신체 운동 및 영양 상담이 제2형 당뇨병에서 미토콘드리아 대사와 산화 스트레스에 미치는 영향 (MITOX)

간섭 없음: 비활성 ND

영양 중재나 운동 프로그램을 받지 않은 참가자. 그들은 신체 활동과 식이에 관한 평소 생활 습관을 유지하도록 지시받았습니다.

활성 비교기: 중간 강도 지속 운동 (ND-MICT)

영양 중재를 받지 않았으나 중간 강도의 지속적 운동 프로그램에 참여한 참가자들.

다른: 중간 강도 지속 운동(MICT)

MICT에 배정된 참가자들은 12주 동안 사이클 에르고미터에서 주당 3회 세션을 수행했으며, 세션 사이에는 1-2일의 휴식을 취했습니다.

MICT는 젖산 역치보다 약 10% 높은 강도로 60-80 rpm의 케이던스로 50분간 지속적인 페달링으로 구성되었습니다. 훈련 부하(TL)는 다음 두 조건이 충족되면 10% 증가시켰습니다: 1) 훈련 세션 20분에서 40분 사이에 심박수가 최소 2회 이상 증가하지 않음, 2) 세션 48분 시점의 젖산 농도가 2 mmol/L 미만. 첫 번째 세션의 TL은 이전에 수행된 FatOx 테스트 데이터에서 계산된 환기 역치 파워의 90%에서 130%까지 일정한 케이던스(60-80 RPM)로 10분씩 5단계 연속 증분 테스트로 구성된 조정 테스트를 통해 결정되었으며, 각 단계마다 10%씩 증가시켰습니다. TL은 단계 간 심박수가 ≥ 3회 증가하고 혈중 젖산 농도가 이전 단계보다 ≥ 1 mmol/L 증가한 단계에서 결정되었습니다.

활성 비교기: 고강도 간헐적 운동 (ND-HIIT)

영양 중재를 받지 않았지만 고강도 인터벌 트레이닝 운동 프로그램에 참여한 참가자.

다른: 고강도 인터벌 트레이닝(HIIT)

HIIT에 배정된 참가자들은 12주 동안 사이클 에르고미터를 이용하여 주당 3회의 세션을 완료하였으며, 세션 간에는 1-2일의 휴식을 취했습니다.

훈련 부하(TL)는 의지적 피로까지의 증분 테스트를 통해 결정되었으며, 1분간의 작업 간격(이전에 수행된 VO2max 테스트의 최대 파워 출력[Wmax]의 85%에서 165%까지, 10%씩 증가)과 1.5분의 휴식 기간(Wmax의 20%)으로 구분되었습니다.

프로그램은 TL의 20%로 2분, 마지막 1분은 TL의 40%로 3분간 웜업을 시작으로, TL의 90%로 1분간 10세트를 수행하며 세트 사이에는 TL의 40%로 1분 휴식을 취하고, TL의 20%로 2분간 쿨다운으로 마무리했습니다(세션 예상 총 시간: 25분). 연속된 두 세션 동안 처음 세 간격이 최대 심박수의 85%를 초과하지 못하고 마지막 다섯 간격이 90%에 도달하지 못할 경우, 작업 부하를 5% 증가시켰습니다. 참가자들은 분당 80회전(RPM) 이상의 케이던스를 유지하도록 요청받았습니다.

활성 비교기: 영양 중재 (D-INACT)

영양 중재는 받았지만 운동 프로그램은 받지 않은 참가자.

행동: 영양 중재

영양 중재는 영양사 또는 영양 전문가와의 12주 동안 격주(±3일) 대면 상담을 통해 진행되었습니다. 먼저 환자의 식단을 분석했습니다. 그런 다음 참가자들은 지중해식 패턴 기반 및 경도 칼로리 제한 식이를 따르도록 안내되었으며, 주요 목표는 체중 5% 감소와 혈당 수치 감소였습니다. 식사 계획은 Nutrium® 소프트웨어를 사용하여 각 참가자의 생활 방식과 식품 선호도에 맞게 개인화되었으며, 격주 상담 시마다 검토되었습니다. 식이 계획에는 하루에 최소 4끼의 식사가 포함되었으며, 탄수화물의 균등한 섭취, 거시 및 미시 영양소의 균형 잡힌 분배, 프리바이오틱스와 프로바이오틱스가 풍부한 식품의 포함을 보장했습니다. 또한 식품 조합과 조리 기술에 관한 몇 가지 제안이 제공되었습니다. 중재 기간 동안 단 한 차례만 전화로 참석할 수 있었습니다.

