Effekter af progressiv negativ energibalance på glukosetolerance, insulinfølsomhed og betacellefunktion

Metabolisk dysfunktion, fedme og type 2-diabetes Forekomsten af ​​overvægt og fedme har været stigende i løbet af de sidste 2-3 årtier i Singapore og forventes at stige yderligere i fremtiden. I år 2050 anslås det, at mere end halvdelen af ​​befolkningen vil være overvægtige eller fede, defineret som at have et kropsmasseindeks (BMI, beregnet som vægten i kilogram divideret med kvadratet af højden i meter) lig med eller større end 25 kg/m2. Dette er sandsynligvis ansvarligt, i det mindste delvist, for den samtidige stigning i fedme-relaterede komorbide tilstande, og især type 2-diabetes. Forholdet mellem BMI og risikoen for type 2-diabetes i populationer fra Asien-Stillehavsområdet er lineært inden for en lang række BMI-værdier (fra ~21 kg/m2 til ~34 kg/m2), således at for hver 2 kg/m2. m2 stigning i BMI (hvilket svarer til ~6 kg for en normalvægtig person af gennemsnitlig statur), stiger risikoen for at udvikle type 2 diabetes med ~27 %. I Singapore forventes udbredelsen af ​​type 2-diabetes at fordobles fra 7,3 % i 1990 til ~15 % i 2050, overvejende som følge af opfedningen af ​​befolkningen. Bemærkelsesværdigt er det dog, at forekomsten af ​​type 2-diabetes i Singapore svarer til den i USA, selvom forekomsten af ​​overvægt og fedme (BMI ≥25 kg/m2) er cirka det halve. Dette bekræfter resultater fra mange undersøgelser, der viser, at markører for metabolisk dysfunktion og især hyperglykæmi, hyperinsulinæmi og insulinresistens er meget udbredt blandt voksne i Singapore, selv blandt mennesker, der ikke er overvægtige eller fede. Dette resulterer sandsynligvis i øget risiko for at udvikle type 2-diabetes. Disse observationer understreger vigtigheden af ​​metabolisk dysfunktion uafhængig af kropsvægt i sig selv.

Metaboliske virkninger af vægttab Patogenesen af ​​type 2-diabetes involverer perifer insulinresistens (dvs. modstand af perifert væv og især skeletmuskulatur over for insulins glukoseoptagelsesfremmende virkning) og utilstrækkelig sekretion af insulin fra pancreas beta-celler ved glukosestimulering, hvilket fører til faste og postprandial hyperglykæmi. Vægttab, opnået som et resultat af kronisk negativ energibalance induceret af en række forskellige måder (kaloriebegrænsning, motion, farmakoterapi, fedmekirurgi), forbedrer metabolisk funktion og betragtes som hjørnestenen i diabetesforebyggelse og -behandling. En del af den gavnlige effekt af vægttab kan skyldes reduktionen i total kropsfedt, intraabdominalt fedt og ektopisk fedtophobning i metabolisk aktive organer (f. muskler, bugspytkirtel og lever), men akutte forstyrrelser i energibalancen (uanset om de er positive eller negative, i en periode på 24-72 timer) kan påvirke insulinvirkning, beta-cellefunktion og glykæmisk kontrol, selv før ændringer i kropsvægt eller kropsfedtfordeling forekommer. For eksempel forstyrrer én dag med overfodring 24-timers glucosehomeostase, og to dages kaloriebegrænsning forbedrer insulinvirkningen. Ligeledes kan træning også føre til negativ energibalance og er en meget potent intervention, der uden videre forbedrer metabolisk funktion og især insulinfølsomhed, selv efter blot en enkelt session. Ikke desto mindre er graden af ​​negativ energibalance, der skal opnås ved kaloriebegrænsning eller træning for at forbedre insulinvirkningen og beta-cellefunktionen, ikke kendt, og dosis-respons-forholdet mellem negativ energibalance og metabolisk funktion forbliver uhåndgribelig. Desuden er den sammenlignende effektivitet af kaloriebegrænsning og træning til at forbedre mekanismerne, der regulerer glukosehomeostase (dvs. insulinfølsomhed og beta-cellefunktion) er ikke blevet tilstrækkeligt undersøgt. En undersøgelse viste, at for den samme mængde vægttab (8-9 % af den oprindelige kropsvægt) forårsaget af en diæt med lavt kalorieindhold eller udholdenhedstræning, forårsagede motion en større reduktion i fedtmasse, et mindre fald i muskelmasse og førte til en større stigning i insulinmedieret glukosebortskaffelse under en hyperinsulinemisk-euglykæmisk klemme (med ~30 %) og en større reduktion i det totale insulinrespons på en oral glukosetolerancetest (med ~2,5 gange) sammenlignet med matchet diæt- induceret vægttab; selvom disse forskelle ikke nåede statistisk signifikans. Disse observationer rejser muligheden for, at træning for den samme negative energibalance kan være mere effektiv end kaloriebegrænsning til at forbedre metabolisk funktion; disse resultater er imidlertid vanskelige at fortolke i lyset af de samtidige mere gunstige ændringer i kropssammensætning og fedtfordeling. Ingen undersøgelse har direkte vurderet virkningerne af den samme akutte negative energibalance induceret af kaloriebegrænsning eller aerob træning på metabolisk funktion.

Derfor vil en bedre forståelse af virkningerne af kaloriebegrænsning og træning på insulinfølsomhed, beta-cellefunktion og daglig glykæmisk kontrol have vigtige konsekvenser for udformningen af ​​effektiv livsstilsintervention målrettet mod forebyggelse eller håndtering af type 2-diabetes. Til dette formål har denne undersøgelse til formål at teste følgende hypoteser:

Hypotese 1: Det antages, at en enkelt dag med negativ energibalance induceret af kaloriebegrænsning forbedrer intravenøs glukosetolerance på grund af forbedret beta-cellefunktion uden ændringer i insulinfølsomhed. Efterforskerne antager yderligere, at denne effekt kræver 20 % negativ energibalance og ikke forbedres yderligere med større energibegrænsning (40 %).

Hypotese 2: Det antages, at en enkelt dag med negativ energibalance fremkaldt af aerob træning forbedrer intravenøs glukosetolerance på grund af forbedret insulinfølsomhed uden ændringer i beta-cellefunktionen. Efterforskerne antager yderligere, at denne effekt kræver 20 % negativ energibalance og forbedres yderligere med større energibegrænsning (40 %).

Hypotese 3: Det er en hypotese, at på ethvert givet niveau af negativ energibalance (20% eller 40%), har kaloriebegrænsning større effekt end aerob træning på beta-cellefunktionen, hvorimod aerob træning har større effekt end kaloriebegrænsning på insulin følsomhed.