Предмети

Резюме

Вступ

Люди, яким загрожує розвиток діабету 2 типу (T2D), частіше проводять значну частину дня в гіперглікемічному стані. Повторні епізоди гіперглікемії можуть спровокувати несприятливий біохімічний каскад, що призводить до розвитку діабетичних та серцево-судинних ускладнень 1, 2. Регулярні помірні та енергійні фізичні вправи протиставляють різні аспекти патофізіології СД2 та серцево-судинних захворювань 3, 4, 5, 6. Цікаво, що часті перерви в сеансі з епізодами фізичної активності також пов’язані з корисними результатами метаболізму, навіть у осіб, які регулярно займаються фізичними вправами 7, 8 .

На основі цих спостережень з популяційних досліджень ми вивчили гострі наслідки частих переривань тривалого сидіння з приступами фізичних навантажень на концентрацію глюкози та інсуліну в їжі після їжі. Використовуючи кросоверний дизайн, ми спостерігали, що дорослі з надмірною вагою, які переривали свої вправи легкими або помірними прогулянками кожні 20 хвилин протягом 2 хвилин протягом дня, знижували рівень глюкози та інсуліну після їжі (-27% та -23% відповідно) 9. Зокрема, не спостерігалось статистично значущих відмінностей між втручаннями легкої та помірної інтенсивності. У наступному дослідженні ми вивчали сукупний ефект втручання за інтенсивністю світла протягом трьох днів поспіль. Зниження рівня глюкози в плазмі та інсуліну, спричинене частими епізодами активності, зберігалося протягом трьох днів втручання [10]. Інші групи повідомляли про подібні результати 11, 12. Однак молекулярні механізми, що лежать в основі поліпшення контролю глікемії після їжі, не досліджені.

Методи

Короткий зміст дослідження

Дані були отримані від учасників, які були набрані для двох лабораторних досліджень проектування кросоверів, які були детально описані в інших місцях 9, 10. Дослідження "IDLE interruptions" досліджувало гострий вплив переривань легкої та середньої інтенсивності на обмін інсуліну та глюкози після їжі. З огляду на подібні ефекти як втручань легкої, так і помірної інтенсивності, проривне дослідження ABLE досліджувало ефект переривань інтенсивності світла лише протягом трьох днів. Ці дослідження проводились відповідно до принципів Гельсінської декларації (2008 р.), Схваленої Комітетом людської етики лікарні Альфреда та зареєстрованої як клінічне випробування в Реєстрі клінічних випробувань Нової Зеландії (IDLE: ACTRN12609000656235)./08/2009 та ABLE: ACTRN12610000657022 від 08/11/2010). Письмова інформована згода була отримана від кожного учасника після пояснення експериментальних процедур та пов'язаних з ними ризиків. Згода на додаткові процедури була отримана для підгрупи осіб, які мали біопсію.

Учасники

Процедури набору та відбору були детально описані раніше 9, 10. Підводячи підсумок, в обох дослідженнях учасниками, які відповідали вимогам, були віки від 45 до 75 років, з індексом маси тіла (ІМТ)> 25 кг/м 2, що представляло собою популяцію з більш високим ризиком діабету 9 та малорухливий (повідомляється самостійно час сидіння> 5 год/день). Критеріями виключення були клінічно діагностований діабет, прийом гіпоглікемічних та/або ліпідних препаратів, куріння та фізична активність (> 150 хв на тиждень фізичних вправ середньої інтенсивності принаймні 3 місяці). Швидкість ходьби помірної інтенсивності визначали індивідуально, використовуючи шкалу Borg Rate of Perceived Exertion [RPE] (рейтинг між 12 і 14) .9, 22 .

Рандомізовані контрольовані дослідження

Детально про методи та процедури, що використовуються для рандомізації, оцінки результатів та оцінки у цих двох дослідженнях рандомізованого контрольного випробування, були детально пояснені 9, 10. Блок-схему учасників можна знайти в цих двох опублікованих рукописах, в яких повідомлялося про основні результати.

Протокол дослідження

Протоколи дослідження для втручань IDLE 9 та ABLE 10 були наступними, умови випробування вводили у довільному порядку:

1 день протокол

Учасники звітувались у лабораторію Альфредового центру о 19:00 після голодування протягом ночі. Постійний катетер вводили в антекубітальну вену для погодинного забору крові для вимірювання рівня глюкози та інсуліну. Після початкового забору крові учасники сиділи протягом 2 годин для досягнення стійкого стану, перш ніж вживати стандартизований пробний напій, що містив 75 г вуглеводів і 50 г жиру. Потім учасників проводили через один із трьох протоколів стану випробувань протягом решти 5 годин:

Безперервна сесія: учасники залишалися сидячи протягом усього експериментального періоду, лише встаючи зі стільця, щоб скасувати.

