Resumen de Tratamiento del síndrome metabólico con ejercicio aeróbico; efecto de distintos tipos de entrenamiento y de la periodización anual
- español
RESUMEN GENERAL El síndrome metabólico (SM) es un conjunto de trastornos cardiovasculares y metabólicos cuya coexistencia aumenta significativamente el riesgo de padecer enfermedad cardiovascular y diabetes mellitus tipo 2 (DMT2). Según la definición armonizada, los componentes del SM incluyen el aumento de la presión arterial, dislipidemia (aumento de triglicéridos y disminución de las lipoproteínas de alta densidad [HDL] en suero), aumento de la glucosa en ayunas y obesidad central (medida por el perímetro de la cintura). La patogenia del SM sigue sin estar totalmente elucidada, aunque se ha establecido que la resistencia a la insulina es el factor de enlace entre los trastornos cardiovasculares y metabólicos que conforman la enfermedad. Los componentes del SM son muy comunes en la población adulta y el SM tiene una prevalencia de 25% que se relaciona en gran medida con el aumento de la obesidad y de los estilos de vida sedentarios. Desde el punto de vista clínico, se debe identificar a los pacientes con SM de manera que se puedan tratar precozmente estos factores de riesgo utilizando las herramientas terapéuticas disponibles tanto farmacológicas como no farmacológicas mediante cambios en el estilo de vida (i.e., manejo del estrés, consejo nutricional y prescripción de ejercicio).
Se ha demostrado que el ejercicio regular y un buen estado de forma física corrigen varios factores de riesgo metabólico y se asocian con una reducción del riesgo de desarrollar muchas enfermedades crónicas. Por estas razones, la inactividad física debe considerarse como un factor importante para el desarrollo del SM. Las guías de manejo y prevención de enfermedades crónicas adquiridas señalan que al menos 150 minutos de actividad física de intensidad moderada por semana se asocian con una menor prevalencia del SM. A este respecto, se ha demostrado que la menor prevalencia de SM se puede observar en aquellos individuos que realizan actividades deportivas de alta intensidad de manera regular (i.e., más de dos horas por semana). Sin embargo, actividades cotidianas menos intensas como caminar, podrían no tener una incidencia significativa en retrasar el desarrollo del SM. Lo anterior indica que la literatura científica actual no aclara el papel del volumen e intensidad del programa de ejercicio en la remisión y prevención del SM y de cada uno de sus componentes.
La presente tesis doctoral se compone de cinco estudios que tienen como objetivo estudiar el efecto terapéutico del ejercicio aeróbico sobre el síndrome metabólico. Para conseguir este objetivo se estudiaron diferentes modalidades de ejercicio (continuo e interválico) a distintas intensidades para poder identificar el más efectivo para mejorar tanto la condición física, como los desarreglos cardiovasculares y metabólicos presentes. También se analizó el efecto de la repetición anual de programas de entrenamiento basados en dichos modos de ejercicio. En el último de estos estudios se determinó el impacto que un programa de entrenamiento anual tiene sobre el uso de medicamentos para controlar los componentes del SM. Por lo tanto, esta tesis analiza el impacto terapéutico del ejercicio.
La monitorización de la frecuencia cardiaca (FC) durante el ejercicio es uno de los métodos más populares para prescribir cargas de ejercicio en los programas de promoción de la salud (i.e., Polar®, Garmin®, etc.). Sin embargo, durante el ejercicio prolongado (i.e., >20 minutos) la FC presenta incrementos progresivos a pesar del mantenimiento de la carga. Por ello, el objetivo del estudio I fue determinar en dos modalidades diferentes de entrenamiento aeróbico (i.e., continuo e interválico) si la carga de trabajo se tiene que disminuir para mantener la FC objetivo. En este estudio se documentó que durante un protocolo de ejercicio interválico de alta intensidad (high intensity interval training; HIIT) fue necesaria una reducción significativa de la carga de trabajo (21%), que se tradujo en reducciones del gasto energético (15%) y del gasto cardiaco (10%).
