Effects of exercise and metformin on the prevention of glucose intolerance: a comparative study

We aimed to evaluate the effects of aerobic exercise training (4 days) and metformin exposure on acute glucose intolerance after dexamethasone treatment in rats. Forty-two adult male Wistar rats (8 weeks old) were divided randomly into four groups: sedentary control (SCT), sedentary dexamethasone-treated (SDX), training dexamethasone-treated (DPE), and dexamethasone and metformin treated group (DMT). Glucose tolerance tests and in situ liver perfusion were undertaken on fasting rats to obtain glucose profiles. The DPE group displayed a significant decrease in glucose values compared with the SDX group. Average glucose levels in the DPE group did not differ from those of the DMT group, so we suggest that exercise training corrects dexamethasone-induced glucose intolerance and improves glucose profiles in a similar manner to that observed with metformin. These data suggest that exercise may prevent the development of glucose intolerance induced by dexamethasone in rats to a similar magnitude to that observed after metformin treatment.

Effects of continuous vs interval exercise training on oxygen uptake efficiency slope in patients with coronary artery disease

The oxygen uptake efficiency slope (OUES) is a submaximal index incorporating cardiovascular, peripheral, and pulmonary factors that determine the ventilatory response to exercise. The purpose of this study was to evaluate the effects of continuous exercise training and interval exercise training on the OUES in patients with coronary artery disease. Thirty-five patients (59.3±1.8 years old; 28 men, 7 women) with coronary artery disease were randomly divided into two groups: continuous exercise training (n=18) and interval exercise training (n=17). All patients performed graded exercise tests with respiratory gas analysis before and 3 months after the exercise-training program to determine ventilatory anaerobic threshold (VAT), respiratory compensation point, and peak oxygen consumption (peak VO2). The OUES was assessed based on data from the second minute of exercise until exhaustion by calculating the slope of the linear relation between oxygen uptake and the logarithm of total ventilation. After the interventions, both groups showed increased aerobic fitness (P<0.05). In addition, both the continuous exercise and interval exercise training groups demonstrated an increase in OUES (P<0.05). Significant associations were observed in both groups: 1) continuous exercise training (OUES and peak VO2 r=0.57; OUES and VO2 VAT r=0.57); 2) interval exercise training (OUES and peak VO2 r=0.80; OUES and VO2 VAT r=0.67). Continuous and interval exercise training resulted in a similar increase in OUES among patients with coronary artery disease. These findings suggest that improvements in OUES among CAD patients after aerobic exercise training may be dependent on peripheral and central mechanisms.

Effect of increased milk intake combined with endurance exercise training on body composition, blood-lipids and inflammatory markers in overweight young males

Consuming low-fat milk (LFM) after resistance training leads to improvements in body composition. Habitual aerobic exercise and dairy intake are relatively easy lifestyle modifications that could benefit a population at risk for becoming obese. Thus, the purpose of this study was to investigate combining increased LFM intake with endurance exercise on body composition, blood-lipid profile and metabolic markers. 40 young males were randomized into four groups: one ingesting 750mL LFM immediately post-exercise, the other 6hrs post-exercise; and two isocaloric carbohydrate groups ingesting at the two different times. Participants completed a 12 week endurance-training program (cycling 1 hour/day at ~60%VO2peak, 5 days/week). 23 participants completed the study. Increases in lean mass (p < 0.05), and decreases in anti-inflammatory marker adiponectin (p < 0.05) were seen in all groups. No other significant changes were observed. Future analyses should focus on longer duration exercise and include a larger sample.

