Влияние прогрессивного отрицательного энергетического баланса на толерантность к глюкозе, чувствительность к инсулину и функцию бета-клеток

Метаболическая дисфункция, ожирение и диабет 2 типа За последние 2-3 десятилетия в Сингапуре наблюдается рост числа случаев избыточного веса и ожирения, и ожидается, что в будущем этот рост продолжится. По оценкам, к 2050 году более половины населения будет иметь избыточный вес или ожирение, определяемое как индекс массы тела (ИМТ, ​​рассчитываемый как вес в килограммах, деленный на квадрат роста в метрах), равный или превышающий более 25 кг/м2. Это, вероятно, ответственно, по крайней мере частично, за сопутствующее увеличение сопутствующих заболеваний, связанных с ожирением, и особенно диабета 2 типа. Связь между ИМТ и риском развития диабета 2 типа у населения Азиатско-Тихоокеанского региона носит линейный характер в широком диапазоне значений ИМТ (от ~21 кг/м2 до ~34 кг/м2), так что на каждые 2 кг/м2 приходится m2 при увеличении ИМТ (что соответствует ~6 кг для человека с нормальной массой тела среднего роста) риск развития сахарного диабета 2 типа повышается на ~27 %. Ожидается, что в Сингапуре распространенность диабета 2 типа удвоится с 7,3 % в 1990 г. до ~15 % в 2050 г., в основном в результате ожирения населения. Примечательно, однако, что распространенность диабета 2 типа в Сингапуре аналогична таковой в Соединенных Штатах, хотя распространенность избыточного веса и ожирения (ИМТ ≥25 кг/м2) составляет примерно половину. Это подтверждает результаты многих исследований, демонстрирующих, что маркеры метаболической дисфункции и особенно гипергликемия, гиперинсулинемия и резистентность к инсулину широко распространены среди взрослых сингапурцев, даже среди людей, не страдающих избыточным весом или ожирением. Это, вероятно, приводит к повышенному риску развития диабета 2 типа. Эти наблюдения подчеркивают важность метаболической дисфункции независимо от массы тела как таковой.

Метаболические эффекты потери веса Патогенез диабета 2 типа включает периферическую резистентность к инсулину (т.е. резистентность периферических тканей и особенно скелетных мышц к действию инсулина, стимулирующему поглощение глюкозы) и неадекватная секреция инсулина бета-клетками поджелудочной железы при стимуляции глюкозой, что приводит к гипергликемии натощак и после приема пищи. Потеря веса, достигаемая в результате хронического отрицательного энергетического баланса, вызванного различными способами (ограничение калорий, физические упражнения, фармакотерапия, бариатрическая хирургия), улучшает метаболическую функцию и считается краеугольным камнем профилактики и лечения диабета. Часть положительного эффекта потери веса может быть связана с уменьшением общего жира в организме, внутрибрюшного жира и эктопического накопления жира в метаболически активных органах (например, мышцы, поджелудочная железа и печень), однако острые нарушения энергетического баланса (будь то положительные или отрицательные, в течение 24-72 часов) могут повлиять на действие инсулина, функцию бета-клеток и гликемический контроль еще до каких-либо изменений массы тела или происходит распределение жира в организме. Например, один день переедания нарушает 24-часовой гомеостаз глюкозы, а два дня ограничения калорийности улучшают действие инсулина. Точно так же физические упражнения также могут привести к отрицательному энергетическому балансу и являются очень мощным средством, которое легко улучшает метаболическую функцию и, в частности, чувствительность к инсулину даже после одного сеанса. Тем не менее, степень отрицательного энергетического баланса, которая должна быть достигнута путем ограничения калорий или физических упражнений для улучшения действия инсулина и функции бета-клеток, неизвестна, и зависимость доза-реакция между отрицательным энергетическим балансом и метаболической функцией остается неясной. Кроме того, сравнительная эффективность ограничения калорий и физических упражнений для улучшения механизмов, регулирующих гомеостаз глюкозы (т. чувствительность к инсулину и функция бета-клеток) изучены недостаточно. Одно исследование показало, что при той же степени потери веса (8-9 % от исходной массы тела), вызванной низкокалорийной диетой или упражнениями на выносливость, упражнения вызывали большее уменьшение жировой массы, меньшее уменьшение мышечной массы и приводили к большее увеличение инсулин-опосредованной утилизации глюкозы во время гиперинсулинемически-эугликемического клэмпа (примерно на 30%) и большее снижение общего инсулинового ответа на пероральный тест на толерантность к глюкозе (примерно в 2,5 раза) по сравнению с подобранной диетой; индуцированная потеря веса; хотя эти различия не достигли статистической значимости. Эти наблюдения повышают вероятность того, что при том же отрицательном энергетическом балансе упражнения могут быть более эффективными, чем ограничение калорий, для улучшения метаболической функции; однако эти данные трудно интерпретировать ввиду сопутствующих более благоприятных изменений в составе тела и распределении жира. Ни одно исследование не оценивало напрямую влияние того же острого отрицательного энергетического баланса, вызванного ограничением калорий или аэробными упражнениями, на метаболическую функцию.

Соответственно, лучшее понимание влияния ограничения калорий и физических упражнений на чувствительность к инсулину, функцию бета-клеток и ежедневный гликемический контроль будет иметь важное значение для разработки эффективного вмешательства в образ жизни, направленного на профилактику или лечение диабета 2 типа. С этой целью данное исследование направлено на проверку следующих гипотез:

Гипотеза 1: предполагается, что один день отрицательного энергетического баланса, вызванного ограничением калорий, улучшает переносимость внутривенной глюкозы из-за улучшения функции бета-клеток без изменения чувствительности к инсулину. Исследователи также предполагают, что этот эффект требует 20% отрицательного энергетического баланса и не улучшается при большем ограничении энергии (40%).

Гипотеза 2: предполагается, что один день отрицательного энергетического баланса, вызванного аэробными упражнениями, улучшает внутривенную толерантность к глюкозе из-за повышения чувствительности к инсулину без изменений в функции бета-клеток. Исследователи также предполагают, что этот эффект требует 20% отрицательного энергетического баланса и еще больше улучшается при большем ограничении энергии (40%).

Гипотеза 3. Предполагается, что при любом заданном уровне отрицательного энергетического баланса (20% или 40%) ограничение калорий оказывает большее влияние, чем аэробные упражнения, на функцию бета-клеток, тогда как аэробные упражнения оказывают большее влияние, чем ограничение калорий, на инсулин. чувствительность.