실험적: 영양 중재 중등도 지속 운동 (D-MICT)

영양 중재를 받고 중간 강도 지속 운동 프로그램에 등록된 참가자.

다른: 중간 강도 지속 운동(MICT)

MICT에 배정된 참가자들은 12주 동안 사이클 에르고미터에서 주당 3회 세션을 수행했으며, 세션 사이에는 1-2일의 휴식을 취했습니다.

MICT는 젖산 역치보다 약 10% 높은 강도로 60-80 rpm의 케이던스로 50분간 지속적인 페달링으로 구성되었습니다. 훈련 부하(TL)는 다음 두 조건이 충족되면 10% 증가시켰습니다: 1) 훈련 세션 20분에서 40분 사이에 심박수가 최소 2회 이상 증가하지 않음, 2) 세션 48분 시점의 젖산 농도가 2 mmol/L 미만. 첫 번째 세션의 TL은 이전에 수행된 FatOx 테스트 데이터에서 계산된 환기 역치 파워의 90%에서 130%까지 일정한 케이던스(60-80 RPM)로 10분씩 5단계 연속 증분 테스트로 구성된 조정 테스트를 통해 결정되었으며, 각 단계마다 10%씩 증가시켰습니다. TL은 단계 간 심박수가 ≥ 3회 증가하고 혈중 젖산 농도가 이전 단계보다 ≥ 1 mmol/L 증가한 단계에서 결정되었습니다.

행동: 영양 중재

영양 중재는 영양사 또는 영양 전문가와의 12주 동안 격주(±3일) 대면 상담을 통해 진행되었습니다. 먼저 환자의 식단을 분석했습니다. 그런 다음 참가자들은 지중해식 패턴 기반 및 경도 칼로리 제한 식이를 따르도록 안내되었으며, 주요 목표는 체중 5% 감소와 혈당 수치 감소였습니다. 식사 계획은 Nutrium® 소프트웨어를 사용하여 각 참가자의 생활 방식과 식품 선호도에 맞게 개인화되었으며, 격주 상담 시마다 검토되었습니다. 식이 계획에는 하루에 최소 4끼의 식사가 포함되었으며, 탄수화물의 균등한 섭취, 거시 및 미시 영양소의 균형 잡힌 분배, 프리바이오틱스와 프로바이오틱스가 풍부한 식품의 포함을 보장했습니다. 또한 식품 조합과 조리 기술에 관한 몇 가지 제안이 제공되었습니다. 중재 기간 동안 단 한 차례만 전화로 참석할 수 있었습니다.

실험적: 영양 중재 고강도 간헐적 운동 (D-HIIT)

영양 중재를 받고 고강도 간격 운동 프로그램에 등록한 참가자들.

다른: 고강도 인터벌 트레이닝(HIIT)

HIIT에 배정된 참가자들은 12주 동안 사이클 에르고미터를 이용하여 주당 3회의 세션을 완료하였으며, 세션 간에는 1-2일의 휴식을 취했습니다.

훈련 부하(TL)는 의지적 피로까지의 증분 테스트를 통해 결정되었으며, 1분간의 작업 간격(이전에 수행된 VO2max 테스트의 최대 파워 출력[Wmax]의 85%에서 165%까지, 10%씩 증가)과 1.5분의 휴식 기간(Wmax의 20%)으로 구분되었습니다.

프로그램은 TL의 20%로 2분, 마지막 1분은 TL의 40%로 3분간 웜업을 시작으로, TL의 90%로 1분간 10세트를 수행하며 세트 사이에는 TL의 40%로 1분 휴식을 취하고, TL의 20%로 2분간 쿨다운으로 마무리했습니다(세션 예상 총 시간: 25분). 연속된 두 세션 동안 처음 세 간격이 최대 심박수의 85%를 초과하지 못하고 마지막 다섯 간격이 90%에 도달하지 못할 경우, 작업 부하를 5% 증가시켰습니다. 참가자들은 분당 80회전(RPM) 이상의 케이던스를 유지하도록 요청받았습니다.