Переривання активності сидячи та інтенсивності світла: Учасники піднімалися з положення сидячи кожні 20 хвилин протягом експериментального періоду, щоб закінчити 2-хвилинний сеанс ходьби з інтенсивністю світла (3,2 км/год) на біговій доріжці з моторизацією, забезпечуючи загальну інтенсивність світла 28 хвилин діяльність.

Сидіння та активні перерви середньої інтенсивності: ідентичні умовам сидіння плюс перерви інтенсивності світла, але учасники виконували 2-хвилинні заняття на біговій доріжці середньої інтенсивності від 5,8 до 6,4 км/год кожні 20 хвилин, загалом 28 Мінімальна активність помірної інтенсивності.

3-денний протокол

Учасники прибули о 0800 після того, як постились протягом ночі. У 1 і 3 дні в антекубітальну вену вводили постійний катетер для щогодинного забору крові. Учасники сиділи протягом першої години, щоб досягти стійкого стану, перш ніж споживати стандартизований пробний напій, що містить 75 г вуглеводів і 50 г жиру, та заповнивши один із двох 6-годинних протоколів:

Безперервна сесія: учасники залишалися сидячи протягом усього експериментального періоду протягом трьох днів, лише встаючи зі стільця, щоб скасувати. Наприкінці експериментального протоколу учасникам було наказано повернутися додому та обмежити пересування лише повсякденним життям.

Переривання активності сидіння та інтенсивності світла: Учасники піднімалися з положення сидячи кожні 20 хвилин протягом експериментального періоду, щоб закінчити 2-хвилинний епізод ходьби з інтенсивністю світла (3,2 км/год) на моторизованій біговій доріжці, забезпечуючи в цілому 34 хвилини./д активності інтенсивності світла.

Кожна умова була розділена мінімум на 6 днів промивання. Сім чоловіків та 1 жінка з 19 учасників дослідження IDLE та п’ять чоловіків з 19 учасників дослідження ABLE погодились віддати зразки біопсії, які були проаналізовані в ході поточного розслідування.

Зразки крові

Глюкозу в плазмі крові та інсулін у сироватці крові вимірювали за допомогою гексокіназного методу та хемілюмінесцентного імунологічного аналізу мікрочастинок (Architect ci16200, аналізатор, Abbott Diagnostics, North Ryde, NSW, Австралія). Індекс HOMA-IR (модель гомеостазу оцінки резистентності до інсуліну) розраховували з використанням концентрації глюкози в крові натще і концентрації інсуліну [глюкоза (ммоль/л) х інсулін (пмоль/мл)]/135.

Біопсія м’язів

Біопсію отримували з м’яза просторової латералісу за допомогою стандартної асептичної техніки та місцевої анестезії приблизно через 20-30 хвилин після остаточного забору крові, що було приблизно через 40-50 хвилин після останньої активності. Зразки біопсії збирали через п'ять і шість годин після прийому поживних речовин у дослідженнях IDLE "1-денний протокол" та ABLE "3-денний протокол", відповідно. Зроблено 7-мм розріз шкіри і фасція розкрита. Голку для біопсії з бічним розрізом пропускали через розріз, щоб отримати приблизно 100 мг тканини під відсмоктуванням. Всі біопсії швидко заморожували у рідкому азоті та зберігали при -80 ° C до подальшого аналізу.

Вестерн-ляпси

Статистичний аналіз

Дані представлені як середнє значення ± SD, якщо не вказано інше. Оскільки дані не відповідали нормальному розподілу, непараметричний ранг-тест Вількоксона використовували для вивчення впливу тривалих перерв сеансу на посттранскрипційну регуляцію метаболічних шляхів, які опосередковують засвоєння глюкози скелетними м’язами, порівняно з відповідним сидячим станом (нормалізованим до 1). Статистична значимість була визначена на с.2. П’ять учасників, набраних у дослідженні ABLE, мали середній вік 54 ± 6 років та ІМТ 29 ± 2 кг/м 2. Учасники не були резистентними до інсуліну, про що свідчать їх значення HOMA-IR у межах здорової людини.

Повний розмір таблиці

Концентрація глюкози та інсуліну після їжі.

Як повідомлялося раніше, 9, 10 припинення сидіння при легкій або помірній ходьбі знизило постпрандіальну глюкозу (ІДЛ, інтенсивність світла: -24%, р

переривання

Дані представляють середнє значення ± SEM.

