Liikunta, suoliston mikrobisto ja tyypin 2 diabetes (Ex-GM-T2D)

Tyypin 2 diabetes on maailmanlaajuinen metabolinen epidemia ja suuri maailmanlaajuinen terveysuhka. Vuonna 2021 maailmassa 537 miljoonaa 20–79-vuotiasta aikuista sairastaa diabetesta. T2D liittyy hengenvaarallisiin mikro- ja makrovaskulaarisiin terveyskomplikaatioihin, jotka lisäävät valtavasti kuolleisuutta ja vammaisuutta maailmanlaajuisesti. T2D määritellään paastohyperglykemiana, joka on suurelta osin toissijainen insuliinin riittämättömälle vaikutukselle. T2D:tä edeltää yleensä välivaiheen hyperglykemia eli Pre-D, jolle on ominaista heikentynyt paastoglukoosi (IFG), heikentynyt glukoositoleranssi (IGT) tai molemmat, ja se lisää suuresti T2D:n riskiä. Vaikka T2D:ssä insuliinitasot ovat normaaleja tai korkeita, kudokset, kuten maksa, luustolihakset ja rasvakudos, tulevat vastustuskykyisiksi insuliinille, mikä johtaa korkeisiin verensokeritasoihin. T2D liittyy systeemiseen tulehdusvasteeseen, joka näyttää olevan riippumaton riskitekijä T2D:n kehittymiselle. Lisäksi T2D-potilailla on yleensä enemmän oksidatiivista sisäympäristöä kuin terveillä henkilöillä. Hyperglykemian aiheuttaman oksidatiivisen stressin on havaittu vaikuttavan insuliinin signalointikaskadiin ja vähentävän GLUT4-geenin transkriptiota ja myös muuttavan mitokondrioiden aktiivisuutta. T2D-patofysiologia on myös liitetty GM-koostumukseen. GM:n dysbioosilla oletetaan olevan keskeinen rooli insuliiniresistenssin ja T2D:n patogeneesissä useiden mekanismien kautta.

Säännöllisen liikunnan tärkeä rooli T2D:n ehkäisyssä ja hoidossa on osoitettu. Suurin osa harjoituksen hyödyistä T2D:n hallinnassa ja ehkäisyssä toteutuu mukautumalla luustolihakseen, mikä puolestaan ​​saa aikaan akuutteja ja kroonisia parannuksia insuliinin toiminnassa. Harjoittelulla on myös anti-inflammatorisia vaikutuksia. Esiin tulleet todisteet viittaavat siihen, että liikunta voi myös vaikuttaa suotuisasti T2D:hen parantamalla GM-koostumusta. Säännöllisen liikunnan lupaavin vaikutus on GM:n muuttuminen terveellisempään mikrobikoostumukseen tuottamalla monipuolisempaa GM:ää, vähentäen patogeenisten bakteeriyhteisöjen määrää ja lisäämällä SCFA:ita tuottavia bakteereja. Harjoittelun vaikutusta T2D-ihmisten GM-rakenteeseen ja toimintaan ymmärretään kuitenkin huonosti, koska tällä alalla on toistaiseksi olemassa vain rajoitettu määrä tutkimuksia.

