A fizikai gyakorlat, mint terápia a 2-es típusú cukorbetegséghez: A mechanizmustól az orientációig

Dr. Rui Han, PhD

gyakorlat

Diabetes Osztály

Az első kapcsolt kórház, Kunming Orvostudományi Egyetem

No. 295, Xichang Road, Kunming, Yunnan 650032 (Kína)

Kapcsolódó cikkek a következőhöz: "

  • Facebook
  • Twitter
  • LinkedIn
  • Email

Absztrakt

Háttér: A mozgásterápia fontos szerepet játszik a 2-es típusú cukorbetegség (T2DM) megelőzésében és kezelésében. A T2DM glikolipid metabolizmusának javításában a testedzés terápiája nagyon összetett és nem teljesen világos. Összegzés: A testedzés javítja az egész test anyagcsere-egészségét a T2DM-ben szenvedő betegeknél, ami növeli a glikolipid felvételét és felhasználását, javítja az inzulinérzékenységet, az optimalizált testtömeg-indexet és a modulált DNS-metilációt stb. A legújabb eredmények alátámasztják, hogy egyes citokinek, például irizin, oszteokalcin, és az adiponektin szorosan összefügg a testmozgással és az anyagcsere betegségekkel. Ez a tanulmány röviden áttekinti a cukorbetegség edzésterápiájának élettani mechanizmusait és e citokinek potenciális szerepét a testmozgásban. Kulcsüzenetek: Minőségi, célzott, randomizált, kontrollált vizsgálatokra van szükség sürgősen, a mechanizmustól a kezelés irányáig, hogy elméletibb alapot nyújtson a testmozgás terápiájához, és feltárja a cukorbetegség új terápiás célkitűzéseit.

Bevezetés

A 2-es típusú cukorbetegség (T2DM) szisztémás anyagcsere-betegség, amelyet inzulinrezisztencia és az inzulin szekréciójának relatív hiányosságai jellemeznek, amelyek az összes cukorbetegségtípus több mint 90% -át teszik ki. Egy közzétett felmérés szerint Kínában a cukorbetegség prevalenciája akár 11,6%, a prediabetes előfordulása pedig akár 50,1% [1]. Ezért egyre inkább elismerték, hogy világszerte komoly aggodalomra ad okot a közegészségügy, és sürgősen erőteljesebb ellenintézkedéseket tesz szükségessé e tendencia ellenőrzésére és megakadályozására. A cukorbetegség klasszikus „5 kocsi” kezelésében a testedzés terápiájára egyre nagyobb figyelmet fordítanak sajátos hozzáférhetősége és költséghatékonysága miatt. A rendszeres testmozgás hatékonynak bizonyult nemcsak a glikémia javításában az inzulinrezisztencia csökkentésével és az inzulinszekréció elősegítésével, hanem a szív- és érrendszeri betegségek és az elhízás kockázatának csökkentésében is a T2DM-ben szenvedő betegeknél [2]. A fizikai aktivitást (PA) a T2DM-hez kötő részletes mechanizmus azonban még mindig ismeretlen. Ez az áttekintés a glikolipid anyagcserezavar szabályozásában a testgyakorlási mechanizmus és a T2DM mellitus kezelésének lehetséges irányának megértésében elért haladásokra összpontosít.

A testedzés és a glikolipid anyagcsere kapcsolata

Nagyszámú randomizált, kontrollált vizsgálat bizonyította, hogy a testmozgás hatékonyan szabályozhatja a glikolipid anyagcsere rendellenességet a T2DM-ben szenvedő betegeknél, legyen az aerob testmozgás vagy rezisztencia, vagy a kettő kombinációja, ami előnyös a cukorbetegség progressziójának jobb szabályozásában [3]. Kínában egy multicentrikus keresztmetszeti felmérés szerint a T2DM-ben szenvedő betegek rendszeres testmozgása után a glükóz metabolizmusa, a zsíranyagcseréje, a vérnyomás és a testtömeg-index (BMI) jelentősen javult. Hasonlóképpen, a cukorbetegséggel összefüggő krónikus szövődmények, például a diabéteszes nephropathia, a retinopathia, a perifériás neuropathia, a perifériás érrendszeri megbetegedések és a diabéteszes lábak prevalenciájának csökkenéséről számoltak be azoknál a betegeknél, akik teljes mértékben megfeleltek a testmozgásnak [4]. A rendszeres testmozgás valószínűleg fontos szerepet játszik a T2DM megelőzésében és kezelésében, de hogyan működik? A mechanizmusokat a következő szakaszokban tárgyaljuk.

