02

Vliv aerobní a anaerobní pohybové aktivity na hodnotu klidového metabolismu

Správně zvolená pohybová aktivita (PA) má obecně pozitivní vliv na zdraví člověka. Součástí takové pohybové aktivity je aerobní i anaerobní cvičení.

Aerobní cvičení je cvičení, které vyžaduje zvýšený příjem kyslíku po delší dobu (má vytrvalostní charakter). Vytrvalostní pohyb je přirozeným projevem lidské lokomoce, na který se dovedeme poměrně dobře adaptovat (Stejskal, 2004).

Anaerobní cvičení je krátkodobá pohybová aktivita, při které získává sval energii díky mechanismům anaerobního metabolismu (probíhá bez přístupu kyslíku). Cvičení má charakter silového tréninku, dochází při něm k rozvoji rychlosti a síly.

Zdravotní aspekty aerobní a anaerobní pohybové aktivity se liší. Zatímco pravidelné aerobní cvičení slouží mimo jiné jako prevence vzniku onemocnění srdce, krevního oběhu a dýchacího systému, výrazně pomáhá snižovat riziko vzniku osteoporózy atd., správně zvolený a prováděný silový trénink má pozitivní vliv na celkové držení a stabilitu těla, zpevňuje šlachy a vazy a stejně jako cvičení aerobní příznivě ovlivňuje stav kostní hmoty.

Mezi nejdůležitější zdravotní aspekty aerobního i anaerobního cvičení patří i prevence vzniku a redukce obezity. S obezitou je spojena řada dalších onemocnění, mají s ní často společný původ a příčiny vzniku, a v tom je její hlavní nebezpečí (Stejskal, 2004). Dlouhotrvající hladovění je k úspěšné redukci hmotnosti nevhodné, neboť snižuje hodnotu bazálního, a tedy i klidového metabolismu.

Klidový metabolismus (RMR) je důležitým faktorem určujícím celkovou energetickou bilanci, podílí se na ní 60–75 % (Ravussin & Bogardus, 1989) a významně tak ovlivňuje změny hmotnosti. O vlivu pohybové aktivity na hodnotu klidového metabolismu a její změny se zajímalo mnoho výzkumníků, výsledky výzkumů uváděné v odborných zdrojích jsou však nejednotné.

Absence jednotné odpovědi je pravděpodobně zčásti způsobena různým věkem, hmotností a tělesným složením testovaných osob, celkovou délkou tréninku, intenzitou a trváním tréninkové jednotky a vlivem úpravy stravy navržené k snížení hmotnosti.

Cílem práce je zhodnotit vliv aerobní (vytrvalostní trénink) a anaerobní (silový trénink) pohybové aktivity na hodnotu klidového metabolismu u skupiny mužů se sedavým způsobem života.

Metodika

Charakteristika souboru

Pilotní výzkum vlivu pohybové aktivity na hodnotu klidového metabolismu byl proveden u souboru šesti mužů, jejichž společnou charakteristikou je sedavý životní styl. Ten je definován jako nedostatek PA v zaměstnání i volném čase (Stejskal, 2004). Žádný z probandů nevykonává pravidelnou pohybovou aktivitu. Netrpí žádnou metabolickou nebo hormonální poruchou, poruchou trávení, vstřebávání, bez chronického onemocnění ledvin nebo jater. Věkové rozmezí probandů je 29–35 let.

Probandi byli náhodně rozděleni do dvou experimentálních skupin. Probandi v první experimentální skupině (EX1, n=3) vykonávali anaerobní PA – silový trénink. Cvičení probíhalo 3× týdně, po dobu 12 týdnů. Probandi ve druhé experimentální skupině (EX2, n=3) vykonávají aerobní PA – vytrvalostní trénink. Cvičení probíhá 3× týdně, po dobu 12 týdnů. Výsledky uvedené u skupiny EX2 jsou hodnoty naměřené při kontrolním měření v půli tréninkového programu, po 6 týdnech pravidelného vytrvalostního tréninku.