La hipertensión arterial es uno de los componentes del SM que mejor responde a una sesión de ejercicio. A este respecto se ha documentado en los minutos siguientes al ejercicio una reducción transitoria de las cifras de tensión arterial, que se ha denominado hipotensión post-ejercicio (PEH). Sin embargo, no está muy claros los mecanismos que inducen a la PEH en personas hipertensas y obesas con alto riesgo de accidente cardiovascular. En el estudio II, se comparó la magnitud de la PEH después de dos tipos de ejercicio aeróbico en cicloergómetro (continuo e interválico) en un grupo de sujetos con SM. La HPE fue mayor tras el ejercicio interválico (HIIT) que tras una sesión isocalórica de ejercicio continuo (MICT). Esta bajada en la presión tras el HIIT estaba relacionada con una mayor vasodilatación periférica probablemente inducida por un aumento en la temperatura corporal y el flujo cutáneo que se mantenía durante 45 min tras el ejercicio.
En el estudio III, se determinó el impacto terapéutico sobre los componentes del SM y la capacidad cardiorrespiratoria de tres programas de ejercicio aeróbico de 16 semanas de duración y una frecuencia de tres sesiones por semana. Dos de los programas de ejercicio eran interválicos, uno más corto e intenso (1HIIT) que el otro (4HIIT) y un tercer programa era continuo (MICT) e isoenergético con 4HIIT. Observamos que en individuos con SM y con baja capacidad cardiorrespiratoria inicial (i.e., percentil 15 de las tablas ACSM), cualquiera de los tres programas de entrenamiento aeróbico de 16 semanas es estimulo suficiente para mejorar la capacidad cardiorrespiratoria. Sin embargo, el volumen de ejercicio es el principal factor para mejorar el SM mientras que el tipo de ejercicio (interválico vs. continuo) y la intensidad (70% vs. 100% de la FCMAX) son secundarios.
En el estudio IV, se determinó si existe un efecto acumulativo en la mejora de los componentes del SM tras realizar durante tres años, un programa de entrenamiento de 4 meses de duración por año. Un segundo objetivo fue determinar qué factores del SM son más resistentes al cambio y cuales son más propensos a decaer con el desentrenamiento entre el final de los 4 meses de entrenamiento y el comienzo de un nuevo programa en el año siguiente (i.e., 8 meses de desentrenamiento). Los resultados de este estudio indicaron que se requieren al menos 4 meses de entrenamiento HIIT durante dos años consecutivos para mejorar de manera crónica el SM. Los beneficios de los 4 meses de entrenamiento al reducir la presión arterial no se eliminaron completamente tras los 8 meses de desentrenamiento, permitiendo de esta manera una mejora acumulativa. Por otro lado, tres años de sedentarismo en personas con SM (grupo control) aumentó el riesgo en los siguientes 10 años de padecer enfermedades ateroescleróticas (calculado con el índice Framingham).
En estudio V, se determinó si un programa de entrenamiento aeróbico de 4 meses, repetido durante dos años consecutivos mejora de manera crónica la capacidad cardiorrespiratoria y reduce el uso de medicamentos para controlar los componentes del SM. Los resultados mostraron que un programa de entrenamiento HIIT de 16 semanas durante 2 años consecutivos es suficiente para disminuir de manera crónica el SM y evitar reducciones en la capacidad cardiorrespiratoria. En contraste, un estilo de vida sedentario requiere de aumentos progresivos en el uso de medicamentos para prevenir el empeoramiento de los componentes del SM.
- English
Metabolic syndrome (MetS) is a aggregate of cardiovascular and metabolic derangements which increase the risk for cardiovascular disease (CVD) and type 2 diabetes mellitus (T2DM). According to the harmonized definition by the main scientific associations devoted to the study of cardiovascular and metabolic diseases, MetS components include elevated blood pressure, dyslipidemia (elevated triglycerides and low high-density lipoprotein serum concentrations), elevated blood fasting glucose and central obesity measured by waist circumference. The pathogenesis of the MetS is still not fully elucidated, although insulin resistance seems to be the binding factor among the cardiovascular and metabolic derangements composing the syndrome. MetS components are very common in the adult population with a prevalence of 25% largely related to the increase in obesity and sedentary lifestyles. From a clinical point of view, an early diagnosis of MetS is advantageous since allows early treatment using pharmacologically and non-pharmacologically agents as lifestyle modifications (ie., stress management, nutritional advice and exercise prescription).