행동: 영양 중재

영양 중재는 영양사 또는 영양 전문가와의 12주 동안 격주(±3일) 대면 상담을 통해 진행되었습니다. 먼저 환자의 식단을 분석했습니다. 그런 다음 참가자들은 지중해식 패턴 기반 및 경도 칼로리 제한 식이를 따르도록 안내되었으며, 주요 목표는 체중 5% 감소와 혈당 수치 감소였습니다. 식사 계획은 Nutrium® 소프트웨어를 사용하여 각 참가자의 생활 방식과 식품 선호도에 맞게 개인화되었으며, 격주 상담 시마다 검토되었습니다. 식이 계획에는 하루에 최소 4끼의 식사가 포함되었으며, 탄수화물의 균등한 섭취, 거시 및 미시 영양소의 균형 잡힌 분배, 프리바이오틱스와 프로바이오틱스가 풍부한 식품의 포함을 보장했습니다. 또한 식품 조합과 조리 기술에 관한 몇 가지 제안이 제공되었습니다. 중재 기간 동안 단 한 차례만 전화로 참석할 수 있었습니다.

근육 생검 샘플: 미토콘드리아 호흡 능력

피부에 국소 마취를 시행한 후, 진피 표면에 약 6-7mm의 절개를 가했습니다. 멸균된 Bergstrom 바늘을 사용하여 외측 광근에서 약 3-6mg의 골격근을 추출하여 BIOPS 완충액에 넣고 고해상도 호흡측정법을 통해 미토콘드리아 호흡(MR)을 즉시 분석했습니다. 이전에, 섬유들은 멸균된 바늘을 사용하여 BIOPS 완충액에서 기계적으로 분리되고 50 μg/ml 사포닌 용액으로 화학적으로 투과화되었습니다.

MR은 특정 완충액(Mir05)에서 37°C의 Oxygraph-2k(Oroboros, Innsbruck, Austria)에서 과산소화 챔버(250-450 mM 산소)에서 이중으로 측정되었습니다. 기질-언커플러 적정 프로토콜을 사용하여 (최종 농도) 말레이트(2mM), 피루브산(5mM), 글루타메이트(2mM), MgCl2(3mM), ADP(5mM), 사이토크롬 C(10μM), 숙시네이트(10mM), p-트라이플루오로메톡시페닐하이드라존을 첨가했습니다. 산소 플럭스는 질량 특이적(pmol·s/mg 습중량)으로 제시되고 CS 활성으로 정규화되었습니다.

산화 스트레스 변화 평가

DNA 산화의 바이오마커로서 8-OHdG의 농도로 산화 스트레스 수준을 평가하였다. 혈청 샘플에서 경쟁적 ELISA 검출 방법을 사용하였다. 간단히 말하면, 표준물질과 샘플을 생티닐화된 검출 항체와 함께 미리 코팅된 마이크로플레이트에 첨가하였다. 세척 후, HRP-스트렙타비딘을 첨가하였다. 그런 다음, TMB 기질을 첨가하고 산성 용액으로 반응을 종료하였다. 색상 발생은 450nm 파장에서 분광광도계로 측정하였다. 샘플의 광학 밀도 값을 표준 곡선의 값과 비교하여 8-OHdG 농도(ng/ml)를 결정하였다.