Použité metody a způsob měření

Probandi ze skupiny EX1 absolvovali vstupní vyšetření a měření (měření 1), dále pak kontrolní vyšetření a měření v průběhu (po 6 týdnech, měření 2) a po ukončení 12 týdenního programu PA (měření 3).

Probandi ze skupiny EX2 absolvovali vstupní vyšetření a měření (měření 1), dále pak kontrolní vyšetření a měření v průběhu programu PA (po 6 týdnech, měření 2). Závěrečné měření, po ukončení 12 týdenního programu PA, bude u této skupiny uděláno v průběhu dubna, 2012.

U probandů byl vyhodnocen záznam pohybové aktivity, u všech dominovalo sedavé zaměstnání i styl života. Posouzen byl i záznam stravovacích návyků a energetický příjem, probandi byli upozorněni, aby během výzkumu neměnili své stravovací návyky.

Každému z probandů byl změřen klidový metabolismus a provedena analýza tělesného složení. Probandi ze skupiny EX1 dále absolvovali test určení maximálních silových schopností, probandi ze skupiny EX2 absolvovali spiroergometrický zátěžový test do maxima.

Klidový metabolismus

Všichni probandi byli měřeni v Ambulanci tělovýchovného lékařství na Fakultě sportovních studií v Brně. K měření byl použit analyzátor vzduchu Metalyzer Cortex 3B. Vždy před měřením proběhla kalibrace přístroje podle pokynů uváděných výrobcem.

Všichni probandi měli před samotným měřením klidnou noc, cca 8 hodin spánku. Před měřením nekonzumovali žádné potraviny ani nápoje, vyjma vody, po dobu 12 hodin. Nevykonávali žádné cvičení ani vyčerpávající práci po dobu 48 hodin.

Měření se uskutečnila mezi 06:00 a 08:00. Do ambulance se probandi dopravili motorovými vozidly, aby byla zajištěna minimální fyzická aktivita. Po příchodu do ambulance setrvali v klidu, bez jakékoliv fyzické aktivity po dobu 20–30 minut. Během měření zůstávali probandi v klidu, bez pohybu, vleže na zádech (obr. 1 ). Hluk byl udržován na minimu. 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 (Basal Metabolit Rate, BMR) vyjadřuje energii potřebnou pro udržení všech vitálních funkcí.

Klidový metabolismus (Resting Metabolit Rate, RMR) vyjadřuje metabolismus za klidových podmínek, jeho hodnota je cca o 10 % vyšší než u BMR. Metodika měření RMR byla zavedena proto, že BMR je velmi obtížně měřitelný.

Obr. 1 Měření klidového metabolismu u probanda II

Analýza tělesného složení

Tělesná hmotnost a tělesné složení byly zjištěny na analyzátoru tělesného složení InBody 230 ( obr. 2 ). Tento přístroj 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. Všichni probandi měli před samotným měřením klidnou noc, cca 8 hodin spánku. Před měřením nekonzumovali žádné potraviny ani nápoje, vyjma vody, po dobu 12 hodin. Probandi absolvovali tři měření, v časovém intervalu cca 5 minut. Konečným výsledkem byl aritmetický průměr těchto tří měření.

Obr. 2 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 ( obr. 3 a 4 ). Ukazatele metabolismu jsme sledovali a určili pomocí analyzátoru vzduchu Metalyzer Cortex 3B, který byl vždy před samotným testem řádně kalibrován. 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. 3 Běhátko a Metalyzer Cortex 3B

Obr. 4 Proband III při zátěžovém testu

Program pohybové aktivity

Probandi zařazení do skupiny vykonávající silový trénink využívali pro svou aktivitu kombinaci volného závaží (činky) a posilovacích strojů. Program byl rozdělen do 3 dnů, během kterých bylo zařazeno posilování všech hlavních svalových skupin. Délka celého programu byla 12 týdnů. Jelikož se jedná o osoby se sedavým životním stylem, vykonávali prvních 6 týdnů objemový trénink pro začátečníky, po tomto období následovalo 6 týdnů objemového tréninku pro mírně pokročilé.

