Un protocollo di allenamento ad intervalli ad alta intensità nel mondo reale per il miglioramento della forma cardiorespiratoria

Riepilogo

Questo studio presenta un protocollo hiIT (High-Intensity Interval Training) a basso costo e facile da implementare per la ricerca scientifica e ne discute l'efficacia per l'idoneità cardiorespiratoria.

Abstract

L'allenamento ad intervalli ad alta intensità (HIIT) è emerso come un interessante approccio efficiente in termini di tempo per aumentare l'aderenza all'esercizio e migliorare la salute. Tuttavia, pochi studi hanno testato l'efficienza dei protocolli HIIT in un ambiente "reale", ad esempio i protocolli HIIT progettati per spazi esterni senza attrezzature specializzate. Questo studio presenta un protocollo di addestramento del "mondo reale", chiamato "bip training", e confronta l'efficienza di un reggimento HIIT rispetto a un tradizionale reggimento di addestramento continuo a intensità moderata (MICT) di lunga durata che utilizza questo protocollo di addestramento ai bip su VO₂ max di uomini non addestrati in sovrappeso. Ventidue soggetti hanno eseguito corse all'aperto con MICT (n = 11) o HIIT (n = 11). L'idoneità cardiorespiratoria è stata valutata prima e dopo i protocolli di allenamento utilizzando un analizzatore metabolico. Entrambi i protocolli di allenamento sono stati eseguiti 3 giorni alla settimana per 8 settimane utilizzando i risultati del Beep Test. Il gruppo MICT ha eseguito il programma di esercizi al 60%-75% della velocità massima del test shuttle di 20 m (Vmax) e con una progressione della distanza di 3.500-5.000 m. Il gruppo HIIT ha eseguito l'esercizio a intervalli con 7-10 attacchi di 200 m all'85%-100% della velocità massima del test shuttle da 20 m (Vmax), intervallati da 1 minuto di recupero passivo. Sebbene il gruppo HIIT abbia presentato un volume di allenamento significativamente inferiore rispetto al gruppo MICT (p < 0,05) dopo 8 settimane di allenamento con segnali acustici, HIIT è stato superiore al MICT nel migliorare VO₂ max (MICT: ~ 4,1%; HIIT: ~ 7,3%; p < 0,05). Il reggimento HIIT del "mondo reale" basato sul protocollo di addestramento ai bip è un protocollo efficiente in termini di tempo, a basso costo e facile da implementare per gli uomini non addestrati in sovrappeso.

Introduzione

Solide prove hanno dimostrato che l'High-Intensity Interval Training (HIIT) induce adattamenti fisiologici positivi simili o addirittura superiori rispetto a un tradizionale allenamento continuo a intensità moderata di lunga durata (MICT)^1,2,3. Una sessione HIIT è composta da brevi periodi di esercizio ad alta intensità intervallati da esercizi a bassa intensità (recupero attivo) o riposo (recupero passivo). Mentre una sessione giornaliera con un protocollo MICT dura da 30 a 60 minuti, in media, una sessione giornaliera con HIIT può richiedere la metà del tempo o meno da una sessione MICT. Quindi, considerando che gli individui sedentari hanno indicato la mancanza di tempo come la principale barriera per impegnarsi in un programma di esercizio fisico regolare⁴, HIIT può essere un interessante approccio efficiente in termini di tempo per aumentare l'aderenza all'esercizio e migliorare la salute⁵.

Tuttavia, nonostante le crescenti prove che sottolineano i benefici per la salute dell'HIIT, la maggior parte degli studi ha progettato protocolli HIIT per ambienti di laboratorio ben controllati utilizzando attrezzature specializzate ad alto costo, come tapis roulant e cicloergometri. Negli ultimi 5 anni, alcuni studi hanno sottolineato l'importanza di nuovi studi che confermano i benefici per la salute dell'HIIT utilizzando protocolli di esercizio per il mondo reale, ad esempio i protocolli HIIT eseguiti in spazi esterni senza attrezzature specializzate⁶. Tuttavia, la difficoltà di progettare studi ben controllati per testare i protocolli HIIT in ambienti non di laboratorio è stata la sfida principale per i ricercatori in questo campo.

