Short-term effects of dietary fat on intramyocellular lipid in sprinters and endurance runners

Abstract
The effect of short-term fat loading on intramyocellular lipid (IMCL) in different types of muscle in endurance runners and sprinters has not been fully elucidated yet. The purpose of this study was to investigate the effect of dietary lipid on IMCL in soleus muscle (SOL) and tibialis anterior muscle (TA) during training period in endurance runners and sprinters. Seven male endurance runners and 7 male sprinters were selected to participate in the study. We measured TA- and SOL-IMCL levels after 3-day course of isocaloric normal- (25%), high- (60%), and low-fat (10%) diet during training period by (1)H-magnetic resonance spectroscopy in each subject. In sprinters, TA- and SOL-IMCL levels were comparable after each diet protocol. However, in endurance runners, TA-IMCL levels after normal-fat and high-fat diets were 1.7 times and 3.0 times higher than that after low-fat diet, respectively. The SOL-IMCL values after normal-fat diet and high-fat diet were 1.5 times and 1.6 times higher than that after low-fat diet, respectively. In addition, the TA-IMCL level after high-fat diet, but not SOL-IMCL, was significantly higher compared with that after normal-fat diet. Our data suggested that short-term dietary fat challenge during training period significantly altered IMCL level in endurance runners, but not in sprinters. In addition, response to fat loading on IMCL was influenced by variation of muscle type in endurance runners. These phenotypic and regional differences might be explained by differences in type of exercise training and muscle fiber composition.

اثرات کوتاه مدت چربی رژیم غذایی بر چربی intramyocellular
(چربی ذخیره شده در قطرات سلول های عضله) در دوندگان سرعت و استقامت
چکیده
اثر کوتاه مدت دریافت چربی در چربیintramyocellular (IMCL) در انواع مختلف عضله در دوندگان استقامتی و سرعتی هنوز به طور کامل روشن نشده است. هدف از این مطالعه، بررسی اثر چربی رژیم غذایی بر روی IMCL در عضله سولئوس (SOL) و عضلات درشت نی قدامی (TA) در طول دوره تمرین در دوندگان استقامت و سرعت می باشد. هفت دونده استقامت مرد و هفت دونده سرعت مرد برای شرکت در مطالعه انتخاب شده بودند. ما سطوح TA- و SOL - IMCL پس از دوره 3 روزه ایزوکالری رژیم غذایی نرمال (25 %) بالا (60%) و کم چرب (10 % ) را در طول دوره تمرین توسط طیف سنجی تشدیدH مغناطیسی در هر فرد اندازه گیری کردیم. در دوندگان سرعت، سطوح TA- و SOLIMCپس از هر پروتکل رژیم غذایی قابل مقایسه بود. با این حال، در دوندگان استقامت، سطوح TA- IMCL پس از رژیم های غذایی با چربی نرمال و با چربی بالا 1.7 برابر و 3.0 برابر بیشتر از آن است که پس از رژیم غذایی کم چربی بود. مقادیر SOL - IMCL پس از رژیم غذایی با چربی نرمال و رژیم غذایی با چربی بالا 1.5 برابر و 1.6 برابر بیشتر از آن است که پس از رژیم غذایی کم چربی بود. علاوه بر این، سطح TA- IMCL اما نه SOL - IMCL ، پس از رژیم غذایی با چربی بالا به طور معنی داری در مقایسه با رژیم غذایی با چربی نرمال بالاتر بود. اطلاعات ما نشان می دهد که چالش چربی رژیم غذایی کوتاه مدت در طول دوره تمرین به طور معنی داری سطح IMCL را در دوندگان استقامت، اما نه در دوندگان سرعت تغییر داده است. علاوه بر این، واکنش به دریافت چربی در IMCL تحت تاثیر تنوع نوع عضله در دوندگان استقامت می باشد. این تفاوت های فنوتیپی و منطقه ای ممکن است توسط تفاوت هایی در نوع تمرینات آموزشی و ترکیب فیبر عضله توضیح داده شود.