Během prvních 6 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 dalších 6 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 vykonávající aerobní pohybovou aktivitu absolvovali 3krát týdně po dobu 6 týdnů vytrvalostní trénink, zvolenou formou lokomoce byl běh. Intenzita zatížení byla stanovena jako procento z tepové frekvence na úrovni anaerobního prahu, což zajistilo, že se probandi při tréninku skutečně nacházeli v aerobní zóně. 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.

Pro tvorbu tréninkového plánu byl použit program Metalyzer Cortex Zone Trainer. Úroveň trénovanosti probandů byla v programu vzhledem k tomu, že je výzkumný soubor tvořen osobami se sedavým způsobem života bez pravidelné pohybové aktivity, zvolena jako Totally Unfit. Z tohoto důvodu 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 1–3 byl 25 minut, pro týden 3–6 došlo k navýšení na 30 minut.

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

Výsledky

Klidový metabolismus - RMR

Změřený metabolismus jsme porovnávali s hodnotou vypočtenou podle Harris-Benedictova vzorce + 10 % (Předpokládaný RMR). U všech probandů ze skupiny EX1 byla tato hodnota při vstupním měření (Měření 1) vyšší než hodnota získaná při vlastním měření. Po třech měsících programu PA (Měření 3) došlo u všech probandů k navýšení hodnoty klidového metabolismu a to i nad hodnotu předpokládaného RMR. U probanda I došlo k navýšení o 10,9 %, u probanda II o 26,1% a u probanda III o 15,5 % proti výsledkům získaným při vstupním měření (tabulka 1).

Tabulka 1 Klidový metabolismus u skupiny EX1

Měření 1

Měření 2

Měření 3

Předpokládaný RMR

Změřený RMR

Předpokládaný RMR

Změřený RMR

Předpokládaný RMR

Změřený RMR

Proband I

8388 kJ/d

8051 kJ/d

8508 kJ/d

8696 kJ/d

8584 kJ/d

8927 kJ/d

Proband II

9850 kJ/d

9572 kJ/d

9907 kJ/d

11584 kJ/d

10059 kJ/d

12066 kJ/d

Proband III

9736 kJ/d

8821 kJ/d

9730 kJ/d

9194 kJ/d

9768 kJ/d

10191 kJ/d

U skupiny EX2 byla situace podobná, při kontrolním měření po 6 týdnech vytrvalostního tréninku (Měření 2) jsme naměřili vyšší hodnoty klidového metabolismu než při vstupním měření, a to o 2,6 % u probanda IV, 3,9 % u probanda V a o 5,4 % u probanda VI (tabulka 2).

Tabulka 2 Klidový metabolismus u skupiny EX2

Měření  1

Měření 2

Předpokládaný RMR

Změřený RMR

Předpokládaný RMR

Změřený RMR

Proband IV

7249 kJ/d

7224 kJ/d

7147 kJ/d

7415 kJ/d

Proband V

8047 kJ/d

7838 kJ/d

8056 kJ/d

8146 kJ/d

Proband VI

9862 kJ/d

9359 kJ/d

9675 kJ/d

9865 kJ/d

Tabulky 3, 4 a 5 uvádí hodnoty klidového metabolismu vztaženého k hmotnosti (RMR/m) probandů ze skupiny EX1, jejich tělesnému povrchu (RMR/TP) a aktivní tělesné hmotě (RMR/ATH). U všech sledovaných parametrů došlo po tříměsíčním programu pohybové aktivity k nárůstu hodnot. Hodnota klidového metabolismu vztaženého k hmotnosti vzrostla u probanda I o 6,7 %, u probanda II o 21,9 % a u probanda III jsme zaznamenali nárůst hodnoty o 15,4 %. U hodnoty klidového metabolismu vztaženého k tělesnému povrchu došlo u probanda I k navýšení o 8,7 %, u probanda II o 23,9 % a u probanda III o 14,9 %. U klidového metabolismu vztaženého k aktivní tělesné hmotě jsme po třech měsících silového tréninku zjistili hodnoty vyšší o 7 % u probanda I, o 24,3 % u probanda II a o 15,4 % u probanda III.