Alustavan tehoanalyysin (todennäköisyysvirhe 0,05 ja tilastollinen teho 80 %) mukaan otoskokoa 8-10 osallistujaa/ryhmä katsottiin sopivaksi havaita tilastollisesti merkittäviä muutoksia kokeiden välillä. Siten ≥60 keski-ikäisen henkilön kelpoisuus osallistua tutkimukseen arvioidaan. Tutkimus suoritetaan rinnakkaisessa, satunnaistetussa, kontrolloidussa suunnittelussa. Osallistujille tiedotetaan ensisijaisesti tutkimuksen menettelytavoista sekä eduista ja mahdollisista riskeistä, ja he myös allekirjoittavat tietoisen suostumuslomakkeen tutkimukseen osallistumisesta. Kaikki kelvolliset henkilöt toimittavat verinäytteitä paastoverensokerin, glykosyloidun hemoglobiinin (HbA1c) ja plasman paastoinsuliinin määrittämiseksi, ja he tekevät suun kautta otettavan glukoositoleranssitestin (OGTT) glykeemisen profiilinsa määrittämiseksi, jonka mukaan he ovat luonnehditaan normaalin glukoosinsietokyvyn (NGT) yksilöiksi tai prediabeteksen (pre-D) yksilöiksi tai tyypin 2 diabeteksen (T2D) yksilöiksi. Fyysisen aktiivisuuden tasoa arvioidaan myös kansainvälisen liikuntakyselyn (IPAQ) avulla. Myöhemmin kunkin glukoositoleranssivaiheen osallistujat jaetaan satunnaisesti joko 12 viikon säännölliseen yhdistettyyn aerobiseen ja vastusharjoitukseen pre-D- ja T2D-henkilöiden ohjeiden mukaisesti tai pysyvät istuvat 12 viikkoa. Siten kuusi interventioryhmää ovat seuraavat: i) NGT-ryhmä (NGTG), NGT-henkilöt - ei harjoitusta, ii) NGT-harjoitusryhmä (NGTG+Ex), NGT-henkilöt, jotka osallistuvat koulutukseen ja koulutukseen, iii) pre-D ryhmä (pre-DG), pre-D-henkilöt - ei harjoitusta, iv) esi-D-harjoitusryhmä (Pre-DG+Ex), esi-D-henkilöt, jotka osallistuvat koulutukseen ja harjoituksen lopettamiseen, v) T2D-ryhmä (T2DG), T2D-henkilöt - ei harjoitusta, ja vi) T2D-harjoitusryhmä (T2DG+Ex), T2D-henkilöt, jotka osallistuvat harjoitteluun ja harjoituksen lopettamiseen. Ehtojen satunnaistaminen tehdään ohjelmistolla, joka tuottaa satunnaisia ​​kokonaislukuja Internetissä (Random.org).

Perusmittaukset suoritetaan Biokemian, Fysiologian ja Liikuntaravitsemuksen laboratoriossa (SmArT Lab), Liikuntakasvatuksen ja urheilun laitos, Thessalyn yliopisto: fysiologiset mittaukset (levossa systolinen ja diastolinen verenpaine, lepoaineenvaihdunta) , antropometriset ominaisuudet (kehon pituus, paino, painoindeksi), kehon koostumus (kehon rasvan määrä, vähärasvainen massa, rasvamassa, luun tiheys), lihasten suorituskyky [aerobinen kapasiteetti (VO2max), alaraajojen isokineettinen vahvuus ( isometrinen, samankeskinen ja epäkeskinen vääntömomentti polven ojentajien ja polven koukuttajien, kädensijan voima, lihasvoima (vastaliikehyppy)]. Lisäksi osallistujat tarjoavat ulosteita GM-koostumuksen ja GM-aineenvaihduntatuotteiden [lyhytketjuiset rasvahapot (SCFA:t)] määrittämiseen sekä verinäytteitä täydellisen verenkuvan (CBC), systeemisen tulehduksen [kasvainnekroositekijä alfa ( TNF-α), interleukiini 6 (IL-6), C-reaktiivinen proteiini (CRP), zonuliini, lipopolysakkarideja sitova proteiini (LBP)], veren redox-tila [kokonaisantioksidanttikapasiteetti (TAC), katalaasi (CAT), proteiinikarbonyylit (PC), pelkistetty glutationi (GSH), hapettunut glutationi (GSSG), GSH/GSSG-suhde, malondialdehydi (MDA), virtsahappo, bilirubiini] ja lipidiprofiili [kokonaiskolesteroli (CHO-T), matalatiheyksinen lipoproteiini (LDL) , high density lipoprotein (HDL), triglyseridit (TG)]. Lisäksi osallistujat tallentavat ruokavalionsa 7 päivän palautuksella ennen osallistumistaan ​​ensimmäiseen koetilaan, ja ruokavaliotiedot analysoidaan. Kaikki yllä mainitut mittaukset toistetaan 12 viikon harjoittelun jälkeen sekä 4 viikon harjoittelujakson jälkeen. Säännölliseen harjoitteluun varatut osallistujat, paitsi VO2max, käyvät lisäksi läpi päälihasryhmien maksimivoiman arvioinnin kunkin osallistujan harjoitusohjelman intensiteetin määrittämiseksi; aerobisen kapasiteetin ja lihasvoiman määritys toistetaan myös neljän viikon säännöllisen harjoittelun jälkeen tarvittavien harjoitusohjelman intensiteetin säätämiseksi.