1- مقدمه
مطالعات اخیر نشان داده اند که سطوح چربی intramyocellular (IMCL) افزایش یافته، شامل تری گلیسرید، با مقاومت به انسولین مرتبط می باشد (4-1). مقادیر IMCL بالا به اختلال در بیوانرژیک میتوکندری و ظرفیت اکسیداتیو در عضله اسکلتی مرتبط می باشد. چربی Intramyocellular می تواند توسط پروتون طیف سنجی تشدید مغناطیسی (H -MRS) به طور غیرتهاجمی اندازه گیری شده و یک نشانگر مفید از مقاومت به انسولین در محیط بالینی می باشد. با این حال، در ورزشکاران استقامتی آموزش دیده، که عمیقاً به انسولین حساس می باشند، سطح IMCL به شکلی متناقض افزایش یافته است (8). علاوه بر این، سطوح IMCL با جذب اکسیژن حداکثر (〖V ̇O〗_2max) در افراد سالم بدون چربی مرتبط می باشد (9)؛ و تمرینات آموزشی IMCL را در افراد مسن افزایش می دهد (10). بنابراین، سطح IMCL همواره با مقاومت به انسولین همراه نمی باشد. در حالی که IMCL به عنوان شاخص های فیزیولوژیکی از عملکرد عضله اسکلتی به خوبی به رسمیت شناخته شده، سطح IMCL به نظر می رسد که به وسیله عوامل مختلف که هنوز به طور کامل روشن نشده اند تحت تاثیر قرار می گیرد.
سیستم عضلانی شامل انواع مختلفی از عضلات است که شامل نسبت های مختلف از انواع فیبر عضلانی می باشد.
عضله سولئوس (SOL) عضله ای معمولی شامل نسبت بالایی از فیبرهای عضلانی نوع I ( اکسیداتیو کند انقباض) می باشد، در حالی که عضلات درشت نی قدامی (TA) عضله ای معمولی با بخش بزرگی از فیبرهای نوع II (گلیکولیتیک تند انقباض) می باشد (11). این گزارش شده است که دوندگان سرعت ترکیب فیبر نوع I و ظرفیت هوازی نسبتاً کم دارند، در حالی که هر دو این پارامترها در دوندگان استقامت بالا است (12). مطالعات هیستوشیمی قبلی نشان داده اند که فیبر نوع Iشامل 3 برابر IMCL بالاتر از فیبر نوع II می باشد (13). بازتاب این تفاوت،SOL شاملIMCL 3 برابر بیشتر از TA می باشد (14).
اگر چه عوامل فوق ذکرIMCL را تعیین می کنند، این نیز گزارش شده است که IMCL تحت تأثیر تمرین و چربی رژیم غذایی می باشد. مطالعات قبلی نشان می دهد که تمرین استقامتیIMCL را کاهش داده و اینکه چربی رژیم غذایی بالا با مقادیر IMCL افزایش یافته مرتبط می باشد (20 – 15). به علاوه، این گزارش شده است که رژیم غذایی پر چربی (60 % - 55 % چربی) به مدت 3 روز توسط تقریباً 50 % ، TA- IMCL را افزایش داده در حالی که SOL - IMCL به طور معنی داری در افراد سالم تحت تاثیر قرار نمی گیرد. در مطالعه مشابهی نیز گزارش شده است که یک رژیم غذایی کم چرب (23 % - 18 % چربی) سطح IMCL را در هر دو TA وSOL تغییر نمی دهد. چالش های رژیم غذایی کوتاه مدت مشابه برای دوندگان استقامت در طول دوره آموزش به منظور ارتقاء عملکردشان به کار گرفته شده بود، به دلیل IMCL کم که ممکن است عملکرد تمرینی را محدود کند (21). با این حال، اثر دریافت چربی در TA- و SOL - IMCL در دوندگان استقامت هنوز به طور کامل روشن نشده است. بر این اساس، ما فرض کردیم که 3 روز دریافت چربی ممکن است سطح IMCL را در دوندگان استقامت در طی دوره آموزش تحت تأثیر قرار دهد و اینکه واکنش به دریافت چربی در IMCL ممکن است توسط تنوع نوع عضله مشاهده شده در TA و SOL تحت تاثیر قرار گیرد. علاوه بر این، اثر این چالش های رژیم غذایی در دوندگان سرعت هنوز به طور کامل روشن نشده است.
