Джули Нантел

1 Катедра по неврология и неврологични науки, Станфордски университет, Станфорд, Калифорния 94305, САЩ

физическа

Мари-Ив Матийо

2 CHU Изследователски център Sainte-Justine, Монреал, Квебек, Канада H3T 1C5

Франсоа Принс

3 Рехабилитационен център Мари-Енфант, Монреал, Квебек, Канада H3T 1C5

4 Катедра по кинезиология, Университет в Монреал, Монреал, QC, Канада H3C 3J7

Резюме

Наднорменото тегло (OW) и затлъстяването (OB) често са свързани с ниски нива на физическа активност. Препоръчва се физическа активност за намаляване на излишното телесно тегло, предотвратяване на възстановяването на телесното тегло и намаляване на последващите рискове от развитие на метаболитни и ортопедични състояния. Трябва обаче да се вземе предвид въздействието на OW и OB върху двигателната функция и ежедневните дейности. OW и OB са свързани с промени в мускулно-скелетната структура, намалена подвижност, промяна на модела на походка и промени в абсолютните и относителните енергийни разходи за дадена дейност. Докато се съобщава за промени в модела на походка в глезена, коляното и бедрото, модификации на нивото на коляното може да са най-предизвикателните за ставната цялост. Този преглед на литературата съчетава понятия и има за цел да даде представа за предписването на физическа активност за тази популация. Обхванатите теми включват последиците от OW и OB върху биомеханичните и физиологичните реакции, свързани с опорно-двигателния апарат и ежедневната физическа активност. Специално внимание е обърнато на ефекта от OW и OB при младежите по време на постурални (изправени) и различни двигателни (ходене, бягане и колоездене) дейности.

1. Въведение

Бездействието като потенциална причина и/или резултат от ОВ представлява голям интерес предвид нарастващите нива на затлъстяване. В световен мащаб през 2005 г. се съобщава за над 400 милиона възрастни, а до 2015 г. се очаква над 700 милиона индивида да имат това състояние [5]. В Канада OB се е увеличил от 14 на 23% от възрастните през последните 25 години [1] и от 3 на 8% при децата [3]. При толкова голям брой хора с ОВ е от решаващо значение да се разберат специфичните нива на активност на тези индивиди, за да се планират и предложат адаптирани интервенции за противодействие на очакваното им намаляване на физическата активност. Полезните ефекти биха били да забавят и дори да спрат прогресирането на наддаването на тегло при индивиди с по-тежки класове OB или да доведат OB индивида в диапазона с наднормено тегло (OW) или нормално тегло (NW). По същия начин пациентите с ОВ могат да се възползват от кардиометаболитните ползи от активния начин на живот, за да намалят по-високия си риск от диабет, хипертония и други сърдечно-съдови заболявания [1], както и да намалят риска от мускулно-скелетни заболявания като остеоартрит на коляното и тазобедрената става (ОА) [6, 7].

Общата цел на настоящия документ е да разбере по-добре въздействието на OW и OB върху двигателните дейности, със специален фокус върху децата. По-конкретно, Раздел 2 има за цел да представи обща информация за структурни и мускулни особености, които трябва да бъдат взети под внимание за OW и OB лица. Ефектът от излишното телесно тегло върху три основни ежедневни дейности е представен съответно в раздели 3, 4 и 5 върху изправяне, ходене и колоездене. За всяка дейност ще бъдат представени биомеханични и физиологични концепции. Тази структура ще улесни по-обширното разбиране на ситуацията на хората от OW и OB, които извършват тези дейности, и би могла да подпомогне развитието на адаптирани интервенции. Последният раздел подчертава концепции, които заслужават внимание при разработването на програми и изследователските области, които заслужават внимание в близко бъдеще.

2. Затлъстяване и мускулно-скелетни нарушения

2.1. Структурни особености

Наднорменото тегло и затлъстяването при възрастни водят до промени в мускулно-скелетната система, които могат да поставят ОВ индивида в по-висок риск от мускулно-скелетна болка [6–9]. Сравняване на OB (BMI 38,8 ± 6,0 kg × m -2) и възрастни от NW (BMI 24,3 ± 3,0 kg × m -2) Hills et al. [8] съобщават, че пациентите с ОБ имат по-високо плантарно налягане, особено под надлъжната дъга и върху метатарзалните глави както при изправяне, така и при ходене. Други проучвания установяват силна връзка между ИТМ и ОА на коляното [10–13]. В голямо едно-сляпо, рандомизирано контролно клинично изпитване, Messier et al. [6] показа, че загубата на тегло с около 5% в резултат на комбинация от диета и физически упражнения подобрява функцията и мобилността и намалява болката при OW и OB възрастни с OA. Въпреки това, както мускулно-скелетната болка, така и ОА са средносрочни и дългосрочни последици от затлъстяването и засягат почти изключително възрастни.