Étude de la réponse aiguë à l'exercice intermittent à haute intensité chez le patient coronarien

L'entraînement par intervalles à haute intensité est plus efficace que l'entraînement continu d’intensité modérée pour améliorer la consommation maximale d’oxygène (VO2max) et le profil métabolique des patients coronariens. Cependant, il n’y a pas de publications pour appuyer la prescription d’un type d’exercice intermittent (HIIE) spécifique dans cette population. Nous avons donc comparé les réponses aiguës cardio-pulmonaires de quatre sessions différentes d’exercice intermittent dans le but d’identifier l’exercice optimal chez les patients coronariens. De manière randomisée, les sujets participaient aux sessions d’HIIE, toutes avec des phases d’exercice à 100% de la puissance maximale aérobie (PMA), mais qui variaient selon la durée des phases d’exercice et de récupération (15s ou 1 min) et la nature de la récupération (0% de la PMA ou 50% de la PMA). Chaque session était réalisée sous forme de temps limite et l’exercice était interrompu après 35 minutes. En considérant l’effort perçu, le confort du patient et le temps passé au-dessus de 80% de VO2max, nous avons trouvé que l’exercice optimal consistait à alterner des courtes phases d’exercice de 15s à 100% de la PMA avec des phases de 15s de récupération passive. Ensuite, nous avons comparé les réponses physiologiques de l’HIIE optimisé avec un exercice continu d’intensité modérée (MICE) iso-calorique chez des patients coronariens. En considérant les réponses physiologiques, l’aspect sécuritaire (aucune élévation de Troponin T) et l’effort perçu, le protocole HIIE est apparu mieux toléré et plus efficace chez ces coronariens. Finalement, une simple session d’HIIE n’induit pas d’effets délétères sur la paroi vasculaire, comme démontré avec l’analyse des microparticules endothéliales. En conclusion, l’exercice intermittent à haute intensité est un mode d'entraînement prometteur pour les patients coronariens stables qui devrait faire l’objet d’autres études expérimentales en particulier pour les patients coronariens ischémiques.

Étude des réponses physiologiques aiguës à l’exercice intermittent de haute intensité chez le patient insuffisant cardiaque

L’optimisation de l’exercice par intervalles de haute intensité (EIHI) chez les patients insuffisants cardiaques (IC) n’a jamais été étudiée auparavant. Nous avons comparé les réponses cardio-pulmonaires aiguës lors de 4 différents EIHI dans le but de trouver le protocole optimisé chez les patients IC. Les patients IC étaient aléatoirement alloués à 4 sessions d’EIHI. Chaque phase d’exercice était à une intensité de 100% de la puissance aérobie maximale (PAM), mais de différentes durées (30s ou 90s) et de type de récupération (passive ou active). Chaque protocole d’EIHI durait un maximum de 30 minutes ou jusqu’à épuisement. Considérant le temps total d’exercice, l’adhérence, une perception d’effort moins élevée, le confort du patient ainsi que des temps similaires passés à un haut pourcentage du VO2pic, le mode avec intervalles courts (30s) et récupération passive s’est avéré être le protocole d’EIHI optimisé chez ces patients. Suite à cette étude, nous avons voulu comparer les réponses cardio-pulmonaires aiguës d’un exercice continu d’intensité modéré (ECIM) par rapport à celles de l’EIHI optimisé de dépense énergétique équivalente chez les patients IC. L’objectif de cette étude était de comparer les réponses cardio-pulmonaires, l’adhérence, la perception de l’effort, l’inflammation et les biomarqueurs cardiaques. Comparativement à l’ECIM, l’adhérence, l’efficience et la tolérance étaient plus élevées lors de l’EIHI optimisé chez les patients IC tout en produisant un stimulus physiologique important. L’EIHI n’a causé aucune arythmie significative ou d’effets délétères sur l’inflammation (CRP), le BNP et la nécrose myocardique (C-TnT) chez les patients IC. L’EIHI semble être un mode d’exercice prometteur et devrait être considéré lors de la réadaptation cardiaque chez les patients IC.

Comparaison des réponses physiologiques lors d’un exercice incrémental maximal sur vélo immergé et sur terrain sec : aspects biomécaniques, cardiopulmonaires et hémodynamiques.