مطالعه حاضر به منظور بررسی اثر 3 روز دریافت چربی در TA- و SOL - IMCL در دوندگان استقامت و دوندگان سرعت در طول دوره آموزش طراحی شده بود. برای این هدف، ما هفت دونده استقامت و هفت دونده سرعت وارد مطالعه کردیم. در هر موضوع، ما سطوح TA- و SOL - IMCL را پس از یک دوره 3 روزه از رژیم غذایی با چربی نرمال، بالا و کم، اندازه گیری کردیم. ما نشان دادیم که فنوتیپ (دوندگان استقامت و دوندگان سرعت) و نوع عضله ( TA و SOL ) تغییرات در IMCLناشی از هر رژیم غذایی را تحت تاثیر قرار می دهند.
2- مواد و روش ها
2-1- افراد شرکت کننده و آزمون های اولیه
هفت دونده استقامت مرد (متوسط زمان دویدن 5000 متر = 15 دقیقه، 32 ثانیه) و هفت دونده سرعت مرد (دوندگان 100 تا 400 متر) برای شرکت در این مطالعه انتخاب شده بودند. همه افراد متعلق به باشگاه دو و میدانی دانشگاه Juntendo و به خوبی آموزش دیده و سالم بودند و با هیچ دارویی برای بیماری های مزمن درمان نشده بودند. همه افراد رضایتنامه آگاهانه کتبی به این مطالعه ارائه کرده بودند، که توسط کمیته اخلاق دانشگاه Juntendo تصویب شده بود. 〖V ̇O〗_2max توسط آزمون تمرینی افزایشی با دوچرخه ارگومتر ثابت مکانیکی مدرج تعیین شده بود (818E ؛ Monark ، Vansbro ، سوئد ). در این آزمایش، افراد شروع به پدال زدن در 1.5 کیلوپوند (KP) نمودند و حجم کار هر 4 دقیقه KP 1 افزایش می یافت. از افراد خواسته شد تا میزان پدال زدن 50 دور در دقیقه را حفظ نمایند. پس از 12 دقیقه تمرین، حجم کار توسط KP 0.5 در هر 1 دقیقه تا زمان خستگی افزایش می یافت. داده های گاز تنفسی در هر 30 ثانیه میانگین گیری شده بود. گازهای تنفسی با استفاده از آنالیزورهای مدار باز خودکار O_2 و CO_2 با دستگاه سنجش جریان سیم گرم تجزیه و تحلیل شده بودند (AE300S ؛ علوم پزشکی Minato ، اوزاکا ، ژاپن). مجموع محتوای چربی بدن (درصد چربی) با تحلیل های خاصی اندازه گیری شده بودند (InBody ؛ BIOSPACE ،توکیو، ژاپن).
2-2- طراحی مطالعه
پروتکل آزمایش در شکل 1. مشخص شده است. هر فرد 3 آزمایش را در یک طرح متقاطع تصادفی، با 3- 2 هفته دوره استراحت جدا از هر آزمایش تکمیل کرده بود. تمام افراد پس از 3 روز کنترل رژیم غذایی با چربی نرمال از رژیم غذایی با چربی کم و یا بالا مصرف کرده بودند. لیست آموزش هفتگی برای دوندگان استقامت تقریباًٌ 20 کیلومتر دویدن در هر روز با سرعت انتخابی خودشان ( 70 % - 60 % 〖V ̇O〗_2max) در طول دوره مداخله بود، در حالی که برای دوندگان سرعت، آموزش دویدن بی هوازی بود ( 30 تا 400 متر آموزش دو سرعت). هر دو لیست های آموزشی تقریباً در هر یک از پروتکل ها ثابت شده و توسط مربیان مدیریت شده بود. در همه افراد، یک دوره آموزش رایگان برای حدود 20 ساعت قبل از اندازه گیری IMCL برنامه ریزی شده بود. چربی Intramyocellular توسطH -MRS به شرح زیر اندازه گیری شده بود. پس از آن، نمونه های خون از هر فرد برای آزمایش های بیوشیمیایی و تجزیه و تحلیل گاز تنفسی به دست آمده بود.

