Субекти

Резюме

Цели:

Затлъстяването и стресът са независимо свързани с намаляване на нервно-мускулните функции. Настоящото проучване изследва взаимодействието на затлъстяването и стреса върху нервно-мускулната умора и свързаната с тях вариабилност на сърдечната честота (HRV).

Методи:

Четиридесет и осем възрастни с наднормено тегло (18,5 -2) и затлъстяване (30 ⩽ ИТМ) извършват повтарящи се упражнения с ръкохватка при 30% от максималната си сила до изтощение при липса и наличие на психически аритметичен стресор. Зависимите мерки включват индикатори за умора на златния стандарт (време на издръжливост и скорост на загуба на сила), възприемано усилие и умствено търсене, сърдечен ритъм и времеви (RMSSD: среден квадрат на последователните разлики между N – N интервалите) и спектрални (LF/HF: съотношение от ниски до високи честоти) индекси на HRV.

Резултати:

Стрес отрицателно повлияно време за издръжливост (P

Въведение

Нарастващото разпространение на затлъстяването, определено като индекс на телесна маса (ИТМ) ⩾ 30 kg m −2, в Съединените щати засяга повече от 75 милиона възрастни и е придружено от нарастваща тежест на физическо увреждане. 1 Над две трети от работещото население сега е с наднормено тегло или затлъстяване, а годишните разходи, свързани с наднорменото тегло на работното място, се оценяват на 73 милиарда долара. 2 Няколко проучвания съобщават за повишени двигателни увреждания, особено за фини двигателни умения, при затлъстели, 3 и все повече изследвания показват, че затлъстяването води до повишен риск от ограничаване на подвижността, в съчетание с напредване на възрастта. 4 При млади възрастни затлъстяването е показало, че нарушава нервно-мускулната функция, т.е. намаляване на мускулната сила 5 (когато се коригира за маса без мазнини) 6,7 и повишена умора на мускулите 7, което може да увеличи риска от нараняване при работници с по-висок ИТМ. 8 Свързаните със затлъстяването невромускулни промени могат да бъдат приписани на периферни физиологични фактори като намален кръвен капилярен капацитет, който може да възпрепятства притока на кръв, 9 увеличен дял на бързо разкъсващо се (т.е. уморимо) разпределение на мускулните влакна, 10 или централни фактори като ниско мотивация 7 или промяна в невронното шофиране. 11.

Заедно с нарушената нервно-мускулна функция, затлъстяването е свързано с повишен работен стрес. 12,13 Повечето от проучванията са фокусирани върху това как стресът влияе върху хранителното поведение, контролира натрупването на мазнини и причинява наддаване на тегло. 12,14,15 Стресът обаче може да бъде както причина, така и последица от затлъстяването. При здрави възрастни, стресът е показал, че нарушава двигателната функция, 16, 17, 18 увеличава умората на мускулите 19,20 и възпрепятства възстановяването на мускулите и сърдечно-съдовата система, 21 което в крайна сметка може да постави стресираните работници в по-голям риск от развитие на мускулно-скелетни нарушения и сърдечно-съдови заболявания. Неотдавнашни проучвания показват, че свързаните със затлъстяването структурни промени в мозъка 24 могат да доведат до по-ниска скорост на обработка на информацията и да намалят ефективността на сензорната интеграция 25, което е доказано, че нарушава когнитивните 26 и двигателните функции. 11 Тъй като възрастните с наднормено тегло възприемат по-високи нива на стрес на работното си място в сравнение с колегите си с нормално тегло, 13,27,28 е вероятно стресът, дължащ се на интензивно натоварване, да допринесе за по-голяма уморяемост на мускулите в тази популация, въпреки че това все още не е разследван.

