Trening, tarmmikrobiota og type 2 diabetes (Ex-GM-T2D)

Type 2 diabetes er en global metabolsk epidemi og en stor global helsetrussel. I 2021 hadde 537 millioner voksne i alderen 20-79 år over hele verden diabetes. T2D, er relatert til livstruende mikrovaskulære og makrovaskulære helsekomplikasjoner som bidrar enormt til byrden av dødelighet og funksjonshemming over hele verden. T2D er definert av fastende hyperglykemi som i stor grad er sekundær til utilstrekkelig virkning av insulin. T2D er vanligvis innledet av en tilstand av middels hyperglykemi eller Pre-D, som er preget av svekket fastende glukose (IFG), svekket glukosetoleranse (IGT), eller begge deler, og øker risikoen for T2D betraktelig. I T2D, selv om insulinnivåene er normale eller høye, blir vev som lever, skjelettmuskulatur og fettvev resistente mot insulin, noe som resulterer i høye nivåer av blodsukker. T2D er assosiert med en systemisk inflammatorisk respons som ser ut til å være en uavhengig risikofaktor for utvikling av T2D. I tillegg har individer med T2D en tendens til å ha et mer oksidativt indre miljø enn friske individer. Hyperglykemi-indusert oksidativt stress har vist seg å påvirke insulinsignaleringskaskaden og redusere GLUT4-gentranskripsjon og også endre mitokondriell aktivitet. T2D patofysiologi har også vært assosiert med GM-sammensetning. Dysbiose av GM antydes å ha en sentral rolle i patogenesen av insulinresistens og T2D gjennom flere mekanismer.

Den viktige rollen til regelmessig trening for forebygging og behandling av T2D er etablert. De fleste fordelene med trening på T2D-behandling og forebygging oppnås gjennom tilpasninger til skjelettmuskulatur som igjen induserer akutte og kroniske forbedringer i insulinvirkningen. Trening har også antiinflammatoriske effekter. Nye bevis tyder på at trening også kan påvirke T2D positivt ved å forbedre GM-sammensetningen. Den mest lovende effekten av regelmessig trening er endringen av GM mot en sunnere mikrobiell sammensetning ved å produsere en mer mangfoldig GM, redusere patogene bakteriesamfunn og øke SCFA-produserende bakterier. Imidlertid er virkningen av trening på GM-strukturen og funksjonen til T2D-individer dårlig forstått, da det så langt bare eksisterer et begrenset antall studier på dette området.

I følge en foreløpig styrkeanalyse (en sannsynlighetsfeil på 0,05 og en statistisk potens på 80%) ble en utvalgsstørrelse på 8-10 deltakere/gruppe ansett som passende for å oppdage statistisk meningsfulle endringer mellom forsøkene. Dermed vil ≥60 middelaldrende individer bli vurdert for å være kvalifisert til å delta i studien. Studien vil bli utført i et parallelt, randomisert, kontrollert design. Deltakerne vil primært bli informert om studieprosedyrene, samt fordeler og mulige risikoer, og de vil også signere et informert samtykkeskjema for deltakelse i studien. Alle kvalifiserte individer vil gi blodprøver for å bestemme fastende blodsukker, glykosylert hemoglobin (HbA1c) og fastende plasmainsulin, og vil ta en oral glukosetoleransetest (OGTT) for å bestemme deres glykemiske profil, i henhold til denne vil de bli karakterisert som normal glukosetoleranse (NGT) individer, eller pre-diabetes (pre-D) individer, eller type 2 diabetes (T2D) individer. Fysisk aktivitetsnivå vil også bli vurdert gjennom International Physical Activity Questionnaire (IPAQ). Etterpå vil deltakerne i hvert glukosetoleransestadium bli tilfeldig tildelt enten de 12 ukene med vanlig kombinert aerobic og motstandstrening i henhold til retningslinjene for pre-D og T2D individer, eller forbli stillesittende i 12 uker. Dermed vil seks intervensjonsgrupper være som følger: i) NGT-gruppe (NGTG), NGT-individer - ingen trening, ii) NGT-treningsgruppe (NGTG+Ex), NGT-individer som skal delta i trening og avtrening, iii) pre-D gruppe (pre-DG), pre-D individer - ingen trening, iv) pre-D treningsgruppe (Pre-DG+Ex), pre-D individer som skal delta i trening og avtrening, v) T2D gruppe (T2DG), T2D-individer - ingen trening, og vi) T2D-treningsgruppe (T2DG+Ex), T2D-individer som skal delta i trening og avtrening. Randomisering av betingelsene vil bli gjort av en programvare som genererer tilfeldige heltall tilgjengelig på internett (Random.org).

Baseline-målinger vil finne sted ved Laboratory of Biochemistry, Physiology and Nutrition of Exercise (SmArT Lab), Institutt for kroppsøving og idrett, University of Thessaly: fysiologiske mål (hvilepuls, systolisk og diastolisk blodtrykk i hvile, metabolsk hastighet i hvile) , antropometriske egenskaper (kroppshøyde, kroppsmasse, kroppsmasseindeks), kroppssammensetning (mengde kroppsfett, mager kroppsmasse, fettmasse, bentetthet), muskelytelse [aerob kapasitet (VO2max), isokinetisk styrke i underekstremitetene ( isometrisk, konsentrisk og eksentrisk dreiemoment på kneekstensorene og knebøyerne), håndgrepsstyrke, muskelkraft (motbevegelseshopp)]. I tillegg vil deltakerne gi avføring for bestemmelse av GM-sammensetning og GM-metabolitter [kortkjedede fettsyrer (SCFAs)], samt blodprøver for bestemmelse av fullstendig blodtelling (CBC), systemisk betennelse [tumornekrosefaktor alfa ( TNF-α), interleukin 6 (IL-6), C-reaktivt protein (CRP), zonulin, lipopolysakkaridbindende protein (LBP)], redoksstatus i blodet [total antioksidantkapasitet (TAC), katalase (CAT), proteinkarbonyler (PC), redusert glutation (GSH), oksidert glutation (GSSG), GSH/GSSG-forhold, malondialdehyd (MDA), urinsyre, bilirubin] og lipidprofil [totalkolesterol (CHO-T), lipoprotein med lav tetthet (LDL) , høydensitetslipoprotein (HDL), triglyserider (TG)]. I tillegg vil deltakerne registrere kostholdet sitt via en 7-dagers tilbakekalling før de deltar i den første eksperimentelle tilstanden, og kostholdsdata vil bli analysert. Alle målingene ovenfor vil bli gjentatt etter de 12 ukene med treningsintervensjon, samt etter de 4 ukene med avtreningsperioden. Deltakerne som vil bli allokert til den vanlige treningen, bortsett fra VO2max, vil de videre gjennomgå estimering av maksimal styrke til hovedmuskelgruppene for å bestemme intensiteten til hver deltakers treningsprogram; aerob kapasitet og muskelstyrkebestemmelse vil også gjentas etter fire uker med den vanlige treningen for nødvendige intensitetsjusteringer av treningsprogrammet.