Solujen mukautukset tyypin 2 diabetespotilaiden harjoitteluun (TrainAiD)

Tausta ja tavoite

Fyysinen harjoittelu voi parantaa aineenvaihdunnan terveyttä potilailla, joilla on insuliiniresistenssi ja/tai tyypin 2 diabetes (T2D). Aineenvaihdunnan paranemisen taustalla olevat solu- ja molekyylimuutokset ovat monitekijäisiä ja ymmärrettyjä vain osittain, mutta niihin liittyy todennäköisimmin usean elimen tasolla tapahtuva sopeutuminen, joka sisältää parannuksia luustolihasten glukoosin ottossa ja rasvakudoksen insuliiniherkkyydessä.

Kirjallisuus akuutin harjoittelun vaikutuksista luustolihasten glukoosin imeytymiseen on laaja, mutta toistaiseksi puuttuu tutkimuksia, joissa selvitettäisiin säännöllisen fyysisen harjoittelun insuliiniherkistävän vaikutuksen spesifistä molekyylipohjaa.

Tämän projektin tavoitteena on tutkia luurankolihasten ja rasvakudoksen transkriptionaalisia eroja lähtötilanteessa ja 3 kuukauden fyysisen harjoitteluohjelman jälkeen lihavilla potilailla, joilla on ja ei ole T2D:tä ja käyttää tätä tietoa uusien terapeuttisten kohteiden tunnistamiseen glukoosin hävittämisen parantamiseksi. ja insuliiniherkkyys potilailla, joilla on T2D.

Näin ollen tutkijat pyrkivät löytämään vastauksia kysymykseen: Mikä on mekanismi fyysisen aktiivisuuden vaikutuksen taustalla insuliiniherkkyyteen tyypin 2 diabeteksessa?

menetelmät

Tutkimukseen otetaan mukaan 30 lihavaa potilasta, joilla on (n=15) ja ilman (n=15) tyypin 2 diabetesta.

Suunnittelu: Kohorttitutkimuksen interventio: 12 viikon interventiojakso, joka koostuu aerobisesta harjoittelusta 3 kertaa/viikko, 45 min/istunto. Kaikki harjoitukset ovat ohjattuja. Aerobinen harjoittelu suoritetaan ergometripyöräharjoitteluna intensiteetillä 70 % maksimaalisesta hapenottokyvystä (x2/vk.) ja soutuergometriharjoitus 70 % maksimisykkeestä (x1/vk.). Viikoilla 3, 6 ja 9 mitataan VO2max, jotta varmistetaan riittävä työmäärän säätö harjoitusten aikana.

Koemenetelmät: Ennen (1-2 viikkoa) ja sen jälkeen suoritetaan seuraavat testit ja mittaukset:

Päivä A: (Yön yli paasto. Kesto n. 3 h)

• Kaksoisenergiaröntgenabsorptiometria (DXA) (kehon koostumus ja kehon rasva)
• Arvosteltu rasitustesti ergometripyörällä (maksimaalinen rasvan hapettumisaste)
• Maksimihapenkulutustesti (VO2max)
• Kädensijan vahvuus (dynamometrillä)
• Jalkojen voima (Power Rig ja istu-seisomatesti)

Päivä B: (Yön yli paasto. Kesto n. 9 h)

• 2-vaiheinen euglykeeminen, hyperinsulineminen puristin
• Lihasbiopsia vastus lateralis
• Rasvabiopsia ihonalaisesta alavatsasta
• Virtausmittaukset (Reisivaltimo Doppler-ultraäänellä ja kyynärvarsi venymämittauspletysmografialla)
• Energiankulutus (tuulettava huppumenetelmä)

Päivät A ja B toistetaan harjoittelun jälkeen.

Analyyttiset metodit:

1. Lihas- ja rasvabiopsiat: Mitokondrioiden hengityskapasiteetti ja reaktiivisten happilajien tuotanto. Yksittäisten ytimien RNA-sekvensointi (snSeq). Kuitutyypin määritys ja kapillaarisaatio.
2. Verinäytteet: Hormonit, metaboliitit ja substraatit (esim. insuliini, katekoliamiinit, kortisoli, glukoosi, laktaatti, pyruvaatti, ketoaineet, sytokiinit ja myokiinit). Plasman proteominen/peptidominen analyysi.

Yhteenvetona voidaan todeta, että tämä tutkimus paljastaa solutyyppejä ja geenejä luurankolihaksissa ja rasvakudoksessa, joihin harjoittelu vaikuttaa ja/tai jotka osoittavat erilaista säätelyä T2D-potilailla verrattuna kontrollihenkilöihin.

Tilastollisia huomioita:

Teholaskenta osoittaa, että merkittävä ero harjoituksen aiheuttamassa insuliiniherkkyydessä on havaittavissa, kun n ≥ 10, perustuen tehoon = 0,95 ja merkitsevyystasoon P<0,05. Tämä mahdollistaa 15-20 prosentin keskeyttämisasteen tietyllä marginaalilla. Sekamallianalyysiä käytetään fenotyyppisen datan data-analyysiin ja bioinformatiikan työkaluja snSeq-aineistoon sekä geenien ja fenotyyppien ilmentymisen väliseen vuorovaikutukseen.

Eettiset näkökohdat:

Pääkaupunkiseudun eettinen toimikunta (H-20046605) hyväksyi hankkeen 15.12.2020.