Ước lượng cân bằng năng lượng và khối lượng đào tạo trong quá trình Huấn luyện Nhập ngũ Ban đầu của Quân đội

Jeremy McAdam1, Kaitlin McGinnis1, Rian Ory1, Kaelin Young2,3, Andrew D. Frugé4, Michael Roberts2,3, JoEllen Sefton1
1Warrior Research Center, School of Kinesiology, Auburn University, Auburn, USA
2Molecular and Applied Sciences Laboratory, School of Kinesiology, Auburn University, Auburn, USA
3Department of Cell Biology and Physiology, Edward Via College of Osteopathic Medicine (Auburn Campus), Auburn, USA
4Department of Nutrition, Dietetics, and Hospitality Management, College of Human Sciences, Auburn University, Auburn, USA

Tóm tắt

Việc hấp thụ dinh dưỡng đầy đủ là rất quan trọng để thúc đẩy sự thích nghi và ngăn ngừa chấn thương cơ xương trong bối cảnh khối lượng đào tạo thể chất lớn như trong Huấn luyện Nhập ngũ Ban đầu (IET) của Quân đội. Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá khối lượng đào tạo và chế độ ăn uống, cũng như ước tính cân bằng năng lượng ở các binh sĩ IET. Việc thu thập thông tin về chế độ ăn uống được thực hiện qua việc ghi chép thực phẩm trong ba bữa ăn mỗi ngày trong ba ngày không liên tiếp trong tuần đầu tiên của IET. Khối lượng đào tạo được đo trong 13 tuần sử dụng máy đo gia tốc Actigraph wGT3X. Cường độ tập luyện được phân loại bằng ba điểm cắt vector Sasaki. Các ước tính về chi phí năng lượng được tính toán trong tuần thứ hai và thứ ba của quá trình luyện tập bằng phương trình Harris-Benedict sửa đổi và ước tính năng lượng hoạt động dựa trên các đơn vị chuyển hóa cho mỗi phân loại hoạt động thể chất. Tất cả các dữ liệu đều được trình bày dưới dạng trung bình ± độ lệch chuẩn. Tổng cộng có 111 binh sĩ nam (chiều cao = ± 173 ± 5.8 cm, độ tuổi = 19 ± 2 năm, khối lượng = 71.6 ± 12.4 kg) đã hoàn thành ghi chép chế độ ăn uống và được theo dõi bằng Actigraphs. Các binh sĩ IET thực hiện trung bình 273 ± 62 phút hoạt động thể chất cường độ thấp, 107 ± 42 phút cường độ vừa, 26 ± 22 phút cường độ mạnh, và 10 ± 21 phút hoạt động thể chất cường độ rất mạnh hàng ngày trong suốt 13 tuần. Tổng chi phí năng lượng ước tính mỗi ngày là trung bình 3238 ± 457 kcals/ngày trong tuần thứ hai và thứ ba của IET. So với lượng calo hấp thụ trong tuần đầu tiên, có một khoảng thiếu hụt calo trung bình là 595 ± 896 kcals/ngày trong tuần thứ hai và thứ ba của IET. Phân tích hồi quy cho thấy trọng lượng cơ thể là một yếu tố dự đoán quan trọng cho sự mất cân bằng năng lượng tiêu cực (adj. R2 = 0.54, p < 0.001), trong đó việc tăng 1 kg khối lượng cơ thể liên quan đến việc thiếu hụt năng lượng 53 kcal. Dựa trên đánh giá chế độ ăn trong tuần đầu tiên, các binh sĩ IET không tiêu thụ đủ calo và chất dinh dưỡng để đáp ứng nhu cầu tập luyện trong giai đoạn đỏ (từ tuần thứ nhất đến tuần thứ ba). Điều này có thể ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hoạt động và tần suất chấn thương của binh sĩ. Các binh sĩ IET phải trải qua một chương trình đào tạo nghiêm ngặt, và những dữ liệu này có thể giúp định hướng các hướng dẫn trong tương lai nhằm đảm bảo dinh dưỡng hợp lý để tối ưu hóa sức khỏe và hiệu suất của binh sĩ.

