Резюме

Доброволците са били с тегло стабилно (± 2 kg телесно тегло) в продължение на поне 6 месеца преди проучването. Нито един от доброволците не е имал диабет тип 2, нито са участвали в някакви редовни упражнения преди проучването. Лица с коронарна болест на сърцето, периферни съдови заболявания или клинично значима хиперлипидемия (плазмени триглицериди> 3,95 mmol/l или общи нива на холестерол> 7,76 mmol/l) бяха изключени. Лица с лекувана или нелекувана хипертония бяха изключени. Протоколът беше одобрен от Институционалния съвет за преглед на университета в Питсбърг и всички доброволци дадоха писмено информирано съгласие.

мазнините

Двуенергийна рентгенова абсорбциометрия.

Масата на цялото тяло (FM) и масата без мазнини (FFM) бяха оценени чрез двуенергийна рентгенова абсорбциометрия (Lunar модел DPX-L; Lunar, Madison, WI) с помощта на софтуерна версия 1.3Z.

Компютърна томография.

Площите на напречното сечение и местоположението на мастната тъкан в корема и бедрото бяха определени с помощта на компютърна томография (КТ) (9800 CT скенер; General Electric, Milwaukee, WI) и предлагания в търговската мрежа софтуер (Sice-O-Matic; Tomovision, Montreal, Канада). Коремната подкожна и висцерална мастна тъкан бяха измерени в едно изображение, получено в пространството на гръбначния диск L4-L5, използвайки утвърден метод (25). Характеристиките на средната част на бедрото, мастната тъкан и мускулната атенюация също се определят с CT, дефинирани от областите на интерес със стойности на затихване на мастната тъкан (-30 до -190 единици Hounsfield; [HU]) и скелетните мускули (0-100 HU) ). По-нататък мускулната област се характеризира със средната си стойност на затихване в този диапазон, представляваща маркер на мускулното съдържание на липиди, така че по-ниските стойности на затихване отразяват по-високото съдържание на липиди (26). Мастната тъкан на бедрото се отличава допълнително с ръчно проследяване като интермускулна мастна тъкан на бедрото, субфасциална мастна тъкан и подкожна мастна тъкан, както е описано по-горе (27).

Максимален аеробен капацитет.

Максималният аеробен капацитет (V o 2max) беше измерен с помощта на инкрементален протокол на електронно спирачен велоергометър (Sensormedics, Yorba Linda, CA). Пулсът, кръвното налягане и електрокардиограмата са записани преди, по време и непосредствено след този тест. Консумацията на кислород (V o 2) се изчислява чрез директна калориметрия (Sensormedics 2900). Връзката сърдечен ритъм-V o 2 е начертана за всеки човек, за да се осигурят индивидуализирани предписания за интензивността на упражненията и също така да се оценят енергийните разходи по време на упражненията. Тестът за упражнения е прекратен, когато субектът е достигнал волево изтощение или е имал коефициент на дихателен обмен (RER) ≥1.15.

Тест за орален глюкозен толеранс.

В ∼8: 00 ч. Сутринта в Общия клиничен изследователски център, след еднодневно гладуване, субектите поглъщат 40 g · телесна повърхност (m −2) глюкозен разтвор (NERL Diagnostics, East Providence, RI). Плазмената глюкоза и инсулинът са измерени преди поглъщане на глюкоза и на 30, 60, 90 и 120 минути след поглъщане на глюкоза. Общата площ под кривата за орален глюкозен толеранс (OGTT) за глюкоза беше изчислена, като се използва процедура за приближаване на трапец, като се използва нула като базова линия.

Инсулинова чувствителност.

Инсулиновата чувствителност се определя като скорост на изхвърляне на глюкоза Rd през последните 30 минути на 4-часов хиперинсулинемичен (40 mU · m -2 · min-1) -евгликемичен скоба. Субектите са инструктирани да консумират диета за поддържане на теглото, съдържаща най-малко 200 g въглехидрати в продължение на поне 3 дни преди измерванията на инсулиновата чувствителност и да избягват усилена активност за 36-48 часа преди тези проучвания. Постинтервенционните метаболитни оценки бяха извършени 36–48 часа след последната тренировъчна сесия. Вечерта преди измерване на инсулиновата чувствителност субектите получават стандартна вечеря (42 kJ/kg; 50% въглехидрати, 30% мазнини, 20% протеин) и след това гладуват цяла нощ в Общия клиничен изследователски център до приключване на инфузиите на глюкоза и инсулин . Катетър беше поставен във вената на предмишницата за инфузионната инфузия (Humulin; Eli Lilly, Indianapolis, IN) и допълнителен катетър беше поставен в радиалната артерия за вземане на кръв. Евгликемията се поддържа с помощта на регулируема инфузия на 20% декстроза. Не е прилаган индикатор за определяне на изхвърлянето на глюкоза, тъй като се очаква производството на глюкоза в черния дроб да бъде напълно потиснато при тази скорост на инфузия на инсулин при тези недиабетни доброволци. Плазмената глюкоза се определя на интервали от 5 минути по време на скобата.

Системно окисляване на мазнините.

