Reaktív oxigén fajok termelése válaszul a glutation-pótlásra és az akut testmozgásra (DIMITOS)

ROS termelés válaszul a glutation kiegészítésre:

Ma világszerte 387 millió ember szenved T2D-ben, és ez a szám 2035-ben várhatóan 592 millióra fog emelkedni. A vázizomzat a teljes glükózfelvétel ~75%-áért felelős, így a vázizomzat mennyiségileg a legfontosabb szövet az inzulinrezisztencia szempontjából (1). Felmerült, hogy az oxidatív stressz a vázizom inzulinrezisztenciájának patofiziológiájának lehetséges oki tényezője lehet. A ROS és a vázizom inzulinrezisztenciája közötti kapcsolatot mind in vitro, mind in vivo megállapították (2, 3), de kevés tanulmány mérte ténylegesen a ROS termelést T2D betegek vázizomzatában (4-6). A mitokondriumok a ROS forrásai, és az oxidatív károsodás egyik fő célpontja (7). Az oxidatív stressz elleni mitokondriális védekező rendszer endogén antioxidánsokon alapul. A glutation (GSH) a legnagyobb mennyiségben előforduló endogén antioxidáns a sejtben, és így döntő védő az oxidatív stresszel és az inzulinrezisztenciával szemben (8). Ezt támasztja alá, hogy a T2D-ben szenvedő betegeknél csökkent a GSH szintje és megnövekedett az oxidált GSH (GSSG) szintje a plazmában (9), és az inzulinrezisztens alanyoknál fokozott mitokondriális ROS termelés, valamint csökkent GSH/GSSG arány. vázizomzat az egészséges kontrollokhoz képest (3). Ezenkívül azt találták, hogy az 1 órás glutation infúzió ~25%-kal növeli a T2D-ben szenvedő betegek glükózfelvételét, és javítja a redox környezetet, amit a plazma megnövekedett GSH/GSSG aránya tükröz; olyan hatások, amelyeket az egészséges kontrolloknál nem észleltek (10). A hosszan tartó orális GSH-kiegészítés hatását a vázizomzat inzulinérzékenységére és a mitokondriális ROS-termelésre T2D-ben szenvedő betegeknél tudomásunk szerint soha nem vizsgálták.

1. kutatási kérdés: Az orális GSH-kiegészítés javítja-e a vázizomzat inzulinérzékenységét T2D-ben szenvedő és egészséges kontrollcsoportokban? És ha igen, összefüggésbe hozható-e ez a hatás az izomsejt előnyösebb redox állapotával? Hipotézis: Az orális GSH kiegészítés javítja a vázizomzat inzulinérzékenységét a T2D-ben szenvedő betegeknél, és ez a hatás a vázizomzat mitokondriális ROS-termelésének csökkenéséhez kapcsolódik.

ROS termelés válaszul akut edzésre:

Az akut edzés a peroxiszóma proliferátor által aktivált receptor-γ koaktivátor-1α (PGC-1α) transzkripciójának jelentős növekedését idézi elő (11), ezért a PGC-1α kulcsszerepet játszik az edzés által kiváltott mitokondriális biogenezisben (12). ). A patkány vázizomsejtek összehúzódása növeli a ROS termelést és a PGC-1α mRNS expresszióját, de antioxidánsok jelenlétében a ROS termelés csökken, és a PGC-1α mRNS növekedése megszűnik (13). Ezenkívül az allopurinollal (a ROS termelés gátlója) kombinált testmozgás jelentősen csökkenti a terhelés által kiváltott megnövekedett PGC-1α mRNS mértékét patkányokban, összehasonlítva az önmagában végzett gyakorlatokkal (14). Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a PGC-1α-t, legalábbis részben, egy olyan mechanizmus szabályozza, amely magában foglalja a ROS-t. Ezenkívül azt feltételezték, hogy a ROS szabályozza a PGC-1α-t az AMP-aktivált protein-kináz (AMPK) aktiválásával (15). Érdekes módon az inzulinrezisztenciában szenvedő alanyok edzés által stimulált AMPK-aktivitása csökkent a karcsú kontrollokhoz képest (16, 17), ami megmagyarázhatja néhány T2D-s betegeknél megfigyelt gyengített edzés által kiváltott mitokondriális biogenezist (5, 17, 18), de nem mind (19). Nem ismert, hogy a ROS termelés köze van-e egy rendellenes edzési reakcióhoz. Jelenlegi ismereteink a ROS-ról az akut terhelésre adott válaszként állatokon és sejtekben végzett vizsgálatokból származnak, és tudomásunk szerint egyetlen tanulmány sem vizsgálta a ROS és a mitokondriális biogenezis közötti kapcsolatot T2D-ben szenvedő betegeknél az akut testmozgás hatására.