Както затлъстяването, така и стресът са известни рискови фактори за сърдечно-съдови заболявания (29,30) и са свързани с повишена симпатикова активност, която може да наруши сърдечно-съдовата автономна функция. 31,32 индивиди със затлъстяване показват атенюирана вариабилност на сърдечната честота (HRV), която обикновено се счита за показател за по-лоша автономна функция и повишена симпатикова активност. 31,33 Въпреки че няколко проучвания демонстрират силни връзки на стреса с промените в индексите на HRV по време на физическа работа, 18,19,34 малко са известни относно взаимодействието на затлъстяването и стреса върху HRV по време на задачи, които са представителни за професионалните изисквания.

Следователно, настоящото проучване изследва въздействието на стреса върху мускулната умора и HRV при възрастни с наднормено тегло и затлъстяване. Уморяемостта на мускулите на ръката/ръката беше изследвана по време на упражнения за дръжка с умерена интензивност при отсъствие и наличие на лабораторен стресор за тестване на две хипотези. Първо, беше направено хипотезата, че стресът ще увеличи умората на ръката и че този резултат ще се увеличи при възрастни със затлъстяване. Второ, имаше хипотеза, че затлъстяването ще бъде свързано с атенюирана HRV, особено при стрес.

Материали и методи

Участници

Четиридесет и осем участници, на възраст между 20 и 65 години, бяха наети от местната общност и стратифицирани в две групи: не-затлъстели (18,5 ⩽ ИТМ -2) и затлъстели (ИТМ> 30 kg m −2). Демографските описания на участниците са представени в Таблица 1. Значителните разлики на ниво група в процента телесни мазнини и съотношението между талията и ханша (WHR) потвърждават, че разликите в ИТМ се дължат на затлъстяването, а не на други объркващи фактори като висока мускулатура. 35 В това проучване са били наети само участници, които са били заседнали до развлекателно активни и които не са съобщавали за наранявания на опорно-двигателния апарат или нарушения на горния крайник през последната година. Информирано съгласие, използвайки процедури, одобрени от Институционалния съвет за преглед, беше получено преди експеримента.

Експериментален дизайн

Използван е дизайн 2 (затлъстяване: затлъстяване срещу затлъстяване) × 2 (стрес: контрол срещу стрес), за да се изследват техните основни и интерактивни ефекти върху умората на ръкохватката и свързаните с това сърдечно-съдови и възприемащи реакции по време на интермитентни натоварвания на ръкохватката. Участниците във всяка група извършват упражнения с ръкохватка при 30% от максималното им доброволно свиване до изтощение при отсъствие и наличие на лабораторен стрес. Стресорът, използван в настоящото проучване, включва задача за добавяне/изваждане на сериен n. Психичната аритметика се разглежда като една от основните когнитивни функции 36 и в допълнение към измерването на когнитивните способности, задачите на умствената аритметика често се използват както като лабораторен разумен разсейвател 37, така и като психически стрес. 38,39

Процедури

Участниците присъстваха на две експериментални сесии, контрол и състояние на стрес, които бяха балансирани в техния ред на представяне във всяка група за затлъстяване. Сесиите за всеки участник бяха разделени на поне 48 часа, за да се намалят остатъчните ефекти от стреса или умората. В началото на първата сесия бяха получени демографска информация, здравна история и антропометрични измервания от участниците. В тези измервания са включени телесното тегло на участника, ръстът, процентът на телесните мазнини, обиколката на талията и обиколката на бедрата. Изометричните сили на ръкохватката (т.е. предварителната сила) бяха измерени в началото на всяка сесия, след като инструментираха участниците с каишка за монитор на сърдечния ритъм (RS800 Polar Heart Rate Monitor, Polar, Финландия). Стойностите на якостта, получени по време на първата сесия, определят 30% максимално ниво на доброволно свиване на натоварването за задачите за издръжливост на всеки участник. Участниците бяха седнали изправени, с надгъната ръка отстрани. Дигитален динамометър за хващане (BIOPAC Systems, Inc., Goleta, CA, USA) се държеше в доминиращата ръка и участникът поддържаше стандартизираната стойка за тестване на захвата с лакът на 90 градуса и долна ръка, привързана към опората за рамото на стола.

