Resumen de Influence of the menstrual cycle, oral contraceptives and menopause on exercise-induced muscle damage: ironfemme study
Introduction: Female participation in sports and recreational physical activities has increased in the last few years. Especially, strength training has become popular within the female population due to its countless benefits mainly related to body composition and injury prevention. Altogether, it has encouraged the increase of research that focuses on different female responses to exercise. Some of these studies have shown differences between males and females in several aspects as the use of energy resources, the fatigability or the strength development. In fact, it has been suggested that sex hormones could limit exercise-induced muscle damage (EIMD) mainly produced after eccentric contractions and/or strenuous or unaccustomed exercises, affecting the subsequent expression of inflammation regulatory gens. However, most of these studies have not considered the different reproductive status occurring over female’s lifespan, neither did many of them analyze rigorously the sex hormone fluctuations throughout the different phases of the menstrual cycle (MC) or the oral contraceptive (OC) cycle. Therefore, the aims of this study were to perform a systematic review and meta-analysis to evaluate which MC phases produce higher EIMD, and to conduct the IronFEMME Study to evaluate the influence of the MC, OCs and menopause on EIMD and inflammation in resistance trained females following an eccentric exercise.
Methods: Following the Preferred Reported Items for Systematic Reviews and Meta- Analysis (PRISMA) guidelines, a meta-analysis was performed which examined EIMD in at least one phase of the MC (EFP, LFP and MLP). On the other hand, a total of 19 eumenorrheic women (age: 29±6 years; height: 163.4±6.1 cm; body mass: 59.9±5.6 kg), 18 women users of OCs (26±4 years; 162.4±5.0 cm; 58.1±5.7 kg), and 13 postmenopausal females (52±4 years; 163.6±6.3 cm; 53.9±3.3 kg) completed the IronFEMME crosssectional study. All participants self-reported resistance training experience, completing at least two resistance training sessions per week during a minimum of a year. The MC phase determination in the eumenorrheic group was carried out through a rigorous and accurate three-step methodology consisting of retrospective calendar counting, blood analysis of sex hormones and urine-based tests to predict ovulation. Participants performed a resistance exercise protocol consisting of 10 sets x 10 reps of back squats, with a plate-loaded barbell at 60% of their 1RM, with 2 min rest between sets. Every rep was performed with a tempo of 4 seconds for eccentric phase, 1 second stop, 1 second for concentric phase and 1 second stop, in order to elicit as much muscle damage as possible.
Eumenorrheic females performed the exercise on three occasions coinciding with the early follicular phase (EPF), late follicular phase (LFP) and mid-luteal phase (MLP) of the MC. Regarding the OC group, these women performed the exercise in the withdrawal phase and in the active pill phase of the OC cycle. In both groups, phases were randomized and counter-balanced in order to avoid learning effect. Finally, postmenopausal females performed the exercise on one occasion. Delayed onset muscle soreness (DOMS), thigh and calf circumferences, the range of movement (ROM) and counter movement jump (CMJ) were evaluated prior to and 24h and 48h post-exercise.
In addition, CMJ was evaluated immediately post-exercise (0h). Blood samples were drawn prior to and 2h, 24h, and 48h post-exercise to analyze sex hormones (only pretrial) and blood markers of muscle damage and inflammation: creatine kinase (CK), myoglobine, lactate dehydrogenase (LDH), interleukin-6 (IL-6), tumor necrosis factor a (TNF-a) and C-reactive protein (CRP). Finally, a 10-point scale was administered after every set to measure perceived exertion.