Từ khóa

#Cân bằng năng lượng #Huấn luyện Nhập ngũ #Din dinh dưỡng #Chấn thương cơ xương #Khối lượng đào tạo

Tài liệu tham khảo

Brownson R, Boehmer T, Luke D. Declining rates of physical activity in the United States: what are the contributors? Annu Rev Public Health. 2005;26:421–43. Molloy J, Feltwell D, Scott S, Niebuhr D. Physical training injuries and interventions for military recruits. Mil Med. 2012;177(5):553–8. Jones BH, Cowan DN, Tomlinson JP, Robinson JR, Polly DW, Frykman PN. Epidemiology of injuries associated with physical training among young men in the army. Med Sci Sports Exerc. 1993;25(2):197-203. Jones B, Thacker S, Gilchrist J, Kimsey C Jr, Sosin D. Prevention of lower extremity stress fractures in athletes and soldiers: a systematic review. Epidemiol Rev. 2002;24(2):228–47. Lisman P, O'Connor FG, Deuster PA, Knapik JJ. Functional movement screen and aerobic fitness predict injuries in military training. Med Sci Sports Exerc. 2013;45(4):636–43. Shaffer R, Brodine S, Almeida S, Williams K, Ronaghy S. Use of simple measures of physical activity to predict stress fractures in young men undergoing a rigorous physical training program. Am J Epidemiol. 1999;149(3):236–42. Teyhen D: Professional soldier athlete: the cornerstone of strategic Landpower’s human dimension. United States Army War College; 2014. Knapik J, Daniels W, Murphy M, Fitzgerald P, Drews F, Vogel J. Physiological factors in infantry operations. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1990;60(3):233–8. Knapik J, Rieger W, Palkoska F, van Camp S, Darakjy S. United States Army physical readiness training: rationale and evaluation of the physical training doctrine. J Strength Cond Res. 2009;23(4):1353–62. Sharp M, Patton J, Vogel J. A database of physically demanding tasks performed by US Army soldiers. Army Research Inst oF Environmental Medicine: Natick MA; 1998. Garber C, Blissmer B, Deschenes M, Franklin B, Lamonte M, Lee I, Nieman D, Swain D. Quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory, musculoskeletal, and neuromotor fitness in apparently healthy adults: guidance for prescribing exercise. Med Sci Sports Exerc. 2011;43(7):1334–59. Knapik J, Hauret K, Canada S, Marin R, Jones B. Association between ambulatory physical activity and injuries during United States Army basic combat training. J Phys Act Health. 2011;8(4):496–502. Simpson K, Redmond J, Cohen B, Hendrickson N, Spiering B, Steelman R, Knapik J, Sharp M. Quantification of physical activity performed during US Army basic combat training. US Army Med Dep J. 2013;4:55–65. Ihle R, Loucks AB. Dose-response relationships between energy availability and bone turnover in young exercising women. J Bone Miner Res. 2004;19(8):1231–40. Zanker C, Swaine I. Responses of bone turnover markers to repeated endurance running in humans under conditions of energy balance or energy restriction. Eur J Appl Physiol. 2000;83(4–5):434–40. Li P, Yin Y, Li D, Kim S, Wu G. Amino acids and immune function. Br J Nutr. 2007;98(02):237–52. Kramer T, Moore R, Shippee R, Friedl K, Martinez-Lopez L, Chan M, Askew E. Effects of food restriction in military training on T-lymphocyte responses. Int J Sports Med. 1997;18(Suppl 1):S84–90. Cherif A, Roelands B, Meeusen R, Chamari K. Effects of intermittent fasting, caloric restriction, and Ramadan intermittent fasting on cognitive performance at rest and during exercise in adults. Sports Med (Auckland, NZ). 2016;46(1):35–47. Green M, Rogers P, Elliman N, Gatenby S. Impairment of cognitive performance associated with dieting and high levels of dietary restraint. Physiol Behav. 1994;55(3):447–52. Oliver S, Laing S, Wilson S, Bilzon J, Walsh N. Endurance running performance after 48 h of restricted fluid and/or energy intake. Med Sci Sports Exerc. 