Mechanismen, durch die Krafttraining das metabolische Syndrom lindert

Änderungen des Lebensstils können starke Abschreckungsmittel für die Entwicklung von Typ-2-Diabetes sein und sind Eckpfeiler der Behandlung dieser Erkrankung. Sowohl aerobes als auch Widerstandstraining verbessern die Blutzuckereinstellung bei Diabetes und die Insulinresistenz. Diese beiden Trainingsarten scheinen ihre Wirkung auf unterschiedliche Muskelfasertypen auszuüben – rot für Ausdauer und weiß für Kraft. Ähnlich wie beim Ausdauertraining erhöht Krafttraining die Muskelglukosetransporter-Isoform 4 (GLUT4), aber im Gegensatz dazu erhöht sich die Anzahl der Mitochondrien nicht. Wir stellen die Hypothese auf (1), dass Krafttraining bei Personen mit Prädiabetes wirksam sein kann, um die Insulinresistenz durch neuartige Mechanismen umzukehren, die sich von der durch Ausdauertraining induzierten mitochondrialen Biogenese unterscheiden. Wir stellen ferner die Hypothese auf (2), dass Widerstandstraining die Ganzkörper-Insulinwirkung hauptsächlich durch Erhöhen der weißen Fasergröße über das Proteinkinase-Säugetierziel von Rapamycin (mTOR) verbessert und die Insulin-stimulierte Glukoseaufnahme durch erhöhte GLUT4-Expression hauptsächlich in weißen Fasern des verbessert trainierte Muskeln. In diesem Vorschlag werden wir acht Wochen progressives Krafttraining an zehn Probanden mit Metabolischem Syndrom durchführen, die ein hohes Risiko für die Entwicklung von Typ-2-Diabetes haben, und an zehn Kontrollpersonen mit Bewegungsmangel. Dieses Projekt baut auf unserer Erfahrung mit einer Studie über gezieltes Widerstandstraining auf, deren Ergebnisse in diesem Antrag präsentiert werden. In dieser Pilotstudie trainierten die Probanden sechs Wochen lang auf stationären Fahrrädern, was zu einem erheblichen Anstieg von Muskel-GLUT4 und Phospho-mTOR, aber maximaler Sauerstoffaufnahme (VO2max), Phospho-AMP-aktivierter Proteinkinase (AMPK), Peroxisom-Proliferator-aktiviertem Rezeptor-γ führte Co-Aktivator (PGC-1α) und mitochondriale Marker veränderten sich nicht. Unsere Hypothesen werden durch zwei spezifische Ziele getestet. (1) Personen mit hohem Diabetes-Risiko werden einem Widerstandstraining mit zunehmender Intensität unterzogen, und sowohl die erhöhte Kraft als auch die verbesserte Insulinreaktion werden quantifiziert, um einen signifikanten Nutzen zu demonstrieren, und (2) die Wirkung des Widerstandstrainings auf die anatomische und funktionelle Anpassung zu quantifizieren Muskel. Wir werden Fasertyp, Fasergröße, faserspezifische Veränderungen der mitochondrialen DNA und Enzyme, faserspezifische Veränderungen der wichtigsten Glukosetransporter im Muskel (GLUT4, GLUT5 und GLUT12) charakterisieren und Veränderungen in zwei verschiedenen intramuskulären Signalwegen (AMPK, mTOR) und regulatorischen Faktoren (PGC-1α, PPARγ, PPARδ) unter Verwendung von Immunoblots von subzellulären Muskelfraktionen und immunhistochemischen Techniken. Diese Bewertungen der molekularen Mechanismen werden auch die Bewertung von Änderungen in den vollständigen menschlichen Affymetrix-Gen-Array-Daten umfassen, die uns zu neuen potenziellen, durch Widerstandstraining regulierten Genzielen führen könnten. Das langfristige Ziel dieses Forscherteams ist es, das Zusammenspiel zwischen Änderungen des Lebensstils und pharmakologischen Wirkstoffen in der Prävention und Behandlung von Diabetes zu verstehen. Unsere Ergebnisse werden die Entwicklung wirksamerer klinischer Optionen zur Eindämmung der Fettleibigkeits- und Diabetes-Epidemie in den Vereinigten Staaten erleichtern.