L’exercice en immersion dans l'eau peut générer des réponses hémodynamiques et cardiorespiratoires différentes à celles de l’exercice sur terraine sec. Cependant, aucune étude n’a comparé ces réponses sur vélo aquatique (VA) à celles sur vélo sur terrain sec (VS) à une même puissance mécanique externe (Pext). À cet égard, le premier travail de cette thèse visait, d’abord, à trouver les équivalences de Pext lors du pédalage sur VA en immersion à la poitrine par rapport au VS au laboratoire, en considérant que cela restait non déterminé à ce jour. Une équation de mécanique des fluides fut utilisée pour calculer la force déployée pour le système de pédalage (pales, leviers, pédales) et des jambes à chaque tour de pédale. Ensuite, cette force totale a été multipliée par la vitesse de pédalage pour estimer la Pext sur VA. Ayant trouvé les équivalences de Pext sur VA et VS, nous nous sommes fixés comme objectif dans la deuxième étude de comparer les réponses hémodynamiques et cardiorespiratoires lors d'un exercice maximal progressif sur VS par rapport au VA à une même Pext. Les résultats ont montré que le VO2 (p<0.0001) et la différence artério-veineuse (C(a-v)O2) (p<0.0001) étaient diminués lors de l’exercice sur VA comparativement à celui sur VS. Parmi les variables hémodynamiques, le volume d’éjection systolique (VES) (p˂0.05) et le débit cardiaque (Qc) (p˂0.05) étaient plus élevés sur VA. En plus, on nota une diminution significative de la fréquence cardiaque (FC) (p˂0.05). Étant donné qu’à une même Pext les réponses physiologiques sont différentes sur VA par rapport à celles sur VS, nous avons effectué une troisième étude pour établir la relation entre les différentes expressions de l'intensité relative de l'exercice (% du VO2max,% de la FCmax,% du VO2 de réserve (% de VO2R) et % de la FC réserve (% FCR)). Les résultats ont démontré que la relation % FCR vs % VO2R était la plus corrélée (régression linéaire) et la plus proche de la ligne d’identité. Ces résultats pourraient aider à mieux prescrire et contrôler l’intensité de l'exercice sur VA pour des sujets sains. Finalement, une dernière étude comparant la réactivation parasympathique après un exercice maximal incrémental effectué sur VA et VS en immersion au niveau de la poitrine a montré que la réactivation parasympathique à court terme était plus prédominante sur VA (i,e. t, delta 10 à delta 60 et T30, p<0.05). Cela suggérait, qu’après un exercice maximal sur VA, la réactivation parasympathique à court terme était accélérée par rapport à celle après l'effort maximal sur VS chez de jeunes sujets sains. En conclusion, nous proposons une méthode de calcul de la puissance mécanique externe sur VA en fonction de la cadence de pédalage. Nous avons démontré que pendant l’exercice sur VA les réponses hémodynamiques et cardiorespiratoires sont différentes de celles sur VS à une même Pext et nous proposons des équations pour le calcul du VO2 dans l’eau ainsi qu’une méthode pour la prescription et le contrôle de l’exercice sur VA. Finalement, la réactivation parasympathique à court terme s’est trouvée accélérée après un effort maximal incrémental sur VA comparativement à celle sur VS.

The hypotensive effect of exercise on IOP : an interaction of physical fitness and parasympathetic efficacy

RÉSUMÉ Suite à une centaine de publications sur la réduction de la PIO post-exercice, il est connu que parmi un grand nombre de programme d'exercices de différentes durées et intensités, les effets hypotenseurs de l'exercice sur la PIO sont atténués chez les sujets en bonne condition physique. Le mécanisme proposé est l'augmentation potentielle de l'efficacité du système parasympathique avec l'activité physique. Le principal objectif de cette thèse est d'identifier les facteurs contribuants à la réduction de la PIO post-exercice et d'élucider les différents mécanismes possibles. L'étude 1, une méta-analyse, a été menée afin de quantifier les contributions relatives de l'intensité et de la durée de l'effet de l'exercice sur la PIO et la mesure dans laquelle ces variables affectent les sujets sédentaires et normalement actifs. La tendance ressortant des résultats est que la diminution de la PIO suite à de l'exercice aérobie est plus élevée chez les sujets sédentaires que les sujets en bonne condition physique. (ES = -4.198 mm Hg et -2.340 mm Hg, respectivement). L'absence d'un contrôle des liquides ingérés avant l'activité physique est à souligné dans cette étude. L'hyperosmolarité (un effet secondaire de la déshydratation) est l'un des mécanismes proposés influant l'effet hypotenseur de l'exercice. L'étude 2 comparait la réduction de la PIO dans deux conditions, soit hypohydraté et hyperhydraté, avant, pendant et après un effort de 90 minutes sur un ergocycle. Après une diminution initiale pour les deux conditions, la PIO revient aux valeurs de départ pour la condition hypohydratée malgré une perte de poids significative et elle augmente pour la condition hyperhydratée (résultat du protocole d'hydratation). Étant donné le niveau élevé de participants en bonne condition physique dans l'étude 2, la troisième étude a été conçue afin de etude la relation entre la PIO et la condition physique. À l'aide d'analyses corrélationnelles il a été possible d'observer la relation entre le test de vo2max et la moyenne des mesures de PIO prises sur un intervalle de huit semaines. Une relation significative n'existait que pour les participants se situant dans la portion supérieure du continuum de la condition physique. Conclusion: Les résultats de la présente étude suggèrent que l'effet hypotenseur de l'exercice sur la PIO est probablement une réponse homéostatique à la dérégulation de l'humeur aqueuse causée par l'initiation de l'exercice et le protocole d'ingestion de fluides pré-exercice.