2-3- تغییر رژیم غذایی
در طول دوره مداخله، افراد وعده غذایی بسته بندی شده دریافت کرده و از خوردن هر چیز دیگری منع شده بودند. هر فرد ایزوکالری رژیم غذایی با چربی کم ( 10% چربی، 70% کربوهیدرات ، 20% پروتئین)، چربی نرمال ( 25% چربی، 55% کربوهیدرات ، 20 % پروتئین) یا چربی بالا ( 60% چربی، 20 % کربوهیدرات ، 20 % پروتئین) پیرو رژیم غذایی با چربی نرمال 3 روزه دریافت کرده بود. ترکیب چربی رژیم غذایی با چربی بالا شامل 32 % چربی اشباع شده، 40% چربی اشباع نشده تکی و 28% اسید چرب اشباع نشده دوگانه بود. این ترکیب چربی شبیه رژیم غذایی معمول ژاپنی ها می باشد. انرژی و مواد غذایی محتوای رژیم های غذایی کنترل شده توسط یک شرکت مواد غذایی آماده شده بود ( مواد غذایی Musashino ، سایتاما، ژاپن).
2-4- آزمون های بیوشیمیایی
قند خون و اسید چرب آزاد (FFA) در حالت ناشتا با استفاده از آنالیزورهای خودکار اندازه گیری شده بود (SRL آزمایشگاهی، توکیو، ژاپن). غلظت انسولین پلاسما و لپتین توسط ایزوتوپ تعیین شده بودند (تحقیقات LINCO، خیابان چارلز، MO). غلظت سرم آدیپونکتین توسط روش ایمونوسوربنت (روش ایمنیELISA) متصل به آنزیم اندازه گیری شده بود (داروسازیOtsuka ، توکیو، ژاپن).
2-5- پروتون طیف سنجی تشدید مغناطیسی
چربی Intramyocellular در حالت ناشتا همان طور که قبلاً توضیح داده شد اندازه گیری شده بود (25 – 23). به طور خلاصه، مقادیر IMCL ازTA و SOL توسطH -MRS با استفاده از یک حلقه سیم پیچی مفصلی اندازه گیری شده بود ( VISART EX V4.4،توشیبا، توکیو، ژاپن). وکسل های (1.2× 1.2× 1.2 cm^3 ) در عضله اجتناب از چربی داخل پوستی قابل مشاهده و رگ های خونی، و محل های وکسل با دقت در هر آزمون مطابقت داده شده بودند. شاخص های تصویربرداری به شرح زیر تعیین شده بودند: زمان تکرار، 1500میلی ثانیه؛ زمان اکو، 136 میلی ثانیه؛ تعداد کسب شده، 192 و 1024 داده بیش از یک طیف با عرض 1000 کیلوهرتزی. پس از آزمایش، تشدیدها توسط ارجاع به شدت سیگنال متیلن (چربی - S) ، با حداکثر در حدود ppm 1.25 مشاهده شده صورت گرفته بودند. چربی Intramyocellular توسط چربیS- و با استفاده از یک سیگنال کراتین در ppm 3.0 (Cre) به عنوان مرجع، اندازه گیری شده بود و به عنوان میزانی نسبت به Cre بیان شده بود (S-fat/Cre).
2-6- تجزیه و تحلیل آماری
تمام داده ها به صورت متوسط ± SEM بیان شده بودند. تفاوت بین 2 گروه با استفاده از آزمون های t جفت نشده مورد آزمایش قرار گرفته بودند. تجزیه و تحلیل واریانس و آزمون آماری نیومن – کئولس اقدامات مکرر به منظور بررسی اثرات هر یک از مداخله های رژیم غذایی در IMCL و دیگر شاخص های اندازه گیری شده به کار گرفته شده بود. تجزیه و تحلیل رگرسیون خطی ساده به منظور بررسی ارتباط شاخص های متابولیک انجام شده بود. اهمیت آماری P<0.05 در نظر گرفته شده بود.

