Reaktiivisten happilajien tuotanto vasteena glutationin täydennykselle ja akuutille harjoitukselle (DIMITOS)

ROS-tuotanto vasteena glutationin lisäykseen:

Nykyään 387 miljoonaa ihmistä maailmanlaajuisesti kärsii T2D:stä, ja tämän määrän odotetaan kasvavan 592 miljoonaan vuonna 2035. Luustolihas vastaa noin 75 %:sta glukoosin kokonaiskulutuksesta, joten luustolihas on määrällisesti tärkein kudos insuliiniresistenssin kannalta (1). On ehdotettu, että oksidatiivinen stressi voi olla mahdollinen syytekijä luurankolihasten insuliiniresistenssin patofysiologiassa. Yhteys ROS:n ja luustolihasten insuliiniresistenssin välillä on todettu sekä in vitro että in vivo (2, 3), mutta harvat tutkimukset ovat itse asiassa mitanneet ROS-tuotantoa T2D-potilaiden luustolihaksissa (4-6). Mitokondriot ovat ROS:n lähde ja myös hapettumisvaurioiden pääkohde (7). Mitokondrioiden puolustusjärjestelmä oksidatiivista stressiä vastaan ​​perustuu endogeenisiin antioksidantteihin. Glutationi (GSH) on solun runsain endogeeninen antioksidantti ja siten tärkeä suojelija oksidatiivista stressiä ja insuliiniresistenssiä vastaan ​​(8). Tämä tukee sitä, että T2D-potilailla on alentunut GSH-taso ja kohonnut hapettuneen GSH:n (GSSG) taso plasmassa (9), ja insuliiniresistenteillä koehenkilöillä on raportoitu lisääntyneen mitokondrioiden ROS-tuotannon sekä vähentyneen GSH/GSSG-suhteen. luustolihas verrattuna terveisiin kontrolleihin (3). Lisäksi 1 tunnin glutationi-infuusion on havaittu lisäävän glukoosin ottoa potilailla, joilla on T2D -25 % ja parantavan redox-ympäristöä, mikä näkyy plasman kohonneena GSH/GSSG-suhteena; vaikutuksia, joita ei havaittu terveillä kontrolleilla (10). Pitkäaikaisen suun kautta otettavan GSH-lisän vaikutusta luustolihasten insuliiniherkkyyteen ja mitokondrioiden ROS-tuotantoon T2D-potilailla ei ole tietojemme mukaan koskaan tutkittu.

Tutkimuskysymykset 1: Parantaako suun kautta otettava GSH-lisä luurankolihasten insuliiniherkkyyttä potilailla, joilla on T2D ja terveitä verrokkeja? Ja jos on, voiko tämä vaikutus yhdistää hyödyllisempään redox-tilaan lihassolussa? Hypoteesi: Suun kautta otettava GSH-lisä parantaa luurankolihasten insuliiniherkkyyttä potilailla, joilla on T2D, ja tämä vaikutus liittyy vähentyneeseen mitokondrioiden ROS-tuotantoon luurankolihaksessa.

ROS-tuotanto vasteena akuutille harjoitukselle:

Akuutti harjoittelu lisää huomattavasti peroksisomiproliferaattorin aktivoiman reseptori-y-koaktivaattori-1α:n (PGC-1α) transkriptiota (11), ja siksi PGC-1α:lla uskotaan olevan keskeinen rooli harjoituksen aiheuttamassa mitokondrioiden biogeneesissä (12). ). Rotan luustolihassolujen supistuminen lisää ROS-tuotantoa ja PGC-1α mRNA:n ilmentymistä, mutta antioksidanttien läsnä ollessa ROS-tuotanto vähenee ja PGC-1α-mRNA:n lisääntyminen lakkaa (13). Myös liikunta yhdistettynä allopurinoliin (ROS-tuotannon estäjä) heikentää huomattavasti rasituksen aiheuttamaa lisääntynyttä PGC-1α-mRNA:ta rotilla verrattuna pelkkään harjoitukseen (14). Nämä havainnot viittaavat siihen, että PGC-1a, ainakin osittain, säädellään mekanismilla, johon liittyy ROS. Lisäksi on ehdotettu, että ROS säätelee PGC-1a:aa AMP-aktivoidun proteiinikinaasin (AMPK) aktivoinnin kautta (15). Mielenkiintoista on, että koehenkilöillä, joilla on insuliiniresistenssi, on heikentynyt harjoituksen stimuloima AMPK-aktiivisuus verrattuna laihaan kontrolliin (16, 17), mikä saattaa selittää joillakin T2D-potilailla havaitun heikentyneen harjoittelun aiheuttaman mitokondrioiden biogeneesin (5, 17, 18), mutta ei kaikki (19). Ei tiedetä, liittyykö ROS-tuotanto epänormaaliin harjoitusvasteeseen. Nykyinen tietomme ROS:sta vasteena akuutille rasitukselle on peräisin eläin- ja solututkimuksista, eikä yksikään tutkimus ole tietojemme mukaan tutkinut yhteyttä ROS:n ja mitokondrioiden biogeneesin välillä potilailla, joilla on T2D vasteena akuutille harjoitukselle.

