Amélioration de la force, de la puissance, de la capacité aérobie musculaire et de la tolérance au glucose grâce à la formation à long terme de la force progressive chez les personnes âgées
Summary
L'effet de la formation de résistance à court terme sur les personnes âgées a été étudié grâce à l'utilisation simultanée de plusieurs méthodes. Par rapport à un groupe témoin, de nombreuses améliorations ont été observées, y compris sur la capacité aérobie musculaire, la tolérance au glucose, la force, la puissance et la qualité musculaire ( c'est-à-dire les protéines impliquées dans la signalisation cellulaire et la composition du type de fibre musculaire).
Abstract
Ce protocole décrit l'utilisation simultanée d'une large gamme de méthodes pour examiner la capacité aérobie musculaire, la tolérance au glucose, la force et la puissance chez les personnes âgées exerçant une formation à la résistance à court terme (RET). L'entraînement de résistance progressif supervisé pendant 1 h trois fois par semaine sur 8 semaines a été effectué par les participants au RET (71 ± 1 an, portée 65-80). Par rapport à un groupe de contrôle sans formation, le RET a montré des améliorations sur les mesures utilisées pour indiquer la force, la puissance, la tolérance au glucose et plusieurs paramètres de capacité aérobie musculaire. L'entraînement de force a été effectué dans une salle de gym avec seulement un équipement de fitness robuste. Un dynamomètre isokinétique pour la force de l'extenseur du genou a permis la mesure de la force concentrique, excentrique et statique, qui a augmenté pour le groupe RET (8-12% post-versus pré-test). La puissance (taux de développement de la force, RFD) aux 0-30 ms initiaux a également montré une augmentation pour le groupe RET (52%). Un test de tolérance au glucose avec frequeLes mesures de glycémie nt ont montré des améliorations seulement pour le groupe RET en termes de glycémie après 2 h (14%) et la zone sous la courbe (21%). Le profil lipidique du sang s'est également amélioré (8%). À partir d'échantillons de biopsie musculaire préparés à l'aide d'histochimie, la quantité de fibre de type IIa a augmenté et une tendance à une diminution de IIx dans le groupe RET reflète une modification d'un profil plus oxydatif en termes de composition de fibres. Western blot (pour déterminer le contenu protéique lié à la signalisation pour la synthèse des protéines musculaires) a montré une augmentation de 69% dans les deux Akt et mTOR dans le groupe RET; Cela a également montré une augmentation des protéines mitochondriales pour le complexe OXPHOS II et la citrate synthase (tous deux ~ 30%) et pour le complexe IV (90%), seulement dans le groupe RET. Nous démontrons que ce type de formation de résistance progressive offre diverses améliorations ( p. Ex., Force, puissance, capacité aérobie, tolérance au glucose et profil lipidique plasmatique).
Introduction
Le vieillissement est associé à une perte de masse musculaire (sarcopénie), à la force et à la puissance. La réduction de la force, et probablement encore plus important, du pouvoir, entraîne une immobilité, un risque accru de blessures et une qualité de vie réduite. La formation à la résistance est une stratégie bien connue pour contrer la sarcopénie et la détérioration de la fonction musculaire. Une estimation approximative de la force musculaire peut être obtenue à partir de la charge ou du nombre de répétitions réalisées. Cependant, cette étude a permis d'obtenir des informations plus détaillées et précises sur la fonction musculaire en utilisant un dynamomètre isocinétique pour recueillir des informations sur le couple pendant la contraction isométrique, concentrique et excentrique, ainsi que sur la cinétique du développement de la force.
La capacité aérobie, tant au niveau du corps entier (VO 2max ) que dans le muscle squelettique, est réduite chez les personnes âgées. Le déclin du rythme cardiaque avec l'âge explique une grande partie de la diminution du VO 2max 1 , mais une perte de poidsLa capacité d'oxydation, largement liée à la réduction de l'activité physique 2 , contribue. La fonction mitochondriale altérée peut aussi être impliquée dans le développement de la sarcopénie et de la résistance à l'insuline 3 . La capacité aérobie musculaire a été évaluée dans les biopsies musculaires grâce à des analyses biochimiques du contenu des enzymes mitochondriales et des complexes protéiques à la fois dans la matrice (citrate synthase) et la membrane mitochondriale interne. En outre, des techniques histochimiques ont été utilisées pour mesurer l'effet de la formation de résistance sur la morphologie musculaire ( c.-à-d. La composition du type de fibre, la section transversale des fibres et la densité capillaire). Une autre méthode pour évaluer la capacité aérobie musculaire serait d'utiliser la spectroscopie de résonance magnétique pour mesurer le taux de resynthèse de la phosphate de créatine après épuisement induit par l'exercice 4 . Cette méthode fournit une estimation de la capacité aerobique musculaire in vivoY mais ne peut pas discriminer entre le dysfonctionnement mitochondrial et les troubles circulatoires. En outre, les coûts élevés de l'équipement limitent l'utilisation de cette technique dans la plupart des laboratoires. La capacité aérobie (VO 2max et la densité mitochondriale) peut être améliorée par l'exercice d'endurance chez les jeunes et les personnes âgées 5 , 6 . Cependant, l'effet de la formation de résistance sur ces paramètres a été moins étudié, en particulier chez les personnes âgées, et les résultats sont contradictoires 7 , 8 , 9 , 10 .