3- نتایج
3-1- ویژگیهای افراد و رژیم غذایی با چربی بالا و پایین ناشی از تغییرات شاخصهای متابولیک
جدول 1 مشخصات افراد شرکت کننده را لیست کرده است. 〖V ̇O〗_2max قبل از دوره مطالعه اندازه گیری شده و داده های دیگر بعد از دوره رژیم غذایی با چربی نرمال به دست آمده بود. دوندگان استقامت به طور معنی داری کوتاه تر و شاخص توده بدن شان کوچکتر بوده، و 〖V ̇O〗_2max شان بیشتر از دوندگان سرعت می باشد. جدول 2 اثرات مداخله تغذیه ای در شاخص های متابولیکی مختلف را در 2 گروه از افراد نشان می دهد. در هر دو گروه مداخله رژیم غذایی، وزن و درصد چربی بدن را تغییر نمی دهد. با این حال، غلظت قند خون و انسولین ناشتا پس از رژیم غذایی کم چرب و پر چرب در مقایسه با پروتکل رژیم غذایی با چربی نرمال در دوندگان سرعت، اما نه در دوندگان استقامت به طور معنی داری کاهش یافته بود. در دوندگان سرعت، غلظت سرم FFA پس رژیم غذایی با چربی بالا نسبت به رژیم غذایی با چربی نرمال به طور معنی داری بالاتر بود. غلظت سرم آدیپونکتین پس از رژیم غذایی کم چرب و پر چرب در دوندگان سرعت به طور معنی داری پایین تر بود، در حالی که هیچ تغییراتی در دوندگان استقامتی مشاهده نشده بود. غلظت سرم آدیپونکتین در دوندگان استقامتی پس از رژیم غذایی کم چرب و پر چرب در مقایسه با دوندگان سرعت به طور معنی داری بالاتر بود. غلظت سرم لپتین کم بود اما پس از رژیم غذایی با چربی بالا به طور معنی داری در دوندگان استقامتی کاهش یافته بود (جدول 2).
3-2- تغییرات در سطح IMCL منطقه ای در دوندگان سرعت و دوندگان استقامت
در دوندگان سرعت، سطوح TA- و SOL - IMCL پس از هر پروتکل رژیم غذایی قابل مقایسه بودند. با این حال، در دوندگان استقامتی، سطوح TA-IMCL پس از رژیم های غذایی با چربی نرمال و چربی بالا 1.7 برابر و 3.0 برابر بیشتر از آن است که پس از رژیم غذایی کم چربی بود ( شکل 2، جدول 3). علاوه بر این، مقادیر SOL – IMCL پس از رژیم غذایی با چربی نرمال و رژیم غذایی پر چرب 1.5 برابر و 1.6 برابر بیشتر از آن است که پس از رژیم غذایی کم چربی بود. سطح TA- IMCL پس از رژیم غذایی با چربی بالا، اما نه SOL - IMCL ، در مقایسه با پس از رژیم غذایی با چربی نرمال به طور معنی داری بالاتر بود. بنابراین، محتوای چربی رژیم غذایی به طور معنی داری سطح IMCL را در دوندگان استقامتی، اما نه در دوندگان سرعت تغییر داده است.

علاوه بر این، واکنش به دریافت چربی در IMCL با تنوع نوع عضله مشاهده شده در TA و SOL در دوندگان استقامتی تحت تأثیر قرار گرفته بود. میانگین سطوح TA- IMCL از دوندگان استقامت پس از رژیم غذایی با چربی نرمال و چربی بالا به طور معنی داری بالاتر از دوندگان سرعت بود، در حالی که SOL - IMCL تنها پس از رژیم غذایی با چربی بالا به طور معنی داری بالاتر بود (جدول 3). به خصوص، سطوح TA- IMCL پس از رژیم غذایی با چربی بالا در تمام دوندگان استقامت از دوندگان سرعت بالاتر بود ( شکل 2). از سوی دیگر، TA- IMCL با SOL پس از رژیم غذایی با چربی بالا همبستگی ندارد.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com