След обилна почивка участниците започнаха уморителното упражнение. Условието за контрол изисква от тях да поддържат усилие на ръкохватката при 30% максимално доброволно свиване на целевото ниво на свиване, изведено на екрана на компютъра, използвайки същата поза, както беше обсъдено по-горе, до доброволно изтощение. Задачата имаше прекъсващ характер, с период на захващане от 15 секунди, последван от период на почивка от 15 секунди, до изчерпване. В състояние на стрес (изпълнявано в отделен ден), участниците бяха инструктирани да извършват серийно-n аритметични тестове за събиране/изваждане, докато едновременно изпълняват описаното по-рано упражнение за ръкохватка. Трицифрено число беше предоставено устно в началото на всеки период на захващане и участниците извършват изваждане или умножаване на това число непрекъснато от двуцифрено число през целия период, възможно най-бързо и точно. И при двете условия участниците бяха инструктирани да поддържат целевото натоварване толкова дълго, колкото са в състояние да проследят генерираната сила срещу целта възможно най-близо въз основа на визуална обратна връзка в реално време. Когато участникът не може да се упражнява повече на целевото ниво, задачата приключва и се записва времето за издръжливост.

Измервания

статистически анализи

Извършени бяха отделни вариационни анализи на смесени фактори, за да се определят основните и интерактивни ефекти на затлъстяването и стреса върху всички изходни мерки, описани по-рано. В тези модели са включени участниците като случаен ефект, затлъстяване (затлъстяване срещу затлъстяване), стрес (контрол срещу стрес), техните взаимодействия и пол като фиксирани ефекти. Бяха оценени предположенията за параметричния модел и бяха използвани логарифмични трансформации на времето за издръжливост, скоростта на загуба на сила, RPE и нивата на умствено търсене, както и HRV, RMSSD и LF/HF за постигане на хомоскедастичност. Бяха проведени отделни анализи на отклоненията, за да се определят основните ефекти на затлъстяването и пола върху мерките за умствена аритметика. Където се изисква, post hoc сравненията бяха извършени с помощта на Tukey’s HSD. Нивото на значимост за всички анализи беше определено на P

Резултати

Стресът значително намали времето за издръжливост (F(1,47) = 51,86, P -1), докато не са наблюдавани такива разлики в групата с наднормено тегло. Времето за издръжливост и скоростта на загуба на сила са сравними при мъжете и жените и не се наблюдават взаимодействия между пола, затлъстяването и стреса върху тези показатели за умора.

стреса

Както затлъстяването, така и стресът значително увеличават RPE (затлъстяването: F(1,45) = 4,28, P= 0,044; стрес: F(1,45) = 14,36, P= 0,0004) и психическо търсене (затлъстяване: F(1,46) = 5,23, P= 0,0267; стрес: F(1,46) = 16,78, P Фигура 3

Въпреки че не е значително (P= 0,075), и двете групи участници са имали по-голям HR в условията на стрес в сравнение с контролното състояние. Имаше значителни основни ефекти от затлъстяването (F(1,43) = 12,4, P= 0,001) и стрес (F(1,43) = 4,86, P= 0,032) на HRV RMSSD, с по-нисък RMSSD в групата със затлъстяване в сравнение с групата, която не е със затлъстяване (21,27 (12,08) ms срещу 35,39 (20,27) ms) и в условията на стрес в сравнение с контролното състояние (27,17 (18,9) ms срещу 29.62 (17.3) ms). Спектралната HRV мярка, т.е. HRV LF/HF, се е увеличила значително (

14%) в стресово състояние (F(1,43) = 5,15, P= 0,028) в сравнение с контролното състояние (431,35 (243,2)). В допълнение, има значително взаимодействие затлъстяване × стрес, установено при HRV LF/HF (F(1,43) = 7,84, P= 0,008, Фигура 4), с по-голямо съотношение LF/HF, наблюдавано в стресовото състояние, но само в групата със затлъстяване. Няма основен ефект на пола или неговото взаимодействие със затлъстяването или стреса върху мерките за HR или HRV.