근육 생검 샘플: 시트르산 합성효소 활성

2-5 mg의 동결 근육을 CelLytic™ MT 조직 용해액(C3228, Sigma-Aldrich, Dorset, UK)의 1:20 희석액에 1 % 프로테아제 억제제 칵테일(P8340, Sigma-Aldrich, Dorset, UK)을 첨가하여 4 °C에서 균질화하였다. 용해물은 4 °C에서 12,000 × g로 10분간 원심분리하여 침전물을 제거하고, 상등액은 -80 °C에 보관하였다. CS 활성은 제조사의 지침에 따라 시험 키트(CS0720: Sigma-Aldrich, Dorset, UK)를 사용하여 이중으로 정량하였다. 간단히 말해, 내인성 활성은 DTNB에 의한 색소 발광으로 기록되었으며, 옥살아세테이트 첨가 후 총 활성을 계산하였다. 단백질 농도는 bicinchoninic acid 시험 키트(BCA1: Sigma-Aldrich, Dorset, UK)를 사용하여 이중으로 측정하여 CS 활성 값을 총 단백질 함량(μmol/g/min)으로 정규화하였다. CS 활성과 단백질 농도는 각각 412 nm 및 562 nm에서 마이크로플레이트 리더(MQX200R2, Biotek instruments, Burlington, USA)를 사용하여 96-웰 플레이트에서 측정하였다.

평가된 헤모글로빈 포화도 변화량

NIRO-200NX 장비를 사용하여 근적외선 분광법(NIRS)과 수정된 비어-람베르트 법칙을 통해 산소화, 탈산소화 및 총 헤모글로빈(μmol/L)의 골격근 변화를 측정했습니다. NIRS 센서(방출기-센서 거리 4cm)는 우세 다리의 대전자와 외측 상과 사이 거리의 2/3 지점에 배치되었습니다. MBLL에 의해 결정된 매개변수의 경우, 앙와위 자세에서 5분간 휴식 후 기준점을 설정했습니다. NIRS 데이터는 30분간의 휴식 에너지 소비 테스트, 사이클로에르고미터에서의 최대 지방 산화(MFO) 테스트, 그리고 사이클로에르고미터에서의 최대 산소 소비량(VO2max) 테스트 전반에 걸쳐 지속적으로 획득되었습니다. 간략히 설명하면, MFO 테스트는 15W에서 시작하여 3분 단계씩 각 단계마다 15W씩 증가시키며 호흡교환비가 1이 될 때까지 진행되는 점진적 작업으로 구성되었습니다. 5분간의 휴식 후, VO2max 테스트는 마지막 MFO 부하에서 시작하여 매분 15W씩 증가시키며 VO2max가 결정될 때까지 진행되었습니다.

조직 산소화 지수의 변화 평가

NIRO-200NX 장비를 사용하여 근적외선 분광법(NIRS), 수정된 비어-람베르트 법칙(MBLL), 공간 분해 분광법을 통해 골격근 조직 산소화 지수(%)를 측정했습니다. NIRS 센서(방출기-센서 간격 4cm)는 우세 다리의 대전자와 외측 상과 사이 거리의 2/3 지점에 배치되었습니다. MBLL에 의해 결정된 매개변수의 경우, 앙와위 자세에서 5분간 휴식 후 기준점을 설정했습니다. NIRS 데이터는 30분간의 휴식 에너지 소비 테스트, 사이클로에르고미터에서의 최대 지방 산화(MFO) 테스트, 사이클로에르고미터에서의 최대 산소 섭취량(VO2max) 테스트 전반에 걸쳐 지속적으로 획득되었습니다. 간략히 설명하면, MFO 테스트는 15W에서 시작하여 각 단계마다 15W씩 증가시키며 호흡 교환 비율이 1에 도달할 때까지 3분 단계로 구성된 점진적 과제로 이루어졌습니다. 5분간의 휴식 후, VO2max 테스트는 최종 MFO 부하에서 시작하여 VO2max가 결정될 때까지 매분 15W씩 증가시키며 진행되었습니다.

혈당 농도 변화 평가

공복 8시간 이상 유지한 후 및 75g 글루코스(오렌지 맛, Nuter-tec, 75g/200mL) 섭취 후 30, 60, 90, 120, 180분에 주관정맥에서 채취한 혈액 샘플로 혈당 농도(mg/dL)를 측정했습니다. 참가자들은 검사 전날 평소 생활 방식을 유지하고, 24시간 동안 알코올이나 카페인 섭취를 자제하며, 72시간 동안 격렬한 신체 활동을 피하도록 지시받았습니다. 혈액 샘플은 4000rpm에서 7분간 원심분리한 후 혈청을 분석했습니다. 혈당 농도는 Alinity CI 시스템(Abbott Laboratories, Abbott Park, IL, USA)에서 수행된 비색법을 사용하여 측정되었습니다.

