The dose-response effect of high-intensity interval neuromuscular training on health, performance and quality of life in overweight and obese adults

Abstract

Introduction: The rising prevalence of overweight and obesity is a major public health challenge negatively affecting more than one in two adults worldwide and leading risk factors for early death due to its association with several chronic noncommunicable diseases. The role of regular exercise in obesity has been well documented, and therefore it is considered a fundamental component of a comprehensive strategy for preventing, managing and treating this particular chronic metabolic disease. Although the popularity of hybrid-type, interval neuromuscular training programs for the general population has been widely reported; however, this exercise type has not been sufficiently investigated in adults with overweight and obesity.Aim: The aim of the present study was to determine the dose-response effects of a hybrid-type, interval neuromuscular exercise training program (DoIT) on body composition, cardiometabolic health, physical performance, and quality of life in physically inactive individuals with overweight and obesity during a 1-year supervised training intervention in a gym setting. Methods: Ninety-seven middle-aged (44.8±5.2 years) individuals with overweight and obesity (31.2±5.7 kg/m2) (66% female) were randomly assigned to the following groups: (i) no-intervention control (CON, n=29), (ii) DoIT performed once weekly (DoIT-1, n=24), (iii) DoIT performed twice weekly (DoIT-2, n=23) and (iv) DoIT performed thrice weekly (DoIT-3, n=21). DoIT was a time-efficient, intermittent-based, multicomponent exercise protocol using progressive loaded fundamental movement patterns with prescribed work-to-rest intervals (1:3 to 2:1) in a circuit format (2–3 rounds). Somatometric variables, body composition, bone health, physical fitness, cardiac morphology and function, exercise enjoyment, affective valence, and quality of life were assessed at baseline, 6 months, and 12 months following intervention.Results: CON increased all somatometric (+2%, p<0.001) and body composition variables (+2%, p<0.001). In somatometric measures, all DoIT groups reduced body mass (1.8%–5.2%), body mass index, waist circumference (3%–6.6%), waist-to-hip ratio (1.1%–6.6%) at post training compared to baseline (p<0.001). In body composition, all DoIT groups reduced body fat percentage (1.5%–4.5%), fat mass (5%–15%), and trunk fat (0.4%–1.8%) while increasing fat-free mass (1%–2.4%), whole-body and femur bone mineral density (+0.4%–2.2%, p<0.001) as well as bone mineral content (+0.1%–1.8%, p<0.001) at post-training. In physical fitness, all DoIT groups exhibited superior changes than CON in cardiovascular endurance (+18%–23%, p<0.001), muscular strength (+13%–38%, p<0.001), muscular endurance (+42%–159%, p<0.001), flexibility (+12%–42%, p<0.001), passive range of motion (+6%–50%, p=0.001–0.026), static balance (+61%–163%, p<0.001), and functional movement screening (+18%–39%, p<0.001) at post-training. In cardiac morphology, all DoIT groups showed beneficial changes in left ventricular mass (1.9%–8.7%, p<0.001), left ventricular posterior wall end diastole (1%–4.9%, p<0.001), interventricular septum end diastole (1.2%–4.9%, p<0.001), left ventricular internal diameter end diastole (1.2%–4.9%, p<0.001), and right ventricular diameter (1.1%–3%) in time. In cardiac function, all DoIT groups lowered resting heart rate (3%–10%), systolic blood pressure (1.3%–4.8%), diastolic blood pressure (0.8%–3.4%), mean arterial pressure (1%–4.5%), and pulmonary artery pressure (0.9%–1.9%) compared to CON (p=0.001-0.002) and pre-training levels (p<0.001). Additionally, left ventricular stroke volume (+2.5–6.9%, p<0.001) and ejection fraction (1.7%–9.3% p<0.001) increased in all DoIT groups. In psychological markers, exercise enjoyment and affective valence increased in all DoIT groups compared to pre-training levels (+20–50%, p<0.001). Physical and mental component of quality of life increased (+4%–10%, p<0.001) in all DoIT groups compared to CON at post-training. An overall dropout rate of 19.2% (CON: 3.3%, DoIT-1: 20%, DoIT-2: 23.3%, DoIT-3: 30%) and an exercise-related injury rate of 3.3% (DoIT-1: 3.3%, DoIT-2: 3.3%, DoIT-3: 3.3%) were reported. Conclusions: These findings suggest that a high-intensity interval neuromuscular training program incorporating bodyweight drills and resistance-based alternative modes performed under real-world conditions may improve several physiological and psychological indicators, but not widely in a dose-dependent manner in physically inactive, middle-aged adults with overweight/obesity. The results of this study will enable physicians and exercise professionals to follow more efficient exercise prescription guidelines for this popular and effective exercise modality.

