Progressiivisen negatiivisen energiatasapainon vaikutukset glukoositoleranssiin, insuliiniherkkyyteen ja beetasolujen toimintaan

Aineenvaihduntahäiriöt, liikalihavuus ja tyypin 2 diabetes Ylipainon ja lihavuuden ilmaantuvuus on lisääntynyt Singaporessa viimeisten 2-3 vuosikymmenen aikana, ja sen odotetaan kasvavan edelleen tulevaisuudessa. Vuoteen 2050 mennessä on arvioitu, että yli puolet väestöstä on ylipainoisia tai lihavia, joiden painoindeksi (BMI, joka lasketaan kilogrammoina jaettuna pituuden neliöllä metreinä) on yhtä suuri tai suurempi. yli 25 kg/m2. Tämä on todennäköisesti syynä ainakin osittain liikalihavuuteen liittyvien samanaikaisten sairauksien ja erityisesti tyypin 2 diabeteksen lisääntymiseen. BMI:n ja tyypin 2 diabeteksen riskin välinen suhde Aasian ja Tyynenmeren alueen populaatioissa on lineaarinen BMI-arvojen laajalla alueella (~21 kg/m2 - ~34 kg/m2), joten jokaista 2 kg/m2 m2 BMI:n nousu (joka vastaa ~6 kg normaalipainoisella keskikokoisella henkilöllä), riski sairastua tyypin 2 diabetekseen kasvaa ~27 %. Singaporessa tyypin 2 diabeteksen esiintyvyyden odotetaan kaksinkertaistuvan 7,3 prosentista vuonna 1990 ~15 prosenttiin vuonna 2050, mikä johtuu pääasiassa väestön lihotuksesta. Huomionarvoista on kuitenkin se, että tyypin 2 diabeteksen esiintyvyys Singaporessa on samanlainen kuin Yhdysvalloissa, vaikka ylipainon ja liikalihavuuden (BMI ≥25 kg/m2) esiintyvyys on noin puolet. Tämä vahvistaa havaintoja monista tutkimuksista, jotka osoittavat, että metabolisen toimintahäiriön ja erityisesti hyperglykemian, hyperinsulinemian ja insuliiniresistenssin merkkiaineet ovat erittäin yleisiä singaporelaisten aikuisten keskuudessa, jopa ihmisillä, jotka eivät ole ylipainoisia tai lihavia. Tämä todennäköisesti lisää riskiä sairastua tyypin 2 diabetekseen. Nämä havainnot korostavat kehon painosta sellaisenaan riippumattoman metabolisen toimintahäiriön merkitystä.

