Produktionen af ​​reaktive iltarter som reaktion på glutathiontilskud og akut træning (DIMITOS)

ROS-produktion som reaktion på glutathiontilskud:

I dag lider 387 millioner mennesker på verdensplan af T2D, og ​​dette antal forventes at stige til 592 millioner i 2035. Skeletmuskulatur er ansvarlig for ~75 % af den totale glukoseoptagelse, hvilket gør skeletmuskulatur til det kvantitativt vigtigste væv, når det kommer til insulinresistens (1). Det er blevet foreslået, at oxidativ stress kan repræsentere en mulig årsagsfaktor i patofysiologien af ​​skeletmuskulaturens insulinresistens. Sammenhængen mellem ROS og skeletmuskelinsulinresistens er blevet etableret både in vitro og in vivo (2, 3), men få studier har faktisk målt ROS-produktion i skeletmuskulatur hos T2D-patienter (4-6). Mitokondrier er en kilde til ROS, og også et stort mål for oxidativ skade (7). Det mitokondrielle forsvarssystem mod oxidativt stress er afhængig af endogene antioxidanter. Glutathion (GSH) er den mest udbredte endogene antioxidant i cellen og dermed en afgørende beskytter mod oxidativt stress og insulinresistens (8). Til støtte for dette har patienter med T2D et nedsat niveau af GSH og et øget niveau af oxideret GSH (GSSG) i plasma (9), og insulinresistente forsøgspersoner rapporteres at have en øget mitokondriel ROS-produktion samt et reduceret GSH/GSSG-forhold i skeletmuskulatur sammenlignet med raske kontroller (3). Derudover har 1 times glutathioninfusion vist sig at øge glucoseoptagelsen hos patienter med T2D med ~25 % og at forbedre redoxmiljøet, som afspejlet af et øget GSH/GSSG-forhold i plasma; effekter, der ikke blev set hos de raske kontroller (10). Effekten af ​​forlænget oral GSH-tilskud på skeletmuskulaturens insulinfølsomhed og mitokondriel ROS-produktion hos patienter med T2D er, så vidt vi ved, aldrig blevet undersøgt.

Forskningsspørgsmål 1: Forbedrer oral GSH-tilskud skeletmuskulaturens insulinfølsomhed hos patienter med T2D og sunde kontroller? Og hvis ja, kan denne effekt kædes sammen med en mere gavnlig redoxtilstand i muskelcellen? Hypotese: Oral GSH-tilskud vil forbedre skeletmuskulaturens insulinfølsomhed hos patienter med T2D, og ​​denne effekt vil være forbundet med en reduceret mitokondriel ROS-produktion i skeletmuskulaturen.

ROS-produktion som reaktion på akut træning:

Akut træning inducerer en markant stigning i transkriptionen af ​​peroxisomproliferator-aktiveret receptor-γ coactivator-1α (PGC-1α) (11), og derfor menes PGC-1α at spille en nøglerolle i træningsinduceret mitokondriel biogenese (12) ). Sammentrækning af rotteskeletmuskelceller øger ROS-produktion og PGC-1α-mRNA-ekspression, men ved tilstedeværelse af antioxidanter reduceres ROS-produktionen, og stigningen i PGC-1α-mRNA ophæves (13). Træning kombineret med allopurinol (en hæmmer af ROS-produktion) dæmper også omfanget af det træningsinducerede øgede PGC-1α-mRNA hos rotter alvorligt sammenlignet med træning alene (14). Disse resultater tyder på, at PGC-1α, i det mindste delvist, er reguleret gennem en mekanisme, der involverer ROS. Endvidere er det blevet foreslået, at ROS regulerer PGC-1α via aktivering af AMP-aktiveret proteinkinase (AMPK) (15). Interessant nok har forsøgspersoner med insulinresistens en nedsat træningsstimuleret AMPK-aktivitet sammenlignet med magre kontroller (16, 17), hvilket kan forklare den svækkede træningsinducerede mitokondrielle biogenese observeret hos nogle patienter med T2D (5, 17, 18), men ikke alle (19). Om ROS-produktion er impliceret i en unormal træningsreaktion vides ikke. Vores nuværende viden om ROS som reaktion på akut træning er afledt af undersøgelser i dyr og celler, og ingen undersøgelse har, så vidt vi ved, undersøgt sammenhængen mellem ROS og mitokondriel biogenese hos patienter med T2D som reaktion på akut træning.

