Упражнения и спортни науки, и

Лаборатория за човешко представяне и

Катедри по биохимия,

Център за диабет/затлъстяване, Университет Източна Каролина, Грийнвил, Северна Каролина 27858

Катедри по биохимия,

Център за диабет/затлъстяване, Университет Източна Каролина, Грийнвил, Северна Каролина 27858

Хирургия и

Център за диабет/затлъстяване, Университет Източна Каролина, Грийнвил, Северна Каролина 27858

Хирургия и

Хирургия и

Хирургия и

Упражнения и спортни науки, и

Лаборатория за човешко представяне и

Център за диабет/затлъстяване, Университет Източна Каролина, Грийнвил, Северна Каролина 27858

Резюме

Целта на това проучване беше да се провери хипотезата, че типът мускулни влакна е свързан със затлъстяването. Типът влакна беше сравнен 1) при слаби и затлъстели жени, 2) в кавказки (C) и афро-американски (AA) жени, и 3) при лица със затлъстяване, отслабнали след операция на стомашен байпас. Когато е постно (индекс на телесна маса 24,0 ± 0,9 kg/m 2, н = 28) и затлъстяване (34,8 ± 0,9 kg/m 2, н = 25) са сравнени жени, има значителни (P скелетната мускулатура е хетерогенен орган, състоящ се от различни фенотипи на мускулните влакна. В скелетните мускули на човека хистохимичното оцветяване за чувствителна към рН активност на миозин АТФазата разкри две основни класификации на влакната тип I и тип II влакна (3,28, 31). Бързо потрепващите се влакна тип II могат да бъдат категоризирани най-общо във влакна тип IIa и тип IIb, въпреки че съществуват и други подкласове (3, 29, 31). Мускулните влакна от тип I или бавно потрепване са склонни да бъдат окислителни и васкуларизирани, докато влакната тип IIb (бързо потрепване) са гликолитични по природа (28,31). Влакната от тип I също са чувствителни към инсулин в сравнение с мускулите от тип II (8, 13, 17).

При хората може да има значителна хетерогенност на типовете мускулни влакна в дадена смесена мускулна група. Симоно и Бушар (32) стигат до извода, че в vastus lateralis ≥25% от населението на Северна Америка от Кавказ притежава или по-малко от 35%, или повече от 65% влакна тип I; докладван е диапазон от 13–98% влакна тип I (31). Няколко фактора могат да бъдат свързани с такава дисперсия. Забелязахме, че индивидите със затлъстяване показват по-малко мускулни влакна от тип I и повече тип IIb, отколкото слабите субекти (9). Други изследвания съобщават за отрицателна връзка между затлъстяването и относителния процент на мускулни влакна от тип I (9, 21, 36) и увеличен процент на мускулни влакна от тип IIb при пациенти с диабет тип 2 (9, 23) в техния инсулин- устойчиво потомство (27) и при затлъстели лица (18, 19, 21, 23). Подобни открития правят изкушаващо да се спекулира, че съществува връзка между състава на мускулните влакна и затлъстяването.

Целта на настоящото проучване беше да се провери хипотезата, че типът мускулни влакна е свързан със затлъстяването. Тествахме тази хипотеза по няколко начина. Първо се сравнява типът мускулни влакна при затлъстели и слаби жени. Второ, настоящите статистически данни показват, че в Съединените щати афро-американските жени имат повишено разпространение на затлъстяването, по-устойчиви са на инсулин, показват намалена способност да окисляват мазнините и имат двойна честота на диабет тип 2 в сравнение с жени от Кавказка 2, 4, 10, 14, 20-22, 25). Ако затлъстяването е свързано с типа мускулни влакна, затлъстелите афро-американски жени биха имали по-малко влакна от тип I, отколкото техните кавказки колеги. И накрая, хората със затлъстяване често проявяват склонност към относително минимална загуба на тегло с намеса и/или са склонни към рецидив на тегло (15, 25, 29, 37). Това може да е функция на затруднената способност на скелетните мускули да окисляват липиди (15), което може да бъде свързано с намалено разпространение на мускулни влакна от тип I. Поради това определихме дали съставът на мускулните влакна корелира със способността за намаляване на телесната маса с намеса за отслабване.

Проучване дизайн и предмети.

