Резюме

ОБЕКТИВЕН- Намален митохондриален капацитет в скелетните мускули се наблюдава при пациенти с диабет тип 2 и при тези с повишен риск от това разстройство, но степента, до която митохондриалната дисфункция при пациенти с диабет тип 2 е отстранима чрез физическа активност и намеса за отслабване е несигурна. Ние се опитахме да разгледаме дали интервенцията от ежедневно упражнение с умерена интензивност, съчетано с умерена загуба на тегло, може да увеличи митохондриалното съдържание на скелетните мускули при пациенти с диабет тип 2 и да разгледаме връзката с подобряване на инсулиновата резистентност и хипергликемия.

върху

ПРОЕКТИРАНЕ И МЕТОДИ НА ИЗСЛЕДВАНИЯ - Мускулни биопсии бяха получени преди и след 4-месечна интервенция за оценка на митохондриалната морфология, съдържанието на митохондриална ДНК и активността на митохондриалните ензими. Измерват се контрол на глюкозата, телесен състав, аеробна годност и инсулинова чувствителност.

РЕЗУЛТАТИ— В отговор на загуба на тегло от 7,1 ± 0,8% и 12 ± 1,6% подобрение на V o 2max (P 2, 4) на възраст между 30 и 55 години и 5) седящи навици. Направен е скринингов преглед, включващ степенуван тест за упражнения с бягаща пътека, за да се изключат тези с противопоказания за упражнения с умерена интензивност или за отслабване. Лабораторните критерии за допустимост бяха, както следва: нормална утайка на урината, хематокрит, серумен креатинин, тиротропин, алкална фосфатаза и аспартат и аланин аминотрансфераза o 2, определени на изходно ниво.

Метаболитни оценки.

Скоростта на метаболизма в покой, коефициентът на окисление на дихателната система, глюкозата и мазнините се определят с индиректна калориметрия с отворен кръг, като се вземе предвид измерената екскреция на азот в урината (27). Те бяха определени през 30-минутен период, предхождащ скобата, и повторени през последните 30 минути на скобата, след което беше нанесен подкожен лидокаин и беше проведена перкутанна биопсия на иглата на wideus lateralis.

Светлинна микроскопия.

Мускулните проби се разрязват без мастна и съединителна тъкан, монтират се в Cryomatrix (Shandon, Pittsburgh, PA) и след това се замразяват директно в изопентан, охладен до точката му на замръзване с течен азот. От всеки тъканен блок се изрязват серийни напречни сечения (8 μm) с помощта на криостат при -20 ° C и след това се монтират върху пързалки Superfrost/Plus (Fisher Scientific, Pittsburgh, PA). Проведена е имунохистохимия с антимиозиново моноклонално антитяло за идентифициране на типове влакна (I, IIa и IIb). Изображенията бяха получени с оптичен микроскоп (Microphot-FXL; Nikon, Токио, Япония), свързан с цифрова видеокамера (Sony, Токио, Япония) и анализирани с помощта на софтуер за цифрови изображения (Microscope Vision and Image Analyst, Monaca, PA).

Трансмисионна електронна микроскопия.

Част от мускулната проба се използва за определяне на митохондриалното съдържание, както е описано по-рано (7). Получени са изображения на 10 напречни разреза на мускулни влакна при 36 000 × (JEM-1210; JEOL, Токио, Япония). Митохондриалната площ на напречното сечение (размер) и митохондриалната обемна плътност (частта от клетъчния обем, заета от митохондриите) са измерени чрез морфометрия на цифровите изображения и стереологични принципи на точково вземане на проби, по сляп начин, както е описано по-рано (7).

Митохондриална биохимия.

Общите активности на чувствителната към ротенон NADH оксидаза, цитрат синтаза, креатин киназа и кардиолипин са определени в 20–30 mg мускули (28–30). Мускулът се хомогенизира и се центрофугира, за да се получи частична фракция, съдържаща> 95% тъканни митохондрии. Активността на NADH оксидаза, чувствителна към ротенон, и съдържанието на кардиолипин бяха определени в тази фракция. Активността на цитрат синтазата се определя като сбор от активности в разтворими фракции и частици. Активността на кардиолипин, цитрат синтаза и NADH оксидаза се изразява по отношение на активността на креатин киназата, измерена във всеки хомогенат, за да се отчетат незначителни вариации в съдържанието на мускулни влакна, както е описано по-рано (29). Активността на креатин киназата не се променя с интервенцията (3 724 ± 198 срещу 4 049 ± 263 единици/g влажна тегловна тъкан, съответно преди и след интервенция; P = NS).

