Impact of menstrual cycle mediated and traditional high-intensity interval training on maximal oxygen uptake, endogenous androgens, and fat mass in naturally menstruating females

Abstract

Kuukautiskierron aikaansaamien hormonaalisten muutosten on tunnistettu vaikuttavan fysiologisiin toimintoihin niin levossa kuin fyysisen kuormituksen aikana. Nämä muutokset ovat herättäneet mielenkiinnon selvittää kuukautiskierron mukaan jaksotetun harjoittelun hyötyjä suorituskykyyn. Poikittaistutkimuksissa on havaittu korkeamman rasvamassaan sekä metabolisen oireyhtymän olevan yhteydessä androgeenien korkeampaan pitoisuuteen. On viitteitä, että kestävyysharjoittelulla voi saada aikaan myönteisiä muutoksia sekä androgeeneissa että rasvamassassa. Korkeaintensiteettisen intervalliharjoittelun (HIIT) on havaittu parantavan sekä kestävyyssuorituskykyä että vähentävän rasvamassaa. Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli vertailla kuukautiskierron mukaan jaksotetun intervalliharjoittelun sekä tasaisesti jaksotetun intervalliharjoittelun vaikutuksia maksimaalisen hapenottokykyyn (VO2max). Lisäksi intervalliharjoittelun vaikutuksia androgeeneihin sekä kehonkoostumukseen tarkastellaan.

Luonnollisen kuukautiskierron omaavat fyysisesti aktiiviset naiset (n=36, ikä=29,7 ±4,3 vuotta, BMI 24,3±3,4 kg/m2) jaettiin satunnaisesti kolmeen harjoitteluryhmään: luteaalivaiheessa painotettuun (LP), follikuläärivaiheessa painotettuun (FP) ja kontrolliryhmään. Koehenkilöt suorittivat 8 viikon HIIT-jakson, jota edelsi 8-viikon kohtuukuormitteinen (MIET) jakso. Kestävyyssuorituskyvyn kehittymistä mitattiin juoksumatolla suoritetulla VO2max-testillä. Kehonkoostumuksen muutoksia mitattiin bioimpedanssilla ja androgeenien muutokset määritettiin immunomääritysmenetelmällä. Tilastollisina menetelminä ryhmien väliseen vertailuun käytettiin toistettavien mittausten varianssianalyysiä (ANOVA) sekä ryhmien sisäiseen vertailuun parametritonta Friedmanin varianssianalyysiä. Kehonkoostumuksen ja androgeenien yhteyksiä määritettiin Spearmanin korrelaatiokertoimella.

Ryhmien välillä ei havaittu tilastollisesti merkitseviä eroja VO2max-tuloksissa. Ryhmien sisäisessä vertailussa kontrolliryhmä paransi tilastollisesti merkitsevästi VO2max-tulostaan koko harjoitusintervention aikana (40,68±5,30<43,14±5,61). LP-ryhmä paransi VO2max tulosta tilastollisesti merkitsevästi (38,97±4,32<40,40±4,40) MIET jakson aikana. FP-ryhmällä ei nähty tilastollisesti merkitseviä muutoksia intervention aikana. Androgeeneista vapaa testosteroni väheni merkittävästi HIIT-jakson aikana (-14,7±34,9 %) sekä koko harjoitusintervention aikana (7,1±44,2 %). Kehonkoostumuksessa ei havaittu tilastollisesti merkitseviä eroja harjoitusintervention aikana, eikä kehonkoostumusmuutosten ja androgeenimuutosten välillä havaittu tilastollisesti merkitsevää korrelaatiota. Tutkimuksen mukaan kuukautiskierron mukaan jaksotettu HIIT ei ole tehokkaampaa kuin tasaisesti jaksotettu HIIT. LP-painotteinen MIET saattaa olla suositeltavaa, mutta aiheesta tarvitaan lisää tutkimusta.

Fluctuation of hormones impacts on physiological functions during exercise and rest across the menstrual cycle. This has increased interest to investigate whether menstrual cycle meditated training provokes beneficial adaptations in physical performance. Many cross-sectional studies have observed that a high concentration of endogenous androgens in females is associated with metabolic syndrome and higher body fat mass. Furthermore, both fat mass and endogenous androgens have been observed to change in response to endurance training. High-intensity interval training (HIIT) is an effective training method to improve endurance performance and reduce body fat mass. The objective of this master’s thesis was to compare the impact of menstrual cycle mediated training and traditional continuously periodized HIIT on maximal oxygen uptake (VO2max). Additionally, the impact of HIIT training on endogenous androgens and body composition will be investigated.

Naturally menstruating recreationally active females (n=36, age=29.7 ±4.3 years, BMI 24.3±3.4 kg/m2) were divided into three training groups: luteal phase emphasized (LP), follicular phase emphasized (FP), and control. The participants executed a 8-week HIIT period, prior to which a 8-week moderate intensity endurance (MIET) period was accomplished. Change in endurance performance was measured with an incremental treadmill running test to determine VO2max. Changes in body composition were determined using bioimpedance measurement. Changes in endogenous androgens were determined with immunoassay kits. Statistical analysis for between group comparisons were analysed using repeated measures of variance (ANOVA) and for within group comparisons a non-parametric related samples Friedman's two-way analysis of variance test were used. Spearman’s correlation was used to determine the relationship between endogenous androgens and body composition variables

Statistically significant differences in VO2max between groups or during the HIIT groups were not observed. In within group comparisons, it was observed that VO2max improved in the control groups significantly across the whole training intervention (40.68±5.30<43.14±5.61). The LP group significantly increased VO2max during the MIET intervention (38.97±4.32<40.40±4.40). The FP group did not experience significant changes across the training intervention. When comparing all participants as a one group, significant reduction in free testosterone was observed across the HIIT-intervention (-14.7±34.9 %) and the whole training intervention (7.1±44.2 %). In body composition variables significant changes were not observed. Hence, no concurrent changes in in the androgen and body composition variables were observed. According to the present study, menstrual cycle mediated HIIT is not superior compared to the traditional continuously periodized HIIT. However, there are indications that LP emphasized MIET training might be beneficial, but more studies considering the topic is needed.