Физическая активность при коррекции веса тела. Фокус на мышцы и жировую ткань. (Обзор литературы)

Ожирение характеризуется избыточным накоплением жира в жировой ткани, что является основным фактором риска развития хронических заболеваний, в частности сердечнососудистых заболеваний и диабета. Ожирение определяется индексом Кетле, где основными переменными расчетного индекса является только рост и вес. Состав тела, где фокус спортивного врача направлен на скелетную мышечную ткань и жировую массу тела, должен быть приоритетным при построении программ для лечения и профилактики людей с лишним весом и ожирением. 

Ожирение в настоящее время характеризуют как «Чуму 21 века», а избыточный вес составляет около 37% глобального бремени всех болезней. За последние тридцать лет показатели ожирения постоянно увеличивались во всем мире, которые почти удвоились между 1980 и 2014 годами. [13] В 2014 году 39% взрослых в возрасте 18 лет и старше (38% мужчин и 40% женщин) имели избыточный вес. [24] Снижение концентрации тестостерона у пожилых мужчин часто связывают с ожирением. В связи с этим EMAS сообщила, что 75% мужчин с симптоматическим гипогонадизмом имеют избыточный вес или ожирение. [5]

Ограничение рациона питания, различные диеты и программы в долгосрочной перспективе поддержания потерянного веса часто имеют низкую эффективность. Возвращение веса тела, после его потери, является слишком распространенным явлением. [20]

Физическая активность и состав тела

Минимальные жировые отложения для женщин, что достаточно для оптимального здоровья, будут находиться в пределах 12-14%, хотя спортсменки (легкоатлетки, фигурное катание и гимнастки) могут иметь подкожно-жировую ткань и 10-15%. У мужчин минимальные жировые отложения без потери здоровья могут находиться в диапазоне 10-12%. [16] 

Важная проблема программ коррекции веса тела заключается в том, что потеря веса в результате увлечения аэробным тренингом или диетами, может увеличить хрупкость костей, ускорить снижение массы мышц, понизить основной обмен веществ (ООВ), что способствует развитию таких заболеваний как: саркопения и остеопения. [9,26] Поэтому главной рекомендацией, например, для бодибилдеров, в период предконкурсной подготовки, является полное исключение аэробного тренинга из тренировочной программы. [11]

Аэробные упражнения рекомендуются многими специалистами, как важное дополнение к диетическим вмешательствам при снижении веса. Однако в отсутствие модификации диеты, требуемое количество упражнений для создания значимой потери веса является существенным (~ 1 ч. в день). Комбинации диетических программ и 4,4-7,4 ч/нед аэробной работы позволяют сохранять мышечную и костную массу тела. Критической точкой потери мышечной массы является точка редукции подкожно-жировой ткани более 1% в месяц, а костной массы более 8% -10% от потери веса тела. [28]

Скелетная мышечная ткань   

Скелетные мышечные клетки очень многочисленны, метаболически и гормонально активны, они хорошо реагируют на физическую нагрузку, повышая при этом общий метаболизм организма, что положительно сказывается на физическом и психическом здоровье человека. [12]

Мышечная масса тесно связана с критической мощностью и анаэробной работоспособностью в циклических видах спорта. Эти данные подтверждают теорию о том, что критическая мощность и анаэробная работоспособность являются отдельными мерами метаболических возможностей всего организма и запасами энергии в активированных локальных группах мышц соответственно. [6] Помимо спортивных результатов и внешнего вида, более высокая доля мышечной массы снижает риск развития метаболического синдрома, потери костной массы и множественных осложнений, связанных с саркопенией. [18] Пожилые люди теряют примерно 0,5% от общей массы скелетных мышц в день с уменьшением мышечной силы на 0,3-4,2% в день. Сила ног снижается со скоростью 10-15% каждые 10 лет до возраста 70 лет, за которым следует повышенный уровень сокращения силы, примерно на 25-40% каждые 10 лет. [7]

В 1955 году без прямых доказательств ряд ученых сообщили, что мышечная гипертрофия, вызванная силовой тренировкой играет важную роль в повышении силы и, что рост мышечной массы достаточно долгий процесс, который напрямую связан с нервно-мышечной адаптацией. [4] Современные исследования отмечают слабую корреляцию между изменением размера мышц и изменением силы мышц после тренировки, а также зависимую связь между гипертрофией волокна и нервно-мышечным аппаратом. [8]