Le diabète de type 2 est une maladie répandue chez les personnes âgées. L'inactivité physique et l'obésité sont des facteurs majeurs liés au mode de vie expliquant l'incidence accrue du diabète de type 2. L'exercice aérobie à faible intensité est souvent recommandé chez les sujets ayant une tolérance réduite au glucose. Cependant, c'est uncComment la formation de force chez les personnes âgées affecte la tolérance au glucose / la sensibilité à l'insuline 11 , 12 . Le moyen le plus précis de mesurer la sensibilité à l'insuline consiste à utiliser la technique de clampage du glucose, où la glycémie est maintenue constante par la perfusion de glucose pendant les conditions d'insuline élevée 13 . Les inconvénients de cette technique sont qu'il est long et invasif (cathétérisme artériel) et nécessite des installations de laboratoire spéciales. Dans cette étude, le test de tolérance au glucose par voie orale, qui est commun dans les unités de soins de santé, a été utilisé. Cette méthode convient lorsque plusieurs sujets doivent faire l'objet d'une enquête pendant une période limitée.
Le test et le calendrier de la procédure expérimentale peuvent être résumés comme suit. Utilisez trois jours distincts pour tester avant et après une période de huit semaines, avec le même arrangement et les horaires approximatifs (≥24 h entre chaque jour, < Forte> Figure 1). Au premier jour d'essai, mesurer: les données anthropométriques, telles que la hauteur, la masse corporelle, la masse sans graisse (FFM) et la circonférence des jambes supérieures ( c.-à-d., 15 cm au-dessus de la pate de l'apex dans une position détendue détendue); Capacité de cyclage sous-maxime; Et la force musculaire du genou, comme décrit aux étapes 4 et 5. Prenez une biopsie musculaire de la cuisse le deuxième jour d'essai. Pour d'autres descriptions, voir l'étape 6.1. Testez la tolérance au glucose par voie orale (OGTT) lors de la dernière journée de test. Pour d'autres descriptions, voir l'étape 7.1. Demandez à tous les participants d'éviter une activité physique vigoureuse pendant 24 h et de passer rapidement la nuit avant chaque jour de test. Cependant, demandez-leur d'éviter une activité physique intense pendant 48 h avant le jour du test OGTT. Demandez-leur de suivre leur activité physique quotidienne normale et leurs habitudes alimentaires. Notez qu'avant et après l'intervention, l'apport alimentaire et le type d'aliments déclarés par les deux groupes étaient inchangés.
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Figure 1: protocole expérimental. Diagramme schématique. Le délai entre les trois pré et post-tests était similaire pour chaque sujet et était d'au moins 24 h. D'autres détails sont donnés dans le texte. Ce chiffre a été modifié de Frank et al. Scand. J. Med. Sci. Sports . 2016: 26, 764-73. 28 Cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Cette étude a cherché à étudier l'effet de la formation de résistance à court terme chez les personnes âgées sur la capacité d'oxydation musculaire et la tolérance au glucose. Le deuxième objectif était d'examiner l'effet sur la force, la puissance et les améliorations qualitatives musculaires ( c'est-à-dire les protéines impliquées dans la signalisation cellulaire et la composition du type de fibre musculaire).
Protocol
Representative Results
Discussion
Dans cette étude, un certain nombre de techniques ont été utilisées pour étudier les effets de la formation de résistance progressive à court terme sur la fonction / la morphologie musculaire des sujets âgés, la capacité aérobie et la tolérance au glucose. La principale constatation était que, par rapport à un groupe témoin, de nombreuses améliorations se sont produites dans la capacité aérobie musculaire, la tolérance au glucose, la force, la puissance et la qualité musculaire ( c'est-à-dir…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs remercient Andrée Nienkerk, Dennis Peyron et Sebastian Skjöld de superviser les séances de formation et plusieurs tests; Aux participants; À Tim Crosfield pour la révision linguistique; Et au soutien économique de l'École suédoise des sciences du sport et de la santé.
