Identifizierung muskelspezifischer Biomarker der Fettsäure-Beta-Oxidation (FL-68)

Die Forscher werden mehrere umfassende, hochmoderne Plattformen zur Metabolitenanalyse nutzen, um die Hypothese zu testen, dass bestimmte systemische Metaboliten oder Metabolitensignaturen mit der Verbrennung von myozellulären Fettsäuren korrelieren. Die Forscher werden dann feststellen, ob diese Metaboliten tatsächlich den vorhergesagten metabolischen Gesundheitszustand widerspiegeln, indem sie bestimmen, ob Profile bei adipösen Personen verändert sind, deren Insulinsensitivität und Muskel-FA-ß-Oxidation durch Aerobic-Übungen und diätetische Interventionen verbessert werden. Insbesondere untersucht diese Studie die Nützlichkeit von Stoffwechselprofilen, die die Muskelfettverbrennung widerspiegeln, bei der Vorhersage metabolischer Gesundheitsveränderungen nach Diät- und Bewegungseingriffen bei adipösen Probanden. Die Forscher gehen davon aus, dass Biomarker, die eine normale, effiziente Muskel-ß-Oxidation widerspiegeln, erhöht und Marker, die auf eine schlechte Muskelfettverbrennung hinweisen, reduziert werden, in einer Kohorte sesshafter adipöser Probanden nach einem 4-monatigen Diät-Trainingsprotokoll, das die Muskelfitness steigert und die Insulinwirkung verbessern.

In Erwartung, dass 16 Probanden die Studie abschließen, werden bis zu 20 adipöse weibliche Probanden aus den Gebieten Davis und Sacramento rekrutiert und gebeten, an einem Gewichtsverlustprogramm teilzunehmen, das eine Kalorienrestriktion beinhaltet (Reduzierung von ~25 % der typischen Kalorienaufnahme, mit rotierenden 7 Tagesmenüs basierend auf Nährstoffzusammensetzungen, die den US-Ernährungsrichtlinien entsprechen) und regelmäßiger Aerobic-Übungen, die auf einen Gewichtsverlust von 10 % über 4 Monate abzielen (Goodpaster et al., Diabetes 52: 2191-97, 2003). Freiwillige, die in diese Studie einbezogen werden sollen, müssen die folgenden Merkmale aufweisen: Alter 30–50, BMI zwischen 30–34,9 mit stabilem, selbst angegebenem Körpergewicht über die letzten 6 Monate, sitzende Tätigkeit (nicht Teilnahme an einem regelmäßigen Trainingsprogramm, typische geplante Übung). ≤30 Min. pro Woche, ermittelt anhand eines telefonischen Vorscreening-Fragebogens), Nichtraucher, keine klinischen Anzeichen einer Infektion (d. h. kein Fieber, CBC wnl), keine persönliche Vorgeschichte von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, keine klinisch signifikanten Blutdruckerhöhungen oder Diabetes, nein regelmäßige Medikamente (außer orale Kontrazeptiva, Allergiemedikamente) oder Drogenmissbrauch. An diesen ersten Studien werden nur Frauen beteiligt sein, um (a) die potenzielle geschlechtsspezifische Metabolitenvariabilität zu verringern und (b) die Probandenmerkmale früherer Studien besser abzugleichen. Jede Versuchsperson dient als ihre eigene Kontrolle, wobei die Veränderungen der Metabolitenprofile nach der Intervention für jede Person berechnet werden. Postabsorptive Insulin- und Glukosemessungen werden durchgeführt, um die Insulinsensitivität durch HOMA und Muster nach einer OGTT-Vor- und Nachbehandlung abzuschätzen, die zur Beurteilung des Insulinsensitivitätsindex unter Verwendung der Methode von Matsuda et al. verwendet werden. (Matsuda & DeFronzo, Diabetes Care 22:1462-70, 1999). Individuelle Veränderungen der HOMA- und Insulinsensitivitätswerte im Vergleich zu Zeiträumen vor und nach der Intervention werden als Hinweis auf Veränderungen der Insulinwirkung angesehen. Ein akutes Übungsprotokoll zur Förderung der Muskelarbeit wird über 20 Minuten durchgeführt. um den Stoffwechselfluss von FA im Muskel zu erhöhen, eine Strategie zur Anreicherung des Plasmas mit Muskelmetaboliten. Unterschiede in den Ergebnisvariablen werden durch ANOVA mit wiederholten Messungen getestet, um die Bedeutung von Fitness-Interventionsübungen und Interaktionen zwischen Interventionsübungen zu bestimmen.