In risposta a questa sfida, qui è stato sviluppato un protocollo HIIT del mondo reale per la ricerca scientifica e la sua efficienza nell'idoneità cardiorespiratoria è stata testata. Un protocollo di addestramento è stato sviluppato utilizzando il test shuttle proposto da Leger et ^al.7 (chiamato Beep Training), e gli effetti dei reggimenti HIIT e MICT basati su questo addestramento Beep su VO₂ max sono stati confrontati in uomini non addestrati in sovrappeso. In breve, sebbene la durata delle sessioni giornaliere con HIIT fosse quasi la metà della durata del protocollo MICT, il Beep Training con HIIT era superiore al Beep Training con MICT nell'aumentare il VO₂ max. Pertanto, l'allenamento Beep con HIIT è un approccio efficiente in termini di tempo e fattibile per migliorare la forma cardiorespiratoria in individui apparentemente sani in sovrappeso / obesi. Inoltre, le persone generiche possono facilmente praticare il protocollo di allenamento dei segnali acustici in quanto è un allenamento fisico a basso costo e facile da implementare in uno scenario reale.

Protocollo

Questo studio è stato approvato dall'Università Federale del Comitato Etico e di Ricerca delle Valli jequitinhonha e Mucuri. Tutti i partecipanti sono stati informati degli obiettivi dello studio e delle procedure sperimentali dello studio e hanno firmato un modulo di consenso informato scritto prima della loro partecipazione.

1. Progettazione sperimentale

1. Selezionare gli individui che soddisfano i criteri di inclusione: individui sani non fumatori di età compresa tra 30 e 50 anni con indice di massa corporea (BMI) di ≥25 kg·^m-2 e consumo massimo di ossigeno inferiore a 50 ml O₂·^kg-1·^min-1 e coinvolgerli in pratiche di esercizio fisico regolare non più di 2 giorni alla settimana negli ultimi 3 mesi.
2. Applicare il questionario di preparazione all'attività fisica (PARq)⁸ per stratificare segni o sintomi di malattie cardiovascolari, metaboliche o qualsiasi altra condizione che impedisca la pratica dell'esercizio fisico.
3. Accoppia i partecipanti in primo luogo per BMI e in secondo luogo per assorbimento massimo di ossigeno (VO₂ max) e dividili in modo casuale in uno dei due gruppi, il gruppo di allenamento continuo a intensità moderata (MICT; n = 11) e il gruppo di allenamento ad intervalli ad alta intensità (HIIT; n = 11).
4. Eseguire il protocollo MICT o HIIT (Figura 1).
5. Registrare il VO₂ max prima e dopo i protocolli di allenamento.

2. Test VO₂ max (protocollo rampa)

1. Familiarizzare i partecipanti con il tapis roulant e il boccaglio utilizzato sull'analizzatore metabolico per almeno 24 ore prima del test.
2. Calibrare l'analizzatore metabolico secondo le raccomandazioni dei produttori.
3. Utilizzare un cardiofrequenzimetro per misurare la frequenza cardiaca dei partecipanti.
4. Posizionare il boccaglio unilaterale non respirante sul paziente assicurandosi di coprire completamente la bocca e il naso del partecipante.
5. Utilizzare il livello di attività fisica del soggetto per programmare la velocità e il grado di incrementi massimi metabolici equivalenti (MET)⁹.
6. Accendi il tapis roulant, seleziona il protocollo Ramp e inserisci il livello di attività fisica del soggetto (cioè il MET massimo stimato).
7. Premere ON per avviare il protocollo Ramp, che inizia con un riscaldamento di 3 minuti a 5 km/h.
   NOTA: Il protocollo di rampa stima la progressione del test in base al livello di attività fisica del soggetto informato e calcola una durata del test da sforzo compresa tra 8 e 12 min.
8. Registra la frequenza cardiaca (HR) e la valutazione dello sforzo percepito (RPE) utilizzando la scala Borg 6-20 ogni minuto del test.
9. Si consideri che il VO₂ max si ottiene quando sono soddisfatti tutti i seguenti criteri: tasso di cambio respiratorio (RER) superiore a 1,10; HR superiore al 95% dell'HR massimo previsto per l'età (220-età); e RPE uguale o superiore a 18.
10. Riportare la velocità del tapis roulant a 5 km/h (valore di riscaldamento) e rimanere sul tapis roulant per altri 3 minuti.
11. Spegnere il tapis roulant e rimuovere il boccaglio dal partecipante.

