Cellulære tilpasninger til træning hos patienter med type 2-diabetes (TrainAiD)

Baggrund og mål

Fysisk træning kan forbedre metabolisk sundhed hos patienter med insulinresistens og/eller type 2 diabetes (T2D). De cellulære og molekylære ændringer, der ligger til grund for forbedringerne i metabolisk sundhed, er multifaktorielle og kun delvist forståede, men involverer højst sandsynligt tilpasning på et multiorganniveau, der omfatter forbedringer i skeletmuskulaturens glukoseoptagelse og fedtvævets insulinfølsomhed.

Litteraturen om effekten af ​​et akut anfald af træning på glukoseoptagelsen i skeletmuskulaturen er stor, men indtil videre mangler der studier, der undersøger det specifikke molekylære grundlag for den insulinsensibiliserende effekt af regelmæssig fysisk træning.

Formålet med dette projekt er at studere de transkriptionelle forskelle i skeletmuskulatur og fedtvæv ved baseline og efter et 3-måneders fysisk træningsprogram hos overvægtige patienter med og uden T2D og at bruge denne information til at identificere nye terapeutiske mål for forbedring af bortskaffelse af glukose og insulinfølsomhed hos patienter med T2D.

Efterforskerne sigter således efter at finde svar på spørgsmålet: Hvad er mekanismen bag effekten af ​​fysisk aktivitet på insulinfølsomheden ved type 2-diabetes?

Metoder

Tredive overvægtige patienter med (n=15) og uden (n=15) type 2-diabetes vil blive inkluderet i undersøgelsen.

Design: Kohortestudie Intervention: 12 ugers interventionsperiode bestående af aerob træning 3 sessioner/uge, 45 min/session. Alle træningssessioner er superviseret. Aerob træning udføres som ergometercykeltræning med en intensitet på 70 % af maksimal iltoptagelse (x2/uge.) og roergometerøvelser ved 70 % af maksimal puls (x1/uge). I uge 3, 6 og 9 måles VO2max for at sikre tilstrækkelig tilpasning af arbejdsbelastningen under træningspassene.

Eksperimentelle metoder: Før (1-2 uger) og efter interventionen udføres følgende tests og målinger:

Dag A: (faste natten over. Varighed ca. 3 t)

• Dual energy x-ray absorptiometri (DXA) scanning (kropssammensætning og kropsfedt)
• Graderet træningstest på en ergometercykel (maksimal fedtoxidationshastighed)
• Test for maksimalt iltforbrug (VO2max)
• Håndgrebsstyrke (ved dynamometer)
• Benkraft (Power Rig og sit-to-stand test)

Dag B: (faste natten over. Varighed ca. 9 t)

• 2-trins euglykæmisk, hyperinsulinemisk klemme
• Muskelbiopsi vastus lateralis
• Fedtbiopsi subkutan nedre del af maven
• Flowmålinger (femoral arterie ved Doppler ultralyd og underarm ved strain-gauge plethysmografi)
• Energiforbrug (metode med ventileret emhætte)

Dag A og B gentages efter træningsinterventionen er afsluttet.

Analytiske metoder:

1. Muskel- og fedtbiopsier: Mitokondriel respirationskapacitet og produktion af reaktive iltarter. Enkeltkerner RNA-sekventering (snSeq). Fibertypebestemmelse og kapillarisering.
2. Blodprøver: Hormoner, metabolitter og substrater (f. insulin, katekolaminer, kortisol, glucose, lactat, pyruvat, ketonstoffer, cytokiner og myokiner). Plasma proteomisk/peptidomisk analyse.

Sammenfattende vil denne undersøgelse afsløre celletyper og gener i skeletmuskulatur og fedtvæv, som er påvirket af træning og/eller som viser differentiel regulering hos patienter med T2D versus kontrolpersoner.

Statistiske overvejelser:

En effektberegning indikerer, at en signifikant forskel i træningsinduceret insulinfølsomhed vil kunne påvises, når n ≥ 10, baseret på effekt = 0,95 og signifikansniveau sat til P<0,05. Dette giver mulighed for et frafald på 15-20 % med en vis margin. Blandet modelanalyse vil blive brugt til dataanalyse af fænotypiske data, og bioinformatiske værktøjer til snSeq-dataene og til interaktionen mellem gen- og fænotypeekspression.

Etiske overvejelser:

Projektet blev godkendt af Region Hovedstadens Etiske Komité (H-20046605) den 15. december 2020.