Gyakorlási terápia mechanizmusa a glükóz anyagcseréjének javítása érdekében

A glükózfelvétel és -felhasználás növekedése

Az inzulin érzékenységének javítása

Az izomszövet az inzulinhatás fő célszövete. Korábbi tanulmányok azt találták, hogy az ellenállási gyakorlat (erőnléti edzés) jelentősen megnövelheti a vázizmok erejét és megnövelheti a négyfejű izmok keresztmetszeti területét [10, 11], ami megnövekedett számú inzulinreceptort és az inzulinérzékenység javulását eredményezi. . Ezenkívül a testmozgás jótékony hatásait az inzulinjelzés erősítésével és az intracelluláris jelátviteli utak transzdukciójának fokozásával is tanulmányozzák. Így a testmozgás valószínűleg megkönnyíti az inzulin fiziológiai hatásait. A T2DM betegeknél a glükózt a vázizmok veszik fel 2 fő útvonalon: inzulinfüggő és nem inzulinfüggő. A T2DM leginkább változó mértékű inzulinrezisztenciával és hipoinsulinizmussal társul, ami az inzulinfüggő glükózfelvétel károsodását okozza a vázizmokban. Mivel a glükóz normál felvétele az akut testmozgással aktivált nem inzulinfüggő útvonalon keresztül érhető el, ez az út az inzulinrezisztencia állapotában a glükózszabályozás másik fontos módjává válik [6].

A hasnyálmirigy β-sejtjeinek védelme

A testmozgás intenzitásának és az aktivitás időtartamának növekedésével a felhalmozódott glükóz és lipid fokozatosan elfogyasztásra kerül, ami nemcsak enyhítheti a belső környezetben a hiperglikémia és a hiperlipidémia által okozott glükotoxicitást és lipotoxicitást a hasnyálmirigy β-sejtjein, hanem csökkentheti a hasnyálmirigy gyulladását és oxidatív stressz károsodása a szövetben [12]. A maradék hasnyálmirigy-β-sejtek védelmével és a sérült szigetecske működésének elősegítésével az endokrin képesség szintje önmagában javulhat, vagy legalábbis nem romolhat. Más szavakkal, a hasnyálmirigy β-sejtjei adott testmozgásra adott válaszként fokozhatják az inzulin szekréciót a glikolipid anyagcsere szabályozására, és kielégíthetik a mindennapi fizikai tevékenységeket. Beszámoltak arról, hogy az exogén inzulin dózisa is bizonyos mértékben csökken a rendszeres testmozgás után. A kutatók 105 olyan alanyot toboroztak, akiknek csökkent a glükóztoleranciájuk vagy a T2DM, akik részt vettek az 12-16 hetes aerob testmozgásban (ET), és megfigyelték, hogy az edzés okozta változások az inzulin szekréciójában, vagyis a hasnyálmirigy β-sejtjei kritikusak a fejlesztések szempontjából a glikémiás kontrollban [13].

Gyakorlási terápia mechanizmusa a lipidanyagcsere javítása érdekében

A lipid-hidrolízis oxidációjának fokozása

A testmozgás okozta lipid-anyagcsere mechanizmusának fokozott megértése bizonyítékot szolgáltat a T2DM-ben végzett testedzésre. Mint ismert, a T2DM többnyire a vér lipidjeinek kóros anyagcseréjének változó mértékű kíséretében fordul elő, főleg magas triglicerid (TG) és alacsony sűrűségű lipoprotein koleszterinszinttel, alacsony magas sűrűségű lipoprotein koleszterin szinttel, amely szorosan összefügg a szív- és érrendszeri betegségekkel kockázat [14]. A testedzés a cukorbetegség kezelésének másik módja a vér lipidprofiljának javításán keresztül. Egy nemrégiben készült tanulmány alapján az aerob vagy ellenálló testmozgás elősegítheti a katekolamin szekrécióját a szervezetben, és emelheti a hormonérzékeny lipáz enzimatikus aktivitását, ami a lipid hidrolízis gyorsulását eredményezi. A lipidet szabad zsírsavakká hidrolizáltuk, és a célsejtbe helyeztük, majd oxidáltuk és hasznosítottuk a mitokondriumokban. Ráadásul az intracelluláris lipid felhalmozódás csökkentése szintén hasznos a perifériás inzulinrezisztencia enyhítésében [15].

