Отделение по физиология на храненето и упражненията, Университет в Мисури, Колумбия, Мисури, Съединени американски щати

плазменият

Отделение по физиология на храненето и упражненията, Университет в Мисури, Колумбия, Мисури, Съединени американски щати

Отделение по физиология на храненето и упражненията, Университет в Мисури, Колумбия, Мисури, Съединени американски щати

Институт по диабет и затлъстяване в Източна Каролина и Университет по кинезиология, Университет в Източна Каролина, Грийнвил, Северна Каролина, Съединени американски щати

Отделение по физиология на храненето и упражненията, Университет в Мисури, Колумбия, Мисури, Съединени американски щати

Отделение по физиология на храненето и упражненията, Университет в Мисури, Колумбия, Мисури, Съединени американски щати

  • Нейтън С. Уин,
  • Захари И. Груневалд,
  • Ин Лиу,
  • Тимъти Д. Хеден,
  • Лорън М. Найхоф,
  • Джил А. Каналей

Фигури

Резюме

Предистория и цел

Irisin е миокин, реагиращ на упражнения, който е предложен да упражнява ползи срещу затлъстяването; въпреки това реакцията му по време на упражнения при затлъстели жени не е описана. Това проучване характеризира плазмените нива на иризин по време на единичен пристъп на следобедно изокалорично упражнение с различна интензивност (умерена срещу висока интензивност) при затлъстели жени.

Методи

Единадесет затлъстели жени са участвали в 3 рандомизирани дни на проучване, започващи в 1600h: 1) без упражнения (NoEx), 2) умерено упражнение (ModEx; 55% VO2max) и 3) интервал с висока интензивност упражнения (IntEx; 4 минути (80% VO2max)/3 минути (50% VO2max). Честите кръвни проби бяха анализирани за глюкоза и лактат (цяла кръв) и инсулин, с-пептид, глюкагон и иризин (плазма) през 190 минути тестване.

Резултати

Плазменият иризин се е повишил над изходното ниво по време на ModEx и IntEx (P 0,05). Пиковите нива на иризин по време на упражненията ModEx и IntEx са били 11,9 ± 3,4% и 12,3 ± 4,1% спрямо изходното ниво (P 0,05). Нивата на иризин остават повишени над почивка в продължение на 125 минути след тренировка по време на ModEx, докато нивата се връщат към изходните стойности в рамките на 15 минути след тренировка по време на IntEx. По същия начин не бяха открити връзки между плазмените нива на иризин и циркулиращия лактат, глюкоза, инсулин, с-пептид или глюкагон сред дните на изследване (P> 0,05). Има обаче обратна връзка между базалния иризин и чистата маса (r = -0,70, P = 0,01).

Заключение

Единичен пристъп на следобедни упражнения с умерена и висока интензивност предизвиква умерено повишаване на концентрациите на циркулиращ иризин по време на тренировка; обаче регулацията след тренировка изглежда диморфна между интензивността на упражненията при затлъстели жени. Необходими са бъдещи проучвания, за да се сравнят сутрешните и следобедните упражнения върху секрецията на иризин.

Цитат: Winn NC, Grunewald ZI, Liu Y, Heden TD, Nyhoff LM, Kanaley JA (2017) Плазменият иризин се увеличава умерено по време на умерени и интензивни следобедни упражнения при затлъстели жени. PLoS ONE 12 (1): e0170690. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0170690

Редактор: Джонатан М. Питърсън, Държавен университет в Източен Тенеси, САЩ

Получено: 24 октомври 2016 г .; Прието: 9 януари 2017 г .; Публикувано: 26 януари 2017 г.

Наличност на данни: Всички съответни данни се съдържат в поддържащи информационни файлове.

Финансиране: Национален здравен институт R21DK084467-01 (NIDDK.nih.gov) роля на спонсор в дизайна и т.н.: няма роля

Конкуриращи се интереси: Авторите са декларирали, че не съществуват конкуриращи се интереси.