Субектите са жени, подложени на елективна коремна операция (хистеректомия или стомашен байпас). Телесната маса, ръстът, етническата принадлежност и възрастта са записани като част от предоперативните процедури. Субектите са категоризирани в групи въз основа на етническа принадлежност (кавказка, афро-американска) и статус на затлъстяване. По време на операцията е получена биопсия на ректуса на корема за последващи анализи на типа влакна. Всички процедури бяха одобрени от Университетския съвет за преглед и беше получено информирано съгласие преди всякакви процедури. Някои от пациенти със затлъстяване, претърпели операция на стомашен байпас, също са били изследвани ~ 12 месеца след операцията, когато са били стабилни в теглото си (29). Бяха получени маса и ръст и бяха изчислени намаляването на телесната маса и индекса на телесна маса (ИТМ) и близостта до идеалното тегло (29).

Тип влакна.

Типът мускулни влакна се определя с методи, използвани преди това в тази лаборатория (9). Накратко, участък (20–50 mg) от ректуса на корема беше дразнен и монтиран в смес от ОСТ/тригакантна смола. Монтираният мускул беше замразен в изопентан, охладен над течен азот. Мускулът се разделя на 10-μm филийки и се оцветява за АТФазна активност при рН 4,54 и 10,9 (3). Този диапазон на рН позволява разграничаването на влакна от тип I, IIa и IIb (3). Лицата, преброяващи влакната, не са знаели естеството на субектите (т.е. раса, статус на затлъстяване).

Отслабване.

Някои от пациентите са боледуващи със затлъстяване (> 100 lbs над идеалното телесно тегло) жени, подложени на операция на стомашен байпас, за да предизвикат загуба на тегло (29). За да се изследва връзката между вида на мускулните влакна и загубата на тегло, телесната маса е получена при постоперативно клинично посещение ~ 12 месеца след операцията. Определена е връзката между промяната в телесната маса с интервенция и състава на мускулните влакна по време на операцията.

Статистика.

Използва се факториален анализ на вариацията (ANOVA) за сравняване на характеристиките на мускулните влакна между групите според затлъстяването или етническата принадлежност. 2 × 2 факториална ANOVA беше използвана, за да се тества за взаимодействие между затлъстяването и етническата принадлежност. Използвани са сравнения на контраста, за да се определи специфичната разлика, когато е получено значително взаимодействие. Повторените мерки ANOVA бяха използвани за тестване на разлики с интервенция за отслабване. Извършени са коефициенти на корелация на Пиърсън, за да се изследва връзката между типа мускулни влакна и загубата на тегло. Тълкуването беше подобно, когато данните бяха сравнени с непараметрични методи. Статистическата значимост беше обозначена в P ≤ 0,05 ниво.

Субекти.

ИТМ и възрастта са представени в таблица 1. По групи субектите са слаби афроамериканци (н = 8), затлъстели афро-американци (н = 11), постно кавказки (н = 20), или затлъстели кавказки (н = 14). Средните данни за населението за възрастта са 41,4 ± 0,9 години; за ИТМ, 28,8 ± 0,9 kg/m 2; за влакна тип I, 48,9 ± 1,6%; за влакна от тип IIa, 32,2 ± 1,1%; а за влакна тип IIb - 18,9 ± 1,4%. По-голямата част от жените (н = 51) в тази популация са били подложени на хистеректомия. Субектите, подложени на операция на стомашен байпас, са класифицирани като болестно затлъстяващи (ИТМ> 40 kg/m 2 или> 45,5 kg над идеалното телесно тегло).

Таблица 1. Индекс на възрастта и телесната маса за субектите

Стойностите са средни стойности ± SE; n, не. в група. ИТМ, индекс на телесна маса.

* Значително различен (P 2; диапазон за слаба група 18,0–27,8 kg/m 2; диапазон за група със затлъстяване 28,6–46,5 kg/m 2). Слабите субекти имаха значително (P

загубата

Фиг. 1.Затлъстяване, определено от индекса на телесна маса (ИТМ) (A) и тип мускулни влакна (тип I%, Б.; тип IIb%, ° С) в постно (н = 28) и затлъстяване (н= 25) жени. * Значителна разлика (P


Фиг. 2.Връзка между затлъстяването (ИТМ) и процента на мускулните влакна тип IIb при слаби и затлъстели жени.

Тип мускулни влакна, затлъстяване и етническа принадлежност.