인슐린 농도 변화 평가

공복 8시간 이상 유지 후 및 75그램의 포도당(Nuter-tec, 75g/200mL, 오렌지 맛) 섭취 후 30, 60, 90, 120, 180분에 주관절정맥에서 혈액을 채취하여 혈청 분리관에 넣고 인슐린 농도(µU/mL)를 측정하였다. 참가자들은 검사 전날 평소 생활습관을 유지하고, 24시간 동안 알코올이나 카페인 섭취를 자제하며, 72시간 동안 격렬한 신체 활동을 피하도록 지시받았다. 혈액 샘플은 4000rpm으로 7분간 원심분리하였으며, 혈청을 분석하였다. 인슐린 농도는 Alinity CI 시스템(Abbott Laboratories, Abbott Park, IL, USA)에서 수행된 화학발광면역분석법으로 측정되었다.

인슐린 저항성 변화 평가: HOMA-IR

인슐린 저항성은 HOMA-IR(Homeostatic Model Assessment for Insulin Resistance)을 사용하여 추정되었으며, 공복 인슐린(μU/mL)에 공복 혈당(mg/dL)을 곱한 값을 405로 나누어 계산되었습니다.

인슐린 민감도 변화 평가: 마츠다 지수

전신 인슐린 감수성은 마츠다 지수를 통해 추정되었으며, 10,000 / √[(공복 혈당(mg/dL) × 공복 인슐린(µU/mL)) × (경구 당 부하 검사 중 평균 혈당(mg/dL) × 경구 당 부하 검사 중 평균 인슐린(µU/mL))]로 계산되었습니다.

인슐린 민감도 변화 평가: Quicki

인슐린 민감도는 Quantitative Insulin Sensitivity Check Index(QUICKI)를 통해 추정되었으며, 1/[log(공복 인슐린(μU/mL)) + log(공복 혈당(mg/dL))]로 계산되었습니다.

체중 변화 평가

체중(킬로그램, kg)은 최소 8시간 공복 후 다중 주파수 생체 전기 임피던스 장치(TANITA-MC780MA, Tanita Corp., Tokyo, Japan)를 사용하여 측정되었습니다. 참가자들은 검사 전날 평소 생활 방식을 유지하고, 24시간 동안 알코올이나 카페인을 섭취하지 않으며, 72시간 동안 격렬한 신체 활동을 피하도록 지시받았습니다. 참가자들은 가벼운 옷을 입고 측정 직전에 배뇨하도록 요청받았습니다.

체질량 지수의 변화 평가

체질량 지수(BMI)는 체중(kg)을 신장의 제곱(m²)으로 나눈 값으로 킬로그램 매 제곱미터(kg/m²) 단위로 계산되었습니다.

지방량(킬로그램)의 변화 평가

지방량(킬로그램, kg)은 최소 8시간 공복 후 8극 장치(TANITA-MC780MA, Tanita Corp., Tokyo, Japan)를 사용한 다중 주파수 생체 전기 임피던스로 추정되었습니다. 참가자들은 검사 전날 평소 생활 방식을 유지하고, 24시간 동안 알코올이나 카페인을 섭취하지 않으며, 72시간 동안 격렬한 신체 활동을 피하도록 지시받았습니다. 참가자들은 가벼운 옷을 입고 측정 직전에 소변을 보도록 요청받았습니다.

지방량(지방량 비율)의 변화 평가

체지방률(총 체중의 백분율, %)은 최소 8시간 금식 후 8극 장치(TANITA-MC780MA, Tanita Corp., Tokyo, Japan)를 사용한 다중 주파수 생체 전기 임피던스로 측정되었습니다. 참가자들은 검사 전날 평소 생활습관을 유지하고, 24시간 동안 알코올이나 카페인을 섭취하지 않으며, 72시간 동안 격렬한 신체 활동을 피하도록 지시받았습니다. 참가자들은 가벼운 옷을 입고 측정 직전에 소변을 보도록 요청받았습니다.

