých zemí. Podle odhadů je nejméně 135 miliónů obyvatel Evropské unie obézních. Obezita je odpovědná za 10-13 % úmrtí v Evropě a 2-8 % z celkových výdajů na zdravotnictví. Česká republika není v tomto trendu výjimkou. Pouze 42 % obyvatel České republiky má normální hmotnost, počet obyvatel s nadváhou či obezitou tak přesahuje 50 %.

Celková energetická bilance ovlivňující tělesnou hmotnost se skládá z energetického příjmu a energetického výdeje jedince. Na energetickém výdeji se podílí také klidový metabolismus (RMR), a to z 60-75 % (Ravussin & Bogardus, 1989). I malá změna tohoto parametru tak může mít významný vliv na celkovou energetickou bilanci. Otázku vlivu pohybové aktivity na hodnotu klidového metabolismu tak řešilo mnoho výzkumníků, výsledky uváděné v odborné litaratuře jsou však nejednotné.

Tato práce se zabývá změnou hodnoty klidového metabolismu v závislosti na pohybové aktivitě, a to u skupiny mužů se sedavým způsobem života.

Cíle práce

1. Zhodnotit změny hodnot klidového metabolismu, které nastaly po tříměsíčním programu aerobní a anaerobní pohybové aktivity a následném šestiměsíčním období bez programu pohybové aktivity.
2. Zhodnotit proveditelnost zamýšlené dizertační práce a vymezit možná úskalí.

Metodika

Charakteristika souboru

Zkoumaný soubor tvořila skupina šesti mužů ve věku 29-36 let, kteří dlouhodobě nevykonávají žádné tělesné cvičení nebo sportovní aktivitu a mají sedavé zaměstnání.. Netrpí žádnou metabolickou nebo hormonální poruchou, poruchou trávení, vstřebávání, jsou bez chronického onemocnění ledvin nebo jater. Probandi byli náhodně rozděleni do dvou experimentálních skupin. Probandi v první experimentální skupině (EX1, n=3) vykonávali anaerobní PA – silový trénink. Probandi ve druhé experimentální skupině (EX2, n=3) vykonávali aerobní PA – vytrvalostní trénink. Cvičení probíhalo 3x týdně, po dobu 12 týdnů.

Všichni probandi absolvovali vstupní vyšetření a měření (měření 1), dále pak vyšetření a měření po ukončení tříměsíčního programu PA (měření 2) a vyšetření a měření po šesti měsících od ukončení programu PA (měření 3). Každému z probandů byla udělána analýza tělesného složení a změřen klidový metabolismus. Pro sestavení programu PA pak probandi ze skupiny EX1 absolvovali test určení maximálních silových schopností, probandi ze skupiny EX2 absolvovali spiroergometrický zátěžový test do maxima.

Klidový metabolismus (RMR)

K měření RMR byl použit analyzátor vzduchu Metalyzer Cortex 3B. Vždy před měřením proběhla kalibrace přístroje podle pokynů uváděných výrobcem.

Před měřením dodržovali probandi tyto podmínky: klidná noc, cca. 8 hodin spánku, bez konzumace potravin a nápojů, vyjma vody, po dobu dvanácti hodin, bez tělesného cvičení a vyčerpávající práce po dobu 48 hodin. Klidový metabolismus byl měřen mezi 06:00 a 08:00 hod. Do laboratoře se probandi dopravili motorovými vozidly, aby byla zajištěna minimální fyzická aktivita. Během měření zůstávali probandi vleže na zádech. Měření bylo ukončeno v okamžiku, kdy proband dosáhl setrvalého stavu. Setrvalý stav byl stanoven jako stav, kdy po dobu 5 minut nedochází ke změnám hodnot objemů O2 a CO2 v rozmezí 10 % a hodnota respiračního kvocientu se nemění v rozmezí 5 %.

Bazální metabolismus (BMR) vyjadřuje energii potřebnou pro udržení všech vitálních funkcí.

Klidový metabolismus vyjadřuje metabolismus za klidových podmínek, jeho hodnota je asi o 10 % vyšší než u BMR. Metodika měření klidového metabolismu byla zavedena proto, že bazální metabolismus je velmi obtížně měřitelný.

