The effects of training with high-speed interval running on muscle performance are modulated by slope

© 2021 The Authors. Published by Wiley. This is an open access article available under a Creative Commons licence. The published version can be accessed at the following link on the publisher’s website: https://doi.org/10.14814/phy2.14656We examined changes in selected muscle performance parameters after 8 weeks of interval training using two opposite running inclinations. We hypothesized that the uphill training will affect endurance muscle performance outcomes, whereas the downhill training will affect power muscle performance outcomes. Fourteen physically active volunteers were randomly assigned into either the Uphill group (UG; n = 7; uphill interval running at +10% incline) or the Downhill group (DG; n = 7; downhill interval running at -10% incline) and completed 16 training sessions. Each session consisted of ten 30 s treadmill runs at 90% of maximum aerobic speed (MAS) with a work to rest ratio of 1:2. Vertical jump performance, isometric (MVC) and isokinetic torque of knee extensors and flexors, and fatigue of knee extensors were evaluated pre and post-training. Moreover, body composition (via bioimpedance) and vastus lateralis muscle architecture (via ultrasonography) were assessed pre and post-training. Relative lean tissue mass, relative fat mass, and squat jump (cm) significantly (p < .05) changed from baseline values by +4.5 ± 4.0%, -11.5 ± 9.6%, and +9.5 ± 11.7%, respectively, only in the DG. Similarly, DG improved absolute values of knee extension rate of torque development and impulse (p < .05), whereas knee flexion peak torque angle significantly decreased in both groups (p < .05). On the other hand, the UG increased the number of repetitions achieved during the fatigue protocol and total work by 21.2 ± 32.6% and 13.8 ± 21.2%, respectively (p < .05). No differences were found between groups in muscle architecture. Introducing variations in slope during HIIT could be used to induce specific improvements toward muscle endurance or power performance characteristics.Published versio

Οξείες και χρόνιες επιδράσεις της διαλειμματικής άσκησης υψηλής έντασης στην απόδοση και στη λειτουργία του μυός