Съкращения: IntEx, интервални упражнения; ModEx, умерено упражнение; NoEx, без упражнения; PGC1α, активиран от пероксизомен пролифератор рецептор-γ коактиватор-1 α

Въведение

Добре установено е, че както острите, така и хроничните тренировки предизвикват благоприятни метаболитни и биохимични адаптации, които предпазват от развитието на метаболитен синдром, диабет тип 2 и сърдечно-съдови заболявания [1–5], но молекулярните механизми не са напълно изяснени [6] . Скелетната мускулатура е призната за ендокринен орган, който играе активна роля в метаболитната хомеостаза чрез способността си да комуникира с множество тъкани, включително мастна тъкан, черен дроб и мозък [7]. По-конкретно, мускулната контракция подобрява освобождаването на няколко миокини, включително иризин, които могат да медиират някои от защитните ефекти на упражненията [7, 8].

Съобщава се, че иризинът, мускулен и мастен хемокин, който произхожда от протеолитичното разцепване на фибронектин тип III, съдържащ домен протеин 5, активира термогенни програми в бяла мастна тъкан и подобрява гликемията, ефект, който зависи от активирания от пероксизома пролифератор рецептор -γ коактиватор-1 α (PGC-1α) [8]. По-конкретно, Bostrom et al. показа, че свръхекспресията на иризин чрез аденовирусни вектори при индуцирани от диета затлъстели гризачи увеличава енергийните разходи, намалява наддаването на тегло и подобрява глюкозния толеранс в сравнение с контролните вектори [8]. Тези първоначални констатации са потвърдени от други чрез in vitro и in vivo подходи [9, 10]. Освен това е показано, че иризинът сигнализира чрез AMP-активирана киназа (AMPK), за да медиира усвояването на глюкозата и окисляването на мастните киселини в първичните миоцити, което предполага предполагаема роля в хомеостазата на глюкозата и липидите [11]. Заедно тези открития предизвикаха интерес към разглеждането на иризин като възможна терапия срещу затлъстяване [12].

По този начин целта на това проучване е да се определи ефектът от еднократна аеробна тренировка с различна интензивност върху концентрациите на циркулиращ иризин по време и след тренировка при затлъстели жени. Ние предположихме, че по-големият метаболитен стрес, предизвикан чрез остри интервални упражнения с висока интензивност, би повишил пиковите нива на плазмен иризин в сравнение с продължителните умерени упражнения.

Методи

Съветът за институционален преглед към Университета в Мисури одобри това проучване. Подробно описание на методологията е описано по-рано [36]. Архивирани плазмени проби от предишно проучване [36] бяха анализирани за нива на циркулиращ иризин. Размерът на пробата се основава на променливата на първичния резултат от първичното проучване. Съответно, единадесет млади заседнали жени със затлъстяване са завършили това проучване. Критериите за включване включват лица на възраст между 18 и 35 години, индекс на телесна маса (ИТМ)> 30 kg/m 2, тегло, стабилно през последните 3 месеца, нередовни трениращи, липса на анамнеза за белодробни, бъбречни, ендокринни или стомашно-чревни заболявания и не приемане на лекарства, за които е известно, че променят метаболизма на глюкозата.

Субектите са изпълнили еднократно упражнение или са останали заседнали по време на протокола. В рандомизиран ред интервенционните протоколи се състоят от: (1) без упражнение (NoEx), (2) непрекъснато аеробно упражнение с умерена интензивност (ModEx) и (3) упражнение с аеробни интервали с висока интензивност (IntEx). Интервенциите се провеждаха с интервал поне 1 седмица, докато и трите бяха завършени, както беше описано по-рано [36]. Всички субекти са изследвани между 1–10 дни от менструалния им цикъл и са консумирали стандартно обядно хранене (

750 kcal, 65% въглехидрати, 20% мазнини, 15% протеини) през всеки ден за изпитване. И двете упражнения за ModEx и IntEx бяха съпоставени за разход на калории (400 kcal). Участниците пристигнаха в лабораторията по физиология на упражненията приблизително около 1600 часа. По време на всяко състояние се поставя венозен катетър за повторно вземане на кръв в началото и на всеки 10 минути след това в продължение на 190 минути. ModEx се състоеше от непрекъснато ходене на бягаща пътека при 55% VO2peak, докато IntEx се състоеше от 4 минути интервали с висока интензивност при 80% VO2peak, разделени от 3 минути активно възстановяване (50% VO2peak) [36]. Разходът на енергия за упражнения се измерва с помощта на непряка калориметрия (метаболитна количка ParvoMedics ’TrueOne 2400, Солт Лейк Сити, Юта, Юта, САЩ). След упражнението участниците почиваха на легнал стол за около 125 минути. Плазмените нива на иризин се определят при t = 0, 30, 50, 80 и 190 минути, където упражненията се извършват между t = 10–65 минути. Пикови стойности на иризин се наблюдават при t = 50 минути.

