Buněčné adaptace na trénink u pacientů s diabetem 2. typu (TrainAiD)

Pozadí a cíl

Tělesný trénink může zlepšit metabolické zdraví u pacientů s inzulínovou rezistencí a/nebo diabetem 2. typu (T2D). Buněčné a molekulární změny, které jsou základem zlepšení metabolického zdraví, jsou multifaktoriální a jsou pochopeny pouze částečně, ale s největší pravděpodobností zahrnují adaptaci na multiorgánové úrovni, která zahrnuje zlepšení vychytávání glukózy kosterním svalstvem a citlivost na inzulín v tukové tkáni.

Literatura o účincích akutního cvičení na vychytávání glukózy v kosterním svalstvu je rozsáhlá, ale zatím chybí studie zkoumající specifický molekulární základ pro inzulín senzibilizující účinek pravidelného fyzického tréninku.

Cílem tohoto projektu je studovat transkripční rozdíly v kosterním svalstvu a tukové tkáni na začátku a po 3měsíčním programu fyzického tréninku u obézních pacientů s a bez T2D a použít tyto informace k identifikaci nových terapeutických cílů pro zlepšení likvidace glukózy a citlivost na inzulín u pacientů s T2D.

Výzkumníci se tedy snaží najít odpovědi na otázku: Jaký je mechanismus účinku fyzické aktivity na citlivost na inzulín u diabetu 2. typu?

Metody

Do studie bude zahrnuto třicet obézních pacientů s (n=15) a bez (n=15) diabetu 2. typu.

Design: Kohortová studie Intervence: 12týdenní intervenční období sestávající z aerobního cvičení 3 sezení/týden, 45 min/sezení. Všechny tréninky jsou pod dohledem. Aerobní trénink je veden jako trénink na ergometru při intenzitě 70 % maximálního příjmu kyslíku (x2/týden). a cvičení na veslařském ergometru při 70 % maximální tepové frekvence (x1/týden). Ve 3., 6. a 9. týdnu se měří VO2max, aby bylo zajištěno dostatečné přizpůsobení zátěže během tréninků.

Experimentální metody: Před (1-2 týdny) a po zákroku se provádějí následující testy a měření:

Den A: (Noční půst. Doba trvání cca. 3 h)

• Sken duální energetické rentgenové absorpciometrie (DXA) (složení těla a tělesný tuk)
• Stupňovaný zátěžový test na ergometru (maximální míra oxidace tuku)
• Test maximální spotřeby kyslíku (VO2max)
• Síla rukojeti (pomocí dynamometru)
• Síla nohou (test Power Rig a sed-to-stoj)

Den B: (Noční půst. Doba trvání cca. 9 h)

• 2-kroková euglykemická, hyperinzulinemická svorka
• Svalová biopsie vastus lateralis
• Tuková biopsie podkožního podbřišku
• Měření průtoku (femorální tepna dopplerovským ultrazvukem a předloktí tenzometrickou pletysmografií)
• Výdej energie (metoda odvětrávané digestoře)

Den A a B se opakuje po skončení tréninkového zásahu.

Analytické metody:

1. Svalové a tukové biopsie: Mitochondriální respirační kapacita a produkce reaktivních forem kyslíku. Jednojaderné sekvenování RNA (snSeq). Určení typu vlákna a kapilarizace.
2. Vzorky krve: Hormony, metabolity a substráty (např. inzulín, katecholaminy, kortizol, glukóza, laktát, pyruvát, ketolátky, cytokiny a myokiny). Plazmatická proteomická/peptidomická analýza.

Stručně řečeno, tato studie odhalí typy buněk a geny v kosterním svalstvu a tukové tkáni, které jsou ovlivněny tréninkem a/nebo které vykazují rozdílnou regulaci u pacientů s T2D oproti kontrolním subjektům.

Statistická hlediska:

Výpočet síly ukazuje, že významný rozdíl v citlivosti na inzulín vyvolanou tréninkem bude detekovatelný, když n ≥ 10, na základě síly = 0,95 a hladině významnosti nastavené na P<0,05. To umožňuje míru výpadků 15–20 % s určitou rezervou. Analýza smíšených modelů bude použita pro analýzu dat fenotypových dat a bioinformatické nástroje pro data snSeq a pro interakci mezi genovou a fenotypovou expresí.

Etická hlediska:

Projekt byl schválen Krajskou etickou komisí kraje hlavního města (H-20046605) dne 15. prosince 2020.