High intensity interval training (HIIT) has recently emerged as an effective method for improving athletic performance in elite or recreational athletes of almost all sports, in addition to offering health related fitness benefits. Interval training at or near VO2max speed is considered an effective approach to enhance endurance. However, it has not been previously explored whether changing the running surface slope during HIIT may result in distinct muscular metabolic and structural adaptations. It is expected that due to a variation in metabolic cost, muscle recruitment patterns and possibly the lengths at which the involved muscles operate, compared to level running, slope modulation could differentially affect strength or endurance capacity determinants. Furthermore, implementation of incline in a running exercise training intervention could potentially differentiate redox status balance and autonomic nervous system indices since different muscle mechano reflexes may differentially modulate sympathetic and parasympathetic neural outflow during exercise. The purpose of the study was to assess differences in body composition, strength & power outcomes, muscle architecture, endurance capacity determinants, redox status imbalance and HRV indices after 8 weeks of HIIT.Methods: A preliminary pilot work was used to determine work:rest ratios, feasible sampling, subject tolerance to uphill and downhill HIIT, and guided the design of the HIIT protocol. Then, fourteen healthy and generally active volunteers, aged 31.9 ± 6.9 were randomly divided in two groups: the Uphill group (UG, n=7), performed uphill HITT training and the Downhill group (DG, n=7) downhill HIIT training, including 16 workouts in 8 weeks. Each workout consisted of ten 30 s runs with a work to rest ratio of 1:2 at 90% of their Maximum Aerobic Speed (MAS), at either +10 or -10 grade. At midpoint the MAS was determined anew to account for any need for adjustment. A variety of physical (body composition, muscle architecture indices), physiological (strength and power performance, aerobic capacity, heart rate variability indices) and biochemical (blood redox status markers) assessments were performed before and after the intervention. Statistical analysis included raw data and relative values (as per index) or delta differences. Results: Study 1Body weight and BMI remained unchanged for both groups, with no differences between the UG and DG either pre- or post-intervention Relative lean tissue mass, and relative fat mass changed (p 0.05). Post-hoc tests showed that there were significant changes after the training program only in the downhill group for STD HR (3.9 ± 1.3 vs 5.1 ± 1.5 bpm), RMSSD (8.6 ± 3.7 vs 12.8 ± 5.1 ms), pNN50(%) (0.2 ± 0.4 vs 1.2 ± 1.4), Poincaré SD1 (6.1 ± 2.6 vs 9.1 ± 3.6 ms), and Poincaré SD2/SD1 (4.1 ± .05 vs 3.3 ± .09); (p0.05). Post-hoc tests έδειξαν ότι υπήρξε σημαντική μεταβολή στο τέλος της προπονητικής περιόδου μόνο στην ομάδα της κατηφόρας στους δείκτε STD HR (3.9 ± 1.3 vs 5.1 ± 1.5 bpm), RMSSD (8.6 ± 3.7 vs 12.8 ± 5.1 ms), pNN50(%) (0.2 ± 0.4 vs 1.2 ± 1.4), Poincaré SD1 (6.1 ± 2.6 vs 9.1 ± 3.6 ms), and Poincaré SD2/SD1 (4.1 ± .05 vs 3.3 ± .09); (p<0.05).. Για την Ανάλυση 3 υπήρξε επίδραση της προπόνησης για την Mean RR (p = 0.042), επίδραση της ομάδας για τους δείκτες Mean RR, RMSSD, HF, και Poincaré SD1 (p<0.05), και αλληλεπίδραση της προπόνησης και της ομάδας για την Mean RR (p = 0.037). Στην Ανάλυση 4, υπήρξε επίδραση της ομάδας για τους δείκτες SDNN, Poincaré SD2 και ApEn (p<0.05). Συμπεράσματα: Η μεταβολή της κλίσης πάνω στην οποία εκτελείται η διαλειμματική προπόνηση υψηλής ταχύτητας, μπορεί να αποτελέσει την βάση πάνω στην οποία θα επέλθει βελτίωση σε συγκεκριμένες παραμέτρους της μυϊκής αντοχής ή της μυϊκής ισχύος, και σε παράγοντες απόδοσης στο τρέξιμο ανάλογα με τον προσανατολισμό της προπόνησης προς την βελτίωση της αντοχής (ανηφόρα) ή της ισχύος (κατηφόρα).Αναφορικά με τους δείκτες δύναμης και ισχύος, η προπόνηση με διαλειμματικό τρέξιμο στην κατηφόρα βελτίωσε σημαντικά το άλμα και τον ρυθμό ανάπτυξης ροπής των εκτεινόντων του γόνατος. Από την άλλη, η προπόνηση με διαλειμματικό τρέξιμο στην ανηφόρα βελτίωσε την μυϊκή αντοχή.Όσον αφορά τους δείκτες αερόβιας ικανότητας, η μέγιστη πρόσληψη οξυγόνου δεν άλλαξε με την προπόνηση σε καμμία ομάδα. Βελτιώθηκε όμως ο χρόνος άσκησης έως την εξάντληση και, ως έναν βαθμό η οικονομία, για την ομάδα της ανηφόρας. Δεδομένης της μεγάλης διαφοράς στην συνολική επιβάρυνση, είναι αξιοσημείωτο ότι προπόνηση με διαλειμματικό τρέξιμο στην κατηφόρα διατήρησε την συνολική αερόβια ικανότητα στα αρχικά επίεπδα.Η διαλειμματική προπόνηση υψηλής ταχύτητας σε κλίση έδειξε να μειώνει την ολική αντιοξειδωτική ικανότητα (TAC) στο αίμα τόσο στην οξεία όσο και στην χρόνια φάση της άσκησης. Παράλληλα όμως παρατηρήθηκε μείωση της συγκέντρωσης PC στο αίμα στο τέλος της προπονητικής περιόδου. Επιπλέον, ενώ πριν την έναρξη της προπονητικής περιόδου το διαλειμματικό τρέξιμο στην κατηφόρα προκάλεσε λιγότερη υπεροξείδωση λιπών σε σύγκριση με την ανηφόρα, η αθροιστική επίδραση της έκκεντρης άσκησης στην διάρκεια του χρόνου, δύναται να αντιστρέψει το συγκεκριμένο αποτέλεσμα. Τέλος, η ένταση της άσκησης δείχνει να επηρεάζει τους δείκτες HRV μετά την προπονητική περίοδο 8 εβδομάδων με την άσκηση χαμηλής έντασης να επηρεάζει θετικά την ενεργοποίηση του παρασυμπαθητικού νευρικού συστήματος , ενώ η κλίση δείχνει να μην επηρεάζει προπονητικές προσαρμογές σχετικές με την μεταβλητότητα της καρδιακής συχνότητας