Painonpudotuksen metaboliset vaikutukset Tyypin 2 diabeteksen patogeneesiin liittyy perifeerinen insuliiniresistenssi (ts. perifeeristen kudosten ja erityisesti luustolihasten vastustuskyky insuliinin glukoosinottoa edistävälle vaikutukselle) ja riittämätön insuliinin eritys haiman beetasoluista glukoosistimulaatiossa, mikä johtaa paasto- ja aterianjälkeiseen hyperglykemiaan. Painonpudotus, joka saavutetaan useilla tavoilla (kalorirajoitukset, liikunta, lääkehoito, bariatrinen kirurgia) aiheuttaman kroonisen negatiivisen energiatasapainon seurauksena, parantaa aineenvaihdunnan toimintaa ja sitä pidetään diabeteksen ehkäisyn ja hallinnan kulmakivenä. Osa painonpudotuksen hyödyllisistä vaikutuksista voi johtua kehon kokonaisrasvan, vatsansisäisen rasvan ja kohdunulkoisen rasvan kertymisen vähenemisestä metabolisesti aktiivisiin elimiin (esim. lihas, haima ja maksa), akuutit energiatasapainon häiriöt (olivatpa sitten positiivisia tai negatiivisia, 24–72 tunnin ajan) voivat vaikuttaa insuliinin toimintaan, beetasolujen toimintaan ja sokeritasapainon hallintaan jo ennen ruumiinpainon tai painon muutoksia. kehon rasvan jakautuminen tapahtuu. Esimerkiksi yksi päivä yliruokinta häiritsee 24 tunnin glukoosin homeostaasia ja kahden päivän kalorirajoitus parantaa insuliinin toimintaa. Liikunta voi myös johtaa negatiiviseen energiatasapainoon ja on erittäin tehokas toimenpide, joka parantaa helposti aineenvaihdunnan toimintaa ja erityisesti insuliiniherkkyyttä, jopa yhden harjoituksen jälkeen. Siitä huolimatta negatiivisen energiatasapainon aste, joka on saavutettava kalorirajoituksella tai harjoituksella insuliinin toiminnan ja beetasolujen toiminnan parantamiseksi, ei ole tiedossa, ja negatiivisen energiatasapainon ja aineenvaihdunnan toiminnan välinen annos-vaste-suhde on edelleen vaikeaselkoinen. Lisäksi kalorirajoituksen ja harjoituksen vertaileva teho parantaa glukoosin homeostaasia sääteleviä mekanismeja (ts. insuliiniherkkyyttä ja beetasolujen toimintaa) ei ole tutkittu riittävästi. Eräässä tutkimuksessa havaittiin, että vähäkalorisen ruokavalion tai kestävyysharjoittelun aiheuttaman saman painonpudotuksen (8–9 % alkuperäisestä painosta) kohdalla harjoittelu aiheutti enemmän rasvamassan vähenemistä, vähemmän lihasmassan laskua ja johti suurempi insuliinivälitteisen glukoosin hävittämisen lisääntyminen hyperinsulineemis-euglykeemisen puristimen aikana (noin 30 %) ja kokonaisinsuliinivasteen suurempi väheneminen suun glukoositoleranssitestissä (noin 2,5-kertaisesti) verrattuna sopivaan ruokavalioon. aiheuttama laihtuminen; vaikka nämä erot eivät saavuttaneet tilastollista merkitsevyyttä. Nämä havainnot antavat mahdollisuuden, että samalla negatiivisella energiataseella liikunta voi olla tehokkaampaa kuin kalorirajoitus aineenvaihdunnan toiminnan parantamisessa; näitä löydöksiä on kuitenkin vaikea tulkita, kun otetaan huomioon samanaikaisesti tapahtuvat suotuisammat muutokset kehon koostumuksessa ja rasvan jakautumisessa. Mikään tutkimus ei ole suoraan arvioinut saman kalorirajoituksen tai aerobisen harjoituksen aiheuttaman akuutin negatiivisen energiatasapainon vaikutuksia aineenvaihduntaan.

Vastaavasti kalorirajoituksen ja liikunnan vaikutusten paremmalla ymmärtämisellä insuliiniherkkyyteen, beetasolujen toimintaan ja päivittäiseen sokeritasapainon hallintaan on tärkeitä seurauksia tehokkaan elämäntapaintervention suunnittelussa, joka on suunnattu tyypin 2 diabeteksen ehkäisyyn tai hallintaan. Tätä tarkoitusta varten tämän tutkimuksen tarkoituksena on testata seuraavia hypoteeseja:

Hypoteesi 1: Oletuksena on, että kalorirajoituksen aiheuttama yksittäinen negatiivinen energiatasapaino parantaa suonensisäistä glukoosin sietokykyä, koska beetasolujen toiminta paranee ilman muutoksia insuliiniherkkyydessä. Edelleen tutkijat olettavat, että tämä vaikutus vaatii 20 % negatiivista energiatasetta, eikä parane entisestään suuremmalla energiarajoituksella (40 %).

Hypoteesi 2: Oletuksena on, että yksi aerobisen harjoittelun aiheuttama negatiivinen energiatasapaino parantaa suonensisäisen glukoosin sietokykyä, koska insuliiniherkkyys paranee ilman muutoksia beetasolujen toiminnassa. Tutkijat olettavat edelleen, että tämä vaikutus vaatii 20 % negatiivisen energiatasapainon ja paranee entisestään suuremmalla energiarajoituksella (40 %).

Hypoteesi 3: Oletuksena on, että millä tahansa negatiivisen energiatasapainon tasolla (20 % tai 40 %) kalorirajoituksella on suurempi vaikutus beetasolujen toimintaan kuin aerobisella harjoituksella, kun taas aerobisella harjoituksella on suurempi vaikutus kuin kalorirajoituksella insuliiniin herkkyys.