Results: From the 19 studies analyzed, the meta-analysis revealed differences between MC phases for DOMS and strength loss (p<0.05). No differences between phases were observed for CK. Lower differences in means between pre- and post-exercise were observed in the MLP for both DOMS and strength loss, while the EFP seemed to elicit the higher mean differences between pre- and post-exercise for both variables. The IronFEMME Study showed the expected differences in sex hormones according to the different reproductive profiles as well as to the different phases of measurement. The exercise protocol elicited muscle damage since in the main muscle damage variables analyzed, post-exercise (24h) values were significantly higher in comparison to baseline (p<0.001), respectively for eumenorrheic females (DOMS: 29.6±15.4 mm vs. 3.0±6.4 mm and CK:173.9±84.4 U·L-1 vs. 105.0±37.3 U·L-1), OC users (DOMS: 44.7±19.7 mm vs. 4.4±9.2mm and CK: 217.9±117.5 U∙L-1vs. 115.3±37.4 U∙L-1), and postmenopausal females (DOMS: 20.7±21.3 mm vs. 2.7±4.2 mm and CK: 168.2±45.5 U∙L-1 vs.
136.2±45.5 U∙L-1) No group showed increases in inflammatory markers post-exercise (p>0.05). However, the only variable that seemed to be affected by menstrual cycle phases was perceived muscle soreness before the exercise bout, which was higher in the EFP (4.7±7.7 mm) than in the LFP (1.1±3.2 mm) (p=0.045). Regarding OC users, CK values in the withdrawal phase (181.8±89.8 U∙L-1) were higher than in the active pill phase (144.0±39.7 U∙L-1) (p<0.001). Finally, despite postmenopausal females showing higher myoglobin concentrations at baseline (123.1±41.5 μg∙L-1) than premenopausal females in their different menstrual cycle phases (62.8±8.2 μg∙L-1, 60.4±7.2 μg∙L-1 and 60.1±10.6 μg∙L-1 respectively for EFP, LFP and MLP; p<0.001), no differences were observed between groups in post-exercise response (p>0.05).
Conclusions: From meta-analysis results it could be suggested that post-exercise increase in muscle soreness and strength loss is attenuated in the MLP, where sex hormone concentrations are high, while this increase was higher in the EFP, due to lower sex hormone concentrations. IronFEMME Study results revealed that menstrual cycle phases do not influence EIMD in resistance trained females following a squat-based eccentric exercise.
However, perceived muscle soreness before exercise was higher in the EFP in eumenorrheic women, which may impair women’s predisposition to perform strenuous exercise during the EFP. On the other hand, in OC users, the higher CK levels in the withdrawal phase may indicate higher vulnerability of tissues to be damaged. However, the lack of differences in any other markers of muscle damage do not warrant any guidance on active pill phase versus withdrawal phase. Finally, despite postmenopausal females showing higher baseline concentrations of myoglobin than premenopausal females, no differences were observed in EIMD, which might be related to the training status in spite of age and sex hormone deprivation derived from menopause, although more research is needed on this population.
Introducción: En los últimos años se ha producido un incremento de la participación femenina en deportes y actividades físicas recreativas. Especialmente, el entrenamiento de fuerza se ha popularizado entre el colectivo femenino, entre otras razones, por sus innumerables beneficios principalmente relacionados con la mejora de la composición corporal y la prevención de lesiones. Todo ello ha propiciado el reciente incremento en la literatura científica de estudios que evalúan distintas respuestas del organismo femenino al ejercicio de fuerza. Algunos de estos estudios han demostrado que mujeres y hombres no somos iguales en cuanto a aspectos como la utilización de recursos energéticos, la fatigabilidad o la capacidad de desarrollar fuerza. De hecho, se ha sugerido que las hormonas sexuales podrían limitar el daño muscular postejercicio. Este fenómeno ocurre principalmente tras la realización de contracciones excéntricas y/o ejercicios extenuantes o a los que no estamos acostumbrados, influyendo a su vez en la expresión de ciertos genes que regulan la respuesta inflamatoria. Sin embargo, la mayoría de estos estudios no tienen en cuenta los diferentes estados hormonales que transcurren a lo largo de la vida de la mujer. De hecho, la mayoría de ellos tampoco analiza con rigurosidad las fluctuaciones hormonales que tienen lugar durante las diferentes fases del ciclo menstrual o de un ciclo anticonceptivo. Por tanto, los objetivos de esta tesis fueron por un lado, realizar una revisión sistemática de la literatura y un meta-análisis sobre ciclo menstrual y daño muscular, para determinar qué fases del ciclo son más susceptibles de provocar un mayor daño muscular; y por otro lado, con los datos procedentes del Proyecto IronFEMME (Iron and muscular damage: Female Exercise Metabolism during the MEnstrual Cycle), evaluar la influencia del ciclo menstrual, de los anticonceptivos orales y de la menopausia, en el daño muscular postejercicio y la consiguiente inflamación en mujeres entrenadas en ejercicio de fuerza, tras realizar un protocolo de ejercicio excéntrico.