Exercise changes the size of cardiac neurons and protects them from age-related neurodegeneration

Aging leads to changes in cardiac structure and function. Evidence suggests that the practice of regular exercise may prevent disturbances in the cardiovascular system during aging. We studied the effects of aging on the morphology and morphometry of cardiac neurons in Wistar rats and investigated whether a lifelong moderate exercise program could exert a protective effect toward some deleterious effects of aging. Aging caused a significant decline (28%) in the number of NADH-diaphorase-stained cardiac Animals submitted to a daily session of 60 min, 5 day/week, at 1.1 km/h of running in treadmill over the entire life span exhibited a reversion of the observed decline in the number of cardiac neurons. However, most interesting was that the introduction of this lifelong exercise protocol dramatically altered the sizes of cardiac neurons. There was a notable increase in the percentage of small neurons in the rats of the exercise group compared to the sedentary animals. This is the first time that a protective effect of lifelong regular aerobic exercise has been demonstrated on the deleterious effects of aging in cardiac neurons. (C) 2009 Elsevier GmbH. All rights reserved.

EFFECT OF EXERCISE ON GLUTAMINE SYNTHESIS AND TRANSPORT IN SKELETAL MUSCLE FROM RATS

P>Reductions in plasma glutamine are observed after prolonged exercise. Three hypotheses can explain such a decrease: (i) high demand by the liver and kidney; (ii) impaired release from muscles; and (iii) decreased synthesis in skeletal muscle. The present study investigated the effects of exercise on glutamine synthesis and transport in rat skeletal muscle. Rats were divided into three groups: (i) sedentary (SED; n = 12); (ii) rats killed 1 h after the last exercise bout (EX-1; n = 15); and (iii) rats killed 24 h after the last exercise bout (EX-24; n = 15). Rats in the trained groups swam 1 h/day, 5 days/week for 6 weeks with a load equivalent to 5.5% of their bodyweight. Plasma glutamine and insulin were lower and corticosterone was higher in EX-1 compared with SED rats (P < 0.05 and P < 0.01, respectively). Twenty-four hours after exercise (EX-24), plasma glutamine was restored to levels seen in SED rats, whereas insulin levels were higher (P < 0.001) and costicosterone levels were lower (P < 0.01) than in EX-1. In the soleus, ammonia levels were lower in EX-1 than in SED rats (P < 0.001). After 24 h, glutamine, glutamate and ammonia levels were lower in EX-24 than in SED and EX-1 rats (P < 0.001). Soleus glutamine synthetase (GS) activity was increased in EX-1 and was decreased in EX-24 compared with SED rats (both P < 0.001). The decrease in plasma glutamine concentration in EX-1 is not mediated by GS or glutamine transport in skeletal muscle. However, 24 h after exercise, lower GS may contribute to the decrease in glutamine concentration in muscle.

