Účinky progresivní negativní energetické bilance na glukózovou toleranci, citlivost na inzulín a funkci beta-buněk

Metabolická dysfunkce, obezita a diabetes 2. typu Výskyt nadváhy a obezity se v Singapuru během posledních 2-3 desetiletí zvyšuje a očekává se, že v budoucnu dále poroste. Odhaduje se, že do roku 2050 bude více než polovina populace trpět nadváhou nebo obezitou, definovanou jako index tělesné hmotnosti (BMI, vypočítaný jako hmotnost v kilogramech dělená druhou mocninou výšky v metrech) rovný nebo vyšší. než 25 kg/m2. To je pravděpodobně zodpovědné, alespoň částečně, za doprovodný nárůst komorbidních stavů souvisejících s obezitou, a zejména diabetu 2. typu. Vztah mezi BMI a rizikem diabetu 2. typu u populací z asijsko-pacifické oblasti je lineární v širokém rozmezí hodnot BMI (od ~21 kg/m2 do ~34 kg/m2), takže na každé 2 kg/m2 m2 zvýšení BMI (což odpovídá ~6 kg u osoby s normální hmotností průměrné postavy), riziko vzniku diabetu 2. typu se zvyšuje o ~27 %. Očekává se, že v Singapuru se prevalence diabetu 2. typu zdvojnásobí ze 7,3 % v roce 1990 na ~15 % v roce 2050, převážně v důsledku tloustnutí populace. Je však pozoruhodné, že prevalence diabetu 2. typu v Singapuru je podobná prevalenci ve Spojených státech, i když prevalence nadváhy a obezity (BMI ≥25 kg/m2) je přibližně poloviční. To potvrzuje zjištění z mnoha studií prokazujících, že markery metabolické dysfunkce a zejména hyperglykémie, hyperinzulinémie a inzulinové rezistence jsou vysoce rozšířené mezi singapurskými dospělými, dokonce i mezi lidmi, kteří nemají nadváhu ani obezitu. To pravděpodobně vede ke zvýšenému riziku rozvoje diabetu 2. Tato pozorování podtrhují důležitost metabolické dysfunkce nezávislé na tělesné hmotnosti jako takové.

Metabolické účinky hubnutí Patogeneze diabetu 2. typu zahrnuje periferní inzulínovou rezistenci (tj. rezistence periferních tkání a zejména kosterního svalstva vůči účinku inzulínu podporujícího vychytávání glukózy) a neadekvátní sekrece inzulínu z pankreatických beta-buněk po stimulaci glukózy, což vede k hyperglykémii nalačno a postprandiální. Ztráta hmotnosti, dosažená v důsledku chronické negativní energetické bilance vyvolané různými způsoby (omezení kalorií, cvičení, farmakoterapie, bariatrická chirurgie), zlepšuje metabolické funkce a je považována za základní kámen prevence a léčby diabetu. Část příznivého účinku hubnutí by mohla být způsobena snížením celkového tělesného tuku, nitrobřišního tuku a ektopické akumulace tuku v metabolicky aktivních orgánech (např. sval, slinivka a játra), nicméně akutní poruchy energetické bilance (ať už pozitivní nebo negativní, po dobu 24-72 hodin) mohou ovlivnit působení inzulínu, funkci beta-buněk a kontrolu glykémie ještě před jakýmikoli změnami tělesné hmotnosti nebo dochází k distribuci tělesného tuku. Například jeden den překrmování naruší 24hodinovou glukózovou homeostázu a dva dny kalorického omezení zlepší působení inzulínu. Stejně tak cvičení může vést k negativní energetické bilanci a je velmi účinným zásahem, který snadno zlepšuje metabolické funkce a zejména citlivost na inzulín, a to již po jediném sezení. Nicméně stupeň negativní energetické bilance, které je třeba dosáhnout omezením kalorií nebo cvičením, aby se zlepšil účinek inzulínu a funkce beta-buněk, není znám a vztah mezi negativní energetickou bilancí a metabolickou funkcí zůstává nepolapitelný. Kromě toho, srovnávací účinnost omezení kalorií a cvičení na zlepšení mechanismů regulujících homeostázu glukózy (tj. citlivost na inzulín a funkce beta-buněk) nebyly dostatečně studovány. Jedna studie zjistila, že při stejném úbytku hmotnosti (8–9 % původní tělesné hmotnosti) způsobeném nízkokalorickou dietou nebo vytrvalostním cvičením způsobilo cvičení větší redukci tukové hmoty, menší úbytek svalové hmoty a vedlo k větší zvýšení inzulinem zprostředkované likvidace glukózy během hyperinzulinemické-euglykemické svorky (o ~ 30 %) a větší snížení celkové inzulínové odpovědi na orální glukózový toleranční test (~ 2,5krát) ve srovnání s odpovídající dietou indukovaná ztráta hmotnosti; ačkoli tyto rozdíly nedosáhly statistické významnosti. Tato pozorování zvyšují možnost, že při stejné negativní energetické bilanci může být cvičení při zlepšování metabolických funkcí účinnější než omezení kalorií; tato zjištění je však obtížné interpretovat vzhledem k průvodním příznivějším změnám ve složení těla a rozložení tuku. Žádná studie přímo nehodnotila účinky stejné akutní negativní energetické bilance vyvolané omezením kalorií nebo aerobním cvičením na metabolické funkce.

V souladu s tím bude mít lepší porozumění účinkům omezení kalorií a cvičení na citlivost na inzulín, funkci beta-buněk a denní kontrolu glykémie důležité důsledky pro návrh účinné intervence v oblasti životního stylu zaměřené na prevenci nebo léčbu diabetu 2. typu. Za tímto účelem se tato studie snaží otestovat následující hypotézy:

Hypotéza 1: Předpokládá se, že jediný den negativní energetické bilance vyvolané omezením kalorií zlepšuje nitrožilní glukózovou toleranci díky zlepšené funkci beta-buněk beze změn v citlivosti na inzulín. Výzkumníci dále předpokládají, že tento účinek vyžaduje 20% negativní energetickou bilanci a dále se nezlepšuje s větším omezením energie (40%).

Hypotéza 2: Předpokládá se, že jediný den negativní energetické bilance vyvolané aerobním cvičením zlepšuje nitrožilní glukózovou toleranci díky zlepšené inzulínové senzitivitě beze změn ve funkci beta-buněk. Výzkumníci dále předpokládají, že tento účinek vyžaduje 20% negativní energetickou bilanci a dále se zlepšuje s větším omezením energie (40%).

Hypotéza 3: Předpokládá se, že při jakékoli dané úrovni negativní energetické bilance (20 % nebo 40 %) má omezení kalorií větší účinek než aerobní cvičení na funkci beta-buněk, zatímco aerobní cvičení má větší účinek než omezení kalorií na inzulín. citlivost.