글루타티온 보충과 급성 운동에 따른 반응성 산소종의 생성 (DIMITOS)

글루타티온 보충에 대한 ROS 생산:

오늘날 전 세계적으로 3억 8,700만 명이 T2D로 고통 받고 있으며 이 숫자는 2035년에는 5억 9,200만 명으로 증가할 것으로 예상됩니다. 골격근은 총 포도당 섭취량의 ~75%를 담당하므로 골격근은 인슐린 저항성과 관련하여 정량적으로 가장 중요한 조직입니다(1). 산화 스트레스가 골격근 인슐린 저항성의 병태생리학에서 가능한 원인 인자를 나타낼 수 있다고 제안되었습니다. ROS와 골격근 인슐린 저항성 사이의 연관성은 시험관 내 및 생체 내 모두에서 확립되었지만(2, 3) 실제로 T2D 환자의 골격근에서 ROS 생산을 측정한 연구는 거의 없습니다(4-6). 미토콘드리아는 ROS의 원천이며 또한 산화적 손상의 주요 대상입니다(7). 산화 스트레스에 대한 미토콘드리아 방어 시스템은 내인성 항산화제에 의존합니다. 글루타티온(GSH)은 세포에서 가장 풍부한 내인성 항산화제이므로 산화 스트레스와 인슐린 저항성에 대한 중요한 보호제입니다(8). 이를 뒷받침하여 T2D 환자는 혈장에서 GSH 수준이 감소하고 산화 GSH(GSSG) 수준이 증가하며(9) 인슐린 저항성 대상자는 미토콘드리아 ROS 생성이 증가하고 GSH/GSSG 비율이 감소하는 것으로 보고되었습니다. 건강한 대조군과 비교한 골격근(3). 또한, 1시간 글루타티온 주입은 T2D 환자의 포도당 흡수를 ~25% 증가시키고 혈장 내 GSH/GSSG 비율 증가로 반영되는 바와 같이 산화환원 환경을 개선하는 것으로 밝혀졌습니다. 건강한 대조군에서는 볼 수 없었던 효과(10). T2D 환자의 골격근 인슐린 감수성과 미토콘드리아 ROS 생산에 대한 장기간 경구 GSH 보충의 효과는 우리가 아는 한 조사된 적이 없습니다.

연구 질문 1: 경구 GSH 보충이 T2D 및 건강한 대조군 환자의 골격근 인슐린 감수성을 개선합니까? 그렇다면 이 효과가 근육 세포의 보다 유익한 산화환원 상태와 연결될 수 있습니까? 가설: 경구 GSH 보충은 T2D 환자의 골격근 인슐린 감수성을 향상시킬 것이며 이 효과는 골격근에서 감소된 미토콘드리아 ROS 생성과 관련될 것입니다.

급성 운동에 반응하는 ROS 생성:

급성 운동은 PGC-1α(peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator-1α)의 전사를 현저하게 증가시키므로(11), PGC-1α는 훈련으로 유도된 미토콘드리아 생물 발생에 핵심적인 역할을 하는 것으로 여겨집니다(12 ). 쥐 골격근 세포의 수축은 ROS 생성과 PGC-1α mRNA 발현을 증가시키지만, 항산화제가 있는 경우 ROS 생성이 감소하고 PGC-1α mRNA의 증가가 소멸됩니다(13). 또한 알로푸리놀(ROS 생성 억제제)과 결합된 운동은 운동 단독에 비해 쥐에서 운동으로 유발된 증가된 PGC-1α mRNA의 크기를 심각하게 약화시킵니다(14). 이러한 결과는 PGC-1α가 적어도 부분적으로는 ROS와 관련된 메커니즘을 통해 조절된다는 것을 시사합니다. 또한 ROS는 AMP 활성화 단백질 키나아제(AMPK)의 활성화를 통해 PGC-1α를 조절한다고 제안되었습니다(15). 흥미롭게도, 인슐린 저항성이 있는 피험자는 린 대조군(16, 17)과 비교하여 운동 자극 AMPK 활동이 감소했습니다. 전부는 아닙니다(19). ROS 생성이 비정상적인 훈련 반응과 관련이 있는지 여부는 알려져 있지 않습니다. 급성 운동에 반응하는 ROS에 대한 우리의 현재 지식은 동물과 세포에 대한 연구에서 파생되었으며, 우리가 아는 한 급성 운동에 반응하는 T2D 환자의 ROS와 미토콘드리아 생물 발생 사이의 연관성을 조사한 연구는 없습니다.

