Эффективность и безопасность физических тренировок различной интенсивности у пациентов с ожирением

СПИСОК АББРЕВИАТУР:

• ИМТ — индекс массы тела
• КРТ — кардиореспираторный тест
• ЛП — лактатный порог
• НЯ — нежелательные явления
• ССС — сердечно-сосудистая система
• ТФН — толерантность к физическим нагрузкам
• ФА — физическая активность
• ФН — физическая нагрузка
• ФР — физическая реабилитация
• ФТ — физические тренировки
• ЧСС — частота сердечных сокращений
• RER, respiratory exchange ratio — дыхательное обменное отношение

ОБОСНОВАНИЕ

Распространенность ожирения растет с каждым годом, и, согласно данным Всемирной организации здравоохранения, ожидается ее дальнейшее увеличение [1–3].

Гиподинамия связана с повышенным риском развития ожирения, сахарного диабета 2 типа (СД2) и заболеваний сердечно-сосудистой системы (ССЗ), это диктует необходимость своевременного назначения безопасных и эффективных ФТ [1][2]. Переедание в сочетании с низкой ФА приводит к избыточному накоплению висцеральной жировой ткани и развитию метаболических осложнений и заболеваний ССЗ [2–6].

Для лечения и профилактики ожирения наиболее целесообразно применять аэробные ФН [7–12]. Тренировки с отягощениями не способствуют уменьшению массы тела, но могут увеличить безжировую массу тела [13]. Клинические рекомендации по диагностике и лечению ожирения 2020 г. [4] предписывают назначать больным ожирением ходьбу, бег, бег трусцой, езду на велосипеде, плавание, аэробику, танцы, также сказано, что «самым простым и доступным видом физической нагрузки является ходьба — не менее 8000 в сутки» [10–12]. Ходьба практически не имеет противопоказаний, не требует дорогого оборудования, специально обустроенных площадок для занятий, ее можно выполнять в городских условиях и на природе [7][9–13]. Тем не менее в клинических рекомендациях [4] не указано, с какой интенсивностью и продолжительностью необходимо выполнять те или иные ФН.

Сохранение и активация в организме бурой/бежевой жировой ткани является фактором улучшения метаболического здоровья посредством увеличения расхода энергии и выработки биологически активных веществ — батокинов. Аэробная физическая активность является одним из индукторов браунинга [13]. При физической активности повышается продукция ряда батокинов, одним из которых является лактат. Между тем степень его повышения зависит от типа, интенсивности и продолжительности физических нагрузок.

В настоящий момент остается неясным, с какой интенсивностью необходимо тренировать пациентов с ожирением. Вместе с тем именно интенсивность и продолжительность тренировок является ключевым фактором в обеспечении безопасности и эффективности ФР. В связи с этим является актуальным определить оптимальную интенсивность физических тренировок для больных ожирением, чтобы установить наиболее безопасный и эффективный режим ФА.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Оценить эффективность и безопасность физических тренировок различной интенсивности у пациентов с ожирением.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Дизайн исследования

Исследование выполнено в соответствии с Хельсинкской декларацией. Одноцентровое открытое рандомизированное исследование больных ожирением. Все пациенты соответствовали критериям включения и подписали информированное согласие.

Расчет требуемого объема выборки для мощности 80% и двустороннего уровня значимости 0,05 при сравнении трех групп производили по таблице по величине d/SD, где d — предварительная оценка величины эффекта (наименьшая разность в средних, которая клинически значима), SD — принятое стандартное отклонение наблюдений, одинаковое в каждой из 3 групп. Расчет требуемого объема выборки выполнили на основании предполагаемых изменений VO_2peak, ожидаемых на фоне физической реабилитации больных ожирением. Подставив эти данные в таблицу (1,88), получили реальный суммарный объем выборки с учетом выбывания для 3 групп исследования — 45 больных.

Пациентов распределяли методом конвертов 1:1 в три группы: группа 1 — 15 больных 5–7 дней в неделю по 60 мин выполняли тренировочную ходьбу со скоростью, достигнутой на уровне 25–30% от VO_2peak, группа 2 — 15 больных 5–7 дней в неделю по 40 мин выполняли тренировочную ходьбу со скоростью, достигнутой на уровне 60% от VO_2peak, группа 3 — 7 больных 3 раза в неделю по 30 мин выполняли тренировочную ходьбу со скоростью, достигнутой на уровне 75–80% VO_2peak.