Modelos matemáticos para estimativa do consumo máximo de oxigênio pela ventilometria de esforço em indivíduos saudáveis

The relation between metabolic demand and maximal oxygen consumption during exercise have been investigated in different areas of knowledge. In the health field, the determination of maximal oxygen consumption (VO2max) is considered a method to classify the level of physical fitness or the risk of cardiocirculatory diseases. The accuracy to obtain data provides a better evaluation of functional responses and allows a reduction in the error margin at the moment of risk classification, as well as, at the moment of determination of aerobic exercise work load. In Brasil, the use of respirometry associated to ergometric test became an opition in the cardiorespiratory evaluation. This equipment allows predictions concerning the oxyredutase process, making it possible to identify physiological responses to physical effort as the respiratory threshold. This thesis focused in the development of mathematical models developed by multiple regression validated by the stepwise method, aiming to predict the VO2max based on respiratory responses to physical effort. The sample was composed of a ramdom sample of 181 healthy individuals, men and women, that were randomized to two groups: regression group and cross validation group (GV). The voluntiars were submitted to a incremental treadmill test; objetiving to determinate of the second respiratory threshold (LVII) and the Peak VO2max. Using the método forward addition method 11 models of VO2max prediction in trendmill were developded. No significative differences were found between the VO2max meansured and the predicted by models when they were compared using ANOVA One-Way and the Post Hoc test of Turkey. We concluded that the developed mathematical models allow a prediction of the VO2max of healthy young individuals based on the LVII

Muscle response to the association of statin and physical exercise in rats

Physical exercise and statins, which are recommended for the treatment of dyslipidemia, are independently associated to the occurrence of muscle injury. The objective is analyze the effect of aerobic exercise associated to the use of simvastatin on the morphology of the gastrocnemius muscle. Thirty Wistar rats were divided into six groups, two of which received a standard diet (1 sedentary and 1 exercised) and four (1 sedentary with medication, 1 sedentary without medication, 1 exercised with medication, 1 exercised without medication) received a hypercholesterolemic diet (standard diet with the addition of cholesterol and coconut oil). Simvastatin (20 mg/Kg) was administered five days a week for eight weeks, together with aerobic training on a treadmill (9.75 m/min) for 60 minutes a day. The gastrocnemius muscle was removed, sliced, stained with Hematoxylin-Eosin and submitted to a histochemical reaction to determine mitochondrial activity. The data were analyzed using a paired t-test, analysis of variance and Scheffe's post hoc test (p<0.05). Greater histological alterations were found in the medicated and exercised animals, with a greater frequency of occurrence as well. The histochemical analysis revealed that the medicated groups had fibers with more intensive mitochondrial activity alongside fibers with an absence of reaction. The morphometric analysis revealed no significant differences between groups. It is suggested that simvastatin is a medication that leads to the occurrence of muscle injury and its administration in association with physical activity may exacerbate these injuries. This finding may be related to cellular respiration.

Inflammation, Diabetes, and Chronic Kidney Disease: Role of Aerobic Capacity

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Influência do exercício aeróbio na renina de portadores de hipertensão arterial com sobrepeso

FUNDAMENTO: A atividade do sistema renina-angiotensina-aldosterona tem relação direta com sobrepeso e sedentarismo, e essas variáveis se associam à hipertensão arterial (HA). O exercício aeróbio propicia melhor controle da pressão arterial (PA) por agir nos mecanismos da regulação pressórica, dentre eles, a atividade de renina plasmática (ARP). OBJETIVO: Avaliar a influência do exercício aeróbio sobre ARP em portadores de HA com sobrepeso. MÉTODOS: Foram avaliados níveis pressóricos, bioquímicos e antropométricos pré e pós-treinamento de 16 semanas, três vezes por semana, a 60%-80% da frequência cardíaca máxima. Os dados foram expressos em média ± desvio padrão ou mediana e intervalo interquartílico, e analisados pelo teste t, Mann-Withney e ANOVA (p < 0,05). RESULTADOS: Vinte indivíduos apresentaram média de idade de 57 ± 7,0 anos e índice de massa corpórea de 30 ± 3,5 kg/m². O treinamento aeróbio promoveu a redução da porcentagem de gordura corporal (35 ± 7,8 para 30 ± 5,6 %), da frequência cardíaca (FC) (80 ± 10,4 para 77 ± 8,5 bpm) e da pressão de pulso (PP) (50 ± 11,8 para 46 ± 10,0 mmHg) na amostra geral (p < 0,05), sem redução da ARP, que variou de 0,8 (0,45-2,0) a 1,45 (0,8-2,15) ηg/ml/h (p = 0,055). No grupo com redução da circunferência abdominal (CA) (n = 8) houve redução da PA sistólica e PP (p < 0,05). No grupo sem redução da CA, nenhuma das variáveis pressóricas apresentou alteração. A ARP não se associou com nenhuma variável estudada. O efeito do treinamento aeróbio associou-se à redução da PP na casuística total e à redução da PA sistólica no subgrupo com redução da CA. CONCLUSÃO: O treinamento aeróbio não reduziu a ARP em hipertensos com sobrepeso.