Повнорозмірне зображення

Шлях всмоктування глюкози, опосередкований скороченням

Фосфорилювання AMPK, як правило, є тимчасовим і важким для захоплення, але призводить до більш стійкого фосфорилювання ACC нижче за течією. Тому ми використовували фосфорилювання білка АСС як індекс активації AMPK 23, 24, 25 (рис. 2), як повідомлялося раніше. Легкі та помірні переривання інтенсивності протягом 5 годин відповідно збільшували pACC у 2,4 ± 1,1 (p = 0,040) та 7,3 ± 8,8 (p = 0,018) рази по відношенню до безперервного сеансу. Не було значного впливу на tACC. Як pACC (7,0 ± 12,7 рази, p = 0,08), так і tACC (5,5 ± 8,3 рази, p = 0,14), як правило, зростали через три дні переривання інтенсивності світла порівняно з сидячим станом, але зміни не досягли значення через велику міжособистісну мінливість. Однак ці зміни свідчать про збільшення здатності збудження у відповідь на триденні переривання тривалого сеансу.

Дані представляють середнє значення ± SEM. Репрезентативні плями показані над графіками. Пунктирними лініями показано, де зображення були обрізані; Плямки/гелі повної довжини представлені на додаткових малюнках 1 (IDLE, ACC), 3 (IDLE, Tubulin), 4 (ABLE, ACC) та 5 (ABLE, Tubulin). Експресію білка АСС (280 кДа) та тубуліну (52 кДа) вимірювали в тій самій пробірці. Усі перекази були здійснені за однакових умов. * P

Дані представляють середнє значення ± SEM. Репрезентативні плями показані над графіками. Пунктирними лініями показано, де зображення були обрізані; Клякси/гелі на всю довжину представлені на додаткових малюнках 1 (IDLE, AKT), 3 (IDLE, Tubulin), 4 (ABLE, AKT) та 5 (ABLE, Tubulin). Експресію білка AKT (60 кДа) та тубуліну (52 кДа) вимірювали в тій самій блот. Усі перекази були здійснені за однакових умов. * P

Дані представляють середнє значення ± SEM. Репрезентативні плями показані над графіками. Пунктирними лініями показано, де зображення були обрізані; Гелі/клякси повної довжини представлені на додаткових малюнках 2 (IDLE, GSK3β), 3 (IDLE, тубулін) та 5 (ABLE, GSK3β та тубулін). Експресію білка GSK3β (46 кДа) та тубуліну (52 кДа) вимірювали в тій самій пробірці. Усі перекази були здійснені за однакових умов. * P

Дані представляють середнє значення ± SEM. Репрезентативні плями показані над графіками. Пунктирними лініями показано, де зображення були обрізані; Плямки/гелі повної довжини представлені на додатковому малюнку 2 (IDLE, тубулін), 4 (AIDLE, TBC1D4) та 6 (ABLE, TBC1D4 та тубулін). Експресію білка TBC1D4 (160 кДа) та тубуліну (52 кДа) вимірювали в тій самій пробірці. Усі перекази були здійснені за однакових умов. * P

Переривання сеансу з короткими епізодами фізичної активності приносить важливу користь для здоров'я, оскільки пом'якшує деякі згубні пристосування до сидячої поведінки, тобто зменшення чутливості м'язів до інсуліну 46. Це втручання також має великий потенціал для профілактики та лікування T2D. Люди, що страждають ожирінням та T2D, зменшили загальний кліренс глюкози, стимульований інсуліном 47, і кілька рядків доказів свідчать про те, що зменшення опосередкованого інсуліном поглинання глюкози в м’язах є головним дефектом етіології T2D 47, 48. На відміну від цього, повідомляється, що опосередковане скороченням поглинання глюкози зберігається у осіб з T2D 49. Потрібні подальші дослідження для перевірки цих втручань у резистентних до інсуліну людей.

Завершення

На закінчення, хоча гострі переривання у сидінні стимулюють опосередкований скороченням шлях засвоєння глюкози, переривання протягом трьох днів індукують перехід до модуляції сигнального шляху інсуліну. Ці зміни пропонують механічну основу, яка може допомогти пояснити поліпшення метаболізму глюкози після їжі регулярними перервами в час сидіння. Інші механістичні дослідження можуть надати обгрунтування для пропаганди перерв на сеанси та інформувати про вдосконалення режимів порушення, щоб максимізувати їх вплив на здоров'я.

Додаткова інформація

Як цитувати цю статтю: Bergouignan, A. et al. Часті перерви в сидячий час модулюють скорочення та стимульовані інсуліном шляхи засвоєння глюкози в м’язах: Додатковий огляд рандомізованих клінічних випробувань. Науковий співробітник. 6, 32044; Doi: 10.1038/srep32044 (2016).