Критерии включения

1. Информированное согласие на участие в исследовании.
2. Информированное согласие на проведение биопсии подкожной жировой ткани.
3. Мужчины и женщины старше 18 лет.
4. ИМТ>30 кг/м², ожирение алиментарного генеза.
5. Отсутствие артериальной гипертензии (АГ) или стабильное ее течение (на момент включения в исследование АД<140/90 мм рт.ст.) без изменения антигипертензивной терапии за последние 6 месяцев.
6. Готовность к выполнению рекомендаций по питанию, физической активности.
7. Способность выполнить кардиореспираторный тест (КРТ).

Критерии исключения

1. Наличие вторичных причин ожирения.
2. Существенная патология ССС: АГ с нецелевыми уровнями АД, наличие в анамнезе инфаркта миокарда (ИМ), острого нарушения мозгового кровообращения (ОНМК), стенокардии, хронической сердечной недостаточности (ХСН) выше I ФК, аритмий высокого риска.
3. Наличие сахарного диабета.
4. Хроническая патология почек со скоростью клубочковой фильтрации (СКФ)<60 мл/мин.
5. Печeночная недостаточность, более чем 3-кратное повышение печeночных трансаминаз (АЛТ, АСТ).
6. Получаемая по любому поводу на момент начала исследования терапия иммуносупрессорами, иммуномодуляторами, биологическими препаратами; другими весснижающими препаратами.
7. Принимаемая на постоянной основе терапия, потенциально влияющая на функцию жировой ткани, в частности на браунинг жировой ткани: бета-адреноблокаторы, статины, метформин и другие сахароснижающие препараты.
8. Указания на злоупотребление алкоголем.
9. Хирургическое лечение ожирения в анамнезе.
10. Наличие заболеваний, сопровождающихся неконтролируемой дисфункцией щитовидной железы.

Ход исследования представлен в таблице 1.

Показатели КРТ наряду с клиническими данными оценивали исходно и через 6 месяцев.

Первичные конечные точки исследования — динамика ИМТ, ОТ.

Вторичные конечные точки исследования — динамика толерантности к физической нагрузке (ТФН) (по VO_2peak), динамика скорости ходьбы при достижении лактатного порога (ЛП) (25–30% от VO_2peak), динамика продолжительности фазы дыхательного обменного отношения (RER) = 0,70–0,75.

Критерии ответа на физические тренировки (ФТ): снижение ИМТ≥3%, повышение VO_2peak ≥10% от исходного уровня.

Нагрузочный тест

КРТ (аппаратура «Охусоn Рrо» — Jeger, Германия) выполняли на беговой дорожке GE Medical Systems Information Technologies по оригинальному, унифицированному для определения лактатного порога рамп-протоколу, состоящему из 49 ступеней длительностью 15 секунд каждая. В режиме анализа дыхательного цикла «breath by breath» с автоматическим усреднением данных за 15 секунд оценивали: объем минутной вентиляции (V_E), дыхательный резерв (BR), вентиляторный эквивалент по углекислому газу (V_E/VCO₂), объем поглощенного кислорода (VO₂), дыхательное обменное отношение (respiratory exchange ratio, RER) [14].

Расчет режима тренировочной ходьбы

В группе 1 — 15 больных 5–7 дней в неделю по 60 мин выполняли тренировочную ходьбу со скоростью, достигнутой на уровне 25-30% VO_2peak, в группе 2 — 15 больных 5–7 дней в неделю по 40 мин выполняли тренировочную ходьбу со скоростью, достигнутой на уровне 60% от VO_2peak, в группе 3 — 7 больных 3 раза в неделю по 30 мин выполняли тренировочную ходьбу со скоростью, достигнутой на уровне 75–80% VO_2peak. Первые 2 недели пациенты тренировались под наблюдением специалиста по физической реабилитации на тредмиле. Затем больные выполняли тренировочную ходьбу в амбулаторных условиях.

ИМТ рассчитывали по формуле: ИМТ=m/h², где m — масса тела в килограммах, h — рост в метрах; ИМТ измеряли в кг/м².

ОТ измеряли в сантиметрах в самой широкой части живота на уровне пупка.

Статистическая обработка данных

Обработку полученных данных проводили с помощью прикладных программ Microsoft Excel, Statistica for Windows 10.0, различия считали значимыми при уровне значимости p<0,05. Категориальные показатели описывались частотами и процентами, для анализа применялись критерий ХИ-квадрат или точный критерий Фишера (в случае малого числа наблюдений). Для количественных данных выполняли проверку нормальности с помощью критерия Колмогорова-Смирнова. Количественные переменные, распределение которых не отличается от нормального, описаны через среднее значение и стандартную ошибку среднего. Количественные данные, распределение которых отличается от нормального, описаны при помощи медианы, 25 и 75 квартилей. Для данных, распределение которых отличаются от нормального, использовали критерий Манна-Уитни. Для исследования взаимосвязи количественных параметров вычисляли коэффициент корреляции Спирмена, оценивающий меру линейной связи между признаками.

