グルタチオンの補給と激しい運動に反応した活性酸素種の産生 (DIMITOS)

グルタチオン補給に応じた ROS 産生:

今日、世界中で 3 億 8,700 万人が T2D に苦しんでおり、この数は 2035 年には 5 億 9,200 万人に増加すると予想されています。 骨格筋は総グルコース摂取量の約 75% を担っており、インスリン抵抗性に関しては骨格筋が量的に最も重要な組織になっています (1)。 酸化ストレスは、骨格筋のインスリン抵抗性の病態生理学における原因となる可能性のある要因である可能性があることが示唆されています。 ROS と骨格筋のインスリン抵抗性の関係は、in vitro と in vivo の両方で確立されていますが (2、3)、2 型糖尿病患者の骨格筋における ROS 産生を実際に測定した研究はほとんどありません (4-6)。 ミトコンドリアは ROS の供給源であり、酸化損傷の主要な標的でもあります (7)。 酸化ストレスに対するミトコンドリア防御システムは、内因性の抗酸化物質に依存しています。 グルタチオン (GSH) は、細胞内で最も豊富な内因性抗酸化物質であるため、酸化ストレスとインスリン抵抗性に対する重要な保護因子です (8)。 これを裏付けるように、T2D 患者では血漿中の GSH レベルが低下し、酸化型 GSH (GSSG) レベルが上昇しており (9)、インスリン抵抗性の被験者では、ミトコンドリア ROS 産生が増加し、GSH/GSSG 比が低下していることが報告されています。健康なコントロールと比較した骨格筋 (3)。 さらに、1時間のグルタチオン注入は、血漿中のGSH/GSSG比の増加に反映されるように、T2D患者のグルコース取り込みを約25％増加させ、酸化還元環境を改善することがわかっています。健康なコントロールでは見られなかった効果 (10)。 T2D患者の骨格筋インスリン感受性およびミトコンドリアROS産生に対する長期の経口GSH補給の影響は、私たちの知る限り、調査されたことはありません.

研究課題 1: 経口 GSH 補給は、2 型糖尿病患者と健常対照者の骨格筋インスリン感受性を改善しますか? もしそうなら、この効果は筋肉細胞のより有益なレドックス状態に関連しているでしょうか? 仮説: 経口 GSH 補給は、2 型糖尿病患者の骨格筋インスリン感受性を改善し、この効果は骨格筋におけるミトコンドリア ROS 産生の減少に関連しています。

激しい運動に反応したROS産生：

激しい運動は、ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体-γ コアクチベーター-1α (PGC-1α) の転写の顕著な増加を誘発し (11)、したがって、PGC-1α はトレーニング誘発性のミトコンドリア生合成において重要な役割を果たすと考えられている (12)。 ）。 ラット骨格筋細胞の収縮は、ROS 産生と PGC-1α mRNA 発現を増加させますが、抗酸化物質の存在下では、ROS 産生は減少し、PGC-1α mRNA の増加は消失します (13)。 また、アロプリノール (ROS 産生の阻害剤) と組み合わせた運動は、運動単独と比較して、ラットにおける運動誘発性の PGC-1α mRNA の大きさを大幅に減衰させます (14)。 これらの発見は、PGC-1αが、少なくとも部分的に、ROSが関与するメカニズムを通じて調節されていることを示唆しています。 さらに、ROS は AMP 活性化プロテインキナーゼ (AMPK) の活性化を介して PGC-1α を調節することが示唆されています (15)。 興味深いことに、インスリン抵抗性の被験者は、やせたコントロールと比較して運動刺激による AMPK 活性が低下しており (16, 17)、これは一部の T2D 患者で観察されるトレーニング誘発性のミトコンドリア生合成の減弱を説明するかもしれません (5, 17, 18)。すべてではない（19）。 ROS 産生が異常なトレーニング反応に関与しているかどうかは不明です。 急性運動に反応したROSに関する現在の知識は、動物と細胞の研究に由来しており、私たちの知る限り、急性運動に反応した2型糖尿病患者のROSとミトコンドリア生合成との関連を調査した研究はありません。

研究課題 2: ミトコンドリアの生合成反応に必要な運動誘発性の ROS 産生の増加は、2 型糖尿病患者と健常対照者の間で異なるか? もしそうなら、低強度の運動は一過性の ROS 産生を減少させ、高強度の運動と比較して、2 型糖尿病患者のミトコンドリア生合成応答が高くなるのだろうか? 仮説: T2D 骨格筋 (すなわち 慢性 ROS レベルが高い場合)、運動強度が低いほど、運動刺激による ROS 産生が低下することが、より最適な刺激であるという仮説が立てられています (つまり、 2 型糖尿病患者のミトコンドリアの生合成には高すぎない）。

材料と方法論:

20 人の T2D 患者 (非インスリン依存性) と 20 人の健康なコントロールが研究に採用されます。 2 つのグループは、年齢、体重、最大酸素消費量 (VO2 max) で一致します。

研究のアプローチ: この研究は、二重盲検無作為化プラセボ対照試験です。

実験室への出席のたびに（スクリーニングの日を除く）、被験者は次のことを求められます。

• 一晩絶食状態で検査室に報告
• 各研究日の 24 時間前からアルコールと身体活動を控えてください。
• 同封の 24 時間リコール アンケートが規定するのと同じ食事を繰り返します (被験者は、実験室への最初の出席時に 24 時間食事リコール アンケートにも記入するよう求められます)。

スクリーニング：被験者が研究に含まれる前に、病歴、糖化ヘモグロビン（HbA1c）およびECGを含む標準的な臨床検査が実施されます。

研究に含まれる場合、被験者は介入の前後に3日間の実験を受けます。

試験1日目:

• 体組成を測定するためのデュアルエネルギーX線吸収測定スキャン、
• 最大の脂肪酸化を誘発する運動強度を決定するための漸進的運動テスト (Fatmax テスト)
• VO2 max.

テスト 2 日目:

• 外側広筋からの筋肉生検（基礎、運動停止直後および回復の90分後）

• VO2 max の 70% (中程度の強度) または VO2 max の 50% (低強度) での自転車エルゴメーターでの急性運動テスト。 2 つの運動テストは、総作業量 (kJ) で一致します。

  T2D の 10 人の被験者と 10 人の対照被験者が各運動テストに無作為に割り当てられます。

試験 3 日目:

• キャノピーフードによる安静時代謝率の測定（基礎およびクランプ中）
• 静脈内ブドウ糖負荷試験
• 高インスリン正常血糖クランプ

実験日の後、被験者は無作為にプラセボまたは GSH 補給に割り付けられ、1 日 1000 mg の GSH またはプラセボ (朝 2 錠、夜 2 錠) を 4 週間摂取するように指示されます。

統計上の考慮事項:

グループまたは介入の比較は、必要に応じて反復測定による一元配置または二元配置の ANOVA テストを使用して実行されます。 以前の研究で示された変動に基づいて、予想される 80% の検出力と P の有意水準