Cellulære tilpasninger til trening hos pasienter med type 2-diabetes (TrainAiD)

Bakgrunn og mål

Fysisk trening kan forbedre metabolsk helse hos pasienter med insulinresistens og/eller diabetes type 2 (T2D). De cellulære og molekylære endringene som ligger til grunn for forbedringene i metabolsk helse er multifaktorielle og bare delvis forstått, men involverer mest sannsynlig tilpasning på et multiorgannivå som inkluderer forbedringer i skjelettmuskulaturens glukoseopptak og fettvevs insulinfølsomhet.

Litteraturen om effektene av et akutt anfall av trening på glukoseopptak i skjelettmuskulatur er stor, men foreløpig mangler det studier som undersøker det spesifikke molekylære grunnlaget for den insulinsensibiliserende effekten av vanlig fysisk trening.

Målet med dette prosjektet er å studere transkripsjonelle forskjeller i skjelettmuskulatur og fettvev ved baseline og etter et 3-måneders fysisk treningsprogram hos overvektige pasienter med og uten T2D, og ​​å bruke denne informasjonen til å identifisere nye terapeutiske mål for forbedring av glukoseavfall. og insulinfølsomhet hos pasienter med T2D.

Dermed tar etterforskerne sikte på å finne svar på spørsmålet: Hva er mekanismen bak effekten av fysisk aktivitet på insulinfølsomheten ved type 2 diabetes?

Metoder

Tretti overvektige pasienter med (n=15) og uten (n=15) type 2 diabetes vil bli inkludert i studien.

Design: Kohortstudie Intervensjon: 12 ukers intervensjonsperiode bestående av aerob treningstrening 3 økter/uke, 45 min/økt. Alle treningsøkter er under oppsyn. Aerobic trening utføres som ergometer sykkeltrening med en intensitet på 70 % av maksimalt oksygenopptak (x2/uke.) og roergometertrening med 70 % av maksimal hjertefrekvens (x1/uke). I uke 3, 6 og 9 måles VO2max for å sikre tilstrekkelig tilpasning av arbeidsbelastningen under treningsøktene.

Eksperimentelle metoder: Før (1-2 uker) og etter intervensjonen utføres følgende tester og målinger:

Dag A: (faste over natten. Varighet ca. 3 t)

• Dual energy x-ray absorptiometri (DXA) skanning (kroppssammensetning og kroppsfett)
• Gradert treningstest på ergometersykkel (maksimal fettoksidasjonshastighet)
• Test for maksimalt oksygenforbruk (VO2max)
• Håndgrepsstyrke (ved dynamometer)
• Benkraft (Power Rig og sitte-til-stå-test)

Dag B: (faste over natten. Varighet ca. 9 t)

• 2-trinns euglykemisk, hyperinsulinemisk klemme
• Muskelbiopsi vastus lateralis
• Fettbiopsi subkutan nedre del av magen
• Strømningsmålinger (lårarterien ved doppler-ultralyd og underarmen ved strain-gauge plethysmography)
• Energiforbruk (metode med ventilert hette)

Dag A og B gjentas etter at treningsintervensjonen er ferdig.

Analytiske metoder:

1. Muskel- og fettbiopsier: Mitokondriell respirasjonskapasitet og produksjon av reaktive oksygenarter. Enkeltkjerner RNA-sekvensering (snSeq). Fibertypebestemmelse og kapillarisering.
2. Blodprøver: Hormoner, metabolitter og substrater (f. insulin, katekolaminer, kortisol, glukose, laktat, pyruvat, ketonlegemer, cytokiner og myokiner). Plasma proteomisk/peptidomisk analyse.

Oppsummert vil denne studien avdekke celletyper og gener i skjelettmuskulatur og fettvev som påvirkes av trening og/eller som viser differensiell regulering hos pasienter med T2D versus kontrollpersoner.

Statistiske betraktninger:

En kraftberegning indikerer at en signifikant forskjell i treningsindusert insulinfølsomhet vil kunne påvises når n ≥ 10, basert på kraft = 0,95 og signifikansnivå satt til P<0,05. Dette gir mulighet for et frafall på 15-20 % med en viss margin. Blandet modellanalyse vil bli brukt for dataanalyse av fenotypiske data, og bioinformatiske verktøy for snSeq-dataene og for interaksjonen mellom gen- og fenotypeekspresjon.

Etiske vurderinger:

Prosjektet ble godkjent av Regional Ethical Committee of the Capital Region (H-20046605) 15. desember 2020.