Resumen
Antecedentes
La atrofia muscular con el envejecimiento está estrechamente asociada con la inflamación sistémica crónica y las enfermedades relacionadas con el estilo de vida. En el presente estudio, evaluamos si la ingesta de productos lácteos posteriores al ejercicio durante el entrenamiento para caminar por intervalos de 5 meses (IWT) mejoró el aumento de la fuerza del músculo del muslo y mejoró la susceptibilidad a la inflamación en mujeres mayores.
Métodos
Los sujetos (n = 37, 66 ± 5 (desviación estándar) años) que habían estado realizando IWT durante> 6 meses participaron en este estudio. Se dividieron aleatoriamente en los siguientes 3 grupos: IWT solo (CNT, N = 12), IWT + Dosis bajas después del ejercicio de la ingesta de productos lácteos (LD, N = 12; 4 g de proteína y 3 g de carbohidratos) o IWT + una dosis de 3 veces más alta de la ingesta de productos lácteos que el grupo LD (HD, N = 13). Se les indicó que repetieran ≥5 conjuntos de caminata rápida y lenta durante 3 minutos cada uno a ≥70% y 40% de capacidad aeróbica máxima para caminar, respectivamente, por día durante ≥4 días/semana.
Resultados
Después de IWT, la fuerza muscular del muslo aumentó en el grupo HD (8 ± 2%) más que en el grupo CNT (-2 ± 3%, PAG = 0.022), a pesar de los logros similares de IWT entre los grupos (PAG> 0.15). El análisis de pirosequenciación utilizando sangre completa mostró que la metilación de NFKB1 y NFKB2los genes maestros de inflamación se mejoraron en el grupo HD (29 ± 7% y 44 ± 11%, respectivamente) más que en el grupo CNT (-20 ± 6% y -10 ± 6%, respectivamente; PAG<0.001). Además, el análisis de metilación del ADN en todo el genoma mostró que varios genes relacionados con la inflamación estaban hiperetilados en el grupo HD en comparación con el del grupo CNT, lo que sugiere una mayor supresión de genes de citocinas proinflamatorias en el grupo HD.
Introducción
Se ha sugerido que el deterioro de la aptitud física principalmente debido a la atrofia muscular con el envejecimiento avanzado (sarcopenia) está estrechamente asociada con la inflamación sistémica crónica y las enfermedades relacionadas con el estilo de edad y el estilo de vida (LSDS) (() (1–5). Para prevenir dicho deterioro, el entrenamiento con ejercicio y/o la suplementación nutricional se han recomendado para personas de mediana edad y mayores (6, 7); Sin embargo, no se han establecido regímenes ampliamente disponibles.
Para resolver este problema, hemos desarrollado un programa de entrenamiento para ejercicios que es ampliamente aplicable para personas de mediana edad y mayores y solo tiene un personal mínimo y requisitos financieros. El programa comprende la capacitación en caminata de intervalos (IWT) e implica el uso de un sistema de red de tecnología de la información que rastrea la intensidad del ejercicio y el gasto de energía durante la capacitación (8–10). Usando este sistema, informamos que ~ 5 meses de IWT aumentaron la fuerza muscular del muslo y la capacidad aeróbica máxima para caminar (
) por ~ 10% en personas de mediana edad y mayores (8, 11), que fue acompañado de síntomas mejorados de LSD en ~ 20% (8, 11) y aumento de la metilación del ADN (inactivación) de la NFKB2 Gene, uno de los genes maestros de respuesta proinflamatoria (12). Estos hallazgos sugieren que IWT mejora la susceptibilidad a la inflamación con el aumento de la aptitud física en personas de mediana edad y mayores.
Por otro lado, los estudios de suplementación nutricional sugieren que la ingesta diaria de productos de la leche suprime las respuestas inflamatorias y previene los LSD (13, 14). Sin embargo, durante las intervenciones anteriores, debido a que la intensidad del ejercicio y el gasto de energía no fueron monitoreados, no se desconoce cómo la actividad física está involucrada en los efectos de la ingesta de productos lácteos. En particular, recientemente encontramos que una mezcla de suplementos de leche y carbohidratos durante 5 meses de IWT aumentó la fuerza muscular del muslo más que IWT solo en mujeres de mediana edad y mayores ((15). Además, la atrofia muscular con el envejecimiento se asocia con inflamación sistémica crónica (2–5), y los aumentos en la fuerza muscular provocada por el ejercicio regular se acompañan de una disminución de la actividad de NF-κB en hombres mayores (16). Si este es el caso, la ingesta de la proteína de leche y los carbohidratos durante el entrenamiento del ejercicio tendría efectos sinérgicos sobre la supresión de la inflamación sistémica crónica, así como protegerían contra las disminuciones asociadas a la edad en la fuerza muscular.