Tabulka 3 Klidový metabolismus vztažený k hmotnosti, tělesnému povrchu a aktivní tělesné hmotě u skupiny EX1 (měření 1)

RMR/m

RMR/TP

RMR/ATH

Proband I

104 kJ/d/kg

4066 kJ/d/m2

120,89  kJ/d/kg

Proband II

96 kJ/d/kg

4225  kJ/d/m2

134,82  kJ/d/kg

Proband III

91  kJ/d/kg

3956 kJ/d/m2

115,76  kJ/d/kg

Tabulka 4 Klidový metabolismus vztažený k hmotnosti, tělesnému povrchu a aktivní tělesné hmotě u skupiny EX1 (měření 2)

RMR/m

RMR/PT

RMR/ATH

Proband I

110  kJ/d/kg

4334  kJ/d/m2

128,26  kJ/d/kg

Proband II

115  kJ/d/kg

5088  kJ/d/m2

166,68  kJ/d/kg

Proband III

95  kJ/d/kg

4114  kJ/d/m2

121,29  kJ/d/kg

Tabulka 5 Klidový metabolismus vztažený k hmotnosti, tělesnému povrchu a aktivní tělesné hmotě u skupiny EX1 (měření 3)

RMR/m

RMR/PT

RMR/ATH

Proband I

111 kJ/d/kg

4419 kJ/d/m2

129,38  kJ/d/kg

Proband II

117 kJ/d/kg

5233  kJ/d/m2

167,58  kJ/d/kg

Proband III

105 kJ/d/kg

4545  kJ/d/m2

133,56  kJ/d/kg

Stejné parametry jsme sledovali i u skupiny EX2 (tabulka 6 a 7). Také zde nacházíme navýšení hodnot, i když vzhledem ke kratšímu trvání programu PA (6 týdnů) není tak výrazné. Hodnota parametru RMR/m vzrostla o 5,4 % u probanda IV, o 2,9 % u probanda V a o 9 % u probanda VI. U parametru RMR/TP jsme u probanda IV zjistili nárůst o 3,8 %, u probanda V o 3,9 % a u probanda VI o 6,5 %. U parametru RMR/ATH došlo k navýšení hodnoty o 2,8 % u probanda IV, 1 % u probanda V a o 5 % u probanda VI.

Tabulka 6 Klidový metabolismus vztažený k hmotnosti, tělesnému povrchu a aktivní tělesné hmotě u skupiny EX2 (měření 1)

RMR/m

RMR/TP

RMR/ATH

Proband IV

112 kJ/d/kg

4128 kJ/d/m2

138,92  kJ/d/kg

Proband V

102 kJ/d/kg

4040  kJ/d/m2

127  kJ/d/kg

Proband VI

100  kJ/d/kg

4216 kJ/d/m2

121,7  kJ/d/kg

Tabulka 7 Klidový metabolismus vztažený k hmotnosti, tělesnému povrchu a aktivní tělesné hmotě u skupiny EX2 (měření 2)

RMR/m

RMR/PT

RMR/ATH

Proband IV

118 kJ/d/kg

4286 kJ/d/m2

142,87  kJ/d/kg

Proband V

105 kJ/d/kg

4198  kJ/d/m2

128,28  kJ/d/kg

Proband VI

109 kJ/d/kg

4492 kJ/d/m2

127,78  kJ/d/kg

Analýza tělesného složení

V tabulkách 8, 9 a 10 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.