Индиректната калориметрия на цялото тяло се извършва в постабсорбционно състояние и през последните 30 минути инфузия на инсулин, като се използва система за метаболитен монитор на спирометрия с отворен кръг (DeltaTrac, Anaheim, CA), за да се изчисли окисляването на мазнините и глюкозата от дихателната обмяна на газове (28). Беше получено събиране на урина в рамките на една нощ (продължителност ~ 12 часа), за да се оцени окисляването на протеини в цялото тяло.

Протокол за обучение на упражнения.

Проведена е 16-седмична програма от тренировъчни упражнения след приключване на изходните оценки на метаболизма и състава на тялото. Субектите бяха помолени да участват в минимум четири и максимум шест упражнения седмично. За всеки участник се наблюдаваше поне една тренировъчна сесия на седмица, за да се гарантира, че са постигнати целевата интензивност и продължителност на упражненията. Субектите са инструктирани за правилното използване на безжични монитори за пулс (Polar, Kempele, Финландия), за да записват продължителността на упражненията и средния пулс за оценка на седмичните калорични разходи. Водени са дневници на упражненията, включително продължителността на упражненията и средния пулс. През първите 4 седмици субектите са инструктирани да тренират поне 30 минути на сесия с интензивност 60–70% от максималната им сърдечна честота. На 8 седмица доброволците извършиха субмаксимален тест за упражнения V o 2 на велоергометър, за да възстановят връзката между пулса и енергията. През 5-8 седмици упражненията бяха увеличени до 40 минути със същата интензивност. През 9-16 седмици упражненията бяха продължени след 40 минути и интензивността се увеличи до 75% от максималната сърдечна честота.

Индуцирана от енергийни ограничения загуба на тегло.

За да се постигне цел от 10% загуба на тегло, се сравняват намаление от 500–1000 kcal/ден (въз основа на скорошни записи/анамнеза за храна) и ниско съдържание на мазнини (o 2max) и телесен състав, като се използват сдвоени t тестове. Разликите в инсулиновата чувствителност сред интервенционните групи бяха изследвани с помощта на двупосочен ANOVA (група × време). Бивариантният и многовариантният анализ на линейна регресия се използва, за да се определи дали промените във физическата годност, окисляването на мастните киселини или телесния състав са свързани с подобрения в чувствителността към инсулин. Всички статистически данни бяха извършени с помощта на JMP версия 3.1.6 за Macintosh (SAS, Cary, NC).

РЕЗУЛТАТИ

Промените в телесния състав.

След приключване на интервенцията доброволците са загубили средно 8% (7,7 ± 1,1 kg) от първоначалното телесно тегло. По-голямата част от това се състои от загуба на мастна маса (5,8 ± 0,8 kg), което представлява средна загуба от 19% от мастната маса, както е показано в таблица 1, заедно с други промени в телесния състав. Наблюдава се умерен спад на FFM.

Всички доброволци се подложиха на CT изображения за регионално разпределение на мазнините, но за съжаление данните от CT за осем субекта бяха загубени поради непоправими щети на диск за съхранение. От субектите, за които са налични CT данни, коремната висцерална мастна тъкан е намалена с 24% и по същия начин подкожната коремна мастна тъкан е намалена с 21% (Таблица 1). В рамките на бедрото най-голямата абсолютна загуба е на подкожната мастна тъкан на бедрото, но като дял от изходното ниво загубата на междумускулна мастна тъкан на бедрото е най-голяма при 32% (P o 2max) нараства средно с 19,5 ± 2,8% (Таблица 1) . Средният седмичен разход на енергия за упражнения за групата е 1,114 ± 124 kcal/седмица. Средната интензивност на упражнение е 7,4 ± 0,5 kcal/min, а средният разход на енергия за упражнение е 252 ± 20 kcal. Въпреки че предписанието за упражнение се основава на единни насоки, сред участниците имаше значителни разлики в средната им продължителност и интензивност на упражненията.

Подобряване на инсулиновата чувствителност.

Упражнението, съчетано с подобряване на калориите, се подобрява (P −1 · min −1; след OGTT 849 ± 33 mmol · l −1 · min −1), а секрецията на инсулин по време на OGTT, отразена от 2-часовата инсулинова стойност, е само умерено намален (P o 2max и енергийните разходи за упражнения обикновено са свързани с подобрената чувствителност към инсулин. Най-силният прост корелат с подобрената чувствителност към инсулин е повишената скорост на окисление на мазнините на гладно и съответно намаленото RQ на гладно, както е показано в Таблица 3 и фиг. 2. Подобни асоциации се наблюдават по отношение на неоксидативния компонент на инсулиновата чувствителност.

След това беше използван поетапно многовариантният регресионен анализ за изследване на взаимодействието и взаимозависимостта на тези промени във физиологичните и телесните параметри. Повишените нива на гладно за окисляване на мазнините се очертават като най-силният предиктор за подобрена инсулинова чувствителност, което представлява 52% от вариацията. След отчитане на нарастването на степента на окисляване на мазнините на гладно, селективната загуба на субфасциална мастна тъкан се появява следваща, последвана от загубата на обща телесна мазнина като независими предиктори на това подобрение. Тези три променливи, взети заедно, представляват 84% от вариацията в подобрението на инсулиновата чувствителност. Подобреното пощенско абсорбционно окисляване на мазнини остава важен корелат на подобрената чувствителност към инсулин след корекция за загуба на телесни мазнини или подобрена физическа годност в модела.