2. kutatási kérdés: Különbözik-e a testmozgás által kiváltott megnövekedett ROS termelés, amely a mitokondriális biogenezis válaszához szükséges a T2D-s betegek és az egészséges kontrollok között? Ha igen, az alacsony intenzitású testmozgás csökkenti-e az átmeneti ROS-termelést, és ezáltal magasabb mitokondriális biogenezis választ eredményez a T2D-ben szenvedő betegeknél, mint a magas intenzitású edzés? Hipotézis: Figyelembe véve a T2D vázizom patológiás állapotát (pl. magas krónikus ROS szint), azt feltételezik, hogy az alacsonyabb edzésintenzitás, ami alacsonyabb edzés által stimulált ROS termeléshez vezet, optimálisabb inger (pl. nem túl magas) T2D-s betegek mitokondriális biogeneziséhez.

Anyag és módszertan:

20 T2D-s (nem inzulinfüggő) beteget és 20 egészséges kontrollt vesznek fel a vizsgálatba. A két csoport életkora, súlya és maximális oxigénfogyasztása (VO2 max) alapján lesz párosítva.

A vizsgálat megközelítése: A vizsgálat egy kettős vak, randomizált, placebo-kontrollos vizsgálat.

Minden egyes laboratóriumi látogatás alkalmával (kivéve a szűrés napját) felkérik az alanyokat, hogy:

• Jelentse be a laboratóriumba egy éjszakán át éheztetett állapotban
• Minden vizsgálati nap előtt 24 órával tartózkodjon az alkoholtól és a fizikai aktivitástól.
• Ismételje meg ugyanazt a diétát, amelyet a mellékelt 24 órás visszahívási kérdőív előír (az alanyokat egy 24 órás étrend-felidéző ​​kérdőív kitöltésére is kérik, amikor először járnak a laboratóriumba)

Szűrés: Mielőtt az alanyokat bevonnák a vizsgálatba, standard klinikai vizsgálatot kell végezni, beleértve a kórtörténetet, a glikált hemoglobint (HbA1c) és az EKG-t.

Ha bevonják a vizsgálatba, az alanyok 3 kísérleti nappal a beavatkozás előtt és után esnek át.

1. tesztnap:

• Dual Energy X-ray Absorptiometry-szkennelés a testösszetétel mérésére,
• Inkrementális edzésteszt a maximális zsíroxidációt kiváltó edzésintenzitás meghatározására (Fatmax teszt)
• Inkrementális terhelési teszt a kimerültségig a VO2 max.

2. tesztnap:

• Izombiopszia a vastus lateralisból (bazális, közvetlenül az edzés abbahagyása után és 90 perces felépülés után)

• Akut terhelési tesztek kerékpár-ergométereken a VO2 max 70%-ánál (közepes intenzitás) vagy a VO2 max 50%-ánál (alacsony intenzitás). A két gyakorlati tesztet a teljes munkamennyiségre (kJ) egyeztetjük.

  10 T2D-ben szenvedő alanyt és 10 kontroll alanyt randomizálunk minden edzéstesztre.

3. tesztnap:

• A nyugalmi anyagcsere sebességének mérése tetővel (alap és a szorítás alatt)
• Intravénás glükóz tolerancia teszt
• Hyperinsulinaemiás euglikémiás bilincs

A kísérleti napok után az alanyokat véletlenszerűen placebóra vagy GSH-pótlásra osztják, és utasítják őket, hogy 4 héten keresztül fogyasszanak napi 1000 mg GSH-t vagy napi placebót (2 tabletta reggel és 2 tabletta este).

Statisztikai megfontolások:

A csoportok vagy a beavatkozások összehasonlítása egy- vagy kétirányú ANOVA-teszttel történik, szükség szerint ismételt mérésekkel. A korábbi vizsgálatokban kimutatott eltérések alapján a várható 80%-os teljesítmény és a P szignifikancia szintje