Excess post-exercise oxygen consumption after different moderate physical activities in a healthy female population

In the recovery period after exercise there is an increase in oxygen uptake defined as excess post-exercise oxygen consumption (EPOC). The magnitude of EPOC after aerobic exercise may depend on duration and intensity of exercise, on type of exercise (split exercise or continuous sessions) and on subjects’ training status and sex. Weight loss can be achieved by increasing energy expenditure (EE). E POC causes an increase in caloric burn during the recovery period, to be taken into consideration in relation to energy balance and weight loss. It is not clear whether various modes of aerobic exercise affect EPOC differently. OBJECTIVE The aim of this study was to evaluate the acute effects of moderate intensity of Cycling (C), Treadmill (T), Arm Crank (A) exercises, Cross-Training exercise (CT) and moderate to vigorous intensity Activities of Daily Living (ADL) on EPOC. METHODS 6 young moderately active females (age, 24.2±0.8 yr; BMI, 21.5±2.4 kg/m 2 ; RMR, 1288±78.2 kcal/day; V’O 2 peak Cycle ergometer, 40.3±4.3 ml/kg/min; V’O 2 peak Treadmill, 40.9±6.9 ml/kg/min; V’O 2 peak Arm ergometer, 22.2±3.4 ml/kg/min) participated in the study over a 3-week period. In the first week subjects filled a Baecke questionnaire on habitual physical activity, underwent a resting metabolic rate (RMR) measurement and 3 incremental tests to exhaustion ( V’O 2 peak at Treadmill, Cycle ergometer and Arm ergometer). In the second and third week they completed five bouts of 30 min of exercise at 60% of V’O 2 peak separated by 48 hours of rest: a continuous C, T, A, a combined running, cycling and arm crank (CT) for 10 min each and ADL ( 3-6 METs) . Before (30 min pre) and after (2 hours post) each exercise bout a RMR measurement was carried out in a sitting position with indirect calorimetry (K4b 2 , Cosmed, Italy). A MANOVA and a repeated measures ANOVA were used for data analysis. RESULTS EPOC ranged in between 7% and 17% of Total Energy Expenditure. EPOC magnitude was also higher for CT than all the others training modes, even not significantly. O 2 consumed during and after T and C was significantly higher than A when normalized to the pre-exercise levels (p<0.001 ) . The higher oxygen consumption (V’O 2 ) during exercise was found for T and C, significantly higher when compared with CT and ADL (p<0.01); on the contrary A was significantly lower than all the other training modes (p <0.001). The respiratory exchange ratio (QR) was significantly lower for T when compared with C during exercise (p<0.01). Differences were detected during exercise between training modes for energy source utilization: fat utilization was significantly higher for T when compared with all the other training modes (p<0.01), otherwise carbohydrates utilization was significantly higher for C when compared with T, A, and ADL (p<0.01). There were no significant differences between training modes for energy sources during the 2-hour post-exercise, although T allowed for a greater fat utilization. DISCUSSION CONCLUSIONS This study shows that 30 min of all exercise modes provided an increase of EE for the first 2-hour after exercise . This study shows that T can be considered the best weight loss exercise when compared with all the other training modes measured. Our results indicate that separating a continuous 30 min exercise into three 10 min exercises will elicit an equivalent EPOC; this could be beneficial for subjects with a low fitness level who are unable to perform one long-bout of exercise on the same ergometer. The equivalent EE during and after exercise between Activities of Daily Living and the other training modes underlines the importance of an active lifestyle, especially when weight loss is concerned.

