Resumen
Intentamos identificar biomarcadores que delinearon las respuestas hipertróficas individuales al entrenamiento de resistencia. Los hombres no entrenados, en edad universitaria se dedican a un entrenamiento de resistencia de cuerpo completo (3 d/semanas) durante 12 semanas. Composición corporal a través de la absorptiometría de rayos X dual (DXA), el grosor de vasto lateral (VL) a través de ultrasonido, sangre, biopsias musculares de VL y resistencia máxima de sentadilla máxima (3-rm) se obtuvieron antes de (pre) y siguiendo (post) 12 semanas de entrenamiento. Análisis de clúster K-means basado en cambios de espesor de VL identificados bajos (n = 17; cambio (media ± DE) = +0.11 ± 0.14 cm), modestos (mod; n = 29, +0.40 ± 0.06 cm), y alto (HI; n = 21, +0.69 ± 0.14 cm) respondedores. Los biomarcadores relacionados con la histología, la biogénesis del ribosoma, la proteólisis, la inflamación y la señalización de andrógenos se analizaron entre los grupos. Hubo efectos principales del tiempo (post> pre, p <0.05) pero no hay interacciones de clúster × tiempo para aumentos en la masa corporal delgada DXA, el área de la sección transversal de la fibra muscular tipo I y el II y el número de mionuclear, el número de células satelitales y los macronutrientes consumidos. Curiosamente, el grosor anterior de VL fue ~ 12% mayor en bajo versus HI (P = 0.021), a pesar de que los valores posteriores son ~ 12% mayores en HI versus bajo (P = 0.006). Sin embargo, solo hubo una correlación débil entre las puntuaciones de grosor previo a VL y el cambio en el grosor de VL (r2 = 0.114, p = 0.005). El análisis post hoc forzado indicó que los niveles de ARN total del músculo (es decir, la densidad del ribosoma) no aumentó significativamente en el grupo bajo (351 ± 70 ng/mg a 380 ± 62, p = 0.253), sino que aumentó en el mod (369 ± 115 a 429 ± 92, p = 0.009) y HI clusters (356 ± 77 a 470 ± 134, 47, 470 ± 134, 470 ± 134, 470 ± 134, 470 ± 134, 470 ± 134, 470 ± 134, 470 ± 134, 470 ± 134, 470 ± 134, 470 ± 134, 470 ± 134, 470 ± 134, 470 ± 134, 470 ± 134, 470 ± 134, 470 ± 134, 470 ± 134, 470 ± 134, 470 ± 134, 470 ± 134. p <0.001; No obstante, solo hubo una asociación débil entre el cambio en el ARN total muscular y el grosor de VL (R2 = 0.079, p = 0.026). Los niveles de ARNm de IL-1β disminuyeron en los grupos MOD y HI después del entrenamiento (p <0.05), aunque las asociaciones entre este marcador y los cambios en el grosor de VL no fueron significativas (R (R2 = 0.0002, p = 0.919). En conclusión, los individuos con valores de espesor VL de VL más bajos y mayores aumentan los niveles de ARN total muscular después de 12 semanas de entrenamiento de resistencia experimentaron un mayor crecimiento del músculo VL, aunque estos biomarcadores explicaron individualmente solo ~ 8-11% de la varianza en la hipertrofia.
Introducción
El entrenamiento de resistencia es un estímulo potente para la hipertrofia de la fibra del músculo esquelético. Los mecanismos bien conocidos asociados con esta respuesta adaptativa incluyen aumentos repetitivos posteriores a la boquilla en la síntesis de proteínas musculares (MPS) (1) así como aumentos en la proliferación de células satelitales y la acumulación myonuclear (2). Datos recientes (3, 4) y comentarios (5, 6) también han sugerido que la biogénesis del ribosoma es crítica para la hipertrofia muscular dada que los ribosomas catalizan a los MP. La biogénesis del ribosoma implica la acción coordinada de los factores de transcripción y los coactivadores transcripcionales (p. Ej., V-myc aviar mielocitomatosis homólogo de oncogén viral (c-myc), factor de unión de unas aguas arriba (UBF) y otros) reclutando la polimeraa de ARN (Pol I) a los regiones de RDNA RDNA RDNA a los facilitados 47 de los transcripciones (transcripciones de los rDna RDNA de facilitados facilitados facilitados (Facilitados de la rDNA Facilitate 47s (transcripciones de los transcripciones de ARN (Pol I) a los Regionadores RDNA re-RDNA.6, 7). Además, la transcripción de ADNr aparentemente limita la velocidad en el proceso de biogénesis de ribosoma (8). Hay evidencia que sugiere que el crecimiento de la miofibra se anula con la inhibición de Pol I in vitro (4), que subraya la importancia de la actividad de Pol I para facilitar el crecimiento muscular. El proceso de biogénesis de ribosoma también es muy intrincado, ya que implica la remodelación de la cromatina a través de complejos que contienen proteínas como el síndrome de Williams-beuren de la proteína cromosómica de la región 10 (WSTF) y las proteínas de los miembros de la familia SWI/SNF ((9). Sin embargo, aparte de los estudios mencionados anteriormente, hay evidencia limitada que examina si varios marcadores de biogénesis de ribosoma coinciden con la hipertrofia del músculo esquelético después del entrenamiento de resistencia en humanos.