Obr. 18 Měření klidového metabolismu

Analýza tělesného složení

Tělesná hmotnost a tělesné složení byly zjištěny na analyzátoru tělesného složení InBody 230, který zjišťuje složení lidského těla pomocí bioelektrické impedance. Sledovanými parametry byly tělesná výška, tělesná hmotnost, body mass index (BMI), procento tělesného tuku, aktivní tělesná hmota (ATH), svalová tkáň, tuková tkáň a tělesná voda.

Měření se uskutečnila mezi 06:00 a 08:00 hodinou. Všichni probandi měli před samotným měřením klidnou noc, cca. 8 hodin spánku. Před měřením nekonzumovali žádné potraviny ani nápoje, vyjma vody, po dobu 12-ti hodin. Probandi absolvovali tři měření, v časovém intervalu cca 5 minut. Konečným výsledkem byl aritmetický průměr těchto tří měření.

Obr. 19 Analýza tělesného složení na analyzátoru InBody 230

Určení maximální síly – silový test

Všichni probandi ze skupiny EX1 absolvovali před a po skončení programu PA silový test k určení maximální síly. Pro determinaci maximální síly horní poloviny těla byl zvolen bench-press, pro spodní polovinu těla leg-press. Test následoval po krátkém rozehřátí a protažení, maximální síla byla testována metodou jednou opakovaného maxima.

Maximální zátěžový test

Před začátkem programu PA probandi ze skupiny EX2 podstoupili spiroergometrický zátěžový test na běhátku, stupňovaný do maxima. Ukazatele metabolismu jsme sledovali a určili pomocí analyzátoru vzduchu Metalyzer Cortex 3B, který byl vždy před samotným testem řádně zkalibrován. Hlavními sledovanými ukazateli byla tepová frekvence, maximální spotřeba kyslíku a anaerobní práh.

Po krátkém rozehřátí a protažení následoval samotný test. Iniciální rychlost probandů byla 7 km/hod. Každou následující minutu se rychlost zvyšovala o 1 km/hod. Test byl ukončen v okamžiku subjektivního vyčerpání probanda a neschopnosti pokračovat v testu. Všichni probandi byli před testem informováni o průběhu zátěžového testu a jeho možných kontraindikacích.

Obr. 20 Zátěžový test I

Obr. 21 Zátěžový test II

Program pohybové aktivity

Probandi zařazení do skupiny EX1 využívali pro svou aktivitu kombinaci volného závaží (činky) a posilovacích strojů. Do programu PA bylo zařazeno posilování všech hlavních svalových skupin. Během prvních šesti týdnů programu probandi vykonávali 10-12 opakování v sérii, 2-3 série na jeden cvik, 2 cviky na jednu svalovou partii (stehna 3, lýtka 1). Hmotnost závaží byla stanovena tak, aby došlo k vyčerpání probanda u 10-12 opakování. Vyčerpání bylo definováno jako bod, kdy další opakování nebylo možno provést správně v plném rozsahu pohybu u daného cvičení.

Během druhých šesti týdnů probandi vykonávali 8-10 opakování v sérii, 3 série na jeden cvik, 2-3 cviky na jednu svalovou partii. Hmotnost závaží byla stanovena tak, aby došlo k vyčerpání probanda u 8-10 opakování. Vyčerpání bylo definováno jako bod, kdy další opakování nebylo možno provést správně v plném rozsahu pohybu u daného cvičení. Tréninkové jednotky probíhaly pod dohledem výzkumníka. Probandi ve skupině EX2 vykonávali vytrvalostní trénink, zvolenou formou lokomoce byl běh. Úroveň intenzity zatížení byla stanovena jako procento z tepové frekvence na úrovni anaerobního prahu. Anaerobní práh byl stanoven pomocí přístroje Metalyzer Cortex 3B při zátěžovém testu, a to jako místo, kde se kříží křivky objemu O2 a CO2 a respirační kvocient je roven 1. Zároveň dochází k nárůstu křivky ventilace.

Z důvodu předcházející fyzické hypoaktivity probandů byla pro tréninkový program zvolena vytrvalost extenzivní a probandi se tak během tréninku pohybovali v pásmu tepové frekvence charakteristické pro tuto vytrvalost, tzn. mezi 70-85 % z tepové frekvence na úrovni anaerobního prahu. Interval zatížení pro týden 1-4 byl 30 minut, pro týden 5-8 byl 35 minut a pro týden 9-12 byl 40 minut.