Screening: Nach Unterzeichnung des Einverständnisformulars werden zunächst eine Nüchternblutentnahme (bis zu 20 ml) und Vitalfunktionen durchgeführt, um sicherzustellen, dass potenzielle Probanden die klinischen Kriterien erfüllen. Größe und Gewicht werden bestimmt und Interviews durchgeführt, um zu bewerten, ob sie die oben genannten Kriterien erfüllen. Das Körpergewicht wird auf 0,1 kg genau gemessen, wobei die Probanden leichte OP-Bekleidung tragen. Die Höhe wird mit einem an der Wand montierten Ayrton-Stadiometer Modell S100 (Ayrton Corporation, Prior Lake, MN) auf 0,1 cm genau gemessen. Der Body-Mass-Index (BMI) wird in kg/m2 berechnet. Der Taillenumfang wird im Stehen gemessen, wobei die Messungen auf halbem Weg zwischen dem seitlichen unteren Rippenrand und dem Beckenkamm erfolgen. Die Messung erfolgt während der Ausatmung und der Durchschnitt zweier Messwerte wird aufgezeichnet. Der Hüftumfang wird an der maximalen Protuberanz des Gesäßes gemessen. Weitere 5 ml Blut werden 2 Stunden nach dem Verzehr eines Getränks mit einer Dosis von 75 g Zucker (ein abgekürzter oraler Glukosetoleranztest) entnommen, um die Insulinsensitivität zu bewerten. Zur Beurteilung des körperlichen Aktivitätsniveaus wird ein Baecke-Fragebogen verwendet, der bei der DRI-Berechnung der Erhaltungskalorien für den Einstieg vor dem Eingriff verwendet wird. Um die Variabilität unserer Ergebnismessungen zu minimieren, die durch hormonelle Veränderungen im Menstruationszyklus verursacht werden kann, werden wir uns bemühen, die Konsistenz aufrechtzuerhalten, indem wir Probanden während der Follikelphase des Menstruationszyklus (wie anhand der Zyklusaufzeichnungen für jede Frau geschätzt) bewerten, vorzugsweise ab Tag 4 des Menstruationszyklus. Personen, die Medikamente zur Empfängnisverhütung einnehmen, werden vorzugsweise auch am vierten Tag ihres Menstruationszyklus untersucht. Die Probanden erhalten einen Kalender und Anweisungen zur Aufzeichnung ihrer Menstruationszyklen während der gesamten Studie. Berechtigte Probanden werden gebeten, das WHNRC wie folgt mehrmals zu besuchen:

Testwoche 1: Am vierten Tag ihres Menstruationszyklus kommen die Probanden zu Beginn der Testwoche 1 in die Klinik. Jeden Tag erhalten die Probanden vorbereitete Mahlzeiten, die sie im WHNRC verzehren können, oder sie erhalten zusammen mit den letzten Zubereitungsanweisungen eingepackte Mahlzeiten. Während der Testwoche erhalten die Probanden Mahlzeiten und Snacks für ein 7-Tage-Menü, das von der WHNRC Metabolic Kitchen zusammengestellt wird und auf den US-amerikanischen Ernährungsrichtlinien basiert und zur Aufrechterhaltung eines stabilen Körpergewichts verschrieben wird. Den Freiwilligen wird eine tägliche Multivitamin-Ergänzungsstudie angeboten und sie müssen während der Studie auf die Einnahme persönlicher Nahrungsergänzungsmittel oder Vitamine verzichten. Dadurch soll ein ähnliches Ernährungsprofil aller Probanden sichergestellt werden, bevor Bioflüssigkeiten für die Stoffwechselanalyse entnommen werden, um die physiologische Variabilität zu minimieren. Die Probanden werden während der Testwochen 1 und 2 täglich gewogen, um die Aufrechterhaltung des Körpergewichts sicherzustellen und die Ernährungsvorschriften bei Bedarf anzupassen. Während dieser Testwoche nimmt jeder Proband unter Anleitung eines registrierten Ernährungsberaters an einer Schulung zur Ernährung und zur Einhaltung der Diät teil. Diese Unterweisung kann einzeln oder im Gruppensetting durchgeführt werden. Die Ernährung (basierend auf den US-Ernährungsrichtlinien) und der Trainingsplan jedes Einzelnen werden so gestaltet, dass ein Ziel von 10 % Körpergewichtsverlust erreicht wird und die Fitness während des 16-wöchigen Interventionszeitraums verbessert wird. Testwoche 2: Testwoche 2 dupliziert Testwoche 1. Die Probanden werden auf der Grundlage von Vorhersagen aus ihren Menstruationskalendern eingeplant. Dies könnte bedeuten, dass die Probanden weitere Tage lang weiter trainieren, um mit dem vierten Menstruationstag zusammenzufallen, an dem die Diät verabreicht wird und die Tests beginnen. Die akute Belastung beträgt 40–50 % des VO2max der Testwoche 1.