3. Test del segnale acustico (Leger et ^al.7)

1. Scegli una superficie piana che consenta di posizionare due coni con 20 m di distanza tra loro.
2. Orientare i partecipanti a correre per 20 m (contrassegnati da coni) entro un periodo predeterminato segnalato da un segnale acustico prodotto da un software specifico sviluppato per questo test.
3. Regolare l'apparecchiatura audio collegata al computer con il software.
4. Familiarizzare i partecipanti con il test.
5. Avviare il test.
   NOTA: il software Beep Test riduce automaticamente la temporizzazione del segnale acustico in modo che la velocità di marcia aumenti di 0,5 km/h per ogni fase del test.
6. Terminare il test quando il volontario non riesce più a completare la corsa di 20 m entro il tempo stabilito dal segnale acustico.

4. Protocolli di allenamento

NOTA: La Tabella 1 riassume la progressione dei protocolli di esercizio (MICT e HIIT) durante le 8 settimane di allenamento.

1. Protocollo MICT
   1. Orientare ogni partecipante per mantenere la velocità di corsa durante le sessioni di allenamento secondo il GPS del cardiofrequenzimetro.
   2. Istruire i partecipanti a completare un riscaldamento di 5 minuti eseguendo tratti dinamici e camminando prima di ogni sessione di allenamento.
   3. Indossare un cardiofrequenzimetro (HR) dotato di tracciamento GPS prima di ogni sessione di allenamento.
   4. Inizia la sessione di allenamento.
   5. Istruire i partecipanti a mantenere la velocità e la distanza corrette controllando periodicamente la velocità e la distanza dell'orologio sul cardiofrequenzimetro.
   6. Allena i partecipanti per 2 settimane, tre volte a settimana (lunedì, mercoledì e venerdì), una volta al giorno al 60% della velocità massima individuale raggiunta durante la prova di 20 m (Vmax), coprendo una distanza di 3.500 m per sessione nella prima settimana e 4.000 m per sessione nella seconda settimana.
   7. Allena i partecipanti per 4 settimane, tre volte a settimana (lunedì, mercoledì e venerdì), una volta al giorno al 65% del Vmax, coprendo una distanza di 4.000 m per sessione nella terza settimana, 4.500 m per sessione nella quarta e quinta settimana e 5.000 m per sessione nella sesta settimana.
   8. Allena i partecipanti per 1 settimana, tre volte a settimana (lunedì, mercoledì e venerdì), una volta al giorno al 70% di Vmax, coprendo una distanza di 5.000 m per sessione nella settima settimana.
   9. Allena i partecipanti per 1 settimana, tre volte a settimana (lunedì, mercoledì e venerdì), una volta al giorno al 75% di Vmax, coprendo una distanza di 5.000 m per sessione nell'ottava settimana.
   10. Allena i partecipanti al 70% di Vmax, coprendo una distanza giornaliera di 5.000 m nella settima settimana.
   11. Allena i partecipanti al 75% di Vmax, coprendo una distanza giornaliera di 5.000 m nell'ottava settimana.
   12. Allena il gruppo MICT al mattino o al pomeriggio.
   13. Trasferire i dati registrati dal monitor HR a un computer dopo ogni sessione di allenamento per verificare se sono state raggiunte la distanza e la velocità di corsa prescritte.
   14. Escludere i partecipanti che non completano tutte le sessioni di allenamento della settimana.
   15. Analizzare i dati per garantire che ogni partecipante esegua il rispettivo regime di allenamento in base alla distanza e alla velocità prescritte.
2. Protocollo HIIT
   1. Calcola l'intervallo di tempo tra i segnali acustici ogni 20 m in base al Vmax% prescritto per ogni sessione di allenamento.
   2. Aprire il software Sound Forge PRO.
   3. Immettere le informazioni, ad esempio quanti secondi deve sparare il segnale acustico, quante volte devono verificarsi le riprese per completare ogni sprint di esercizio e il periodo di intervallo tra gli sprint (corrispondente al recupero passivo).
   4. Scarica i singoli file audio in formato MP3.
   5. Invia il file audio del segnale acustico al cellulare di ciascun partecipante.
   6. Segna una corsia con coni ogni 20 m.
   7. Istruire il partecipante a seguire il comando dei suoni del segnale acustico (ascoltandoli attraverso le cuffie), guidando il momento esatto in cui ogni soggetto deve raggiungere il cono (posto ogni 20 m di distanza).
   8. Istruire i partecipanti a completare un riscaldamento di 5 minuti eseguendo tratti dinamici e camminando prima di ogni sessione di allenamento.
   9. Indossare un cardiofrequenzimetro (HR) dotato di tracciamento GPS prima di ogni sessione di allenamento.
   10. Inizia la sessione di allenamento.
   11. Allena i partecipanti con sette sprint (prima settimana) e otto sprint (seconda settimana) di 200 m all'85% di Vmax, intervallati da 1 minuto di recupero passivo tra gli sprint.
   12. Allena i partecipanti con otto sprint (terza settimana), nove sprint (quarta e quinta settimana) e 10 sprint (sesta settimana) di 200 m al 90% di Vmax, intervallati da 1 min di recupero passivo.
   13. Allena i partecipanti con 10 sprint (settima settimana) di 200 m al 95% di Vmax intervallati da 1 min di recupero passivo.
   14. Allena i partecipanti con 10 sprint (ottava settimana) di 200 m al 100% di Vmax intervallati da 1 min di recupero passivo.
   15. Allena il gruppo HIIT una volta al giorno, tre volte alla settimana (lunedì, mercoledì e venerdì) al mattino o al pomeriggio.
   16. Trasferire i dati registrati dal monitor HR su un computer dopo ogni sessione di allenamento.
   17. Escludere i partecipanti che non completano tutte le sessioni di allenamento della settimana.
   18. Analizzare i dati per garantire che ogni partecipante esegua il rispettivo regime di allenamento in base alla distanza e alla velocità prescritte.