Εισαγωγή: Ο αυξανόμενος επιπολασμός των υπέρβαρων και παχύσαρκων ατόμων είναι μια σημαντική πρόκληση για τη δημόσια υγεία που επηρεάζει αρνητικά περισσότερους από έναν στους δύο ενήλικες παγκοσμίως και οδηγεί σε παράγοντες κινδύνου για πρόωρο θάνατο λόγω της συσχέτισής του με πολλές χρόνιες μη μεταδιδόμενες ασθένειες. Ο ρόλος της τακτικής άσκησης στην παχυσαρκία έχει τεκμηριωθεί καλά και ως εκ τούτου θεωρείται θεμελιώδες συστατικό μιας ολοκληρωμένης στρατηγικής για την πρόληψη, τη διαχείριση και τη θεραπεία αυτής της συγκεκριμένης χρόνιας μεταβολικής νόσου. Αν και η δημοτικότητα των προγραμμάτων διαλειμματικής νευρομυϊκής προπόνησης υβριδικού τύπου για τον γενικό πληθυσμό έχει αναφερθεί ευρέως, ωστόσο, αυτός ο τύπος άσκησης δεν έχει διερευνηθεί επαρκώς σε υπέρβαρους και παχύσαρκους ενήλικες.Σκοπός: Ο στόχος της παρούσας μελέτης ήταν να προσδιοριστούν οι επιδράσεις δόσης-απόκρισης ενός τέτοιου πρωτοκόλλου άσκησης (DoIT) στη σύσταση του σώματος, την καρδιομεταβολική υγεία, τη σωματική απόδοση και την ποιότητα ζωής σε σωματικά αδρανή υπέρβαρα και παχύσαρκα άτομα κατά τη διάρκεια μιας ετήσιας επιβλεπόμενης προπονητικής παρέμβασης σε περιβάλλον γυμναστηρίου.Μεθοδολογία: Ενενήντα επτά (66% γυναίκες) υπέρβαρα και παχύσαρκα άτομα (31,2±5,7 kg/m2) μέσης ηλικίας (44,8±5,2 ετών) χωρίστηκαν τυχαία στις ακόλουθες ομάδες: (i) ελέγχου χωρίς παρέμβαση (CON, n=29), (ii) παρέμβασης όπου το DoIT εκτελείται μία φορά την εβδομάδα (DoIT-1, n=24), (iii) παρέμβασης όπου το DoIT εκτελείται δύο φορές την εβδομάδα (DoIT-2, n=23) και (iv) παρέμβασης όπου το DoIT εκτελείται τρεις φορές την εβδομάδα (DoIT-3, n =21). Το DoIT ήταν ένα αποδοτικό στον χρόνο πρωτόκολλο διαλειμματικής άσκησης υβριδικού τύπου, που χρησιμοποιούσε προοδευτικά φορτισμένα βασικά κινητικά μοτίβα με προκαθορισμένα διαστήματα έργου και ανάπαυσης (1:3 έως 2:1) σε κυκλική μορφή (2–3 γύροι). Η σωματομετρία, η σύσταση του σώματος, η φυσική κατάσταση, η καρδιομεταβολική υγεία, η απόλαυση στην άσκηση, το συναισθηματικό σθένος και η ποιότητα ζωής αξιολογήθηκαν κατά την έναρξη, 6 μήνες και 12 μήνες μετά την παρέμβαση.Αποτελέσματα: Όλες οι μεταβλητές σωματομετρίας (+2%, p<0.001) και σύστασης σώματος (+2%, p<0.001) αυξήθηκαν στην CON. Στις μετρήσεις σωματομετρίας, όλες οι ομάδες DoIT μείωσαν το σωματικό βάρος (1.8%–5.2%), το δείκτης μάζας σώματος, την περιφέρεια μέσης (3%–6.6%), το λόγο της περιφέρειας της μέσης και των ισχίων (1.1%–6.6%) μετά τη 12μηνη παρέμβαση συγκριτικά με τις αρχικές μετρήσεις (p<0.001). Στη σωματική σύσταση, όλες οι ομάδες DoIT μείωσαν το ποσοστό σωματικού λίπους (1.5%–4.5%), τη λιπώδη μάζα (5%–15%) και το λίπος στην περιοχή του κορμού (0.4%–1.8%), ενώ αυξήσαν την άλιπη σωματική μάζα (1%–2.4%), την ολόσωμη και την τοπική (ισχίο) οστική πυκνότητα (+0.4%–2.2%, p<0.001) καθώς και την οστική μάζα (+0.1%–1.8%, p<0.001) μετά από 12 μήνες παρέμβασης. Στη φυσική κατάσταση, όλες οι ομάδες DoIT παρουσίασαν ανώτερες αλλαγές σε σχέση με την CON στην καρδιοαναπνευστική αντοχή (+18%–23%, p<0.001), τη μυϊκή δύναμη (+13%–38%, p<0.001), τη μυϊκή αντοχή (+42%–159%, p<0.001), την ευλυγισία (+12%–42%, p<0.001), το παθητικό εύρος κίνησης (+6%–50%, p=0.001–0.026), τη στατική ισορροπία (+61%–163%, p<0.001) και στα λειτουργικά μοτίβα κίνησης (+18%–39%, p<0.001) στο τέλος της παρέμβασης. Στην καρδιακή μορφολογία, όλες οι ομάδες DoIT έδειξαν ευεργετικές αλλαγές στη μάζα της αριστερής κοιλίας (1.9%–8.7%, p<0.001), στο πάχος του οπίσθιου τοιχώματος της αριστερής κοιλίας (1%–4.9%, p<0.001), στην τελική διαστολική διάμετρο της αριστερής κοιλίας (1.2%–4.9%, p<0.001), στο πάχος του μεσοκοιλιακού διαφράγματος (1.2%–4.9%, p<0.001) και στη διάμετρο της δεξιάς κοιλίας (1.1%–3%, p<0.001). Στην καρδιακή λειτουργία, όλες οι ομάδες DoIT μείωσαν την καρδιακή συχνότητα ηρεμίας (3%–10%), τη συστολική αρτηριακή πίεση (1.3%–4.8%), τη διαστολική αρτηριακή πίεση (0.8%–3.4%), τη μέση αρτηριακή πίεση (1%–4.5%) και την πίεση πνευμονικής αρτηρίας (0.9%–1.9%) συγκριτικά τόσο με την CON (p=0.001–0.002) όσο και με τα επίπεδα των αρχικών μετρήσεων (p<0.001). Επιπρόσθετα, ο όγκος παλμού της αριστερής κοιλίας (+2.5–6.9%, p<0.001) και το κλάσμα εξώθησης (1.7%–9.3% p<0.001) αυξήθηκαν σε όλες τις ομάδες DoIT. Στους ψυχολογικούς δείκτες, η απόλαυση στην άσκηση και το συναισθηματική σθένος αυξήθηκαν σε όλες τις ομάδες DoIT σε σύγκριση με αρχικά επίπεδα (+20–50%, p<0.001). Η σωματική και η ψυχική συνιστώσα της ποιότητας ζωής αυξήθηκαν (+4%–10%, p<0.001) σε όλες τις ομάδες DoIT συγκριτικά με την CON στο τέλος της παρέμβασης Τα ποσοστά συμμετοχής για τα DoIT-1, DoIT-2 και DoIT-3 ήταν 87,8%, 86,3% και 85,0%, αντίστοιχα. Αναφέρθηκε ένα συνολικό ποσοστό εγκατάλειψης 19,2% (CON: 3.3%, DoIT-1: 20%, DoIT-2: 23,3%, DoIT-3: 30%) και ένα ποσοστό τραυματισμών 3,3% (DoIT-1: 3,3%, DoIT-2: 3,3%, DoIT-3: 3,3%) που σχετίζεται με την άσκηση.Συμπεράσματα: Αυτά τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι ένα πρόγραμμα διαλειμματικής νευρομυϊκής προπόνησης υψηλής έντασης που ενσωματώνει ασκήσεις σωματικού βάρους και εναλλακτικούς τρόπους προπόνησης αντιστάσεων που εκτελούνται σε πραγματικές συνθήκες μπορεί να βελτιώσει αρκετούς φυσιολογικούς και ψυχολογικούς δείκτες, αλλά όχι ευρέως με δοσοεξαρτώμενο τρόπο σε σωματικά αδρανείς υπέρβαρους και παχύσαρκους μεσήλικες. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης θα επιτρέψουν στους ιατρούς και τους επαγγελματίες της άσκησης να ακολουθήσουν πιο αποτελεσματικές οδηγίες συνταγογράφησης της άσκησης για αυτή τη δημοφιλή και αποτελεσματική μέθοδο άσκησης.