Энергетический баланс и скелетная мышечная ткань

Основной обмен веществ человека состоит из суммы потребления энергии следующими органами и тканями: сердце (400 ккал/кг/день), почки (400 ккал/кг/день), мозг(240 ккал/кг/день), печень(200 ккал/кг/день). Эти четыре органа составляют до 70-80% от ООВ. Мышечная и жировая ткань расходуют 13,0 и 4,5 ккал/кг/день, соответственно, что показывает незначительный прирост ООВ от роста мышечной ткани. Например, относительно значительная мышечная гипертрофия в 5 кг увеличит ООВ только на 65 ккал/сут. Тем не менее, с учетом общей массы каждой ткани в организме, мышцы, мозг и печень являются главными 3 вкладчиками в общий обмен веществ. Таким образом, значительные потери в мышечной массе могут оказать существенное влияние на ООВ. [3]

При построении программ коррекции состава тела необходимо учитывать энергетический баланс, то есть, сколько энергии доступно для основных метаболических функций, таких как формирование костей, секреции гормонов и общий метаболизм тела. Для сохранения мышечной массы общая потребляемая энергия не должна опускаться ниже 30ккал/кг(обезжиренной массы тела) и 25-30ккал/кг(обезжиренной массы тела) у женщин и мужчин соответственно. [10]

Несмотря на относительно большие расходы на энергию, во время аэробных упражнений по сравнению с силовой работой, силовая тренировка стимулирует больше ООВ по сравнению с аэробной работой. После силового тренинга ООВ увеличивается от 7 до 8%. [17]

Оптимальная интенсивность аэробной тренировки для максимального окисления жиров

Наивысшая точка аэробных упражнений для максимального окисления жиров будет фиксироваться на 65% от максимального потребления кислорода (МПК). [21] Наименьшая точка окисления жирных кислот при выполнении циклических упражнений фиксируются в диапазоне 83-90% от МПК и хорошо коррелирует с анаэробным порогом (АнП). [22]

Тренировка HIIT и скелетная мышечная масса

В теории и практике физической культуры принято дифференцировать два основных типа интервальной тренировки, основанные на интенсивности работы. Субмаксимальная интервальная тренировка HIIT (High-Intensity Interval Training) предполагает работу с интенсивностью 80-95% от максимальной частоты сердечных сокращений (ЧССмакс). Максимальная интервальная тренировка SIT (Sprint Interval Training) предполагает максимальную работу с интенсивностью спринтерских интервалов. Тренировка HIIT занимает 3-е место среди фитнес-трендов на 2017 год. [27] HIIT более эффективен, чем сопоставимый с работой равномерный аэробный тренинг для роста митохондриального аппарата и МПК. [19] HIIT способствует гипертрофии митохондрий, тогда как для гиперплазии митохондрий необходим больший объемный тренинг. [15] Кроме того, HIIT продемонстрировал эффекты повышения выносливости сердечнососудистой системы и увеличения мышечной массы аналогичные с традиционными аэробными программами и силовыми комплексами. [14, 23] 

Конкурентный тренинг и состав тела

Сочетанное применение аэробной и силовой работы называют эффектом интерференции (Interference Effect) или конкурентным тренингом (Concurrent Training). [1] В связи с тем, что аэробная и силовая тренировка имеют разные механизмы мышечной адаптации [15], то часто симультанная нагрузка компрометирует рост мышечной массы, силы и мощности работы. Предположительно, аэробная работа влияет на качество силовой тренировки через остаточную усталость и/или истощение энергетических субстратов и/или компрометирует активированные молекулярные ответы, которые опосредуют гипертрофию мышечного волокна. [2] Одни исследователи предполагают, что когда аэробная работа сочетается с силовой непосредственно на одной тренировке, то для сохранения мышечной массы и силы должны быть соблюдены следующие правила: интенсивность аэробной работы – 70-80% от максимальной частоты сердечных сокращений (ЧССмакс), продолжительность – 30-45 мин, частота тренировок – 4-5 раз/нед. [2] Другие исследователи утверждают, что когда частота симультанной тренировки снижается ниже 4 дней в неделю, а интенсивность до 70% от МПК, мышечный рост может не замедляться. Данная методика способствует гипертрофии рабочих мышечных групп за счет понижения миостатина, катаболических белков мышечной ткани MuRF-1 и Atrogin-1. А также, повышению чувствительности клеток к инсулину, росту митохондрий и капилляров рабочих мышц, что способствует лучшей перфузии питательных веществ и аминокислот. [25]

