A fizikai aktivitás révén fokozott zsíroxidáció összefügg az elhízás inzulinérzékenységének javulásával

Absztrakt

Az önkéntesek a vizsgálat előtt legalább 6 hónapig stabilak voltak (± 2 kg testtömeg). Az önkéntesek egyike sem volt 2-es típusú cukorbetegségben, és a vizsgálat előtt nem vettek részt semmilyen rendszeres testedzésben. Koszorúér-betegségben, perifériás érrendszeri betegségben vagy klinikailag jelentős hiperlipidémiában szenvedő személyeket (a plazma trigliceridek> 3,95 mmol/l vagy az összes koleszterinszint> 7,76 mmol/l) kizárták. Kezelt vagy kezeletlen magas vérnyomásban szenvedő személyeket kizárták. A protokollt a Pittsburghi Egyetem Intézményi Felülvizsgálati Testülete hagyta jóvá, és minden önkéntes írásos beleegyezését adta.

Kettős energiájú röntgenabszorpciós módszer.

A teljes test zsírtömegét (FM) és a zsírmentes tömeget (FFM) kettős energiájú röntgenabszorpciós módszerrel (Lunar DPX-L modell; Lunar, Madison, WI) 1.3Z szoftververzióval értékeltük.

Komputertomográfia.

A hasi és a combon belüli zsírszövet keresztmetszetét és elhelyezkedését számítógépes tomográfia (CT) képalkotás (9800 CT szkenner; General Electric, Milwaukee, WI) és kereskedelemben kapható szoftver (Sice-O-Matic; Tomovision, Montreal, USA) segítségével határoztuk meg. Kanada). A hasi szubkután és a zsigeri zsírszöveteket egy, az L4-L5 csigolyatárcsa térben felvett képen mértük egy bevett módszerrel (25). A combközépi izom, a zsírszövet és az izomcsillapítás jellemzőit CT-vel is meghatároztuk, meghatározva azokat az érdeklődési körzeteket, amelyekben a zsírszövet (−30 - −190 Hounsfield-egység; [HU]) és a vázizom (0–100 HU) csillapítási értéke volt. ). Az izomterületet ezen a tartományon belüli átlagos csillapítási értéke jellemezte, amely az izom lipidtartalmának olyan jelzőjét képviseli, hogy az alacsonyabb csillapítási értékek magasabb lipidtartalmat tükröznek (26). A comb zsírszövetét kézi nyomon követéssel tovább megkülönböztették intermuscularis comb zsírszövetként, szubfasciális zsírszövetként és szubkután zsírszövetként, a korábban leírtak szerint (27.

Maximális aerob kapacitás.

A maximális aerob kapacitást (V o 2max) inkrementális protokoll alkalmazásával mértük elektronikusan fékezett ciklus ergométeren (Sensormedics, Yorba Linda, Kalifornia). A pulzusszámot, a vérnyomást és az elektrokardiogramot rögzítették a teszt előtt, alatt és közvetlenül ezt követően. Az oxigénfogyasztást (V o 2) közvetlen kalorimetriával számoltuk (Sensormedics 2900). A szívfrekvencia – V o 2 összefüggést minden egyes személy számára ábrázoltuk, hogy személyre szabott testmozgás intenzitási előírásokat nyújtsunk, és becsüljük az edzés közbeni energiafelhasználást is. A testgyakorlati tesztet akkor fejezték be, amikor az alany elérte az akarati kimerülést vagy a légzéscsere aránya (RER) ≥1,15.

Orális glükóz tolerancia teszt.

∼ 8: 00-kor az Általános Klinikai Kutatóközpontban egy éjszakai böjtöt követően az alanyok 40 g · testfelületet (m −2) lenyeltek glükózoldattal (NERL Diagnostics, East Providence, RI). A plazma glükózt és az inzulint a glükóz bevétele előtt, valamint a glükóz bevétele után 30, 60, 90 és 120 perccel mértük. Az orális glükóz tolerancia teszt (OGTT) görbe alatti teljes területét egy trapéz közelítési eljárással számítottuk ki, nulla alapértékként.