Estudios anteriores del grupo de Bamman han utilizado el análisis de grupos K-means para delinear las características moleculares entre los respondedores hipertróficos bajos/no, moderados y altos al entrenamiento de resistencia (4, 10, 11). En particular, este enfoque estadístico se ha utilizado ampliamente en los últimos 50 años y posee una gran utilidad dado que implementa un algoritmo sistemático e imparcial para clasificar los clústeres de respuesta basados en una variable de criterio (12). Usando este enfoque, Petrella et al. (10) informaron que los aumentos inducidos por el entrenamiento de resistencia en los recuentos de células satelitales fueron mayores en individuos que experimentaron un área transversal de fibra muscular «extrema» (FCSA) aumenta al entrenamiento de resistencia (denominados respondedores XTR) en comparación con las personas que experimentan una respuesta hipertrófica mínima al entrenamiento de resistencia (denominados no respondedores). Los análisis de seguimiento indicaron que los respondedores de XTR experimentaron aumentos sólidos en la expresión de ARNm de genes relacionados con la señalización del factor de crecimiento y la actividad de las células satelitales después de 16 semanas de entrenamiento de resistencia (por ejemplo, diferentes variantes empalmadas del factor de crecimiento 1 de insulina-1 y miogenina) (13). Además, un interrogatorio de estos mismos sujetos en todo el transcriptoma reveló que los ARNm relacionados con la biogénesis de ribosoma estaban regulados por aumento, mientras que los ARNm relacionados con la inflamación estaban regulados negativamente en XTR versus no respondedores ((11). Dado que la inflamación elevada puede aumentar la proteólisis muscular (14, 15), La incapacidad de los respondedores bajos o no hipertóficos para regular la inflamación durante el entrenamiento de resistencia puede conducir a un estancamiento en el crecimiento muscular. Más allá de estos datos del grupo de Bamman, Mitchell et al. (16) informaron que los aumentos en los niveles de proteína del receptor de andrógenos del músculo esquelético se correlacionaron con la hipertrofia de miofibra después de 12 semanas de entrenamiento de resistencia en humanos.
Recientemente publicamos una investigación en hombres no entrenados y en edad universitaria que probó los posibles efectos anabólicos de la suplementación con L-leucina o proteína durante 12 semanas de entrenamiento de resistencia (17). Aquí, adoptamos el enfoque de clúster K-means similar al laboratorio de Bamman (10), pero en lugar de agrupar grupos basados en cambios en la FCSA media, generamos tres grupos basados en cambios en el grosor vasto lateral (VL) evaluado a través de ultrasonido e identificados respondedores bajos (bajos), respondedores modestos (mod) y respondedores altos (HI). En particular, el grosor de ultrasonido de VL se utilizó como nuestra variable de criterio para la hipertrofia muscular dado que el seguimiento del espesor del músculo a través de la ecografía puede ser más sensible que la absorptiometría de rayos X (DXA) (DXA) para rastrear cambios de masa corporal magra (18). Además, si bien el uso de cambios en FCSA como variable de agrupación se deliberó, el trabajo clásico de Lexell sugiere que el número de fibras musculares dentro de la VL puede diferir apreciablemente en una base individual en hombres más jóvenes (intervalo de confianza calculado del 95% = 433,191 a 522,809 fibras) (19). Como ejemplo conceptual, si dos individuos experimentan aumentos similares en el grosor de la VL después del entrenamiento de resistencia, postulamos que el individuo con más fibras musculares dentro de la VL probablemente no experimenta mayores aumentos absolutos en la FCSA en relación con el individuo con menos fibras a pesar del hecho de que el músculo VL hipertrofiado en un grado similar. Después de nuestra agrupación de espesor de VL, buscamos examinar si los niveles de pre-entrenamiento o los cambios inducidos por el entrenamiento en las métricas de composición corporal junto con los recuentos de células satelitales totales, los marcadores de biogénesis de ribosomas, los marcadores de señalización de andrógenos o los marcadores inflamatorios y proteolíticos diferían entre los clusters. Presumimos los recuentos de células satelitales, los marcadores de biogénesis de ribosomas y/o los marcadores de señalización de andrógenos serían mayores al inicio o después del entrenamiento en respondedores HI versus otros grupos, mientras que estas variables serían más bajas al inicio o menos afectados por el entrenamiento de resistencia en los respondedores bajos o modernos. Además, planteamos la hipótesis de los marcadores inflamatorios y de proteólisis serían mayores al inicio o después del entrenamiento de resistencia en los socios bajos en relación con otros grupos de grupos.