Regular exercise and fitness have been shown to correct several metabolic risk factors and are associated with a reduction in the risk of developing many chronic diseases. Conversely, physical inactivity is considered an important contributor to the development of the MetS. Guidelines for prevention and treatment of chronic diseases support that 150 minutes of moderate intensity physical activity per week are associated with a lower prevalence of MetS. For instance, it has been demonstrated that the lowest prevalence of MetS can be observed in those individuals who perform high intensity sport activities on a regular basis (i.e., more than 2 hours per week). However, less intense daily activities such as walking may not have a significant impact on delaying the development of MetS. However, there are uncertainties in the role of the volume and intensity of the exercise program in the remission and prevention of MetS and each of its components.
This dissertation encompass five studies conducted with the aim of determining the therapeutic effect of aerobic exercise on MetS. To achieve this objective, different types of exercise (continuous and interval) at different intensities were studied to identify the most effective training program to improve fitness and MetS. The effect of yearly repetition of a 4 months training program was also analyzed to determine its impact on the use of medications in MetS. Therefore, this thesis also analyzes the therapeutic impact of an exercise training program.
Monitoring heart rate during exercise is one of the most popular methods for monitoring exercise workload in health promotion programs (i.e., Polar®, Garmin®, etc.). However, during prolonged exercise (i.e.,> 20 minutes) heart rate drifts upward even when exercise workload is maintained. The objective of study I was to determine how HR drift may affect two of the most popular aerobic training modalities (i.e, continuous and intervallic) used to promote the health of MetS individuals. It was found that during a protocol of high intensity interval training (HIIT), it was required a significant reduction in workload to maintain target HR (21%), which was related with a reduction in energy expenditure (15%) and cardiac output (10%). This outcome is important to not overestimate the predictions of health improvements when using intervallic exercise programs.
Arterial hypertension is one of the MetS components more responsive to exercise. For instance, after an exercise bout there is a transient reduction in blood pressure which has been named post-exercise hypotension (PEH). However, it is not very clear what is/are the mechanism(s) that induce PEH in hypertensive MetS individuals with a high risk of suffering cardiovascular disease. In study II, the magnitude of the PEH was compared after 2 types of aerobic exercise in a cycle ergometer (continuous and intervallic) in a group of subjects with MetS. The PEH was higher after HIIT than after an isocaloric exercise bout of MICT. This drop-in blood pressure after HIIT was related to a greater peripheral vasodilatation probably induced by an increase in body temperature and skin flow that was maintained during 45 min after exercise.
In study III, we studied the effects on MetS components and CRF of three aerobic exercise programs of different intensity and mode (i.e., continuous vs. intervallic) all of them administered during 16 weeks and with a frequency of three sessions per week. It was observed that in a group of individuals with MetS and low initial CRF (i.e, 15th percentile of the ACSM tables), any of the 16-weeks aerobic training program provide sufficient stimulus to improve CRF. However, the volume of exercise was the main factor to improve MetS, while the type of exercise (intervallic vs. continuous) and intensity (70% vs. 100% of HRMAX) were secondary.
In study IV, the objective was to determine if there is a cumulative improvement in MetS after three years of undergoing a 4 months aerobic training program. A second objective was to determine the resilience of MetS factors and the more prone to relapse with detraining (i.e, 8 months after training end). The results suggests that at least 4 months of HIIT for two consecutive years are required to chronically improve MetS. The blood pressure reduction after 4 months of training were not completely reversed after 8 months of detraining resulting in a cumulative improvement. On the other hand, three years of a sedentary lifestyle in people with MetS (control group) increased the 10 years-risk of suffering atherosclerotic diseases (i.e., Framingham index) In study V, the objective was to determine if a 4-month aerobic training program, repeated for two consecutive years, improved cardiorespiratory fitness (CRF) and affected the use of medications to control the components of MetS. The results showed that 16-weeks of HIIT program for 2 consecutive years is enough to avoid the reductions in CRF observed in the non-exercising control group. In contrast to the exercising group, the non-exercising group required a progressive increases in the use of medicines to prevent the worsening of MetS components.