Forskningsspørgsmål 2: Er den træningsinducerede øgede ROS-produktion, der kræves for en mitokondriel biogenese-respons, forskellig mellem patienter med T2D og raske kontroller? Hvis ja, reducerer lavintensiv træning den forbigående ROS-produktion og resulterer dermed i en højere mitokondriel biogenese-respons hos patienter med T2D sammenlignet med træning ved høj intensitet? Hypotese: I betragtning af den patologiske tilstand af T2D skeletmuskulatur (dvs. højt kronisk ROS-niveau), antages det, at en lavere træningsintensitet, hvilket fører til en lavere træningsstimuleret ROS-produktion, er en mere optimal stimulus (dvs. ikke for høj) for mitokondriel biogenese hos patienter med T2D.

Materiale og metode:

20 patienter med T2D (ikke-insulinafhængig) og 20 raske kontroller vil blive rekrutteret til undersøgelsen. De to grupper vil blive matchet på alder, vægt og maksimalt iltforbrug (VO2 max).

Fremgangsmåde for studiet: Studiet er et dobbeltblindet randomiseret placebokontrolleret forsøg.

Ved hver deltagelse i laboratoriet (bortset fra dagen for screening) bliver forsøgspersonerne bedt om at:

• Rapportér til laboratoriet i fastende tilstand natten over
• Afstå fra alkohol og fysisk aktivitet 24 timer før hver studiedag.
• Gentag den samme diæt, som det vedlagte 24-timers tilbagekaldelsesspørgeskema foreskriver (forsøgspersonerne bliver også bedt om at udfylde et 24-timers kosttilbagekaldelsesspørgeskema ved deres første gang i laboratoriet)

Screening: Inden forsøgspersonerne indgår i undersøgelsen, vil der blive gennemført en standard klinisk undersøgelse, herunder sygehistorie, glykeret hæmoglobin (HbA1c) og EKG.

Hvis de inkluderes i undersøgelsen, gennemgår forsøgspersonerne 3 forsøgsdage før og efter interventionen.

Test dag 1:

• Dual Energy X-ray Absorptiometry-scanning for at måle kropssammensætning,
• Inkrementel træningstest for at bestemme træningsintensiteten, der fremkalder maksimal fedtoxidation (Fatmax test)
• Inkrementel træningstest til udmattelse for at bestemme VO2 max.

Test dag 2:

• Muskelbiopsier fra vastus lateralis (basal, umiddelbart efter træningsophør og efter 90 minutters restitution)

• Akutte træningstest på cykelergometre ved 70 % af VO2 max (moderat intensitet) eller ved 50 % af VO2 max (lav intensitet). De to træningstests vil blive matchet for den samlede mængde arbejde (kJ).

  10 forsøgspersoner med T2D og 10 kontrolpersoner randomiseres til hver træningstest.

Test dag 3:

• Måling af hvilestofskifte ved baldakinhætte (basal og under klemmen)
• Intravenøs glukosetolerancetest
• Hyperinsulinæmisk euglykæmisk klemme

Efter forsøgsdagene randomiseres forsøgspersonerne til placebo- eller GSH-tilskud og instrueres i at indtage enten 1000 mg GSH/dag eller placebo dagligt (2 tabletter om morgenen og 2 tabletter om aftenen) i 4 uger.

Statistiske overvejelser:

Sammenligningen af ​​grupperne eller interventionerne vil blive udført ved hjælp af en envejs- eller en tovejs ANOVA-test med gentagne målinger, alt efter hvad der er relevant. Baseret på variationen vist i tidligere undersøgelser en forventet 80% effekt og et signifikansniveau af P