Както е представено на фиг. 3, афро-американските субекти притежават значително (P

Фиг. 3.Сравнение на типа мускулни влакна (тип I%, A; тип IIb%, Б.) на кавказки (н = 34) и афро-американски (н = 19) жени. * Значителна разлика (P

Имаше значително взаимодействие между етническата принадлежност и статуса на затлъстяването (P = 0,03), когато се сравняват процентите на мускулни влакна тип I. Както е представено на фиг.4, няма разлика (P

Фиг. 4.Сравнение на тип I (A) и тип IIb (Б.) мускулни влакна при слаби и затлъстели кавказки и афро-американски жени. Брой субекти във всяка група: слаби афроамериканци (н = 8); затлъстели афро-американци (н = 11); постно кавказки (н = 20); затлъстели кавказки (н= 14). * Значителна разлика (P

Имаше значително взаимодействие (P = 0,03), когато процентът на мускулните влакна тип IIb е сравнен между слаби и затлъстели кавказци и афро-американци. Както е представено на фиг. 4, няма разлика (P 2 и намаля до 37,8 ± 2,2 kg/m 2 след загуба на тегло (P

Фиг. 5.Връзки между загубата на ИТМ (A) и излишната телесна маса (Б.) и процента на мускулните влакна тип I при пациенти със затлъстяване със стомашен байпас pass12 месеца след операцията.

Не е ясно дали намаленият процент от мускулни влакна тип I се е развил по време на състоянието на затлъстяване или това е присъщ дефект, предразполагащ индивидите към затлъстяване. Симоно и Бушар (32) изчисляват, че ∼45% от вариацията във вида влакна при хората се обяснява с наследствени фактори и 40% от околната среда. Фактор, свързан с наследствеността и начина на живот, който може да повлияе на типа влакна, е хиперинсулинемията. Затлъстелите индивиди обикновено показват повишени плазмени концентрации на гладно и/или след хранене (25). При гризачите предизвикването на хиперинсулинемия с инфузия на инсулин води до повишен процент на мускулни влакна тип IIb за сметка на влакна тип I (11). При хората съобщаваме (12) за увеличаване на mRNA на изоформа IIx (IIb) на тежка верига на миозин след 3 часа инфузия на инсулин. Следователно не може да се разбере дали намаленият процент на тип I и увеличените проценти на мускулните влакна от тип II и тип IIb са следствие или присъщ аспект на състоянието на затлъстяване.

Затлъстяването варира значително при субектите, разгледани в това проучване (фиг. 2). Интересна констатация е, че въпреки тази хетерогенност, средният тип мускулни влакна за ректуса на корема е приблизително 50% от влакна тип I (48,9 ± 1,6%). По този начин нашите данни се съгласяват с други констатации от vastus lateralis (виж Реф. 31), сочещи, че средният тип фибри за повечето смесени мускулни групи при хората е ∼50% тип I и 50% мускулни влакна тип II. Настоящото проучване обаче предоставя допълнителната информация, че етническата принадлежност и затлъстяването са фактори, които трябва да се имат предвид при изследването на типа мускулни влакна. Във връзка с етническата принадлежност, Ama et al. (1) съобщава за повишен процент на влакна тип II при слаби афро-американски мъже в сравнение с кавказки. В настоящото проучване наблюдавахме подобна расова разлика (фиг. 3) при жените. Преобладаването на влакна от тип II в нашите афро-американци в сравнение с американците от кавказка раса, се дължи предимно на затлъстелите индивиди, тъй като няма разлика в типа влакна между слабите афро-американски и кавказки жени (фиг. 4).

В обобщение, наблюдавахме намален процент от тип I и увеличен процент на мускулни влакна тип IIb при затлъстели индивиди в сравнение с техните слаби колеги. Имаше и намален процент на мускулни влакна тип I при затлъстели афро-американски жени в сравнение с затлъстели кавказки жени. Това корелира с по-високата честота на затлъстяване и по-голямо наддаване на тегло, отчетено при афро-американски жени. И накрая, пациенти със затлъстяване с по-голям процент мускулни влакна от тип I са склонни да губят повече телесна маса с намеса за отслабване. Тези открития показват, че съществува връзка между типа мускулни влакна и затлъстяването.

Техническа помощ беше предоставена от Джейсън Берггрен, Сюзън Дрейпър, Алис Хаят, Ед Тапскот и Жаоджун Ву.

СТЪПКИ

Този проект е подкрепен от Националния институт по диабет и храносмилателни и бъбречни заболявания безвъзмездна помощ DK-56112 (на J. A. Houmard).

Адрес за заявки за повторно отпечатване и друга кореспонденция: C. J. Tanner, Human Performance Laboratory, Rm 371, Ward Sports Medicine Bldg., University of East Carolina, Greenville, NC 27858 (E-mail: [email protected] ECU. EDU).

Разходите за публикуване на тази статия бяха покрити отчасти чрез плащането на такси за страница. Следователно статията трябва да бъде маркирана с „реклама”В съответствие с 18 U.S.C. Раздел 1734 единствено, за да посочи този факт.

Публикувано за първи път на 18 декември 2001 г .; 10.1152/ajpendo.00416.2001