2007;39(2):316–22. Logue D, Madigan S, Delahunt E, Heinen M, Mc Donnell S, Corish C. Low energy availability in athletes: a review of prevalence, dietary patterns, physiological health, and sports performance. Sports Med. 2018;48(1):73–96. Thomas D, Erdman K, Burke L. Position of the academy of nutrition and dietetics, dietitians of Canada, and the American College of Sports Medicine: nutrition and athletic performance. J Acad Nutr Diet. 2016;116(3):501–28. Fukuda D, Stout J, Moon J, Smith-Ryan A, Kendall K, Hoffman J. Effects of resistance training on classic and specific bioelectrical impedance vector analysis in elderly women. Exp Gerontol. 2016;74:9–12. Joint Cullinary Center of Excellence [http://www.quartermaster.army.mil/jccoe/Operations_Directorate/QUAD/nutrition/G4G_Recipe_Nutrition_Analysis_Red_Amber_Green_New.pdf]. What's In The Foods You Eat Search Tool [https://reedir.arsnet.usda.gov/codesearchwebapp/(S(qyik1tmzmfjccldwhglgsntv))/CodeSearch.aspx]. R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. 2015. In., Vienna: ISBN 3-900051-07-0. RStudio Team. Rstudio: integrated development environment for R 2014. In., Boston: RStudio, Inc.; 2014. Wickham H, Francois R, Henry L, Müller K. dplyr: A Grammar of Data Manipulation. In., R package version 0.7.0 edn; 2017. Wickham H, Henry L. tidyr: Easily Tidy Data with spread() and gather() Functions. In., R package version 0.7.0 edn; 2017. Wickham H. Reshaping data with the reshape package. J Stat Softw. 2007;21(12):1-20 Lawrence M. ez: Easy Analysis and Visualization of Factorial Experiments. In., R package version 4.4-0 edn; 2016. Fox J, Weisberg S. An {R} Companion to Applied Regression. In., vol. 2nd. Thousand Oaks: Sage; 2011. Bernhard P. VAR, SVAR and SVEC models: implementation within {R} package {vars}. J Stat Softw, J Stat Softw. 2008;(4). Wickham H. ggplot2: elegant graphics for data analysis. New York: Springer--Verlag; 2009. Sasaki J, John D, Freedson P. Validation and comparison of ActiGraph activity monitors. J Sci Med Sport. 2011;14(5):411–6. Migueles J, Cadenas-Sanchez C, Ekelund U, Delisle Nystrom C, Mora-Gonzalez J, Lof M, Labayen I, Ruiz J, Ortega F. Accelerometer data collection and processing criteria to assess physical activity and other outcomes: a systematic review and practical considerations. Sports medicine (Auckland, NZ). 2017;47(9):1821–45. Brond J, Arvidsson D. Sampling frequency affects the processing of Actigraph raw acceleration data to activity counts. J Appl Physiol. 2016;120(3):362–9. Chomistek A, Yuan C, Matthews C, Troiano R, Bowles H, Rood J, Barnett J, Willett W, Rimm E, Bassett D. Physical activity assessment with the ActiGraph GT3X and doubly labeled water. Med Sci Sports Exerc. 2017;49(9):1935–44. Ainsworth BE, Haskell WL, Herrmann SD, Meckes N, Bassett DR Jr, Tudor-Locke C, Greer JL, Vezina J, Whitt-Glover MC, Leon AS. 2011 compendium of physical activities: a second update of codes and MET values. Med Sci Sports Exerc. 2011;43(8):1575–81. Roza A, Shizgal H. The Harris Benedict equation reevaluated: resting energy requirements and the body cell mass. Am J Clin Nutr. 1984;40(1):168–82. Levine J, Schleusner S, Jensen M. Energy expenditure of nonexercise activity. Am J Clin Nutr. 2000;72(6):1451–4. Loucks AB, Kiens B, Wright HH. Energy availability in athletes. J Sports Sci. 2011;29(Suppl 1):S7-15. Barrack M, Van Loan M, Rauh M, Nichols J. Physiologic and behavioral indicators of energy deficiency in female adolescent runners with elevated bone turnover. Am J Clin Nutr. 2010;92(3):652–9. Nutrition, Physical Activity, and Obesity: Data, Trends, and Maps [https://www.cdc.gov/nccdphp/dnpao/data-trends-maps/index.html.] Freedson P, Melanson E, Sirard J. Calibration of the computer science and applications, Inc. accelerometer. Med Sci Sports Exerc. 1998;30(5):777–81. Watson K, Carlson S, Carroll D, Fulton J. Comparison of accelerometer cut points to estimate physical activity in US adults. J Sports Sci. 2014;32(7):660–9. Matthew C. Calibration of accelerometer output for adults. Med Sci Sports Exerc. 