Установено е, че изпълнението на задачите за умствена аритметика е сходно и в двете групи за затлъстяване (процент грешка: P= 0,889; нормализирани опити: P= 0,556). Въпреки че няма нормални различия между половете при нормализирани опити (P= 0,06), демонстрирани жени

40% по-висок процент грешки от мъжете (F(1,46) = 6,09, P= 0,017).

Дискусия

Настоящото проучване изследва за първи път въздействието на стреса върху развитието на нервно-мускулната умора и свързаните с него HRV при затлъстели възрастни. Основните констатации включват: (1) значителен спад, свързан със затлъстяването, в нервно-мускулните отговори (т.е. показатели за умора и възприемано усилие) при стрес в сравнение с липса на стрес и (2) задържане на HRV по време на стресово състояние, с най-голямо затихване на HRV, наблюдавано в затлъстелата група. Тези открития показват, че работниците с по-висок ИТМ са по-податливи на умора, особено в работната среда с висок стрес, която може да увеличи риска от мускулно-скелетни наранявания, както и сърдечно-съдови заболявания в тази популация.

Настоящото проучване не открива никакви разлики, свързани със затлъстяването, в умората на ръкохватката, измерена като време на издръжливост и скорост на загуба на сила. Като цяло затлъстяването е свързано с повишена умора, 7,45, но тази връзка може да зависи от мускулите и интензивността. Повечето изследвания са фокусирани върху нервно-мускулни увреждания на по-големи постурални мускули, като мускулната група на квадрицепсите, които преминават през хронична тренировка поради свързаните със затлъстяването добавки в телесната маса. 46 В сравнение с квадрицепсите, мускулите на ръката и ръката имат различна мускулна архитектура и са отговорни за финия двигателен контрол, който по-рядко се набира за подкрепа на масата на телесните сегменти. Настоящата литература относно въздействието на затлъстяването върху функцията на ръкохватката в най-добрия случай е неубедителна, като проучванията отчитат или повишена умора 47, или подобни нива на умора, 48 подобни на наблюдаваните в настоящото проучване, при затлъстяване. Различията в личните фактори като характеризиране на затлъстяването (ИТМ, WHR или процент телесни мазнини), възрастта или нивата на физическа активност, заедно с методологичните несъответствия между тези проучвания могат да обяснят различните ефекти на затлъстяването, съобщени в литературата.

В заключение, настоящото проучване демонстрира, че опосредстваното от стреса увеличаване на развитието на нервно-мускулната умора, тоест по-ниска издръжливост и по-бърз темп на загуба на сила, се увеличава със затлъстяването. Тези констатации бяха придружени от повишено възприемане на натоварвания, т.е. по-високи нива на RPE и повишена симпатикова активация, т.е. по-високо съотношение LF/HF на HRV, при затлъстели индивиди в стрес. Предполага се, че спадът в централните командни процеси, дължащ се на затлъстяването и свързаните със стреса промени в нервните и вегетативните функции, които регулират периферните реакции надолу по веригата, може да обясни ускорения характер на развитието на умора. Въпреки това, бъдещите изследвания са оправдани, за да се тества тази хипотеза при различни експериментални условия, т.е. тестване на нервно-мускулна умора на различни мускулни групи при различни условия на стрес.

Препратки

Flegal KM, Carroll MD, Ogden CL, Curtin LR. Разпространение и тенденции в затлъстяването сред възрастните в САЩ, 1999-2008. Джама 2010; 303: 235–241.

Finkelstein EA, Burgess SM, Hale BC. Разходите за затлъстяване на работното място. J Occup Env Med 2010; 52: 971.