Результаты исследования

Объем выборки составил 37 больных ожирением, из них женщин 92% (34 человека); средний возраст — 25 [ 21; 30] лет. В группу 3 пациентов, тренировавшихся с высокой интенсивностью, набор был преждевременно прекращен ввиду плохой переносимости данного вида ФН. В результате в группу 3 вошли 7 больных ожирением. В группу 1 и 2 включили по 15 человек. Все 37 пациентов завершили исследование.

Характеристика пациентов представлена в таблице 2.

Результаты ФР

Исходно пациенты в исследуемых группах не отличались по ИМТ, возрасту и соотношению полов, через 6 месяцев тренировок наиболее выраженное уменьшение ИМТ зарегистрировано в группе 1, пациенты которой тренировались с интенсивностью 25–30% от VO_2peak (рис. 1).

На рисунке 2 представлена динамика окружности талии у пациентов трех исследуемых групп в зависимости от режима физической активности: в группе 1 ОТ уменьшился, в среднем, на 2,5%, в группе 2 и 3 — на 1,7% (рис. 2).

Наиболее выраженное повышение ТФН продемонстрировали пациенты группы 1, повысив VO_2peak, в среднем, на 22% после 6 месяцев ФТ (рис. 3). В группе 2 VO_2peak увеличился, в среднем, на 15%, у пациентов группы 3 динамику VO_2peak не зарегистрировали (рис. 3).

Увеличение скорости ходьбы на уровне лактатного порога, или 25–30% от VO_2peak, после 6 месяцев ФТ зарегистрировали только у пациентов группы 1 и 2: на 41 и 39%, соответственно (рис. 4). В группе 3, пациенты которой выполняли высокоинтенсивные интервальные тренировки, скорость ходьбы при достижении ЛП снизилась в среднем на 28% (рис. 4).

Особого внимания заслуживает динамика фазы RER=0,7–0,75, отражающей период преимущественного поглощения жиров в процессе выполнения ФН (рис. 5). У больных ожирением группы 1 и 2 продолжительность фазы RER на уровне 0,7–0,75 увеличилась в среднем с 0,4 мин до 2 мин и до 1,1 мин соответственно (рис. 5). В группе 3 подобной динамики не зарегистрировали (рис. 5).

В таблице 3 представлены результаты оценки переносимости тренировок различной интенсивности больными ожирением.

По результатам анализа дневников наблюдений выявили большую частоту нежелательных явлений в группе больных, выполняющих тренировки умеренной и высокой интенсивности, по сравнению с группой 1 — низкоинтенсивные ФН (табл. 3).

ОБСУЖДЕНИЕ

В настоящем исследовании сравнили три подхода к подбору интенсивности нагрузки для пациентов с ожирением. Показана большая безопасность и эффективность низкоинтенсивных ФН (25–30% от VO_2peak) в отношении ИМТ, ОТ, ТФН, скорости ходьбы на уровне ЛП и продолжительности периода преимущественного расщепления жиров в процессе выполнения тренировки, по сравнению с ФА умеренной и высокой интенсивности.

Существует несколько тренировочных режимов в зависимости от интенсивности ФН (табл. 4) [15].

Адекватность физических тренировок обусловлена двумя основными принципами: безопасностью и эффективностью [16]. С целью соблюдения данных важнейших принципов следует персонализировано подбирать интенсивность, продолжительность и частоту выполнения упражнений каждому больному.

Существует несколько методов подбора интенсивности ФН. Интенсивность физической нагрузки можно определить разными методами. При назначении режима физических тренировок каждому больному необходимо персонализированно рассчитать таким образом, чтобы назначенная физическая реабилитация отвечала двум основным требованиям — безопасность и эффективность [16].

Интенсивность тренировок можно рассчитать на основании определения нескольких показателей:

1) доли ЧСС, зарегистрированной на пике физической нагрузки, при этом интенсивность ФТ устанавливают соответственно 60–85% ЧСС_пик;

2) резерва ЧСС, интенсивность ФН соответствует 50%–80% ЧСС_резерв;

3) 50–90% VO_2peak, для VO_2peak рассматривается достаточно широкий диапазон значений;

4) данные классификации по субъективной шкале оценки усилий, затраченных на выполнение ФН, к примеру, шкала Борга и модифицированная шкала Борга [17].