A szisztémás gyulladás enyhítése

A BMI és a szisztémás állapot optimalizálása

Az elhízás a T2DM incidens fontos kockázati előrejelzője. A testmozgás növelheti az energiafogyasztást és elősegítheti a fogyást, csökkentve az elhízás és a T2DM kockázatát. Néhány tanulmány kimutatta, hogy elhízott betegeknél a BMI, a hasi faggyúvastagság, a zsigeri zsír és a derék/csípő arány javult 8–12 hetes ellenállás és aerob testmozgás után [20, 21]. Érdemes megjegyezni, hogy a túlsúlyos vagy elhízott cukorbetegek, akik kitartóan gyakorolják a testmozgást, nemcsak növelhetik karcsú testtömegüket és csökkenthetik a zsírlerakódást, hanem jobban kontrollálhatják a T2DM progresszióját is. Ezenkívül a szív és a tüdő terhelésének csökkentése a testmozgás okozta súlycsökkenés után egyértelmű előnyökkel jár a kardiopulmonáris működés javulásában. Erős kapcsolatot találtak a testmozgás és a test immunitása között; a testmozgás elősegítheti az egészséges immunrendszert, ami a betegségek fogékonyságának és súlyosságának csökkenéséhez vezet [22]. A testmozgás az általános szorongás és stressz megszüntetésével is pozitívan befolyásolhatja a betegek pszichológiai állapotát. Ezenkívül az orvossal való aktív együttműködéssel a betegek hajlandók megváltoztatni az egészségtelen életmód szokásainak egy részét, és jobban ellenőrzik a vércukorszintet.

A PA és az érzékenységi gének kölcsönhatása

A T2DM Mellitus tornaterápiájának előrelépései: citokinek

Az újabb vizsgálatok azt találták, hogy egyes citokinek, mint például a myokin-irizin, az osteokin-osteocalcin (OC), az adipokine-adiponectin (ADP), szorosan kapcsolódnak a cukorbetegséghez és az anyagcsere-betegségekhez. A felhalmozódó bizonyítékok azt jelzik, hogy ezek a citokinek, amelyeket az újonnan javasolt „endokrin szerv”, például a vázizom, a csontváz és a zsírszövet szabadít fel, hormonális közvetítők lehetnek a gyakorlatok egész testére gyakorolt ​​hatásában. A citokinek fontos szerepet játszhatnak az energia-anyagcsere szabályozásában, az inzulinszintézis és -szekréció elősegítésében, az inzulinrezisztencia csökkentésében és így tovább (1. ábra). A citokinek változása és a testedzés, valamint ezek lehetséges mechanizmusa közötti kapcsolat azonban még nem tisztázott.

1. ábra.

A testedzés terápiájának mechanizmusának áttekintése a glikolipid metabolizmus javításában és egyes citokinek potenciális szerepe a testmozgásban. AMPK, aktivált protein-kináz; PPAR-a, peroxiszóma-proliferátor-aktivált receptorok-a; OC, osteocalcin.

Myokin: Irisin

Irisin felfedezése

Az irizint gyakran a vázizomzat által testgyakorlás során kiválasztott myokinnek tekintik, amelyről először Boström et al. [33]. Ez egy újonnan felfedezett myokin, amelyet a PGC1-α szabályoz, amint azt korábban említettük, egy nukleáris transzkripciós ko-aktiváló faktor, amely közvetíti az energia-anyagcserét. A PGC1-α az intracelluláris oxidáció metabolizmusának, a termogenezisnek, a mitokondriumok bioszintézisének, az angiogenezisnek, a vázizomrost típusú transzformációnak és más bioprocesszoroknak a szabályozására gyakorolja hatását [34]. Fontos, hogy a kutatók azt tapasztalták, hogy a PGC1-α elősegítheti az irizin prekurzor FNDC5 expresszióját. Az FNDC5 egy III típusú membránhoz kötött fehérje a vázizomzatban. Az FNDC5 N-terminális szignálpeptidjének kivágása után a fennmaradó peptidet enzim hidrolizálja, és új polipeptid fragmensként, nevezetesen irizinné választja ki [33].

Az irisin biológiai funkciója

Irisin és testmozgás

Kezdetben beszámoltak arról, hogy az FNDC5 mRNS és az irizin plazmakoncentrációja szignifikánsan megemelkedett 3 hetes szabad kerékfutás után egerekben. A keringő irizin egerek plazmakoncentrációját Western-blottolással és más módszerekkel emelték (65%). Hasonló elemzések egészséges felnőtt embereknél, akiket 10 hetes kitartási ET-nek vetettek alá, a keringő irizinszint kétszeres növekedését jelezték a nem gyakorolt ​​csoporthoz képest [33].

Azóta az irizin az anyagcsere-betegségek mozgásterápiájában végzett kutatások középpontjába került. Megalapozott, hogy a keringő irizin szintje alacsonyabb volt mind az újonnan diagnosztizált T2DM-ben, mind a T2DM-ben szenvedőknél [38, 39]; az irizin szintje és a klinikai glikolipid indexek közötti összefüggés azonban nem konzisztens.