5. Analisi statistica

1. Esprimere tutti i dati come deviazione media ± standard.
2. Controllare la normalità dei dati utilizzando il test Shapiro-Wilk.
3. Analizzare i dati utilizzando ANOVA a uno o due vie seguito dal test post-hoc di Tukey; impostare il livello di significatività al 5%.

Risultati

La Tabella 1 mostra i dati di distanza, velocità, tempo di riposo, durata della sessione e frequenza cardiaca media dai gruppi HIIT e MICT. Durante le 8 settimane di allenamento con segnali acustici, la distanza e la durata della corsa sono state più elevate nel MICT rispetto al gruppo HIIT (p < 0,05), mentre la velocità di corsa e la frequenza cardiaca erano più elevate in HIIT rispetto al gruppo MICT (p < 0,05). Questi dati confermano le principali differenze tra i protocolli MICT e HIIT, cioè, me...

Discussione

HIIT è diventata un'alternativa efficiente in termini di tempo al MICT tradizionale. Questo studio presenta un protocollo HIIT a basso costo e facile da implementare per un ambiente reale. La maggior parte degli studi ha dimostrato i benefici per la salute dell'HIIT utilizzando i protocolli HIIT^basati su laboratorio ^6,10 e, recentemente, pochi studi hanno studiato gli effetti dei protocolli HIIT del mondo reale in individui non addestrati in sovrappeso

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
Beep Test software	Bitworks	N/A	version 2.0
Exercise Physiology Measurement & Analysis System	ADI INSTRUMENT	PL3508B80	PowerLab 8/35 and LabChart Pro software (which includes the Metabolic Module for calculating metabolic parameters such as VCO2, VO2, respiratory exchange ratio (RER) and minute ventilation) Bio Amp Gas Analyzer Gas Mixing Chamber Spirometer Thermistor Pod Exercise Physiology Accessory Kit
GraphPad Software	GraphPad Prism	N/A	version 7.00
Heart Rate monitor	Polar	N/A	RS800 Running Computer: The running computer displays and records your heartrate and other exercise data during exercise. 2. Polar WearLink W.I.N.D. transmitter: The transmitter sends the heart rate signal to the running computer. The transmitterconsists of a connector and a strap.
Sound Forge PRO software	Sound Forge	N/A	version 14.00
Treadmill	IMBRASPORT	N/A	Speed from 0 to 24 km/h. Elevation from 0 to 26%. Weight capacity for users up to 220 kg. 4 hp motor (220 v). Automatic lubrication system. With Safety Key and Emergency Stop Button. Runs 14 preset protocols: Bruce, Modified Bruce, mini Bruce, Naughton Ellestad, Balke, Balke-Ware, Astrand, Cooper, Kattus, Male Mader, Female Mader, Stanford and Modified Stanford. Run RAMP PROTOCOL.