Пиковата консумация на кислород (VO2peak) се оценява чрез непряка калориметрия, като се използва непрекъснат протокол за бягаща пътека [37]. BOD POD ® е използван за оценка на телесния състав в съответствие с инструкциите на производителя (COSMED USA, Concord, CA) [38].

Анализ на кръвта

Статистически анализ

Еднопосочен дисперсионен анализ (ANOVA) с повтарящи се мерки е използван за оценка на изходните разлики в биохимията на кръвта и плазмените нива на иризин. Основните ефекти на времето върху плазмените концентрации на иризин бяха оценени чрез многократни измервания ANOVA. Проведени са последващи пост хок тестове с корекция на Bonferroni (грешка тип I), за да се оценят разликите в нивата на иризин спрямо изходното ниво. Пиковата промяна, предизвикана от упражнения в иризина, се изчислява като процентна промяна спрямо изходното ниво (t = 0). Нормалното разпределение на данните беше определено с помощта на теста на Шапиро-Уилк. Предполагането за сферичност е тествано чрез теста за сферичност на Mauchly. Pearson r се използва за оценка на връзките между иризина и телесния състав и химията на кръвта. Всички статистически анализи бяха извършени с помощта на статистически софтуер SPSS версия 20 (IBM Corporation, Armonk, NY, USA). Данните са показани като средно ± SEM, освен ако не е посочено друго. Р 0,05); обаче, лактат на гладно, инсулин и с-пептид са били по-високи по време на ModEx в сравнение с деня на изследване NoEx (P Таблица 1. Характеристики на участниците и изходна химия.

Корелацията е изчислена чрез Pearson r.

В началото плазмените нива на иризин не се различават между дните на изследване (P = 0,13) и не се различават във времето по време на NoEx (Фигура 2А). Концентрациите на иризин обаче са били повишени по време на тренировка както в ModEx, така и в IntEx (Фиг. 2А, Р Фиг. 2. Единичен пристъп на умерено и високоинтензивно упражнение е увеличил плазмения иризин по време на тренировка.

А) криви на иризин със или без остри физически упражнения; Б) индивидуални отговори на иризин по време на NoEx, ModEx и IntEx. Стойностите се изразяват като средна стойност ± SEM. NoEx, без упражнения; ModEx, непрекъснато умерено упражнение; IntEx, интервални упражнения с висока интензивност. * P 5% промяна (т.е. увеличаване или намаляване) в иризина спрямо базалната стойност е определена като значим отговор. При това предположение открихме, че 68,2% и 63,6% от индивидите са се увеличили, докато 9,1% и 13,6% са намалили плазмените концентрации на иризин по време на тренировка, съответно за ModEx и IntEx (Фигура 2Б). Напротив, по време на NoEx приблизително една трета от пациентите се увеличава, намалява или не показва промени в плазмения иризин, което показва липса на предсказуем модел (Фигура 2Б). Забележително е, че 61,8% от нивата на иризин на пациентите са останали повишени по време на периода на възстановяване на ModEx, докато 37,8% са били повишени след IntEx. От фиг. 2В става ясно, че множество индивиди реагират по различен начин на интензивността на упражненията, където увеличаването, намаляването или липсата на отговор в концентрациите на иризин по време на ModEx не съответства последователно на модела по време на IntEx. Освен това, като цяло изглежда, че ModEx може да доведе до по-предсказуеми отговори на иризин в сравнение с IntEx.