Проучванията при деца и юноши също показват ефект на OW както върху структурата на стъпалото [14, 15], така и върху плантарното разпределение на налягането [16], което може да доведе до по-голяма вероятност децата с OW и OB да изпитват дискомфорт в ходилата по време на дейности с натоварване [16, 15] ]. В проучване Mickle et al. [14] сравнява характеристиките на стъпалата, получени от отпечатъци и отчита по-ниска височина на плантарна дъга при деца с OB (възраст 4,3 ± 0,9 години; ИТМ, 18,6 ± 1,2 kg × m −2) в сравнение с деца от СЗ (възраст 4,3 ± 0,7 години; ИТМ, 15,7 ± 0,7 kg × m -2). Авторите предполагат, че тази разлика може да се дължи на структурни модификации на стъпалото поради излишъка от телесно тегло и че е по-вероятно да причини функционални усложнения в зряла възраст. Въпреки това, корелация с по-директно измерване на структурата на стъпалото, като рентгенография, би могла да засили резултатите от това проучване.

Показано е също така, че пациентите с OB могат да модифицират подравняването на силата и следователно разпределението на силите в коляното по време на носене на тежести. Това накара няколко изследователи да свържат промените в разпределението на силите, особено тези, свързани с варусно неравновесие (носещата ос е изместена навътре, причинявайки повече стрес и сила върху медиалния отдел на коляното), с развитието на ОА при затлъстели възрастни [17–23]. В рецензия, Wearing et al. [24] подчерта, че все още не е ясно дали варусната неравномерност е последица или причина за ОА на коляното. Съобщава се, че при педиатричната OB популация коляното е често срещано място за болка [25], докато Gushue et al. [26] съобщиха, че децата с OB имат необичайно натоварване на коляното по време на ходене и стигнаха до извода, че в дългосрочен план тази модификация в походката може да увеличи риска от развитие на ОА на коляното. Липсва надлъжно проучване, което да определи точната роля на ОВ по време на детството и развитието на ОА. Въпреки това, неравновесието на долните крайници е свързано с увеличаване на мускулно-скелетния дискомфорт по време на ходене при OW деца [24, 25].

2.2. Мускули, физическа функция и енергийни разходи

3. Влиянието на излишното телесно тегло върху стойката

3.1. Биомеханичен профил

Взети заедно, тези проучвания показват, че децата с ОБ могат да бъдат в неравностойно положение, когато бъдат помолени да стоят неподвижни за среден до дълъг период от време и че те са по-засегнати от зрителни конфликти и поставяне на крака, отколкото децата от СЗ. Nantel и сътр. [38] предложи, че тази нестабилност в спокойно положение може да се влоши в динамични условия и може да увеличи риска от падане при деца с ОБ. От друга страна, McGraw et al. [37] стигна до заключението, че тези различия могат да окажат влияние върху увереността на децата в OB при участие във физически дейности. Въпреки това, малкият размер на извадката, използван в тези проучвания, прави заключението трудно да се разпростре върху детската OW и OB популация като цяло.

3.2. Физиологични характеристики

4. Влиянието на излишното телесно тегло върху ходенето

4.1. Биомеханичен профил

В допълнение към възможните дългосрочни ограничения, Hills et al. [48] ​​заключава, че адаптациите на модела на походката при деца с OB могат да бъдат използвани за намаляване на динамичната нестабилност, причинена от голямата телесна маса. Освен това те предполагат, че трудността на децата с OB при адаптирането към различни скорости на ходене може да бъде недостатък при участие във физически дейности, включващи чести промени в скоростта. Разглеждайки пространствено-времевите и кинетичните по време на самостоятелно избрана задача за ходене, Nantel et al. [50] показа, че децата с OB са механично по-малко ефективни от децата от NW. В действителност, по време на фазата на стойката, въпреки голямото поглъщане на механична енергия в мускулите на тазобедрените сгъвачи, децата с OB са по-малко ефективни от децата от СЗ при прехвърляне на механична енергия в мускулите на тазобедрените сгъвачи от фазата на стойката към фазата на люлеене. Резултатите им показват, че в сравнение с децата от СЗ, децата с OB използват повече механична енергия при ходене със същата скорост.