연구 질문 2: 미토콘드리아 생물 발생 반응에 필요한 운동 유발 증가된 ROS 생성이 T2D 환자와 건강한 대조군 간에 다른가요? 그렇다면 저강도 운동이 일시적인 ROS 생성을 감소시켜 고강도 운동에 비해 T2D 환자의 미토콘드리아 생물 발생 반응이 더 높아지는 것입니까? 가설: T2D 골격근의 병리학적 상태 고려(즉, 높은 만성 ROS 수준), 낮은 운동 강도, 낮은 운동 자극 ROS 생산이 더 최적의 자극(즉, 높지 않음) T2D 환자의 미토콘드리아 생물 발생에 대해.

재료 및 방법론:

T2D(비인슐린 의존성) 환자 20명과 건강한 대조군 20명이 연구에 모집됩니다. 두 그룹은 연령, 체중 및 최대 산소 소비량(VO2 max)에 따라 일치됩니다.

연구 방법: 이 연구는 이중 맹검 무작위 위약 대조 시험입니다.

실험실에 참석할 때마다(스크리닝 당일 제외) 피험자는 다음을 수행해야 합니다.

• 하룻밤 금식 상태에서 실험실에 보고
• 각 학습일 24시간 전에는 알코올 및 신체 활동을 삼가하십시오.
• 동봉된 24시간 리콜 설문지에서 처방한 대로 동일한 식이 요법을 반복합니다(피험자는 실험실에 처음 출석할 때 24시간 식이 리콜 설문지를 작성해야 합니다).

스크리닝: 피험자가 연구에 포함되기 전에 병력, 당화혈색소(HbA1c) 및 ECG를 포함한 표준 임상 검사가 수행됩니다.

연구에 포함된 경우 피험자는 개입 전후에 3일의 실험을 거칩니다.

시험일 1:

• 이중 에너지 X-선 흡광도계-체성분을 측정하기 위한 스캔,
• 최대 지방 산화를 유도하는 운동 강도를 결정하기 위한 증분 운동 테스트(Fatmax 테스트)
• VO2 최대값을 결정하기 위한 소진에 대한 증분 운동 테스트.

테스트 2일차:

• 외측광근의 근육 생검(기초, 운동 중단 직후 및 90분 회복 후)

• VO2 max의 70%(보통 강도) 또는 VO2 max의 50%(낮은 강도)에서 자전거 에르고미터에 대한 급성 운동 테스트. 두 운동 테스트는 총 작업량(kJ)에 대해 일치합니다.

  T2D가 있는 10명의 피험자와 10명의 대조군 피험자가 각 운동 테스트에 무작위로 배정됩니다.

테스트 3일차:

• 캐노피 후드에 의한 안정기 대사율 측정(기초 및 클램프 중)
• 정맥 포도당 내성 검사
• 고인슐린혈증 정상혈당 클램프

실험일 후, 피험자는 위약 또는 GSH 보충제로 무작위 배정되고 4주 동안 매일 1000mg GSH 또는 위약(아침에 2정, 저녁에 2정)을 섭취하도록 지시받습니다.

통계적 고려 사항:

그룹 또는 개입의 비교는 적절하게 반복 측정과 함께 일원 또는 양방향 ANOVA 테스트를 사용하여 수행됩니다. 이전 연구에서 나타난 변동을 기반으로 예상되는 80% 검정력 및 P의 유의 수준