Nella fase di recupero dopo un esercizio fisico, le attività metaboliche non tornano immediatamente a livelli basali. Questo periodo di eccesso di consumo di ossigeno post-esercizio viene definito EPOC (excess post-exercise oxygen consumption). La grandezza dell’EPOC (EPOC magnitude) dipende dall’intensità e dalla durata dell’attività fisica svolta, dal tipo di esercizio (continuo o intervallato), dal livello di allenamento e dal sesso del soggetto. Dato che la perdita di peso può essere ottenuta incrementando la spesa energetica (EE), in un programma di esercizio-terapia mirato ad un calo ponderale è necessario considerare che l’EPOC incrementa il consumo calorico post-esercizio. Non è ancora chiaro se diverse tipologie di esercizio abbiano differenti effetti sull’EPOC. SCOPO Lo scopo di questo lavoro è quello di verificare gli effetti sull’EPOC di attività moderate svolte al Cicloergometro (C), al Treadmill (T) e all’Armergometro (A), di un esercizio di Cross-Training (CT) e di attività della vita quotidiana (ADL) effettuate ad un’intensità tra moderata e vigorosa. METODI 6 femmine giovani moderatamente attive (età 24.2±0.8 anni, BMI 21.5±2.4 kg/m 2 ; RMR 1288±8.2 kcal/giorno; V'O 2 peak Cicloergometro 40.3±4.3 ml/kg/min; V'O 2 peak Treadmill 40.9±6.9 ml/kg/min; V'O 2 peak Armergometro 22.2±3.4 ml/kg/min) hanno partecipato allo studio della durata di 3 settimane. Nella prima settimana i soggetti hanno compilato un questionario (Baecke) sulle abitudini di vita, è stato loro misurato il metabolismo basale (RMR) e hanno svolto 3 test incrementali ad esaurimento. Nella seconda e terza settimana hanno svolto 5 esercitazioni di 30 minuti al 60% del V'O 2 peak separate tra loro da 48 ore di riposo: un esercizio continuo al T, al C e all’A, un CT che integra pedalata, camminata e esercizio per gli arti superiori di 10 minuti ciascuno, ADL (METs 3-6). Nei 30 minuti prima dell’esercizio e nelle 2 ore post-post-esercizio il metabolismo è stato misurato in posizione seduta con calorimetria indiretta (K4b 2 , Cosmed, Italia). I dati sono stati analizzati con una MANOVA e un’ANOVA per misure ripetute. RISULTATI L’EPOC è risultato essere compreso tra il 7% e il 17% della spesa energetica totale. I valori più elevati di EPOC magnitude sono stati riscontrati con l’allenamento CT, anche se non in modo significativo rispetto a tutte le altre tipologie di allenamento. L’O 2 consumato durante e dopo T e C è risultato significativamente superiore a quello dell’A, se considerato al netto dell’RMR (p<0.001). Gli allenamenti al T e al C sono quelli che hanno ottenuto un consumo di ossigeno (V'O 2 ) durante l'esercizio significativamente più alto rispetto a CT e ADL (p<0.01); al contrario, l’allenamento svolto all’A risulta essere significativamente più basso di tutte le altre modalità di allenamento (p<0.001). Il quoziente respiratorio (QR) durante l’esercizio è significativamente più basso per il T rispetto al C (p <0.01). Nei 30 minuti di attività sono state rilevate differenze per quanto riguarda l’utilizzo dei substrati energetici: l'utilizzo dei grassi (FAT) è risultato significativamente più alto per il T rispetto a tutte le altre modalità di allenamento (p<0.01); l'utilizzo dei carboidrati (CHO) è significativamente più alto per il C rispetto a T, A e ADL (p<0.01). Nelle 2 ore post-esercizio non ci sono differenze significative tra le tipologie di allenamento in relazione all’utilizzo dei substrati energetici, anche se T è l’allenamento che permette il maggior consumo di FAT. DISCUSSIONI E CONCLUSIONI Questo studio dimostra che 30 minuti di attività fisica permettono un aumento di EE nelle 2 ore post-esercizio. La camminata al T può essere considerata il miglior esercizio per la perdita di peso se confrontato con le altre modalità di allenamento prese in considerazione. I nostri risultati indicano che un esercizio intervallato di 30 minuti genera un EPOC equivalente a quello di un esercizio continuo: questo potrebbe essere vantaggioso per i soggetti con un basso livello di forma fisica che non sono in grado di eseguire una lunga sessione di attività sullo stesso ergometro. L'EE equivalente durante e dopo l'esercizio fisico tra le ADL e gli allenamenti strutturati sottolinea l'importanza di uno stile di vita attivo, soprattutto in relazione ad un programma di controllo del peso corporeo.