지방 제외 체중(킬로그램)의 변화 평가

제지방량(킬로그램, kg)은 8시간 이상 공복 상태에서 8극 장치(TANITA-MC780MA, Tanita Corp., Tokyo, Japan)를 사용한 다중 주파수 생체 전기 임피던스로 추정되었습니다. 참가자들은 검사 전날 일상적인 생활 방식을 유지하고, 24시간 동안 알코올이나 카페인을 삼가며, 72시간 동안 격렬한 신체 활동을 피하도록 지시받았습니다. 참가자들은 가벼운 옷을 입고 측정 직전에 소변을 보도록 요청받았습니다.

지방 제외 질량의 변화 평가(지방 제외 질량 백분율)

지방 제외 체질량(총 체중의 백분율, %)은 최소 8시간 공복 후 8극 장치(TANITA-MC780MA, Tanita Corp., Tokyo, Japan)를 사용한 다중 주파수 생체 임피던스로 추정되었습니다. 참가자들은 검사 전날 평소 생활 방식을 유지하고 24시간 동안 알코올이나 카페인을 삼가며 72시간 동안 격렬한 신체 활동을 피하도록 지시받았습니다. 참가자들은 가벼운 옷을 입고 측정 직전에 소변을 보도록 요청받았습니다.

인체 측정학적 변화 평가: 둘레

허리둘레(cm)는 10번째 갈비뼈의 아래쪽 측면 가장자리와 장골능 사이의 중간 지점에서, 몸통의 세로 축에 수직으로 측정되었습니다. 복부둘레(cm)는 배꼽 높이에서, 몸통의 세로 축에 수직으로 측정되었습니다. 엉덩이둘레(cm)는 엉덩이의 가장 돌출된 후면 부위에서, 몸통의 세로 축에 수직으로 측정되었습니다. 허벅지둘레(cm)는 대전자와 외측 경골과의 중간 지점에서 측정되었습니다. 모든 측정은 참가자가 똑바로 서서 편안한 상태에서 수행되었습니다. 각 측정은 두 번 수행되었으며, 차이가 1%를 초과할 경우 세 번째 측정이 수행되었습니다. 가장 유사한 두 기록의 평균이 등록되었습니다.

인체 측정학적 변화 평가: 허리-엉덩이 비율

허리-엉덩이 비율(WHR)은 허리 둘레(cm)를 엉덩이 둘레(cm)로 나눈 값으로 계산되었습니다.

인체 계측 변화 평가: 피부 두겹 두께

대퇴 피하지방 두께는 장골극점(앞위장골극의 가장 낮은 부분)에서 슬개골의 위쪽 가쪽 경계까지 거리의 3분의 2 지점에서, 넙다리빗근의 복부 위에서 측정되었습니다. 측정은 우세한 다리에서 시행되었습니다. 두 번의 측정을 시행하였으며, 처음 두 측정값 간 차이가 5%를 초과할 경우 세 번째 측정을 추가로 시행하였습니다. 가장 유사한 두 기록의 평균값을 기록하였습니다.

신체 구성 변화 평가: 지방량과 제지방량.

체성분은 이전에 검증된 8개 전극의 다중 주파수 생체 임피던스(TANITA-MC780MA, Tanita Corp., Tokyo, Japan)를 사용하여 추정되었으며, 최소 8시간의 금식 상태에서 측정되었고, 전날 다음과 같은 주의사항을 따르도록 하였습니다: 1) 평소 생활습관을 유지할 것, 2) 24시간 동안 알코올이나 카페인 섭취를 자제할 것, 3) 검사 72시간 전부터 격렬한 신체 활동을 피할 것. 추가적으로, 참가자들은 측정 직전에 소변을 보도록 요청받았습니다.

환자들은 가벼운 옷을 입고 제조업체의 지침에 따라 자세를 취하였습니다.

또한, 체질량 지수를 계산하기 위해 동일한 장치로 체중과 벽걸이 신장계(TANITA-LEICESTER HR-001, Tanita Corp., Tokyo, Japan)로 신장을 측정하였습니다.

평가된 신장

신장(미터, m)은 제조사의 지침에 따라 참가자가 서 있는 상태에서 벽걸이식 신장계(TANITA-LEICESTER HR-001, Tanita Corp., Tokyo, Japan)를 사용하여 측정되었습니다.