Materials
| Western blot | |||
| Pierce 660nm Protein Assay Kit | Thermo Scientific, Rockford, IL, USA | 22662 | |
| SuperSignal West Femto Maximum Sensitivity Substrate | Thermo Scientific | 34096 | |
| Halt Protease Inhibitor Cocktail (100X) | Thermo Scientific | 78429 | |
| Restore PLUS Western Blot Stripping Buffer | Thermo Scientific | 46430 | |
| Pierce Reversible Protein Stain Kit for PVDF Membranes | Thermo Scientific | 24585 | |
| 10 st – 4–20% Criterion TGX Gel, 18 well, 30 µl | Bio-Rad Laboratories, Richmond, CA, USA | 567-1094 | |
| Immun-Blot PVDF Membrane | Bio-Rad | 162-0177 | |
| Precision Plus Protein Dual Color Standards | Bio-Rad | 161-0374 | |
| 2x Laemmli Sample Buffer | Bio-Rad | 161-0737 | |
| 10x Tris/Glycine | Bio-Rad | 161-0771 | |
| 2-Mercaptoethanol | Bio-Rad | 161-0710 | |
| Tween 20 | Bio-Rad | P1379-250ML | |
| Band analysis with Quantity One version 4.6.3.software | Bio-Rad | ||
| 1% phosphatase inhibitor coctail | Sigma-Aldrich, Saint Louis, Missouri, USA | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Antibodies | |||
| mTOR (1:1000) | Cell Signaling, Danvers, Massachusetts, USA | 2983 | |
| Akt (1:1000) | Cell Signaling, Danvers | 9272 | |
| Secondary anti-rabbit and anti-mouse HRP-linked (1:10000) | Cell Signaling, Danvers | ||
| Citrate synthase (CS) (1:1000) | Gene tex, San Antonio, California, USA | ||
| OXPHOS (1:1000) | Abcam, Cambridge, UK | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Equipment – Analysis of muscle samples | |||
| Bullet Blender 1.5 for homogenizing | Next Advance, New York, USA | ||
| Plate reader | Tecan infinite F200 pro, Männedorf, Switzerland | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Histochemistry | |||
| Mayer hematoxylin | HistoLab, Västra Frölunda, Sweden | 1820 | |
| Oil Red o | Sigma-Aldrich, Saint Louis, Missouri, USA | 00625-25y | |
| NaCl | Sigma-Aldrich | 793566-2.5 kg | |
| Cobalt Chloride | Sigma-Aldrich | 60818-50G | |
| Amylase | Sigma-Aldrich | A6255-25MG | |
| ATP | Sigma-Aldrich | A2383-5G | |
| Glycine | VWR-chemicals / VWR-international, Spånga, Sweden | 101196X | |
| Calcium Chloride | VWR-chemicals / VWR-international | 22328.262 | |
| Iso-pentane | VWR-chemicals / VWR-international | 24872.298 | |
| Etanol 96% | VWR-chemicals / VWR-international | 20905.296 | |
| NaOH | MERCK, Stockholm, Sweden | 1.06498.1000 | |
| Na acetate | MERCK | 1.06268.1000 | |
| KCl | MERCK | 1.04936.1000 | |
| Ammonium Sulphide | MERCK | U1507042828 | |
| Acetic acid 100% | MERCK | 1.00063.2511 | |
| Schiffs´ Reagent | MERCK | 1.09033.0500 | |
| Periodic acid | MERCK | 1.00524.0025 | |
| Chloroform | MERCK | 1.02445.1000 | |
| pH-meter LANGE | HACH LANGE GMBH, Dusseldorf, Germany | ||
| Light microscope | Olympus BH-2, Olympus, Tokyo, Japan | ||
| Cryostat Leica CM1950 | Leica Microsystems, Wetzlar, Germany | ||
| Leica software Leica Qwin V3 | Leica Microsystems | ||
| Gel Doc 2000 – Bio-Rad, camera setup | Bio-Rad Laboratories AB, Solna, Sweden | ||
| Software program Quantift One – 4.6 (version 4.6.3; Bio Rad) | Bio-Rad Laboratories AB, Solna, Sweden | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Oral glucos tolerance test, OGTT | |||
| Glukos APL 75 g | APL, Stockholm, Sweden | 323,188 | |
| Automated analyser Biosen 5140 | EKF Diagnostics, Barleben, Germany | ||
| Insulin and C-peptide in plasma kit ELISA | Mercodia AB, Uppsala Sweden | 10-1132-01, 10-1134-01 | |
| Plate reader | Tecan infinite F200 pro, Männedorf, Switzerland | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Further equipment | |||
| Measures of fat-free-mass | FFM-Tanita T5896, Tanita, Tokyo, Japan | ||
| Strength training equipment for all training exercises | Cybex International Inc., Medway, Massachusetts, USA | ||
| Cycle ergometer | Monark Ergometer 893E, Monark Exercises, Varberg, Sweden | ||
| Heart rate monitor RS800, Polar | Polar Electro OY, Kampele, Finland | ||
| Oxycin-Pro – automatic ergo-spirometric device | Erich Jaeger GmbH, Hoechberg, Germany | ||
| Isokinetic dynamometer, Isomed 2000, knee muscle strength | D&R Ferstl GmbH, Henau, Germany | ||
| CED 1401 data acquisition system and Signal software | Cambridge Electronic Design, Cambridge, UK | ||
| Software for muscle strength analysis, Spike 2, version 7 | Signal Hound, LA Center, WA, USA | ||
| Statistica software for statistical analyses | Statistica, Stat soft. inc, Tulsa, Oklahoma, USA | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Muscle biopsy equipment | |||
| Weil Blakesley conchotome | Wisex, Mölndal, Sweden | ||
| Local anesthesia | Carbocain, 20 mL, 20 mg/mL; Astra Zeneca, Södertälje, Sweden | 169,367 | |
| Surgical Blade | Feather Safety Razor CO, LTD, Osaka, Japan | 11048030 |
References
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