Tutkimuskysymykset 2: Onko mitokondrioiden biogeneesivasteen vaatima rasituksen aiheuttama lisääntynyt ROS-tuotanto eroa T2D-potilaiden ja terveiden kontrollien välillä? Jos näin on, vähentääkö matalan intensiteetin harjoitus ohimenevää ROS-tuotantoa ja johtaa siten korkeampaan mitokondrioiden biogeneesivasteeseen T2D-potilailla verrattuna korkean intensiteetin harjoitukseen? Hypoteesi: Ottaen huomioon T2D-luurankolihaksen patologinen tila (esim. korkea krooninen ROS-taso), oletetaan, että alhaisempi harjoituksen intensiteetti, joka johtaa alhaisempaan harjoituksen stimuloimaan ROS-tuotantoon, on optimaalisempi ärsyke (ts. ei liian korkea) mitokondrioiden biogeneesiin potilailla, joilla on T2D.

Materiaali ja menetelmät:

Tutkimukseen otetaan mukaan 20 T2D-potilasta (insuliinista riippumaton) ja 20 tervettä kontrollia. Kaksi ryhmää verrataan iän, painon ja maksimaalisen hapenkulutuksen (VO2 max) perusteella.

Tutkimuksen lähestymistapa: Tutkimus on kaksoissokkoutettu satunnaistettu lumekontrolloitu tutkimus.

Jokaisella laboratoriokäynnillä (paitsi seulontapäivänä) koehenkilöitä pyydetään:

• Ilmoita laboratorioon yön yli paastotilassa
• Vältä alkoholia ja fyysistä aktiivisuutta 24 tuntia ennen jokaista tutkimuspäivää.
• Toista sama ruokavalio kuin oheisessa 24 tunnin palautuskyselyssä määrätään (henkilöitä pyydetään myös täyttämään 24 tunnin ruokavalion muistutuskysely, kun he käyvät ensimmäisen kerran laboratoriossa)

Seulonta: Ennen kuin koehenkilöt otetaan mukaan tutkimukseen, suoritetaan tavallinen kliininen tutkimus, joka sisältää sairaushistorian, glykoituneen hemoglobiinin (HbA1c) ja EKG:n.

Jos koehenkilöt otetaan mukaan tutkimukseen, he käyvät läpi 3 koepäivää ennen ja jälkeen interventiota.

Testipäivä 1:

• Dual Energy X-ray Absorptiometry -skannaus kehon koostumuksen mittaamiseen,
• Inkrementaalinen rasitustesti maksimaalisen rasvan hapettumisen aikaansaavan harjoituksen intensiteetin määrittämiseksi (Fatmax-testi)
• Inkrementaalinen rasitustesti uupumukseen VO2 max:n määrittämiseksi.

Testipäivä 2:

• Lihasbiopsiat vastus lateralisista (perus, välittömästi harjoituksen lopettamisen jälkeen ja 90 minuutin palautumisen jälkeen)

• Akuutit rasitustestit polkupyöräergometreillä 70 % VO2 max:sta (kohtalainen intensiteetti) tai 50 % VO2 max:sta (matala intensiteetti). Kaksi harjoituskoetta sovitetaan yhteen kokonaistyömäärän (kJ) mukaan.

  Jokaiseen rasitustestiin satunnaistetaan 10 T2D-potilasta ja 10 kontrollihenkilöä.

Testipäivä 3:

• Lepotilan aineenvaihduntanopeuden mittaus katoshupulla (perus- ja puristuksen aikana)
• Laskimonsisäinen glukoositoleranssitesti
• Hyperinsulinaeminen euglykeeminen puristin

Koepäivien jälkeen koehenkilöt satunnaistetaan lumelääke- tai GSH-lisähoitoon ja heitä neuvotaan nauttimaan joko 1000 mg GSH:ta/päivä tai lumelääkettä päivittäin (2 tablettia aamulla ja 2 tablettia illalla) 4 viikon ajan.

Tilastollisia huomioita:

Ryhmien tai interventioiden vertailu suoritetaan käyttämällä yksisuuntaista tai kaksisuuntaista ANOVA-testiä ja tarvittaessa toistettuja mittauksia. Aiemmissa tutkimuksissa esitetyn vaihtelun perusteella odotettu 80 % teho ja P:n merkitsevyystaso