Máxima fase estável de lactato sanguíneo e potência crítica em ciclistas bem treinados

O principal objetivo deste estudo foi comparar a intensidade correspondente à máxima fase estável de lactato (MLSS) e a potência crítica (PC) durante o ciclismo em indivíduos bem treinados. Seis ciclistas do sexo masculino (25,5 ± 4,4 anos, 68,8 ± 3,0kg, 173,0 ± 4,0cm) realizaram em diferentes dias os seguintes testes: exercício incremental até a exaustão para a determinação do pico de consumo de oxigênio (VO2pico) e sua respectiva intensidade (IVO2pico); cinco a sete testes de carga constante para a determinação da MLSS e da PC; e um exercício até a exaustão na PC. A MLSS foi considerada com a maior intensidade de exercício onde a concentração de lactato não aumentou mais do que 1mM entre o 10º e o 30º min de exercício. Os valores individuais de potência (95, 100 e 110% IVO2pico) e seu respectivo tempo máximo de exercício (Tlim) foram ajustados a partir do modelo hiperbólico de dois parâmetros para a determinação da PC. Embora altamente correlacionadas (r = 0,99; p = 0,0001), a PC (313,5 ± 32,3W) foi significantemente maior do que a MLLS (287,0 ± 37,8W) (p = 0,0002). A diferença percentual da PC em relação à MLSS foi de 9,5 ± 3,1%. No exercício realizado na PC, embora tenha existido componente lento do VO2 (CL = 400,8 ± 267,0 ml.min-1), o VO2pico não foi alcançado (91,1 ± 3,3 %). Com base nesses resultados pode-se concluir que a PC e a MLSS identificam diferentes intensidades de exercício, mesmo em atletas com elevada aptidão aeróbia. Entretanto, o percentual da diferença entre a MLLS e PC (9%) indica que relação entre esses dois índices pode depender da aptidão aeróbia. Durante o exercício realizado até a exaustão na PC, o CL que é desenvolvido não permite que o VO2pico seja alcançado.

Efeitos do estado e especificidade do treinamento aeróbio na relação %VO2max versus %FCmax durante o ciclismo

OBJETIVO: Determinar os efeitos do estado e especificidade de treinamento aeróbio na relação entre o percentual do consumo máximo de oxigênio (%VO2max) e o percentual da frequência cardíaca máxima (%FCmax) durante o exercício incremental realizado no cicloergômetro. MÉTODOS: Sete corredores, 9 ciclistas, 11 triatletas e 12 sedentários, todos do sexo masculino e aparentemente saudáveis, foram submetidos a um teste incremental até a exaustão no cicloergômetro. Regressões lineares entre %VO2max e %FCmax foram determinadas para cada indivíduo. Com base nessas regressões, foram calculados %FCmax correspondentes a determinados %VO2max (50, 60, 70, 80 e 90%) de cada participante. RESULTADOS: Não foram encontradas diferenças significantes entre todos os grupos nos %FCmax para cada um dos %VO2max avaliados. Analisando-se os voluntários como um único grupo, as médias dos %FCmax correspondentes a 50, 60, 70, 80 e 90% %VO2max foram 67, 73, 80, 87, e 93%, respectivamente. CONCLUSÃO: Nos grupos analisados, a relação entre o %VO2max e %FCmax durante o exercício incremental no ciclismo não é dependente do estado e especificidade do treinamento aeróbio.