Método: Siguiendo la metodología PRISMA (Preferred Reported Items for Systematic Reviews and Meta-Analysis), se realizó un meta-análisis incluyendo los artículos que evaluaban daño muscular postejercicio en mujeres, al menos en una fase del ciclo menstrual de las siguientes: folicular temprana, folicular tardía y lútea media. Por otro lado, un total de 19 mujeres eumenorreicas (edad: 29±6 años; estatura: 163,4±6,1 cm; peso: 59,9±5,6 kg), 18 mujeres usuarias de anticonceptivos orales (26±4 años; 162,4±5,0 cm; 58,1±5,7 kg) y 13 mujeres postmenopáusicas (52±4 años; 163,6±6,3 cm; 53,9±3,3 kg) completaron el Proyecto IronFEMME. Todas las participantes eran entrenadas en ejercicio de fuerza, realizando como mínimo dos sesiones semanales de entrenamiento con cargas de al menos una hora de duración en el último año. La determinación de las fases del ciclo menstrual en el grupo de mujeres eumenorreicas se realizó a través de una metodología que incluyó control retrospectivo del ciclo menstrual, análisis de hormonas en sangre y predicción de la ovulación utilizando tests de orina. Todas las participantes realizaron un protocolo de ejercicio de fuerza que consistió en 10 series de 10 sentadillas paralelas con barra, cargada con el 60% de su 1RM, y realizando 2 minutos de descanso entre series. Cada repetición se llevo a cabo con un tempo de 4 segundos para la fase excéntrica (bajada a la sentadilla), 1 segundo manteniendo la posición final tras la fase excéntrica, 1 segundo de fase concéntrica (subida a posición inicial), y 1 segundo de pausa antes de iniciar la siguiente repetición, con el objetivo de propiciar el mayor daño muscular posible. Las mujeres con ciclos menstruales regulares realizaron este protocolo de ejercicio en la fase folicular temprana, fase folicular tardía y fase lútea media del ciclo menstrual. Por otro lado, las mujeres usuarias de anticonceptivos orales realizaron el protocolo de ejercicio en las fases no hormonal o de descanso y en la fase hormonal o de ingesta de anticonceptivos orales. En ambos grupos las fases fueron aleatorizadas y contrabalanceadas para evitar el efecto del aprendizaje. Finalmente, las mujeres postmenopáusicas realizaron el protocolo de ejercicio una sola vez. El dolor muscular, los perímetros de muslo y pierna, el rango de movimiento de cadera y rodilla, y la altura del salto vertical con contramovimiento (CMJ) fueron evaluados antes del protocolo de ejercicio y a las 24 y 48 horas después. Además, el salto CMJ se evaluó inmediatamente después de finalizar el ejercicio de daño muscular. Se extrajeron muestras sanguíneas antes del ejercicio y a las 2, 24 y 48 horas después del mismo, para el análisis de las hormonas sexuales y para analizar los parámetros sanguíneos relacionados con el daño muscular y la inflamación: creatina quinasa (CK), mioglobina, lactato deshidrogenasa (LDH), interleucina 6 (IL-6), factor de necrosis tumoral a (TNF-a) y proteína C reactiva (CRP). Por último, se administró una escala de esfuerzo percibido al finalizar cada serie.
