Механизмы, с помощью которых силовые тренировки облегчают метаболический синдром

Изменение образа жизни может стать мощным сдерживающим фактором для развития диабета 2 типа и является краеугольным камнем лечения этого состояния. Как аэробные, так и силовые упражнения улучшают контроль уровня глюкозы в крови при диабете и резистентность к инсулину. Эти два типа упражнений воздействуют на разные типы мышечных волокон: красные на выносливость и белые на силу. Подобно эффекту тренировок на выносливость, силовые тренировки увеличивают количество переносчиков глюкозы в мышцах изоформы 4 (GLUT4), но, напротив, количество митохондрий не увеличивается. Мы выдвигаем гипотезу (1), что силовые тренировки у людей с предиабетом могут быть эффективны для обращения вспять резистентности к инсулину за счет новых механизмов, отличных от митохондриального биогенеза, вызванного тренировками на выносливость. Мы также выдвигаем гипотезу (2), что тренировки с отягощениями усиливают действие инсулина на весь организм, главным образом, за счет увеличения размера белых волокон с помощью протеинкиназы-мишени рапамицина у млекопитающих (mTOR) и улучшают стимулированное инсулином поглощение глюкозы за счет увеличения экспрессии GLUT4, главным образом, в белых волокнах тренированные мышцы. В этом предложении мы проведем восемь недель прогрессивных силовых тренировок для десяти субъектов с метаболическим синдромом, которые подвержены высокому риску развития диабета 2 типа, и для десяти контрольных субъектов, ведущих малоподвижный образ жизни. Этот проект основан на нашем опыте изучения целенаправленной тренировки с отягощениями, результаты которой представлены в этом приложении. В этом пилотном исследовании испытуемые выполняли упражнения на велотренажере в течение шести недель, что вызывало существенное увеличение мышечного GLUT4 и фосфо-mTOR, но максимальное потребление кислорода (VO2max), фосфо-АМФ-активируемая протеинкиназа (AMPK), рецептор-γ, активируемый пролифератором пероксисом. коактиватор (PGC-1α), а митохондриальные маркеры не изменились. Наши гипотезы будут проверены двумя конкретными целями. (1) Субъекты с высоким риском развития диабета будут подвергаться тренировкам с отягощениями с постепенно увеличивающейся интенсивностью, а увеличение силы и улучшение чувствительности к инсулину будут количественно оценены для демонстрации значительного преимущества, и (2) будет количественно оценено влияние тренировок с отягощениями на анатомическую и функциональную адаптацию в мышца. Мы охарактеризуем тип волокна, размер волокна, специфичные для волокна изменения в митохондриальной ДНК и ферментах, специфичные для волокна изменения основных переносчиков глюкозы в мышцах (GLUT4, GLUT5 и GLUT12) и оценим изменения в двух различных внутримышечных путях (AMPK, mTOR) и регуляторных факторов (PGC-1α, PPARγ, PPARδ) с использованием иммуноблотов субклеточных фракций мышц и иммуногистохимических методов. Эти оценки молекулярных механизмов также будут включать оценку изменений в данных полного массива генов Affymetrix человека, которые могут подтолкнуть нас к новым потенциальным генным мишеням, регулируемым тренировками с отягощениями. Долгосрочной целью этой группы исследователей является понимание взаимодействия между изменениями образа жизни и фармакологическими средствами в профилактике и лечении диабета. Наши результаты будут способствовать разработке более эффективных клинических вариантов борьбы с эпидемией ожирения и диабета в Соединенных Штатах.