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Concomitant aerobic- and hypertrophy-related skeletal muscle cell signaling following blood flow-restricted walking - 08/04/21

Signalisation musculaire hypertrophique et aérobie concomitante suite à un exercice de marche avec restriction du débit sanguin

Doi : 10.1016/j.scispo.2020.03.006 
A. Barjaste a, , B. Mirzaei a, F. Rahmani-nia a, R. Haghniyaz b, F. Brocherie c
a Department of Exercise Physiology, Faculty of Physical Education and Sport Sciences, University of Guilan, Khalij Fars highway (5th kilometer of Ghazvin road), Postal Code: 4199613776, Rasht, Iran 
b Department of Bioengineering, University of California - Los Angeles, 410, Westwood Plaza, 90095 Los Angeles, CA, USA 
c Laboratory Sport, Expertise and Performance (EA 7370), Research Department, French Institute of Sport (INSEP), Paris, France 

Corresponding author.

Summary

Objective

This study is aimed to examine the acute responses to a blood flow restriction (BFR) low-intensity aerobic exercise, compared with a similar exercise without BFR, on several aerobic- and hypertrophy-related proteins expression and hormonal responses.

Methods

On two different occasions, five healthy untrained male subjects were required to perform (i) a BFR low-intensity aerobic exercise consisting of 5 sets of 2-min bouts of walking at an exercise intensity of 63–65% HRmax (equivalent to 40% of VO2max), interspersed by 1-min rest; and (ii) similar exercise bouts without BFR (Ctrl). For each condition, venous blood samples were collected at pre- (baseline), immediately and 2-h post-exercise. Baseline and 3-h post-exercise muscle biopsy samples (vastus lateralis) were also performed for protein expression analysis.

Results

HIF-1α, PGC-1α, and VEGF proteins content were significantly higher (P<0.05) at 3-h post-exercise in BFR compared with baseline values. In reference to baseline, phosphorylation of Akt also increased significantly (P<0.05) following BFR, and in a greater extent (P<0.05) than following Ctrl. IGF-1 concentration significantly increased (P=0.001) immediately following BFR exercise than baseline values and serum GH showed a significant increase (P=0.046) compared with Ctrl.

Conclusion

The addition of blood flow restriction during walking exercise initiate a concomitant cell signaling pathways regulating mitochondrial biogenesis, angiogenesis, and skeletal muscle protein expression.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Objectif

Le but de cette étude est d’examiner les réponses aiguës à un exercice aérobie de faible intensité réalisé avec ou sans occlusion vasculaire (blood flow restriction, [BFR]) sur l’expression de protéines impliquées dans le développement de l’hypertrophie et de l’endurance.

Méthodes

Selon un plan croisé, 5 sujets sains non entraînés ont réalisé à deux occasions différentes: (i) 5 séries de 2min de marche à 63–65 % de la fréquence cardiaque maximale (équivalent à 40 % de la consommation maximale d’oxygène) entrecoupées de 1min de repos, le tout sous occlusion vasculaire des membres inférieurs (BFR); et (ii) le même exercice sans occlusion (Ctrl). Pour chaque condition, des échantillons sanguins ont été prélevés avant, immédiatement après et 2h après chaque condition. Des biopsies musculaires (vastus lateralis) ont également été pratiquée au repos (avant exercice) et 3h après.

Résultats

Le contenu protéique du facteur induit par l’hypoxie 1 alpha (Hypoxic Inducible Factor 1α, HIF-1α), de peroxisome proliferator-activated receptor gamma-coactivator-1alpha (PGC-1α), et du facteur de croissance de l’endothélium vasculaire (Vascular Endothelial Growth Factor, VEGF) ont significativement augmenté (p<0,05) après l’exercice aérobie BFR. La phosphorylation de la protéine kinase B (Akt) a également augmenté de manière significative (p<0,05) après l’exercice aérobie BFR et dans une plus grande proportion (p<0,05) que suite à l’exercice Ctrl. La concentration du facteur de croissance Insulin-like Growth Factor-1 (IGF-1) augmente (p<0,001) immédiatement après l’exercice aérobie BFR et l’hormone de croissance (sérum GH) augmente significativement (p<0,05) en comparaison avec Ctrl.

Conclusion

L’ajout d’une restriction de la circulation sanguine au cours d’un exercice de marche stimule des voies de signalisation musculaire concomitantes régulant la biogenèse mitochondriale, l’angiogenèse et l’expression des protéines du muscle squelettique.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : KAATSU, Vascular occlusion, Mitochondrial biogenesis, Skeletal muscle hypertrophy, Muscle biopsy, Submaximal exercise

Mots clés : KAATSU, Occlusion vasculaire, Biogenèse mitochondriale, Hypertrophie musculaire, Biopsie musculaire, Exercice sous-maximal


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Vol 36 - N° 2

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