En consecuencia, en el presente estudio, examinamos la hipótesis de que la ingesta de queso y yogurt durante IWT mejoraría la metilación de NFKB Los genes y otros genes de citocinas proinflamatorias relacionadas junto con un aumento de la fuerza del músculo del muslo en personas de mediana edad y mayores. La razón del uso de queso y yogurt como suplemento es que son menos costosos y están más fácilmente disponibles para la población general que los suplementos utilizados anteriormente (15, 17, 18). Si obtenemos resultados que respalden esta hipótesis, el régimen podría ser ampliamente aceptado por personas de mediana edad y mayores que buscan prevenir LSD asociados con disminuciones relacionadas con la edad en la aptitud física.
Métodos
Diseño de prueba
Este estudio se realizó en un diseño controlado aleatorio. Los protocolos para este estudio y la lista de verificación de consorte de apoyo están disponibles como información de respaldo; ver Lista de verificación S1 y S1–Protocolos S4.
Declaración de ética
Este estudio fue aprobado por la Junta de Revisión sobre Experimentos Humanos, la Facultad de Medicina de la Universidad de Shinshu y se ajustó a los estándares establecidos por la Declaración de Helsinki. Obtuvimos el consentimiento informado por escrito de todos los participantes involucrados en este estudio.
Registro de prueba
El ensayo se registró en Umin después del reclutamiento de participantes para este estudio. La razón de la demora en el registro fue que desconocíamos la importancia del registro anterior al reclutamiento. Sin embargo, reclutamos al primer participante para este estudio después de la aprobación de la Junta de Revisión sobre Experimentos Humanos, Facultad de Medicina de la Universidad de Shinshu (Fecha de aprobación: 7 de febrero de 2012). Además, los autores confirman que todos los ensayos continuos y relacionados para esta intervención están registrados.
Sujetos
Después de recibir una explicación completa del protocolo experimental, 37 voluntarias sanas (55-75 años de edad) proporcionaron consentimiento informado por escrito antes de participar en este estudio (Fig. 1). Los sujetos fueron reclutados entre los 527 participantes en el «Proyecto Jukunen Taiikudaigaku», un programa de promoción de la salud para personas de mediana edad y mayores en la ciudad de Matsumoto, Japón. El reclutamiento se realizó del 8 de febrero al 31 de marzo de 2012. Reclutamos sujetos femeninos para minimizar cualquier efecto confuso del género. También reclutamos sujetos que habían realizado el programa IWT durante más de 6 meses antes de este estudio porque estaban familiarizados con los procedimientos de prueba de ejercicio utilizados en el presente estudio y porque sus mejoras en la aptitud física y los factores de riesgo de LSD probablemente habían alcanzado un estado estable; Por lo tanto, supusimos que podríamos detectar cualquier efecto provocado por la ingesta de productos lácteos posteriores al ejercicio, además de los de IWT solo. Cada sujeto proporcionó un historial médico completo y se sometió a un examen físico. Todos los sujetos no eran fumadores, no tenían antecedentes abiertos de enfermedad hepática, tiroidea, renal, metabólica, cardiovascular o pulmonar, no tenían limitaciones ortopédicas que pudieran afectar las pruebas o el entrenamiento de ejercicios y no tuvieran síntomas gastrointestinales relacionados con la ingesta de productos de la leche. Todos los sujetos participaron en evaluaciones clínicas y genéticas. En última instancia, 14 hembras fueron excluidas debido al dolor de rodilla (n = 2), intolerancia a la lactosa (n = 1) o no participar en evaluaciones genéticas (n = 11).
IWT, entrenamiento para caminar por intervalos.
Aleatorización
Los sujetos fueron asignados aleatoriamente a uno de los 3 grupos por un investigador independiente (HG) utilizando aleatorización de bloques de bloque permutado (tamaño de bloque: 6) con una relación de asignación de 1: 1: 1. El investigador no participó en el reclutamiento de participantes ni en ninguna evaluación. La secuencia de asignación aleatoria se generó usando una computadora.
Protocolo
Los experimentos se realizaron del 6 de abril al 20 de septiembre de 2012. Los sujetos recibieron instrucciones de abstenerse del ejercicio vigoroso el día antes de que se tomaran las mediciones. Llegaron a un gimnasio a las 09:00 en su día asignado en abril después de un ayuno durante la noche. Medimos sus características físicas y probamos su sangre para determinar los niveles de lípidos en sangre y glucosa, así como los niveles de metilación del ADN. Después de que los sujetos desayunan ligeramente y descansaron durante 1 hora, medimos la fuerza muscular del muslo y para caminar. Como se indicó anteriormente, los sujetos se dividieron aleatoriamente en los siguientes 3 grupos: IWT solo (CNT, N = 12), IWT + Dosis bajas de la ingesta de productos lácteos de la leche (LD, N = 12) o IWT + Dosis altas después del ejercicio de la ingesta de productos de la leche (HD, N = 13) (ver más abajo para obtener detalles de la ingesta de productos de leche) para evaluar los efectos de dosis-dependientes. No hubo diferencias significativas en las características físicas o la aptitud entre los grupos (Tabla 1).
Los sujetos en todos los grupos realizaron IWT durante 5 meses. Este período fue elegido en base a estudios previos, lo que sugiere que ~ 5 meses de IWT aumentaron y fuerza muscular del muslo (8), mejoró los síntomas de los LSD (11), y la metilación de ADN alterada de genes proinflamatorios (12). Además, Okazaki et al. (15) sugirió que una mezcla de ingesta de leche y carbohidratos durante 5 meses de IWT aumenta el aumento de la masa y la fuerza del músculo del muslo en personas de mediana edad y mayores. Durante el período de entrenamiento de 5 meses, la temperatura atmosférica promedio varió de 16 a 26 ° C, y la humedad relativa promedio varió de 62 a 73%. Todas las medidas realizadas antes del entrenamiento se repitieron después del entrenamiento utilizando los mismos procedimientos. Todos los sujetos completaron 5 meses de capacitación sin ningún evento dañino y regresaron para una evaluación posterior al entrenamiento.
Régimen de IWT
Como se informó anteriormente (8), todos los sujetos recibieron instrucciones de repetir ≥5 conjuntos de 3 minutos de caminata de baja intensidad al ~ 40% de su pre-entrenamiento Para caminar (ver más abajo para más detalles), seguido de 3 minutos de caminata de alta intensidad al ≥70% de su pre-entrenamiento por ≥4 días/semana. El gasto de energía durante la caminata diaria en su hora y lugar favoritos fue monitoreado con un calorímetro portátil (Jukudai Mate; Kissei Comtec, Matsumoto, Japón) en el lado derecho o izquierdo de la cintura en la línea medidable. Una señal de pitido alertó a los participantes cuando se programó un cambio de intensidad, y otra señal los alertó cuando su intensidad para caminar alcanzó el 70% . Además, el dispositivo les informó sobre su tiempo total de caminata rápida por IWT al final de cada sesión de entrenamiento.
El calorímetro estaba equipado con un acelerómetro tri-axial y un barómetro para monitorear la magnitud del vector y los cambios en la altitud, respectivamente. Usando estas variables, Yamazaki et al. (9) desarrollaron la lógica para estimar el gasto de energía precisamente durante la caminata, incluso cuando los sujetos caminan sobre las inclinaciones. Con respecto a la precisión para estimar (ml/kg/min) De esta lógica, sugirieron que el estimado fue casi idéntico a los medidos que se agrupó de 11 sujetos que caminaron sobre pendientes en el campo con variadas pendientes (Y = 0.969incógnitar = 0.879, PAG<0.001); La diferencia media fue de -0.20 ml/kg/min, y los límites de predicción del 95% fueron ± 6.95 ml/kg/min en el rango de 2.0–33.0 ml/kg/min en el análisis de altman de suave (9). Por lo tanto, la intensidad del ejercicio durante el IWT medido con el dispositivo fue lo suficientemente confiable como para detectar diferencias significativas en el logro de entrenamiento entre los grupos en el presente estudio.
Cada 2 semanas, los sujetos visitaron una oficina de la comunidad local cerca de sus hogares para subir sus registros de caminata desde el calorímetro a un centro …
