Клеточные адаптации к тренировкам у пациентов с диабетом 2 типа (TrainAiD)

Предыстория и цель

Физические тренировки могут улучшить метаболическое здоровье у пациентов с резистентностью к инсулину и/или диабетом 2 типа (СД2). Клеточные и молекулярные изменения, лежащие в основе улучшения метаболического здоровья, являются многофакторными и изучены лишь частично, но, скорее всего, включают адаптацию на уровне многих органов, включая улучшение усвоения глюкозы скелетными мышцами и чувствительности жировой ткани к инсулину.

Литература о влиянии интенсивной физической нагрузки на поглощение глюкозы в скелетных мышцах обширна, но до сих пор недостаточно исследований, изучающих конкретные молекулярные основы инсулиносенсибилизирующего эффекта регулярных физических тренировок.

Целью этого проекта является изучение транскрипционных различий в скелетных мышцах и жировой ткани на исходном уровне и после 3-месячной программы физических тренировок у пациентов с ожирением с СД2 и без него и использование этой информации для определения новых терапевтических целей для улучшения утилизации глюкозы. и чувствительность к инсулину у пациентов с СД2.

Таким образом, исследователи стремятся найти ответы на вопрос: каков механизм влияния физической активности на чувствительность к инсулину при диабете 2 типа?

Методы

В исследование будут включены 30 пациентов с ожирением и (n=15) и без (n=15) диабета 2 типа.

Дизайн: когортное исследование. Вмешательство: 12-недельный период вмешательства, включающий аэробные упражнения 3 занятия в неделю по 45 мин. Все тренировки проходят под наблюдением. Аэробная тренировка проводится в виде тренировки на велоэргометре с интенсивностью 70% от максимального потребления кислорода (x2/нед.). и упражнения на гребном эргометре при частоте сердечных сокращений 70% от максимальной (1 раз в неделю). На 3, 6 и 9 неделе измеряется VO2max, чтобы обеспечить достаточную регулировку нагрузки во время тренировочных занятий.

Экспериментальные методы: До (1-2 недели) и после вмешательства проводятся следующие тесты и измерения:

День А: (Ночное голодание. Продолжительность ок. 3 ч)

• Двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (DXA) сканирование (состав тела и жировые отложения)
• Градуированный нагрузочный тест на велоэргометре (максимальная скорость окисления жира)
• Тест на максимальное потребление кислорода (VO2max)
• Сила хвата (по динамометру)
• Сила ног (тест Power Rig и вставание из положения сидя)

День Б: (Ночное голодание. Продолжительность ок. 9 ч)

• 2-этапный эугликемический, гиперинсулинемический клэмп
• Биопсия латеральной широкой мышцы бедра
• Жировая биопсия подкожно внизу живота
• Измерения кровотока (бедренная артерия с помощью ультразвуковой допплерографии и предплечье с помощью тензометрической плетизмографии)
• Энергозатраты (метод вентилируемого колпака)

День A и B повторяются после завершения тренировочного вмешательства.

Аналитические методы:

1. Мышечная и жировая биопсия: Митохондриальная дыхательная способность и продукция активных форм кислорода. Секвенирование РНК отдельных ядер (snSeq). Определение типа волокна и капилляризация.
2. Образцы крови: гормоны, метаболиты и субстраты (например, инсулин, катехоламины, кортизол, глюкоза, лактат, пируват, кетоновые тела, цитокины и миокины). Протеомный/пептидомный анализ плазмы.

Таким образом, это исследование выявит типы клеток и гены в скелетных мышцах и жировой ткани, на которые влияют тренировки и / или которые демонстрируют дифференциальную регуляцию у пациентов с СД2 по сравнению с контрольными субъектами.

Статистические соображения:

Расчет мощности показывает, что значительная разница в чувствительности к инсулину, вызванная тренировкой, будет обнаруживаться, когда n ≥ 10, на основе мощности = 0,95 и уровня значимости, установленного на P <0,05. Это допускает процент отсева 15-20% с некоторым запасом. Анализ смешанной модели будет использоваться для анализа фенотипических данных и биоинформатических инструментов для данных snSeq и для взаимодействия между экспрессией генов и фенотипов.

Этические соображения:

Проект одобрен Региональным этическим комитетом столичного региона (H-20046605) 15 декабря 2020 года.