Tabulka 8 Analýza tělesného složení u skupiny EX1 (měření 1)

Výška (m)

Hmotnost (kg)

BMI

Tělesný tuk (%)

ATH (kg)

Svalová tkáň (kg)

Tuková tkáň (kg)

Tělesná voda (kg)

Proband I

1,83

77,3

23,1

13,9

66,6

38,0

10,7

48,9

Proband II

1,8

101,4

31,3

30,0

71,0

40,9

30,4

51,9

Proband III

1,82

96,5

29,1

21,0

76,2

43,8

20,3

55,7

Tabulka 9 Analýza tělesného složení u skupiny EX1 (měření 2)

Výška (m)

Hmotnost

(kg)

BMI

Tělesný tuk (%)

ATH (kg)

Svalová tkáň (kg)

Tuková tkáň (kg)

Tělesná voda (kg)

Proband I

1,83

79,2

23,6

14,3

67,8

38,8

11,4

49,8

Proband II

1,8

100,9

31,1

31,1

69,5

40,0

31,4

50,8

Proband III

1,82

96,9

29,3

21,8

75,8

43,7

21,1

55,4

Tabulka 10 Analýza tělesného složení u skupiny EX1 (měření 3)

Výška (m)

Hmotnost

(kg)

BMI

Tělesný tuk (%)

ATH (kg)

Svalová tkáň (kg)

Tuková tkáň (kg)

Tělesná voda (kg)

Proband I

1,83

80,4

24,0

14,2

69,0

40,6

11,4

50,7

Proband II

1,8

103,3

32,0

30,3

72,0

41,5

31,3

52,3

Proband III

1,82

97,5

29,4

21,8

76,3

44,0

21,2

55,8

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. Mírný nárůst ATH jsme zjistili také u probanda VI, u probanda IV došlo naopak k mírnému poklesu. Pozitivní změnou je snížení procenta tělesného tuku u všech probandů. U všech probandů jsme tak naměřili úbytek tukové tkáně (tabulka 11 a 12).

Tabulka 11 Analýza tělesného složení u skupiny EX2 (měření 1)

Výška (m)

Hmotnost

(kg)

BMI

Tělesný tuk (%)

ATH (kg)

Svalová tkáň (kg)

Tuková tkáň (kg)

Tělesná voda (kg)

Proband IV

1,69

64,4

22,5

19,2

52,0

29,2

12,4

38,2

Proband V

1,71

77,2

26,4

20,1

61,7

35,3

15,5

45,3

Proband VI

1,95

93,7

24,6

17,9

76,9

44,1

16,8

56,3

Tabulka 12 Analýza tělesného složení u skupiny EX2 (měření 2)

Výška (m)

Hmotnost

(kg)

BMI

Tělesný tuk (%)

ATH (kg)

Svalová tkáň (kg)

Tuková tkáň (kg)

Tělesná voda (kg)

Proband IV

1,69

62,8

22,0

17,4

51,9

29,2

10,9

38,1

Proband V

1,71

77,4

26,5

18,0

63,5

36,6

13,9

46,6

Proband VI

1,95

90,8

23,9

15,0

77,2

44,3

13,6

56,5

Diskuse a shrnutí

U souboru šesti mužů se sedavým životním stylem byly v rámci pilotní studie hodnoceny změny hodnot klidového metabolismu způsobené pravidelnou pohybovou aktivitou a porovnán vliv silového a vytrvalostního tréninku na tento parametr. U všech probandů v obou experimentálních skupinách došlo k nárůstu hodnoty klidového metabolismu.

Větší změny v absolutní hodnotě RMR jsme zaznamenali u skupiny EX1, vykonávající silový trénink, což je zřejmě způsobeno celkovou délkou programu PA (EX1 – 12 týdnů, EX2 – 6 týdnů) i nárůstem hmotnosti probandů z EX1.

Naměřená data relativních hodnot klidového metabolismu také ukazují větší nárůst u skupiny EX1, což je vzhledem ke změnám ve složení těla, větší redukci tělesného tuku a zvětšením poměru aktivní tělesné hmoty u probandů z EX2 překvapivé. I zde je však zřejmě patrný vliv rozdílného trvání tréninkového programu.

Přestože z důvodu nízkého počtu probandů nelze ze studie vyvozovat obecné závěry, ukazuje se, že klidový metabolismus je dynamickým parametrem, reagujícím na změny životního stylu.

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).

Další data k problému vlivu pohybové aktivity na hodnotu klidového metabolismu budou změřena v rámci disertační práce autora studie.

Pilotní studie potvrdila vhodnost metod sběru dat a možnost další realizace výzkumu.