4.2. Физиологични характеристики

С този по-висок разход на енергия при по-големи скорости на ходене, отчасти поради прекомерното телесно тегло и по-ниската механична ефективност, не би трябвало да е изненада, че абсолютната аеробна ефективност на младежта с OB е по-малка. Mastrangelo et al. [53] изследва ефективността на бягане на деца с OB с помощта на тест за пробег 1,6 км и установи, че характеристиките на бягане на деца с OB са по-ниски. Значителни разлики бяха отбелязани по отношение на състоянието на телесното тегло, когато минутната консумация на кислород в ml на kg телесно тегло (48,3 при момчетата от СЗ срещу 41,6 при момчетата от OB и 46,0 при момичетата от СЗ срещу 42,1 при момичетата от OB) или времето за покриване на разстояние (10 мин., 34 сек. при момчета от СЗ срещу 13 мин., 8 сек. при момчетата от ОБ и 13 мин., 15 сек. при момичетата от СЗ срещу 14 мин., 44 сек. при момичетата от ОБ).

5. Влиянието на излишното телесно тегло върху колоезденето

Докато ходенето и бягането са добри физически дейности за отслабване, те предполагат поддържане на телесното тегло на всяка стъпка. Когато човек има излишък от телесно тегло, такива двигателни дейности със сигурност са много трудни и могат да бъдат свързани с различни мускулно-скелетни дискомфорт и или болка. Алтернатива е да се търсят локомоторни дейности с лошо тегло като колоездене. Въпреки това, доколкото ни е известно, повечето изследвания, разглеждащи колоезденето в OB, използват по-физиологичен подход.

При максимално натоварване, подобен [63] или по-висок [39] максимален разход на кислород (L × min -1) се получава при пациенти с OB. Въпреки това, жените с OB генерират по-малко енергия, средно с 18 вата, отколкото жените от северозападна посока, отчасти поради по-ниската механична ефективност [66]. Максималната консумация на кислород обаче е по-ниска при пациентите с OB, когато се изразява на kg телесна маса, както се установява при субмаксимални интензитети, докато не се забелязва разлика за kg FFM [39]. Следователно, подобна консумация на кислород за единица FFM предполага, че при ергоцикъл максималният мускулен капацитет е еднакъв, независимо от състоянието на телесното тегло. Интересното е, че причините за прекратяване на максимален тест се различават в зависимост от състоянието на телесното тегло. Мускулно-скелетната болка се съобщава много по-често при OB, отколкото при жените от СЗ (19 срещу 4%, респ.) Като причина за прекратяване на максимален тест, извършен на ергоцикъл [66]. Жените от OB също съобщават, че приключват теста по-рядко поради умора на краката (16 срещу 38%). Заедно тези открития показват, че мускулно-скелетната болка е важен фактор, който ограничава изпълнението на максимално усилие.

6. Съображения за развитие на програмата за физическа активност и перспективи за изследване

Дейностите, при които се поддържа телесното тегло, изглеждат алтернатива на активностите с висока интензивност с потенциално по-малко мускулно-скелетни ограничения. Доколкото ни е известно, нито едно проучване не е документирало биомеханичните параметри, свързани с ОА и други нарушения при пациенти с ОВ по време на колоездене. Въз основа на проучвания на лица, които са стояли, ходене или колоездене, обучение на елиптичен тренажор, при което телесното тегло не се поддържа непременно от устройство, но когато човек стои и тренира без въздействието, свързано с ходене или бягане, може да бъде интересен компромис. Отново, това ще трябва да бъде потвърдено в по-нататъшни проучвания.

7. Заключение

Затлъстяването и OW са две условия, при които въздействието върху физическите дейности далеч надхвърля важното натрупване на мазнини в тялото. Основни промени бяха отбелязани при структурите на стъпалата, коляното и тазобедрената става и са свързани с дискомфорт, болка и заболяване. Това може сериозно да възпрепятства ежедневното ниво на физическа активност и да ограничи представянето на хора с OB и OW по време на тестовете за фитнес.

За рецепта за упражнения показахме, че не всички дейности представляват еднакви трудности с различен интензитет. Колоезденето е по-взискателно при хора с ниска интензивност за OW и OB, докато амбулаторните дейности са по-трудни при висок интензитет. Стратегии като забавяне на самоизбраното темпо на ходене, съкращаване на дължината на стъпката или намаляване на съпротивлението трябва да се вземат предвид при предписване на упражнения за лица с излишно телесно тегло и това включва деца. Доброто разбиране на биомеханичния и физиологичния профил е задължително за безопасно тестване и ефективно предписване на физическа активност при OW и OB лица. Бъдещите изследвания трябва да разгледат ефекта от различните биомеханични ограничения (ритъм, дължина на стъпката, наклон) и физиологични изисквания (различна интензивност) върху енергийните разходи, за да оптимизират тренировъчния ефект.