A fizikai aktivitás és a fogyás hatása a csontvázizmok mitokondriumaira és a kapcsolat a glükózszabályozással 2-es típusú cukorbetegségben

Absztrakt

CÉLKITŰZÉS- A csontvázizomzat csökkent mitokondriális kapacitása a 2-es típusú cukorbetegeknél és azoknál a betegeknél fordul elő, akiknél ennek a rendellenességnek fokozott a kockázata, de a mitokondriális diszfunkció mértéke a 2-es típusú cukorbetegeknél fizikai aktivitással és súlycsökkentő beavatkozással orvosolható. Arra kerestük a választ, hogy a napi közepes intenzitású testmozgás mérsékelt súlycsökkenéssel kombinálva növelheti-e a vázizom mitokondriális tartalmát a 2-es típusú cukorbetegeknél, valamint az inzulinrezisztencia és a hiperglikémia enyhülésével fennálló összefüggést.

KUTATÁSI TERVEZÉS ÉS MÓDSZEREK Az izombiopsziákat 4 hónapos beavatkozás előtt és után nyertük a mitokondriális morfológia, a mitokondriális DNS-tartalom és a mitokondriális enzimaktivitások értékelésére. Megmértük a glükózkontrollt, a testösszetételt, az aerob fitneszet és az inzulinérzékenységet.

EREDMÉNYEK- A 7,1 ± 0,8% -os súlyvesztésre és a 30–55 év közötti V o 2max (P 2, 4) és 5) ülő szokások 12 ± 1,6% -os javulására adott válaszként. Szűrővizsgálatot, beleértve egy fokozatos futópad gyakorlati tesztet is végeztek, hogy kizárják a mérsékelt intenzitású testmozgás vagy a fogyás ellenjavallatát. Az alkalmasság laboratóriumi kritériumai a következők voltak: normál vizeletüledék, hematokrit, szérum kreatinin, tirotropin, lúgos foszfatáz, valamint a kiinduláskor meghatározott aszpartát és alanin aminotranszferáz o 2.

Anyagcsere értékelések.

A nyugalmi anyagcserét, a légzési hányadost, a glükóz és a zsír oxidációs sebességét nyílt áramkörű közvetett kalorimetriával határoztuk meg, figyelembe véve a vizeletből mért nitrogén kiválasztást (27). Ezeket a bilincset megelőző 30 perces periódusban határoztuk meg, és a bilincs utolsó 30 percében megismételtük, ezt követően szubkután lidokaint alkalmaztunk és perkután vastus lateralis tűbiopsziát hajtottunk végre.

Fénymikroszkópia.

Az izommintákat zsír- és kötőszövetektől mentesen boncoltuk, Cryomatrix-ba (Shandon, Pittsburgh, PA) szereltük fel, majd folyékony nitrogénnel fagyáspontjáig lehűtött izopentánban fagyasztottuk. Mindegyik szövetblokkból soros keresztirányú metszeteket (8 μm) vágtunk kriosztát segítségével -20 ° C-on, majd Superfrost/Plus tárgylemezekre (Fisher Scientific, Pittsburgh, PA) szereltük fel. Antimiozin monoklonális antitesttel immunhisztokémiát végeztünk a rosttípusok (I, IIa és IIb) azonosítására. A képeket digitális videokamerához (Sony, Tokió, Japán) csatlakoztatott optikai mikroszkóppal (Microphot-FXL; Nikon, Tokió, Japán) készítettük, és digitális képszoftverrel (Microscope Vision and Image Analyst, Monaca, PA) elemeztük.

Transzmissziós elektronmikroszkópia.

Az izomminta egy részét felhasználtuk a mitokondriális tartalom meghatározására, a korábban leírtak szerint (7). Az izomrostok 10 keresztirányú szakaszának képét 36 000 × képpontnál készítettük (JEM-1210; JEOL, Tokió, Japán). A mitokondriális keresztmetszeti területet (méret) és a mitokondriális térfogatsűrűséget (a mitokondriumok által elfoglalt sejttérfogat frakcióját) digitális képalkotási morfometriával és a pontmintavétel sztereológiai elveivel mértük, vak módon, a korábbiakban leírtak szerint (7).

Mitokondriális biokémia.

A rotenon-érzékeny NADH-oxidáz, a citrát-szintáz, a kreatin-kináz és a kardiolipin-tartalom teljes aktivitását 20-30 mg izomban határoztuk meg (28-30). Az izmokat homogenizáltuk és centrifugáltuk, hogy olyan részecskefrakciót állítsunk elő, amely> 95% szöveti mitokondriumot tartalmaz. Ebben a frakcióban meghatároztuk a rotenon-érzékeny NADH oxidáz aktivitást és a kardiolipin tartalmat. A citrát-szintáz aktivitást az oldható és a szemcsés frakciók aktivitásának összegeként határoztuk meg. A kardiolipin-, citrát-szintáz- és NADH-oxidáz-aktivitásokat a kreatin-kináz-aktivitáshoz viszonyítva fejeztük ki, mindegyik homogenátumban mértük, hogy figyelembe vegyük az izomrosttartalom kisebb változásait, amint azt korábban leírtuk (29). A kreatin-kináz aktivitása nem változott a beavatkozással (3 724 ± 198 vs. 4049 ± 263 egység/g nedves tömegszövet pre- és posztintervenciós célra; P = NS).