A különböző edzésintenzitás, típus, idő és gyakoriság befolyásolhatja az irizin expresszióját és szekrécióját. Huh és mtsai. [40] megfigyelte, hogy az akut testmozgás a krónikus testmozgás helyett a szérum irizinszint növekedését segítette elő, ami valószínűleg a testmozgás alkalmazkodásának volt köszönhető. Kim és mtsai. [41] megállapította, hogy az ellenállási gyakorlat jelentősen megnövelte a keringő irizint, míg az aerob edzésnek nincs hatása. Egy másik tanulmány arról számolt be, hogy az irizin szérumszintjének változásai a testmozgás utáni időtartamhoz kapcsolódnak, emelkedő tendenciával, az egyes állóképességi edzéseket és erőnléti edzéseket követően, majd a csúcsérték fokozatosan 24 óráig csökkent [42]. Ezenkívül egy nemrégiben készült metaanalízis arra a következtetésre jutott, hogy a fitnesz szintet és a BMI-t fontos prediktív változóként azonosították az edzés utáni irizinkoncentráció szempontjából [43]. Ezzel szemben néhány tanulmány kimutatta, hogy sem az akut, sem a krónikus testmozgás nem befolyásolta a túlsúlyos és elhízott emberek FNDC5 és irizin szintjét [44].

A mai napig vita folyik az irizin tulajdonságairól és eredetéről. Egyes kutatók úgy vélik, hogy az irizint alacsonyabb expressziós szinttel rendelkező adipociták is előállíthatják, mint a vázizomsejteké. A vázizom által termelt FNDC5 a keringésben lévő teljes mennyiség körülbelül 72% -át teszi ki [45]. Megfigyelték, hogy az FNDC5/irisin szekréciója a szubkután zsírban és a zsigeri zsírszövetben a rövid távú testedzést követően egy héten belül szignifikánsan megnőtt, és 3 hét után fokozatosan csökkent. Elhízott embereknél a plazma irizin szintje nyilvánvalóan megemelkedett, de a bariatrikus műtét után lényegesen csökkent, feltehetően a zsírszövet csökkenésének vagy az irizinnel szembeni rezisztencia javulásának eredményeként. Vannak olyan tanulmányok is, amelyek arra utalnak, hogy a szérum irizin szintje pozitív korrelációban van a BMI-vel, ami részben megmagyarázhatja a vázizomszövet tartalmával való lehetséges kapcsolatot [46]. Ezért az irizin, a zsírszövet, a vázizomszövet és még más szervek relevanciáját még tovább kell vizsgálni.

Osteokin: OC

Az OC felfedezése

Az OC egy nem kollagén fehérje, amelyet az oszteoblasztok szintetizálnak és szekretálnak. Az OC egyenes láncú polipeptid, amely 49 aminosavból áll. A szérum OC szintje általában tükrözi az oszteoblasztok aktivitását, ezért az OC a csontképződés és a csontforgalom jelzőjének is tekinthető. 2007-ben Lee csapata megállapította, hogy a csont endokrin szervként is részt vehet a szisztémás anyagcserében [47].

Az OC biológiai funkciója

OC és testmozgás

Adipokin: ADP

Az ADP felfedezése

Az ADP zsírszármazékokból származó szekretált faktorok vagy adipokinek, amelyeket kizárólag az adipociták szintetizálnak és szabadítanak fel, és egyértelmű szabályozási és funkcionális szerepet játszik számos patofiziológiai folyamatban, például az energia-anyagcserében, a gyulladáscsökkentésben, az ateroszklerózisban és még sok másban [61]. Ezenkívül az ADP pozitívan korrelál az inzulinérzékenységgel az inzulinaktivitás fokozásával [62]. Sok bizonyíték megerősítette, hogy az ADP szintje a plazmában és a zsírszövetben nyilvánvalóan csökkent az elhízott és a cukorbetegeknél az egészséges egyénekhez képest. Ezek a megfigyelések összhangban vannak a cukorbetegség állatkísérleti modelljeivel kapcsolatos korábbi megállapításokkal [63].

Az ADP biológiai funkciója

ADP és testmozgás

Az elmúlt 10–15 évben a testmozgás ADP-re gyakorolt ​​hatásainak kutatási eredményei következetlenek voltak. Egy nemrégiben készült metaanalízis azt mutatta, hogy a testmozgás, különösen az aerob testmozgás, jelentősen megnövelte az ADP-szintet a túlsúlyos és elhízott egyéneknél a testmozgás hiányához, valamint a kontrollhoz képest [68], összhangban a T2DM-ben megállapítottakkal [69]. Egyes tanulmányok azonban ellentétesek a korábban bemutatott eredményekkel, amelyek azt sugallják, hogy a plazma ADP szintje nem változott a túlsúlyos és elhízott gyermekeknél végzett 12 hetes kombinált edzés után [70]. Egy másik hasonló tanulmány azt is kimutatta, hogy az inaktív férfiaknál, akik sportalapú testmozgást végeztek, nincs változás az ADP-ben [71]. Érdekes módon az edzésmód különböző hatásokat eredményezhet az ADP expressziójában. Megfigyelték, hogy az ADP koncentrációk változatos változást mutattak az akut és krónikus gyakorlatokra adott válaszban, és rövid (