Митохондриална ДНК.

Броят на копията на митрохондриалната ДНК (mtDNA) се определя чрез количествена PCR (TaqMan; Applied Biosystems) и се изразява по отношение на ядрената ДНК (16). ДНК беше извлечена от биопсични проби (QIAamp DNA Mini Kit; Qiagen, Chatsworth, CA). Двадесет нанограма бяха използвани като шаблон срещу цитохром b за mtDNA геном и срещу β-глобин за ядрена ДНК. Номерът на праговия цикъл е изчислен с помощта на софтуера SDS (версия 1.7; Applied Biosystems).

Статистика.

Данните са представени като средни стойности ± SEM, освен ако не е посочено друго. Статистическата значимост беше приета при P стойност ≤0.05. Ефектът от интервенцията беше изследван с двустранни сдвоени t тестове. Анализът на Пиърсън е използван за определяне на корелациите между променливите.

РЕЗУЛТАТИ

Състав на тялото, аеробна фитнес и гликемичен контрол.

Участниците постигнаха средна загуба на тегло от 7,1 ± 0,9% (P Вижте тази таблица:

  • Преглед на линия
  • Преглед на изскачащия прозорец

Изходни и постинтервенционни характеристики на участниците в изследването с диабет тип 2

Физическата годност беше особено подобрена от интервенцията, отбелязана със средно 12 ± 1,6% увеличение на максималния аеробен капацитет (V o 2max), средно 40 ± 8% увеличение на максималния MET изход, постигнат по време на тестване на упражненията, и намаляване на почивката сърдечна честота от 76 ± 4 до 68 ± 4 удара в минута (P Вижте тази таблица:

  • Преглед на линия
  • Преглед на изскачащия прозорец

Ефект от намесата за отслабване и физическа активност върху метаболизма на глюкозата и инсулиновата чувствителност

Митохондриално съдържание на скелетните мускули и ензимна активност.

Представителни електронни микроснимки на скелетна мускулна тъкан, получени от същия доброволец преди (A) и след (B) намеса. Митохондриалната плътност и размер бяха увеличени след интервенция.

Ефекти от намесата за отслабване и физическа активност върху съдържанието и функционалния капацитет на скелетните мускули

Съответства на интервенционните ефекти върху инсулиновата чувствителност и митохондриите.

Връзката между промените в инсулиновата чувствителност с промените в аеробната годност (V o 2max и максималната MET) не постига статистическа значимост, както и корелациите със загуба на тегло и регионално затлъстяване. Обяснение е относително тясната еднородност на загубата на тегло в рамките на 5-7% и тесния диапазон на вариация при подобряването на стойностите на V o 2max. Въпреки това, както е показано на фиг. 2А, подобрението на инсулиновата чувствителност е силно свързано със средните калорични разходи по време на контролирани упражнения (r = 0,75, P = 0,01), корелация, която е възпроизведена за сесии без наблюдение (r = 0,66, P = 0,03).

A: Разпръснат график, показващ корелацията между средната енергия, изразходвана по време на контролирани упражнения и промяната в чувствителността към инсулин. B: Разпръснат график, показващ връзката между промените в A1C (%) (спрямо изходното ниво) спрямо съдържанието на митохондриални кардиолипини (%) (спрямо изходното ниво). Коефициентите на корелация са изчислени с анализ на Спирман.

V o 2max стойности, корелирани с митохондриална плътност (r = 0,54, P o 2max (модели на асоцииране, потвърждаващи влиянието на състоянието на физическа активност върху митохондриите). Няма обаче значими корелации между митохондриалните параметри със загуба на тегло или регионално затлъстяване.

След това изследвахме връзката между подобренията в хипергликемията и митохондриите. Относителната промяна в плазмената глюкоза на гладно корелира силно с промяната в кардиолипина (r = -0,75, P = 0,01) и цитрат синтазата (r = -0,68, P Получено на 31 януари 2007 г.

  • Приет на 7 май 2007 г.
    • ДИАБЕТ