Tréninkové jednotky byly pravidelně kontrolovány výzkumníkem, tepová frekvence byla monitorována pomocí sport-testeru.

Výsledky a diskuse

Klidový metabolismus – RMR

Změřený metabolismus jsme porovnávali s hodnotou vypočtenou podle Harris-Benedictova vzorce + 10 % (předpokládaný RMR). U všech probandů byla tato hodnota při vstupním měření (měření 1) vyšší než hodnota získaná při vlastním měření. Po třech měsících programu PA (měření 2) došlo u všech probandů k navýšení hodnoty klidového metabolismu, a to i nad hodnotu předpokládaného RMR. Šest měsíců po ukončení cvičení (měření 3) došlo u čtyř probandů k opětovnému poklesu RMR a to i pod hodnotu získanou při měření 1. U zbylých dvou probandů jsme pak tento pokles nezaznamenali.

Tab. 22 Klidový metabolismus u skupiny EX1

Tab. 23 Klidový metabolismus u skupiny EX2

Analýza tělesného složení

V tabulkách 24, 25 a 26 jsou uvedeny výsledky získané při analýze tělesného složení u probandů ze skupiny EX1. U všech došlo k nárůstu hmotnosti, na kterém se podílí nárůst aktivní tělesné hmoty i tukové tkáně. Procento tělesného tuku se u všech probandů mírně navýšilo. Šest měsíců po ukončení cvičení došlo u dvou probandů k dalšímu navýšení procenta tělesného tuku, u jednoho pak k poklesu.

Tab. 24 Analýza tělesného složení u skupiny EX1 (měření 1)

Tab. 25 Analýza tělesného složení u skupiny EX1 (měření 2)

Tab. 26 Analýza tělesného složení u skupiny EX1 (měření 3)

Ve skupině EX2 jsme u probanda IV a probanda VI zaznamenali redukci hmotnosti, u probanda V došlo k mírnému navýšení, které je však způsobeno nárůstem aktivní tělesné hmoty. Pozitivní změnou je snížení procenta tělesného tuku u všech probandů. Šest měsíců po ukončení programu PA se podíl tukové tkáně zvýšil u dvou probandů, u jednoho probanda došlo k dalšímu poklesu (tabulky 27, 28 a 29).

Tab. 27 Analýza tělesného složení u skupiny EX2 (měření 1)

Tab. 28 Analýza tělesného složení u skupiny EX2 (měření 2)

Tab. 29 Analýza tělesného složení u skupiny EX2 (měření 3)

Zvýšení hodnoty klidového metabolismu zaznamenaly také jiné výzkumy (Ballor & Poehlman, 1992; Broeder, Berke, Gardner, Goran, & Poehlman, 1992; Burrhus, Svanevik, & Wilmore, 1992; Poehlman et al., 1992; Toth & Poehlman, Tremblay et al., Whatley et al., 1994), zatímco výsledky jiných výzkumů zaznamenaly hodnoty klidového metabolismu jako nezměněné (Keytel, Lambert, Johnson, Noakes, & Lambert, 2001; Meredith, Frontera, Fisher, Hughes, & Herland, 1989; Sjodin et al., 1996; Volpe, Huang Larpadisorn, & Lesser, 2001; Wilmore et al., 1998) či došlo k mírnému poklesu hodnoty RMR (Byrne & Wilmore, 2001; Santa-Clara, Szymanski, Ordille, & Fernhall, 2006).

Shrnutí

Po absolvování tří měsíců pravidelné pohybové aktivity došlo u všech probandů k nárůstu hodnoty klidového metabolismu. Větší změny v absolutní hodnotě RMR jsme zaznamenali u skupiny EX1, vykonávající silový trénink, avšak k optimálnějším změnám tělesného složení došlo u skupiny EX2.

Šest měsíců po ukončení cvičení je situace v obou skupinách podobná, u čtyř probandů jsme naměřili snížení hodnoty klidového metabolismu a zhoršení z pohledu tělesného složení, u dvou zvýšení a zlepšení. Potvrzuje se význam vlivu pohybové aktivity na hodnotu klidového metabolismu.

Další data k problému vlivu pohybové aktivity na hodnotu klidového metabolismu budou změřena v rámci projektu specifického výzkumu a dizertační práce jednoho z autorů studie. Pilotní studie potvrdila vhodnost metod sběru dat a možnost další realizace výzkumu.