Adaptacje komórkowe do treningu u pacjentów z cukrzycą typu 2 (TrainAiD)

Tło i cel

Trening fizyczny może poprawić zdrowie metaboliczne u pacjentów z insulinoopornością i/lub cukrzycą typu 2 (T2D). Zmiany komórkowe i molekularne leżące u podstaw poprawy zdrowia metabolicznego są wieloczynnikowe i tylko częściowo poznane, ale najprawdopodobniej obejmują adaptację na poziomie wielu narządów, która obejmuje poprawę wychwytu glukozy przez mięśnie szkieletowe i wrażliwość tkanki tłuszczowej na insulinę.

Literatura na temat wpływu intensywnego wysiłku fizycznego na wychwyt glukozy w mięśniach szkieletowych jest obszerna, ale jak dotąd brakuje badań badających specyficzne podstawy molekularne uczulającego na insulinę efektu regularnego treningu fizycznego.

Celem tego projektu jest zbadanie różnic transkrypcyjnych w mięśniach szkieletowych i tkance tłuszczowej na początku i po 3-miesięcznym programie treningu fizycznego u otyłych pacjentów z cukrzycą typu 2 i bez niej oraz wykorzystanie tych informacji do zidentyfikowania nowych celów terapeutycznych w celu poprawy usuwania glukozy i wrażliwości na insulinę u pacjentów z T2D.

Dlatego badacze dążą do znalezienia odpowiedzi na pytanie: Jaki jest mechanizm wpływu aktywności fizycznej na wrażliwość na insulinę w cukrzycy typu 2?

Metody

Do badania zostanie włączonych trzydziestu otyłych pacjentów z (n=15) i bez (n=15) cukrzycy typu 2.

Projekt: Badanie kohortowe Interwencja: 12-tygodniowy okres interwencyjny składający się z ćwiczeń aerobowych 3 sesje/tydzień, 45 min/sesja. Wszystkie szkolenia są nadzorowane. Trening aerobowy prowadzony jest jako trening rowerowy na ergometrze z intensywnością 70% maksymalnego poboru tlenu (x2/tyg.) oraz ćwiczenia na ergometrze wioślarskim przy 70% tętna maksymalnego (x1/tydz.). W 3, 6 i 9 tygodniu mierzone jest VO2max, aby zapewnić wystarczające dostosowanie obciążenia podczas sesji treningowych.

Metody eksperymentalne: Przed (1-2 tyg.) i po zabiegu wykonuje się następujące badania i pomiary:

Dzień A: (nocny post. Czas trwania ok. 3 godziny)

• Skan absorpcjometrii rentgenowskiej o podwójnej energii (DXA) (skład ciała i tkanka tłuszczowa)
• Stopniowana próba wysiłkowa na ergometrze (maksymalna szybkość utleniania tłuszczu)
• Test maksymalnego zużycia tlenu (VO2max)
• Siła chwytu (za pomocą dynamometru)
• Siła nóg (test Power Rig i siadanie na stojąco)

Dzień B: (Nocny post. Czas trwania ok. 9 godz.)

• 2-etapowy zacisk euglikemiczny, hiperinsulinemiczny
• Biopsja mięśnia obszernego bocznego
• Biopsja tkanki tłuszczowej podskórnej podbrzusza
• Pomiary przepływu (tętnica udowa za pomocą USG Dopplera i przedramienia za pomocą pletyzmografii tensometrycznej)
• Wydatek energetyczny (metoda wentylowanego okapu)

Dzień A i B powtarza się po zakończeniu interwencji szkoleniowej.

Metody analityczne:

1. Biopsje mięśni i tłuszczu: zdolność oddychania mitochondriów i wytwarzanie reaktywnych form tlenu. Sekwencjonowanie pojedynczych jąder RNA (snSeq). Określanie rodzaju włókien i kapilaryzacja.
2. Próbki krwi: Hormony, metabolity i substraty (np. insulina, katecholaminy, kortyzol, glukoza, mleczan, pirogronian, ciała ketonowe, cytokiny i miokiny). Analiza proteomiczna/peptydomiczna osocza.

Podsumowując, badanie to ujawni typy komórek i geny w mięśniach szkieletowych i tkance tłuszczowej, na które wpływa trening i/lub które wykazują zróżnicowaną regulację u pacjentów z T2D w porównaniu z osobami z grupy kontrolnej.

Względy statystyczne:

Obliczenie mocy wskazuje, że znacząca różnica w indukowanej treningiem wrażliwości na insulinę będzie wykrywalna, gdy n ≥ 10, w oparciu o moc = 0,95 i poziom istotności ustawiony na P<0,05. Pozwala to na wskaźnik rezygnacji na poziomie 15-20% z pewnym marginesem. Analiza modelu mieszanego zostanie wykorzystana do analizy danych fenotypowych, a narzędzia bioinformatyczne do danych snSeq oraz do interakcji między ekspresją genów i fenotypów.

Względy etyczne:

Projekt został zatwierdzony przez Regionalną Komisję Etyczną Regionu Stołecznego (H-20046605) w dniu 15 grudnia 2020 r.