Resultados: Un total de 19 artículos fueron incluidos en el meta-análisis, que reveló diferencias entre fases del ciclo tanto en el dolor muscular como en la reducción de fuerza (p<0.05), mientras que no se observaron diferencias entre fases para la CK. La diferencia de medias entre valores basales y postejercicio de dolor muscular y pérdida de fuerza fue menor en la fase lútea media, mientras que fue más acentuada en la fase folicular temprana. Por otro lado, el estudio realizado sobre el daño muscular en mujeres de varios perfiles reproductivos, mostró las diferencias en hormonas sexuales esperadas para cada grupo de población, así como para cada fase de medición. El protocolo de ejercicio realizado generó daño muscular, ya que los valores de las principales variables analizadas fueron significativamente mayores en los valores 24h postejercicio comparados con los valores basales (p<0.001), tanto en mujeres con ciclos menstruales regulares (dolor muscular: 29,6±15,4 mm versus 3,0±6,4 mm; CK: 173,9±84,4 U·L-1 versus 105,0±37,3 U·L-1), como en mujeres usuarias de anticonceptivos orales (dolor muscular: 44,7±19,7 mm versus 4,4±9,2mm ; CK: 217,9±117,5 U∙L-1 versus 115,3±37,4 U∙L-1) y en mujeres postmenopáusicas (dolor muscular: 20,7±21,3 mm versus 2,7±4,2 mm; CK: 168,2±45,5 U∙L-1 versus 136,2±45,5 U∙L-1). Sin embargo, en ninguno de los grupos se elevaron los marcadores inflamatorios tras el ejercicio (p>0.05). La única variable que pareció verse afectada por las fases del ciclo menstrual fue el dolor muscular percibido antes de iniciar el ejercicio, que fue mayor en la fase folicular temprana (4,7±7,7 mm) comparada con la fase folicular tardía (1,1±3,2 mm) (p=0.045). Con respecto a las mujeres usuarias de anticonceptivos orales, los valores de CK en la fase no hormonal (181.8±89.8 U∙L-1) fueron mayores que en la fase hormonal (144,0±39,7 U∙L-1) (p<0.001). Finalmente, a pesar de que las mujeres postmenopáusicas presentaron mayores concentraciones de mioglobina basales (123,1±41,5 μg∙L-1) en comparación con las mujeres eumenorreicas en cada una de las fases del ciclo menstrual (62,8±8,2 μg∙L-1, 60,4±7,2 μg∙L-1 y 60,1±10,6 μg∙L-1, respectivamente para las fases folicular temprana, folicular tardía y lútea media; p<0.001 para todas las comparaciones), en la respuesta postejercicio no se observaron diferencias entre grupos (p>0.05).
Conclusiones: Los resultados obtenidos del meta-análisis sugieren en base a la literatura existente que, en la fase lútea media, donde se presentan concentraciones elevadas de hormonas sexuales, los incrementos en dolor muscular y reducción de fuerza parecen ser más leves, mientras que se acentúan en la fase folicular temprana, donde las concentraciones de hormonas sexuales presentan sus niveles más bajos. Tras analizar los resultados del Proyecto IronFEMME, se observó que las fases del ciclo menstrual no influyen en el daño muscular postejercicio tras un protocolo excéntrico de sentadillas. Sin embargo, la percepción de dolor muscular antes del ejercicio pareció ser mayor en la fase folicular temprana, por lo que en esta fase, se podría ver afectada la predisposición a realizar ejercicio intenso. Por otro lado, en mujeres usuarias de anticonceptivos orales, los mayores niveles de CK postejercicio en la fase no hormonal podrían indicar una mayor vulnerabilidad del tejido muscular. Sin embargo, la ausencia de diferencias en otras variables no permite indicar una influencia clara de la fase del ciclo anticonceptivo en el daño muscular. Finalmente, a pesar de que el grupo de mujeres postmenopáusicas presentó mayores valores basales de mioglobina que el de mujeres premenopáusicas eumenorreicas, no se observaron diferencias en el daño muscular postejercicio. Esto podría estar relacionado con un buen estado de entrenamiento a pesar de la edad y la carencia de hormonas sexuales ocasionada por la menopausia. Sin embargo, se necesitan más estudios que profundicen en este grupo de población.