Существует способ расчета интенсивности аэробных тренировок при помощи определения лактатного порога в ходе кардиореспираторного тестирования [17–20]. Данный метод является оптимальным для больных с ожирением, т.к. при ФН интенсивностью на уровне лактатного порога энергообразование происходит преимущественно на фоне расщепления жиров (рис. 6), что также продемонстрировали результаты настоящего исследования (рис. 5).

Выполнение низкоинтенсивных ФН в течение 6 месяцев привело к увеличению продолжительности периода преимущественного расщепления жиров в процессе ФТ в 5 раз (рис. 5). Данный факт свидетельствует, что с помощью тренировок с интенсивностью 25–30% от VO_2peak возможно увеличение периодов дневной физической активности, в процессе которых пациент с ожирением использует преимущественно жиры, что, вероятно, способствует уменьшению ИМТ и ОТ. В настоящем исследовании рацион больных ожирением не исследовался. Вывод относительно преимущественного расщепления жиров в процессе физической нагрузки был сделан на основании анализа динамики дыхательного обменного отношения (RER) (рис. 5, 6). После 6 мес низкоинтенсивных аэробных тренировок у пациентов с ожирением зарегистрировано значительное удлинение фазы RER на уровне 0,7–0,75, что отражает преимущественное расщепление жиров в ходе физической нагрузки непрерывно нарастающей мощности (рис. 5).

Возможно, по этой причине в настоящем исследовании показана большая эффективность низкоинтенсивных ФН в отношении уменьшения ИМТ и ОТ (рис. 1, 2).

ФТ с интенсивностью 60% и 80% от VO_2peak были менее эффективны в отношении ИМТ, ОТ, ТФН, скорости ходьбы на уровне ЛП и продолжительности периода преимущественного расщепления жиров в процессе выполнения тренировки (рис. 1–5), поскольку физическая нагрузка с интенсивностью выше лактатного порога у любого индивидуума способствует развитию метаболического ацидоза изначально в мышечной ткани, а затем и в крови, что приводит к прекращению тренировки, т.к. водород является основным медиатором утомления и боли мышц. Возможно, по этой причине продемонстрирована худшая переносимость физических тренировок в группах 2 и 3, пациенты которых выполняли ФН умеренной и высокой интенсивности (табл. 3).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. ФТ с интенсивностью 75–80% и 60% от VO_2peakхуже переносятся больными с ожирением и менее эффективны по сравнению с ФТ интенсивностью 25–30% VO_2peak.
2. Аэробные тренировки с интенсивностью 25–30% VO_2peakнаиболее безопасны и эффективны в отношении толерантности к физической нагрузке и снижения массы тела у пациентов с ожирением.

Применение методики расчета режима ФТ на основании определения ЛП в клинической практике позволило персонифицированно рассчитать режим физических тренировок. Использование персонифицированного подхода в расчете режима ФТ обеспечивает предупреждение развития мышечного утомления и возможность назначения более длительных физических тренировок. Это может способствовать интенсификации процессов аэробного окисления в мышечном волокне, эффективному снижению ИМТ, ОТ, увеличению ТФН, скорости ходьбы при достижении лактатного порога, увеличению продолжительности периода преимущественного расщепления жиров в процессе выполнения ФН.

В настоящем исследовании приняли участие небольшое количество больных ожирением (37 человек), преимущественно женщины (34 человека), молодого возраста и с медицинским образованием. Необходимы дальнейшие исследования с участием большего количества больных разного возраста и социального статуса.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Информация о финансировании. Исследование выполнено за счет средств гранта РНФ (Соглашение №25-75-30010 от 22.05.2025)

The grant of the Science Foundation of the Russian Federation (Agreement №25-75-30010 dated 22 may 2025)

Информация о конфликте интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей статьи.

Участие авторов. Лелявина Т.А. — концептуализация, разработка идеи и методов исследования, выполнение кардиореспираторного нагрузочного тестирования, интерпретация результатов, написание статьи; Галагудза М.М. — существенный вклад в анализ данных и интерпретацию результатов, внесение в рукопись существенной правки; Бабенко А.Ю. — получение данных, внесение в рукопись существенной правки; Сонин Д.Л. — получение данных, написание статьи; Маркина Н.О. — получение данных, написание статьи; Штейн К.А. — получение данных, написание статьи; Шляхто Е.В. — существенный вклад в концепцию и дизайн исследования, внесение в рукопись существенной правки.

Все авторы одобрили финальную версию статьи перед публикацией, выразили согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы.