Az izomrost típus elhízással és fogyással jár

Testedzés és sporttudomány, és

Humán Teljesítmény Laboratórium és

Biokémiai Tanszékek,

Cukorbetegség/Elhízás Központ, East Carolina Egyetem, Greenville, Észak-Karolina 27858

Biokémiai Tanszékek,

Cukorbetegség/Elhízás Központ, East Carolina Egyetem, Greenville, Észak-Karolina 27858

Műtét, és a

Cukorbetegség/Elhízás Központ, East Carolina Egyetem, Greenville, Észak-Karolina 27858

Műtét, és a

Testedzés és sporttudomány, és

Humán Teljesítmény Laboratórium és

Cukorbetegség/Elhízás Központ, East Carolina Egyetem, Greenville, Észak-Karolina 27858

Absztrakt

A tanulmány célja annak a hipotézisnek a tesztelése volt, hogy az izomrost típusa összefügg az elhízással. A szál típusát összehasonlítottuk 1) sovány és elhízott nőknél, 2) kaukázusi (C) és afro-amerikai (AA) nőknél, és 3) elhízott egyéneknél, akik a gyomor bypass műtét után fogytak. Ha sovány (testtömeg-index 24,0 ± 0,9 kg/m 2, n = 28) és elhízott (34,8 ± 0,9 kg/m 2), n = 25) nőt hasonlítottak össze, szignifikáns (P a vázizom heterogén szerv, amely különböző izomrost-fenotípusokból áll. Az emberi vázizomzatban a pH-érzékeny miozin-ATPáz aktivitás hisztokémiai festése a rosttípus két fő osztályozását tárta fel, az I. típusú és a II. Típusú rostokat (3,28, 31). A gyorsan rángatózó, II. Típusú szálak nagyjából a IIa. És a IIb. Típusú szálakba sorolhatók, bár más alosztályok is léteznek (3, 29, 31). Az I. típusú, vagy lassan rángatózó izomrostok általában oxidatívak és vaszkularizáltak, míg a IIb. Típusú rostok (gyors rángások) glikolitikus természetűek (28,31). Az I. típusú rostok inzulinérzékenyek a II. Típusú izomhoz képest is (8, 13, 17).

Emberben az izomrost típusok jelentős heterogenitása lehet egy adott vegyes izomcsoporton belül. Simoneau és Bouchard (32) arra a következtetésre jutottak, hogy a vastus lateralis-ban az észak-amerikai kaukázusi populáció ≥25% -ának kevesebb, mint 35% -a vagy több mint 65% -a rendelkezik I. típusú rostokkal; az I. típusú szálak 13–98% -os tartományáról számoltak be (31). Számos tényező kapcsolható össze ilyen eltéréssel. Megfigyeltük, hogy az elhízott egyének kevesebb I. típusú és több IIb típusú izomrostot mutatnak, mint a sovány alanyok (9). Más kutatások negatív összefüggést jelentettek az adipozitás és az I. típusú izomrostok relatív százalékos aránya (9, 21, 36) és a IIb típusú izomrostok megnövekedett százaléka között 2-es típusú cukorbetegségben (9, 23), inzulin- rezisztens utódok (27) és elhízott alanyok (18, 19, 21, 23). Ezek a megállapítások csábítóvá teszik azt a feltételezést, hogy összefüggés van az izomrostok összetétele és az elhízás között.

A jelenlegi vizsgálat célja annak a hipotézisnek a tesztelése volt, hogy az izomrost típusa összefügg az elhízással. Ezt a hipotézist többféle módon teszteltük. Először az elhízott és a sovány nők izomrost típusát hasonlították össze. Másodszor, a jelenlegi statisztikák azt mutatják, hogy az Egyesült Államokban az afroamerikai nőknél nagyobb az elhízás előfordulása, inzulinrezisztensebbek, csökkent a zsír oxidációs képessége, és kétszer akkora a 2-es típusú cukorbetegség, mint a kaukázusi nőknél ( 2, 4, 10, 14, 20-22, 25). Ha az elhízás az izomrost típusához kapcsolódik, akkor az elhízott afroamerikai nőktől elvárható, hogy kevesebb I. típusú rostdal rendelkezzenek, mint kaukázusi társaik. Végül az elhízott egyének gyakran hajlamosak a viszonylag minimális súlycsökkenésre a beavatkozás során és/vagy hajlamosak a súlyismétlődésre (15, 25, 29, 37). Ez a csontvázizomzat lipid-oxidáló képességének akadályozottsága lehet (15), amely összekapcsolható az I. típusú izomrostok csökkent prevalenciájával. Ezért meghatároztuk, hogy az izomrost-összetétel összefügg-e a testsúlycsökkentés képességével a súlycsökkentő beavatkozással.

Tanulmányterv és tantárgyak.

Az alanyok olyan nők voltak, akiknél elektív hasi műtétet végeztek (méheltávolítás vagy gyomor bypass). A testtömeg, a testalkat, az etnikum és az életkor az operáció előtti eljárások részeként került rögzítésre. Az alanyokat etnikum (kaukázusi, afro-amerikai) és elhízási státus alapján csoportokba soroltuk. A műtét során a rectus abdominus biopsziáját kapták a későbbi rosttípus-elemzésekhez. Az eljárásokat az egyetemi felülvizsgálati bizottság hagyta jóvá, és minden eljárás előtt tájékozott beleegyezést kaptak. A gyomor bypass műtéten átesett betegesen elhízott alanyok egy részét mo12 hónappal a műtét után is megvizsgálták, amikor súlyuk stabil volt (29). Tömeget és testalkatot kaptunk, és kiszámítottuk a testtömeg és a testtömeg-index (BMI) csökkenését, valamint az ideális súly közelségét (29).

Szálas típus.

Az izomrost típusát a laboratóriumban korábban alkalmazott módszerekkel határozták meg (9). Röviden: a rectus abdominus egy részét (20–50 mg) ugrattuk és egy OCT/trigacant gumi keverékbe helyeztük. A felerősített izmot izopentánban fagyasztottuk folyékony nitrogén felett. Az izmokat 10 μm-es szeletekkel metszettük, és 4,54-es pH-n és 10,9-nél pH-értéken megfestettük az ATPáz-aktivitást (3). Ez a pH-tartomány lehetővé tette az I., IIa. És IIb. Típusú szálak megkülönböztetését (3). A rostokat számláló egyének nem tudtak az alanyok természetéről (azaz fajról, elhízásról).

Fogyás.

Néhány alany morbid elhízott (> 100 font fölötti volt az ideális testsúlynál) nőknél, akik gyomor bypass műtéten estek át súlycsökkenés kiváltására (29). Az izomrost típus és a súlycsökkenés kapcsolatának vizsgálatához a testtömeget egy műtét után after12 hónappal egy posztoperatív klinikai látogatáson nyertük. Meghatározták a testtömeg és a beavatkozás közötti változás és az izomrost-összetétel kapcsolatát a műtét idején.

Statisztika.

Faktoriális varianciaanalízist (ANOVA) alkalmaztak a csoportok közötti izomrost jellemzők elhízás vagy etnikai hovatartozás szerint. Az elhízás és az etnikum közötti kölcsönhatás tesztelésére 2 × 2 faktoriális ANOVA-t használtak. Kontraszt összehasonlításokat használtunk a specifikus különbség meghatározásához, amikor szignifikáns kölcsönhatás történt. Ismételt intézkedések ANOVA-t alkalmazták a testsúlycsökkentő beavatkozások közötti különbségek tesztelésére. Pearson-korrelációs együtthatókat alkalmaztunk az izomrost típusa és a súlycsökkenés kapcsolatának vizsgálatára. Az értelmezés hasonló volt, amikor az adatokat nem paraméteres módszerekkel hasonlítottuk össze. A statisztikai szignifikanciát a P ≤ 0,05 szint.

Tárgyak.

A BMI és az életkor az 1. táblázatban található. Csoportonként az alanyok sovány afro-amerikai (n = 8), elhízott afro-amerikai (n = 11), sovány kaukázusi (n = 20), vagy elhízott kaukázusi (n = 14). A populáció átlagos adatai az életkorra vonatkozóan 41,4 ± 0,9 év voltak; BMI esetén 28,8 ± 0,9 kg/m 2; I. típusú szálak esetében 48,9 ± 1,6%; IIa típusú szálak esetében 32,2 ± 1,1%; és a IIb típusú szálak esetében 18,9 ± 1,4%. A nők többsége (n = 51) ebben a populációban hysterectomia műtéten estek át. A gyomor bypass műtéten átesett alanyokat morbid elhízottaknak minősítették (BMI> 40 kg/m 2 vagy> 45,5 kg az ideális testtömeg felett).

1. táblázat: Alanyok életkora és testtömeg-indexe

Az értékek átlag ± SE; n, nem. csoportban. BMI, testtömegindex.

* Jelentősen különbözik (P 2; a sovány csoport 18,0–27,8 kg/m 2; az elhízott csoport 28,6–46,5 kg/m 2 tartománya). A sovány alanyoknak szignifikánsan (P

1. ábra.A testtömeg-index (BMI) által meghatározott zsírtartalom (A) és az izomrost típusa (I. típusú%, B; IIb típusú%, C) sovány (n = 28) és elhízott (n= 25) nők. *Jelentős különbség (P

2. ábra.Az adipozitás (BMI) és a IIb típusú izomrostok százalékos aránya sovány és elhízott nőknél.

Az izomrost típusa, elhízás és etnikum.

Amint a 3. ábrán bemutatjuk, az afro-amerikai alanyok jelentős (P

3. ábra.Az izomrost típusának összehasonlítása (I. típusú%, A; IIb típusú%, B) kaukázusi nyelven (n = 34) és afro-amerikai (n = 19) nők. *Jelentős különbség (P

Jelentős kölcsönhatás volt az etnikum és az elhízás állapota között (P = 0,03), amikor összehasonlítottuk az I. típusú izomrostok százalékos arányát. Amint a 4. ábra bemutatja, nem volt különbség (P

4. ábra.Az I. típusú összehasonlítás (A) és IIb típusú (B) izomrostok sovány és elhízott kaukázusi és afroamerikai nőknél. Témák száma minden csoportban: sovány afro-amerikai (n = 8); elhízott afro-amerikai (n = 11); sovány kaukázusi (n = 20); elhízott kaukázusi (n= 14). *Jelentős különbség (P

Jelentős interakció volt (P = 0,03), amikor a IIb típusú izomrostok százalékos arányát összehasonlítottuk a sovány és elhízott kaukázusiak és az afro-amerikaiak között. Amint azt a 4. ábra bemutatja, nem volt különbség (P Súlycsökkenés után 37,8 ± 2,2 kg/m 2 -re csökkent (P

5. ábra.A BMI veszteségének összefüggései (A) és a testfelesleg (B) és az I. típusú izomrostok százaléka morbid elhízott gyomor bypass betegeknél ~ 12 hónappal a műtét után.

Nem világos, hogy az I. típusú izomrostok csökkent százalékos aránya az elhízott állapot folyamán alakult-e ki, vagy pedig az egyének elhízásra hajlamosító belső hibája volt-e. Simoneau és Bouchard (32) kiszámította, hogy az embernél a rosttípus eltérésének ~ 45% -át öröklődő tényezők, 40% -át pedig a környezet magyarázza. Az öröklődéssel és életmóddal kapcsolatos tényező, amely befolyásolhatja a rost típusát, a hiperinsulinémia. Az elhízott egyének jellemzően megnövekedett éhomi és/vagy étkezés utáni plazma inzulin koncentrációit mutatják (25). Rágcsálóknál a hiperinsulinémia inzulin infúzióval történő kiváltása a IIb típusú izomrostok megnövekedett százalékát eredményezte az I. típusú rostok kárára (11). Emberekben számoltunk be (12) a miozin nehézláncú izoform IIx (IIb) mRNS-jének növekedéséről 3 óra inzulininfúzió után. Ezért nem lehet felismerni, hogy az I. típusú csökkent százalékos arány, valamint a II. És IIb. Típusú izomrostok megnövekedett százalékos aránya az elhízott állapot következménye vagy velejárója-e.

Az ebben a vizsgálatban vizsgált alanyokban az adipozitás nagymértékben változott (2. ábra). Érdekes megállapítás volt, hogy e heterogenitás ellenére a rectus abdominus átlagos izomrost típusa megközelítette az 50% I. típusú rostot (48,9 ± 1,6%). Adataink tehát egyeznek a vastus lateralis egyéb megállapításaitól (lásd: 31. hivatkozás), amelyek azt mutatják, hogy az embereknél a vegyes izomcsoportok átlagos száltípusa ~ 50% I. típusú és 50% II. Típusú izomrost. A mostani tanulmány azonban további információkat szolgáltat arról, hogy az etnikum és az elhízás olyan tényezők, amelyeket figyelembe kell venni az izomrost típusának vizsgálatakor. Az etnikum vonatkozásában Ama és mtsai. (1) arról számolt be, hogy a karcsú, afroamerikai férfiaknál a II. Típusú rostok aránya a kaukázusiakhoz képest megnövekedett. Jelen tanulmányban hasonló faji különbséget figyeltünk meg (3. ábra) a nőknél. A II. Típusú szálak túlsúlya afro-amerikaiaknál a kaukázusi-amerikaiakkal szemben azonban elsősorban az elhízott egyéneknek tudható be, mivel a sovány afroamerikai és kaukázusi nők között nem volt különbség a rosttípusban (4. ábra).

Összefoglalva, az elhízott egyéneknél csökkent az I típusú és a IIb típusú izomrostok százalékos aránya sovány társaikhoz képest. Az elhízott afroamerikai nőknél az I. típusú izomrostok aránya is csökkent volt az elhízott kaukázusi nőkhöz képest. Ez összefüggésben van az afrikai-amerikai nőknél tapasztalt magasabb elhízási gyakorisággal és nagyobb súlygyarapodással. Végül, a kórosan elhízott egyének, akiknek az I. típusú izomrostjai nagyobb százalékban vannak, hajlamosak a testsúlycsökkentő beavatkozásokkal nagyobb testtömeg-vesztésre. Ezek a megállapítások azt mutatják, hogy összefüggés van az izomrost típusa és az elhízás között.

Technikai segítséget Jason Berggren, Susan Draper, Alice Hyatt, Ed Tapscott és Zhaojun Wu nyújtott.

LÁBJEGYZETEK

Ezt a projektet az Országos Cukorbetegség és Emésztőrendszeri és Vesebetegségek Intézete támogatta. DK-56112. Támogatás (J. A. Houmard részére).

Az újranyomtatási kérelmek és egyéb levelezések címe: C. J. Tanner, Human Performance Laboratory, Rm 371, Ward Sports Medicine Bldg., East Carolina Univ., Greenville, NC 27858 (E-mail: [email protected] ECU. EDU).

A cikk megjelenésének költségeit részben az oldaldíjak megfizetése fedezte. A cikket ezért ezennel fel kell tüntetni:hirdetés”Szerint a 18 U.S.C. Az 1734. § kizárólag ennek a ténynek a feltüntetésére.

Első közzététel: 2001. december 18 .; 10.1152/ajpendo.00416.2001