Като се има предвид, че последните препоръки предпазват от сравнения между комплекти между търговски комплекти ELISA на иризин [33], сравнихме EK-067-29 (Phoenix Pharmaceuticals, Inc.) с AG-45A-0046EK-KI01 (Adipogen International Liestal, Швейцария ) ELISA комплекти за осигуряване на контекст в същата кохорта от индивиди. Поразително е, че установихме средно 230 пъти по-високи нива на иризин с комплекта ELISA на Adipogen International irisin (AG-45A-0046EK-KI01) в сравнение с EK-067-29 (Phoenix Pharmaceuticals, Inc.) (Данните не са показани), като по този начин засилващи опасения, повдигнати от Polyzos и Mantzoros [33].

Дискусия

Доколкото ни е известно, това е първото проучване, което отчита нива на циркулиращ иризин по време на тренировка. Установихме, че при млади затлъстели жени концентрациите на циркулиращ иризин се увеличават умерено по време на остър пристъп на упражнения; въпреки това, за разлика от нашата хипотеза, пиковото от упражненията увеличение не се увеличава по време на IntEx. В допълнение, ние съобщаваме за това, което изглежда е диморфно повишаване на иризина след тренировка между ModEx и IntEx, където нивата на иризин са склонни да останат повишени> 2 часа след ModEx, но не и IntEx (т.е. връщане към изходното ниво в рамките на 15 минути след тренировка) . В съответствие с повишаването след ModEx, няколко проучвания със здрави индивиди показват, че острото упражнение стимулира освобождаването на иризин непосредствено след упражнение [23, 26, 42–44], докато индуцираният от упражнения отговор на иризин при затлъстели индивиди са противоречиви [35, 43, 45 ]. Някои от тези противоречиви доклади могат отчасти да се отдадат на несъответствия в измерването и докладването на иризин, както беше обсъдено по-рано [30, 33, 46, 47].

Връзката между иризина и затлъстяването и масата без мазнини е предмет на дебат. Иризинът е идентифициран като миокин, но неговата роля в биологията се простира отвъд мускулите (т.е. произвежда се от мастна тъкан в допълнение към мускулите [48, 49]). Следователно, прогнозирането на връзката му с описателните мерки за състава на тялото може да бъде трудно. Всъщност открихме обратна връзка между иризина и чистата маса. Това откритие е в съответствие с предишни данни при мъже и жени, подложени на упражнения за сила [50, 51]. Други обаче показват положителна връзка между иризин и ИТМ, мускулна маса (т.е. бицепс) и маса без мазнини [35, 52] и предполагат, че масата без мазнини е основният предиктор за нивата на иризин. По този начин изглежда, че обикновените маркери за телесен състав може да не са постоянни показатели за нивата на иризин.

Малко проучвания са изследвали предизвикания от упражнения отговор на иризин през следобеда. Следобедният период е време, което отразява общо състояние след хранене (т.е. след закуска и обяд), в което реакциите при упражненията могат да се различават в сравнение с пост през нощта [53]. Възможно е ефектите по време на деня (т.е. дневни вариации) да повлияят на реакцията на ирисин при остри физически упражнения. В това проучване изходните концентрации на иризин бяха измерени на приблизително 1600 часа, веднага последвани от

Интригуващо наблюдение на настоящото проучване е индивидуалната вариабилност между ModEx и IntEx (Фигура 2Б). Разходът на енергия за упражнения се поддържа постоянен, така че всички субекти изразходват 400 kcal по време на тренировка. По този начин успяхме да направим сравнение между интензивността на упражненията, независимо от разхода на енергия. Заедно 65% от хората значително повишават нивата на иризин по време на тренировка. За наша изненада обаче по-малко от половината (40,8%) от отговорилите показаха увеличение на иризина по време на ModEx и IntEx. Всъщност 22,6% от същите субекти са отговорили като са се увеличили по време на едно състояние на упражнение и са намалели по време на другото състояние на упражнение. Установихме също, че от неотговорилите само 2 субекта са отговорили в същата посока на ModEx и IntEx. Възможно е интензивността на упражненията да инициира отчетливи разлики в баланса между секрецията на иризин и клирънса на иризин; все пак това остава да се покаже. Съответно последиците от тези констатации са неизвестни и налагат допълнително разследване.