Inzulinérzékenység.

Az inzulinérzékenységet a glükóz ártalmatlanításának sebességeként határoztuk meg egy 4 órás hiperinsulinémiás (40 mU · m – 2 · min – 1) -ugglükémiás bilincs utolsó 30 percében. Az alanyokat arra utasították, hogy legalább 200 g szénhidrátot tartalmazó testsúly-fenntartó étrendet fogyasszanak legalább 3 napig az inzulinérzékenység mérése előtt, és ezeket a vizsgálatokat megelőzően kerüljék el a megerőltető aktivitást 36–48 órán keresztül. A beavatkozás utáni metabolikus értékeléseket 36–48 órával az utolsó edzés után végeztük. Az inzulinérzékenység mérése előtti este az alanyok szokásos vacsorát kaptak (42 kJ/kg; 50% szénhidrát, 30% zsír, 20% fehérje), majd egy éjszakán át böjtöltek az Általános Klinikai Kutatóközpontban a glükóz- és inzulinadagok befejezéséig. . Az alkar vénájába katétert helyeztek az inzulin infúzióhoz (Humulin; Eli Lilly, Indianapolis, IN), és egy további katétert helyeztek egy radiális artériába vérvétel céljából. Az euglikémiát 20% -os dextróz állítható infúzióval tartottuk fenn. Nem alkalmaztak nyomjelzőt a glükóz kidobódásának meghatározásához, mivel a máj glükóztermelésének várhatóan teljesen elnyomott ezen inzulininfúziós sebesség mellett ezeken a cukorbetegséggel nem rendelkező önkénteseknél. A plazma glükózt 5 percenként határoztuk meg a befogás során.

Szisztémás zsíroxidáció.

A teljes test közvetett kalorimetriáját posztabszorpciós állapotban és az inzulin infúziójának utolsó 30 percében végeztük, egy nyílt áramkörű spirometria metabolikus monitor rendszer (DeltaTrac, Anaheim, Kalifornia) felhasználásával, a zsír és a glükóz oxidációjának kiszámításához a légúti gázcseréből. (28) Egy éjszakán át időzített vizeletgyűjtést (~ 12 óra időtartam) kaptunk az egész test fehérje oxidációjának becsléséhez.

Gyakorlási edzés protokoll.

A kiindulási anyagcsere- és testösszetétel-értékelések befejezése után 16 hetes testedzési programot hajtottak végre. Az alanyokat arra kérték, hogy vegyenek részt heti legalább négy és legfeljebb hat edzésen. Hetente legalább egy testmozgást felügyeltek minden résztvevő számára annak biztosítása érdekében, hogy a célzott edzésintenzitást és időtartamot elérjék. Az alanyoknak utasítást adtak egy vezeték nélküli pulzusmérő (Polar, Kempele, Finnország) megfelelő használatára, hogy rögzítsék a testedzés időtartamát és az átlagos pulzusszámot a heti kalóriakiadások becsléséhez. A testmozgások naplóit vezetik, beleértve a testedzés időtartamát és az átlagos pulzusszámot. Az első 4 hétben az alanyokat arra utasították, hogy edzésenként legalább 30 percig gyakoroljanak maximális pulzusuk 60–70% -os intenzitásával. A 8. héten az önkéntesek egy szubmaximális V o 2 testtesztet hajtottak végre egy ciklusergométeren, hogy helyreállítsák a pulzus és az energia ráfordítás kapcsolatát. Az 5–8. Héten a testmozgásokat 40 percre növelték ugyanolyan intenzitással. A 9–16. Héten a testmozgásokat 40 percnél folytatták, és az intenzitás a maximális pulzus 75% -ára nőtt.

Energiakorlátozás okozta fogyás.