Ожирение является достаточно распространённым явлением во всем мире, которое способствует развитию сердечнососудистых заболеваний, различных видов рака, инсультов, инфарктов и ранней смерти. В национальных рекомендациях ВОЗ рекомендуется снизить массу тела путем диетических манипуляций и физической активности, при этом основным параметром ожирения считается вес тела или индекс Кетле. В нашем обзоре мы показали, что при понижении массы тела необходимо следить за двумя параметрами, это масса скелетных мышц и масса жировой ткани. Мышечная ткань «Золотой фонд» нашего организма, является мощнейшим эндокринным, иммунным и энергетическим органом, а также является частью опорнодвигательного аппарата. Неправильные диетические рекомендации при объемной физической работе могут приводить к редукции мышечной ткани, что отрицательно скажется на здоровье человека в целом. Использование симультанной нагрузки в комбинациях с HIIT поможет коррекции жировой ткани при сохранности или увеличении мышечной массы. Данная область требует дальнейшего изучения.

Литература
1. Мирошников А.Б. Аэробная работа в силовых видах спорта, как профилактика гипертонической болезни/А.Б. Мирошников, Е.П. Сидоров, А.И. Лаптев//Лечебная физическая культура: достижения и перспективы развития: материалы VI Всероссийской научно-практической конференции с международным участием 1-2 июня 2017 г.//Под общей редакцией Т.В. Новиковой, О.В. Козыревой – М.: РГУФКСМиТ, 2017. – 142-147.
2. Мирошников А. Б. Принципы построения аэробной тренировки для спортсменов силовых видов спорта: фокус на артериальную гипертензию/А.Б. Мирошников, С.П. Сидоров, А.В. Тарасов// Терапевт 4/2017. С18-22.
3. Aragon A. Alan International society of sports nutrition position stand: diets and body composition/Alan A. Aragon, Brad J. Schoenfeld, Robert Wildman. [et al.]// Journal of the International Society of Sports Nutrition (2017) 14:16.1-19.
4. Buckner SL The problem of muscle hypertrophy: Revisited/ SL Buckner, SJ Dankel, KT Mattocks, MB Jessee [et al.]// Muscle Nerve 2016;54(6):1012-1014.
5. Busnelli Andrea ‘Forever Young’—Testosterone replacement therapy: a blockbuster drug despite flabby evidence and broken promises/Andrea Busnelli, Edgardo Somigliana, Paolo Vercellini//Human Reproduction, Vol.32, No.4, 2017, 719–724.
6. Byrd M. Travis Contributions of Body Composition Characteristics to Critical Power and Anaerobic Work Capacity/ M. Travis Byrd, Jonathan Robert Switalla, Joel E. Eastman, Brian J. Wallace, Jody L. Clasey, Haley C. Bergstrom// International Journal of Sports Physiology and Performance. May 4, 2017.1-20.
7. Chen Hung-Ting Effects of Different Types of Exercise on Body Composition, Muscle Strength, and IGF-1 in the Elderly with Sarcopenic Obesity/Hung-Ting Chen, Yu-Chun Chung, Yu-Jen Chen, Sung-Yen Ho, Huey-June Wu//JAGS, 2017, 1-6.
8. Counts BR Muscle growth: To infinity and beyond?/BR Counts, BR Counts, SL Buckner, JG Mouser [et al.]// Muscle Nerve. 2017 May 23,1-22.
9. Davis A. H. Rachel High-intensity interval training and calorie restriction promote remodeling of glucose and lipid metabolism in diet-induced obesity/ Rachel A. H. Davis, Jacob E. Halbrooks, Emily E. Watkins, Gordon Fisher, Gary R. Hunter, Tim R. Nagy, Eric P. Plaisance// Am J Physiol Endocrinol Metab (June 6, 2017), 1-50.
10. Fagerberg P. Energy availability and natural male bodybuilding. International Journal of Sport Nutrition and Exercise. May 7, 2017, 1-31.