Mitokondriális DNS.

A mitokondriális DNS (mtDNS) kópiaszámát kvantitatív PCR-rel (TaqMan; Applied Biosystems) határoztuk meg, és a nukleáris DNS-hez viszonyítva fejeztük ki (16). A DNS-t biopsziás mintákból extraháltuk (QIAamp DNA Mini Kit; Qiagen, Chatsworth, CA). Húsz nanogrammot használtunk templátként az mtDNS genom citokróm b és a nukleáris DNS β-globin ellen. A küszöbérték ciklusszámát SDS szoftverrel számoltuk (1.7 verzió; Applied Biosystems).

Statisztika.

Az adatokat átlag ± SEM formájában adjuk meg, hacsak másképp nem jelezzük. A statisztikai szignifikanciát P értéknél ≤0,05 elfogadtuk. A beavatkozás hatását kétfarkú páros t tesztekkel vizsgáltuk. A változók közötti összefüggések meghatározásához Pearson-analízist alkalmaztunk.

EREDMÉNYEK

Testösszetétel, aerob fitnesz és glikémiás kontroll.

A résztvevők átlagos súlycsökkenést értek el 7,1 ± 0,9% (P Tekintse meg ezt a táblázatot:

Soron belüli megtekintése
Felugró ablak megtekintése

A 2-es típusú cukorbetegségben résztvevő kutatók résztvevőinek kiindulási és posztintervenciós jellemzői

A fizikai erőnlétet különösen javította a beavatkozás, amelyet a maximális aerob kapacitás átlagos 12 ± 1,6% -os növekedése (V o 2max), az edzés során elért maximális MET teljesítmény 40 ± 8% -os növekedése és a pihenés csökkenését figyeltek meg. pulzusszám 76 ± 4 és 68 ± 4 között/perc (P Tekintse meg ezt a táblázatot:

Soron belüli megtekintése
Felugró ablak megtekintése

A fogyás és a fizikai aktivitás beavatkozásának hatása a glükóz anyagcserére és az inzulinérzékenységre

Vázizom mitokondriális tartalma és enzimaktivitása.

Reprezentatív transzmissziós elektronmikroszkópos felvételek a vázizomszövetről, amelyeket ugyanazon önkéntestől nyertek (A) és (B) beavatkozás előtt. A beavatkozást követően megnőtt a mitokondriális sűrűség és méret.

A fogyás és a fizikai aktivitás beavatkozásának hatása a vázizom mitokondriális tartalmára és funkcionális kapacitására

Az inzulinérzékenységre és a mitokondriumokra gyakorolt beavatkozási összefüggések.

Az inzulinérzékenység és az aerob fitnesz változásai (V o 2max és maximális MET) közötti összefüggés nem ért el statisztikai szignifikanciát, valamint a súlycsökkenéssel és a regionális adipozitással való összefüggést sem. A figyelmeztetés a súlycsökkenés viszonylag szűk egyenletessége az 5–7% -os tartományon belül és a V o 2max értékek javulásának szűk variációs tartománya. Azonban, amint azt a 2A. Ábra mutatja, az inzulinérzékenység javulása szorosan összefüggött a felügyelt testedzések során elért átlagos kalóriakiadással (r = 0,75, P = 0,01), amely korreláció a nem felügyelt munkamenetekre reprodukálódott (r = 0,66, P = 0,03).

V: Szórtdiagram, amely megmutatja a korrelációt a felügyelt edzés közben elfogyasztott átlagos energia és az inzulinérzékenység változása között. B: Szórtdiagram, amely megmutatja az A1C (%) (a kiindulási értékhez viszonyított) változása és a mitokondriális kardiolipin-tartalom (%) és a kiindulási értékhez viszonyított korrelációt. A korrelációs együtthatókat Spearman-analízissel számoltuk.

A V o 2max értékek korreláltak a mitokondriális sűrűséggel (r = 0,54, P o 2max (asszociációs minták, amelyek megerősítik a fizikai aktivitás állapotának a mitokondriumokra gyakorolt hatását). A mitokondriális paraméterek és a fogyás vagy a regionális adipozitás között azonban nem volt szignifikáns összefüggés.

Ezt követően megvizsgáltuk a hiperglikémia és a mitokondrium javulásának összefüggését. Az éhomi plazma glükóz relatív változása szorosan korrelált a kardiolipin (r = −0,75, P = 0,01) és a citrát szintáz (r = −0,68, P 2007. január 31.) változásával.

Elfogadva 2007. május 7-én.

CUKORBETEGSÉG