A 10% -os fogyás céljának elérése érdekében páros t tesztekkel hasonlítottuk össze az 500–1 000 kcal/nap (a legfrissebb étkezési adatok/előzmények alapján) és az alacsony zsírtartalmú (o 2max) és a testösszetétel csökkenését. Az inzulinérzékenység különbségeit az intervenciós csoportok között kétirányú ANOVA (csoport × idő) alkalmazásával vizsgáltuk. Kétváltozós és többváltozós lineáris regressziós elemzést alkalmaztunk annak megállapítására, hogy a fizikai erőnlét, a zsírsav oxidáció vagy a testösszetétel változásai összefüggenek-e az inzulinérzékenység javulásával. Az összes statisztikát a JMP 3.1.6 verziójával végeztük Macintosh rendszeren (SAS, Cary, NC).

EREDMÉNYEK

A testösszetétel megváltozik.

A beavatkozás befejezésekor az önkéntesek átlagosan a kezdeti testsúly 8% -át (7,7 ± 1,1 kg) vesztették el. Ennek nagy részét a zsírtömeg-veszteség (5,8 ± 0,8 kg) tette ki, amely a zsírtömeg 19% -os átlagos veszteségét jelentette, amint azt az 1. táblázat mutatja, valamint a testösszetétel egyéb változásai. Szerény csökkenés volt tapasztalható az FFM-ben.

Valamennyi önkéntes CT-képalkotáson esett át a regionális zsíreloszlás miatt, de sajnos nyolc alany CT-adata elveszett a tárolólemez helyrehozhatatlan károsodása miatt. Azon alanyok közül, akiknek CT-adatai rendelkezésre állnak, a hasi zsigeri zsírszövet 24% -kal, hasonlóan a szubkután hasi zsírszövet 21% -kal csökkent (1. táblázat). A combon belül a legnagyobb abszolút veszteség a szubkután comb zsírszövete volt, de a kiindulási érték arányában az intermuscularis comb zsírszövet vesztesége volt a legnagyobb, 32% -nál (P o 2max) átlagosan 19,5 ± 2,8% -kal nőtt (1. táblázat) . A csoport átlagos heti testmozgási energiaköltsége 1114 ± 124 kcal/hét volt. Az edzésenkénti átlagos intenzitás 7,4 ± 0,5 kcal/perc, az edzésenkénti átlagos energiafelhasználás pedig 252 ± 20 kcal volt. Noha a gyakorlat előírása egységes irányelveken alapult, a résztvevők között jelentős eltérés mutatkozott a testmozgás átlagos időtartamában és intenzitásában.

Az inzulinérzékenység javulása.

A testkorlátozás kombinálva javult a kalóriakorlátozással (P-1 · min -1; OGTT utáni 849 ± 33 mmol · l -1 -1 perc –1), és az OGTT során az inzulin szekréciója, amelyet a 2 órás inzulinérték tükröz, csak szerényen csökkent (a P o 2max és a testmozgás energiaköltsége általában a jobb inzulinérzékenységgel volt összefüggésben. A legerősebb egyszerű korreláció a jobb inzulinérzékenységgel a zsír oxidációjának megnövekedett éhomi aránya és ennek megfelelően a csökkent éhomi RQ volt, amint az A 3. táblázat és a 2. ábra hasonló összefüggéseket figyelt meg az inzulinérzékenység nem oxidatív komponense tekintetében.

Ezután lépésenként többváltozós regresszióanalízist alkalmaztunk e változások kölcsönhatásának és kölcsönös függőségének vizsgálatára a fiziológiai és a testösszetétel paramétereiben. A zsír oxidációjának megnövekedett éhomi aránya a javuló inzulinérzékenység legerősebb előrejelzőjeként jelent meg, amely a variancia 52% -át teszi ki. A zsír oxidációjának éhomi arányának növekedését követően a szubfasciális combzsír szelektív vesztesége következett, majd a teljes testzsír csökkenése következett be, mint független előrejelzője ennek a javulásnak. Ez a három változó együttesen az inzulinérzékenység javulásának varianciájának 84% -át teszi ki. A fokozott posztabszorptív zsíroxidáció továbbra is szignifikáns összefüggést mutat az inzulinérzékenység javulásával, miután a modellben igazodtak a testzsírvesztéshez vagy a fizikai erőnléthez.