11. Gentil Paulo Nutrition, pharmacological and training strategies adopted by six bodybuilders: case report and critical review/Paulo Gentil, Claudio Andre Barbosa de Lira, Antonio Paoli [et al.]//Eur J Transl Myol 27 (1):2017, 51-66.
12. Giudice Jimena Muscle as a paracrine and endocrine organ/Jimena Giudice, Joan M Taylor//Current Opinion in Pharmacology 2017, 34:49–55.
13. González-Muniesa Pedro Obesity/Pedro González-Muniesa, Miguel-Angel Mártinez-González, Frank B. Hu//Nature Reviews Disease Primers 3,15 June 2017, 1-18.
14. Greenlee A. Tina Effectiveness of A 16-week High-intensity Cardio-resistance Training (HICRT) Program in Adults/ Tina A. Greenlee, Daniel R. Greene, Nathan J. Ward[et al.]//Journal of Strength and Conditioning Research. 2017,p.6.
15. Hughes C. David Adaptations to Endurance and Strength Training/ David C. Hughes, Stian Ellefsen, Keith Baar//Cold Spring Harb Perspect Med, 2017, 1-18.
16. Hulmi JJ The Effects of intensive weight reduction on body composition and serum hormones in female fitness competitors/JJ Hulmi, V Isola, М Suonpää[et al.]// Front. Physiol. 7:689.2017, 1-16.
17. Hunter R. Gary Why intensity is not a bad word: Optimizing health status at any age/Gary R. Hunter, Eric P. Plaisance, Stephen J. Carter, Gordon Fisher//Clinical Nutrition, 2017, 1-5.
18. Lee J Associations of sarcopenia and sarcopenic obesity with metabolic syndrome considering both muscle mass and muscle strength/J Lee, Y Hong, H Shin, W Lee// J Prev Med Public Health. 2016;49(1):35–44.
19. MacInnis J. Martin Physiological adaptations to interval training and the role of exercise intensity/Martin J. MacInnis, Martin J. Gibala//J Physiol 2016, 1–16.
20. Melby L. Christopher Attenuating the Biologic Drive for Weight Regain Following Weight Loss: Must What Goes Down Always Go Back Up?/ Christopher L. Melby, Hunter L. Paris, Rebecca M. Foright, James Peth// Nutrients 2017, 9, 468; 1-2.
21. Miller-Davis The Effect of Exercise Order on Body Fat Loss During Concurrent Training/Davis-Miller, Tonya Lee//Graduate Theses and Dissertations.2016, 1-99.
22. Peric Ratko Fat Utilization During High-Intensity Exercise: When Does It End?/Ratko Peric, Marco Meucci, Zoran Nikolovski//Sports Medicine - Open (2016) 2:35.
23. Robinson M. Matthew Enhanced Protein Translation Underlies Improved Metabolic and Physical Adaptations to Different Exercise Training Modes in Young and Old Humans/ Matthew M. Robinson, Surendra Dasari, Adam R. Konopka[et al.]// Cell Metabolism 25,2017, 581–592.
24. Romieu Isabelle Energy balance and obesity: what are the main drivers?/ Isabelle Romieu, Laure Dossus, Simón Barquera, Hervé M. Blottière, Paul W. Franks, Marc Gunter[et al.]// Cancer Causes Control (2017) 28:247–258.
25. Vecchio Del Luke Effects of Combined Strength and Sprint Training on Lean Mass, Strength, Power and Sprint Performance in Masters Road Cyclists/Luke Del Vecchio, Robert Stanton, Peter Reaburn, Campbell Macgregor[et al.]//Journal of Strength and Conditioning Research, 2017,1-40.
26. Villareal T. Dennis Aerobic or Resistance Exercise, or Both, in Dieting Obese Older Adults/Dennis T. Villareal, Lina Aguirre, M., A. Burke Gurney, Debra L. Waters, David R. Sinacore, Elizabeth Colombo, Reina Armamento‑Villareal, Clifford Qualls// N Engl J Med 2017;376:1943-55.
27. Walter R. Thompson Worldwide survey of fitness trends for 2017. American College of Sports Medicine. Volume 20, Number 6. 2016, 1-10.
28. Weiss E. P. Effects of Weight Loss on Lean Mass, Strength, Bone, and Aerobic Capacity/ E. P. Weiss, R. C. Jordan, E. M. Frese, S. G. Albert, D. T. Villareal// Med. Sci. Sports Exerc., Vol. 49, No. 1,2017, 206–217.