Materiales y métodos
Protocolo de estudio
Antes de iniciar este estudio, el protocolo fue revisado y aprobado por la Junta de Revisión Institucional de la Universidad de Auburn (IRB), y cumplió con la Declaración de Helsinki (Protocolo aprobado #: 15–320 MR 1508; Contacto de IRB: [email protected]). Los participantes proporcionaron consentimiento por escrito y completaron un cuestionario de historial de salud para detectar posibles factores de riesgo que podrían verse agravados por una actividad física extenuante o biopsias de músculo esquelético.
No capacitado (es decir, al menos 6 meses sin capacitación de resistencia estructurada), hombres en edad universitaria (n = 67) de nuestro estudio publicado anteriormente (17) se estratificaron para los análisis en el estudio actual. Los participantes realizaron sesiones de entrenamiento de resistencia de cuerpo completo tres días por semana durante 12 semanas. Cada sesión de entrenamiento consistió en ejercicios de ponderación libre (es decir, sentadillas con barra de barra, press de banca con barra, peso muerto de barra y filas dobladas con barra) y abdominales abdominales. Se empleó un modelo de periodización ondulante de ejercicio de resistencia que resulta en una hipertrofia muscular significativa y una mejora de la fuerza en los hombres en edad universitaria (20). El primer episodio de entrenamiento cada semana consistió en que cada movimiento de barra se realizara para 4 series de 10 repeticiones, el segundo combate consistió en cada movimiento realizado para 6 series de 4 repeticiones, y el combate tres consistió en que cada movimiento se realice para 5 conjuntos de 6 repeticiones. Las cargas levantadas para cada movimiento de la barra se incrementaron gradualmente por participante en el curso del estudio donde se empleó ~ 50% del máximo estimado de una repetición (1-RM) para cada movimiento durante la semana 1 del estudio, con cargas que aumentan a ~ 110% de 1-RM estimados iniciales por el último final del entrenamiento. En el caso de que una carga no pudiera ejecutarse con una técnica competente para un ejercicio en un combate de capacitación determinado, el peso se redujo por participante en consecuencia para que el siguiente set pudiera ejecutarse. Los volúmenes de capacitación para todos los participantes se registraron durante toda la totalidad del estudio.
Se tomaron muestras de biopsia de sangre y muscular de la vena antecubital y el músculo VL, respectivamente, y estas muestras se obtuvieron una semana antes del entrenamiento (pre) y 72 horas después de la última combatación (post) aproximadamente a la misma hora del día (± 2 horas) al menos 4 horas después de una comida. Durante estas sesiones de prueba, las medidas de grosor VL se tomaron mediante ultrasonografía y la masa corporal magra se evaluó utilizando la abspptiometría de rayos X (DXA) dual. Las pruebas de resistencia a la sentadilla posterior y posterior a 3-RM también se realizaron de acuerdo con las recomendaciones establecidas por la Asociación Nacional de Fuerza y Acondicionamiento (21). Los participantes completaron los registros de alimentos de cuatro días antes de las visitas previas y posteriores, y las ingestas de calorías y macronutrientes se analizaron utilizando software de código abierto (https://www.myfitnesspal.com), que ha sido validado por investigaciones anteriores (22) y ha sido utilizado por otros que realizan intervenciones de entrenamiento de resistencia (23, 24). Los lectores están dirigidos a Mobley et al. (17) Para descripciones más profundas de las baterías previas y posteriores a la prueba, así como el protocolo de entrenamiento. Además, todos los métodos relacionados con la composición corporal, el análisis de suero y de los tejidos están en la información de apoyo (Archivo S1 1. Métodos analíticos).
Estadística
Análisis de clúster K-Means (SPSS V 22.0; IBM Corp.; Armonk, NY, EE. UU.) Basado en cambios en el grosor VL después del entrenamiento de resistencia para identificar tres grupos similares a los métodos de Stec et al. (4). Después de la agrupación de K-means, se realizaron pruebas de normalidad de Shapiro-Wilk para todas las variables dependientes. Todas las variables para las cuales se observó significancia fueron transformadas en la raíz cuadrada para pruebas estadísticas posteriores (observadas en los resultados). Dado que el clúster MOD tenía más encuestados en relación con el clúster bajo y alto, la homogeneidad de las pruebas de varianza entre los grupos en Pre y Post se realizó en todas las variables dependientes utilizando las pruebas de Levene. En particular, todas las variables excepto la proteína Pol I en Post tenían valores de P de prueba de Levene> 0.05. Por lo tanto, los ajustes post hoc no se realizaron dado que …