2005;37(11 Suppl):S512–22. Keadle S, Shiroma E, Freedson P, Lee I. Impact of accelerometer data processing decisions on the sample size, wear time and physical activity level of a large cohort study. BMC Public Health. 2014;14:1210. Williamson D. Changes in food intake and body weight associated with basic combat training. Mil Med. 2002;167(3):248. Margolis L, Pasiakos S, Karl J, Rood J, Cable S, Williams K, Young A, McClung J. Differential effects of military training on fat-free mass and plasma amino acid adaptations in men and women. Nutrients. 2012;4(12):2035–46. Jackson T, Cable S, Jin W, Robinson A, Dennis S, Vo L, Prosser T, Rawlings J. The importance of leadership in Soldiers' nutritional behaviors: results from the soldier fueling initiative program evaluation. US Army Med Dep J. 2013:79–90. TRADOC. United States Army training and doctrine command: regulation 350–6. Virginia: Fort Eustis; 2013. United States Army Food Service: Impletementation Guide for Initial Military Training Soldier Fueling Initiative. In.; 2012. Jager R, Kerksick C, Campbell B, Cribb P, Wells S, Skwiat T, Purpura M, Ziegenfuss T, Ferrando A, Arent S, et al. International Society of Sports Nutrition Position Stand: protein and exercise. J Int Soc Sports Nutr. 2017;14:20. Hill K, Stathis C, Grinfeld E, Hayes A, McAinch A. Co-ingestion of carbohydrate and whey protein isolates enhance PGC-1alpha mRNA expression: a randomised, single blind, cross over study. J Int Soc Sports Nutr. 2013;10(1):8. Rowlands D, Thomson J, Timmons B, Raymond F, Fuerholz A, Mansourian R, Zwahlen M, Metairon S, Glover E, Stellingwerff T, et al. Transcriptome and translational signaling following endurance exercise in trained skeletal muscle: impact of dietary protein. Physiol Genomics. 2011;43(17):1004–20. Hansen M, Bangsbo J, Jensen J, Bibby B, Madsen K. Effect of whey protein hydrolysate on performance and recovery of top-class orienteering runners. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2015;25(2):97–109. Saunders M, Kane M, Todd M. Effects of a carbohydrate-protein beverage on cycling endurance and muscle damage. Med Sci Sports Exerc. 2004;36(7):1233–8. Heaney R, Layman D. Amount and type of protein influences bone health. Am J Clin Nutr. 2008;87(5):1567S–70S. Torricelli P, Fini M, Giavaresi G, Giardino R. Human osteopenic bone-derived osteoblasts: essential amino acids treatment effects. Artif Cells Blood Substit Immobil Biotechnol. 2003;31(1):35–46. Bihuniak J, Insogna K. The effects of dietary protein and amino acids on skeletal metabolism. Mol Cell Endocrinol. 2015;410:78–86. Kato H, Suzuki K, Bannai M, Moore D. Protein requirements are elevated in endurance athletes after exercise as determined by the Indicator amino acid oxidation method. PLoS One. 2016;11(6):e0157406. Lemon P, Tarnopolsky M, MacDougall J, Atkinson S. Protein requirements and muscle mass/strength changes during intensive training in novice bodybuilders. J Appl Physiol. 1992;73(2):767–75. Helms E, Zinn C, Rowlands D, Brown S. A systematic review of dietary protein during caloric restriction in resistance trained lean athletes: a case for higher intakes. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2014;24(2):127–38. Rauch H, Gibson A, Lambert E, Noakes T. A signalling role for muscle glycogen in the regulation of pace during prolonged exercise. Br J Sports Med. 2005;39(1):34–8. Simonsen J, Sherman W, Lamb D, Dernbach A, Doyle J, Strauss R. Dietary carbohydrate, muscle glycogen, and power output during rowing training. J Appl Physiol. 1991;70(4):1500–5. Bergström J, Hermansen L, Hultman E, Saltin B. Diet, muscle glycogen and physical performance. Acta Physiol Scand. 1967;71(2–3):140–50. Hill R, Davies P. The validity of self-reported energy intake as determined using the doubly labelled water technique. Br J Nutr. 2001;85(4):415–30.