Departamentul de Științe Clinice, Centrul de Cercetări Clinice, Spitalul Universitar Malmö, Universitatea Lund, Malmö, Suedia;

Departamentul de Științe Clinice, Centrul de Cercetări Clinice, Spitalul Universitar Malmö, Universitatea Lund, Malmö, Suedia;

Departamentul de Științe Clinice, Centrul de Cercetări Clinice, Spitalul Universitar Malmö, Universitatea Lund, Malmö, Suedia;

Centrul suedez de cercetare în domeniul sporturilor de iarnă, Departamentul de Științe ale Sănătății, Universitatea Mid Sweden, Östersund, Suedia;

Departamentul de Științe Clinice, Centrul de Cercetări Clinice, Spitalul Universitar Malmö, Universitatea Lund, Malmö, Suedia;

Departamentul de Științe Clinice, Centrul de Cercetări Clinice, Spitalul Universitar Malmö, Universitatea Lund, Malmö, Suedia;

Laboratorul de Genomică Translațională, Divizia de Epidemiologie și Genetică a Cancerului, Institutul Național al Cancerului, Institutele Naționale de Sănătate, Bethesda, Maryland;

Departamentul de Științe Clinice, Centrul de Cercetări Clinice, Spitalul Universitar Malmö, Universitatea Lund, Malmö, Suedia;

Departamentul de Științe Clinice, Centrul de Cercetări Clinice, Spitalul Universitar Malmö, Universitatea Lund, Malmö, Suedia;

Departamentul de Științe ale Sănătății, Divizia de Fizioterapie, Universitatea Lund, Lund, Suedia;

Departamentul de Științe Clinice, Centrul de Cercetări Clinice, Spitalul Universitar Malmö, Universitatea Lund, Malmö, Suedia;

Departamentul de Științe ale Sănătății, Divizia de Fizioterapie, Universitatea Lund, Lund, Suedia;

Unitatea de epidemiologie moleculară genetică, Centrul de diabet al Universității Lund, Centrul de cercetare clinică, Malmö, Suedia; și

Departamentul de Științe ale Sănătății, Divizia de Fizioterapie, Universitatea Lund, Lund, Suedia;

Departamentul de Științe Clinice, Unitatea de Fiziologie Clinică și Medicină Nucleară, Universitatea Lund, Malmö, Suedia

Departamentul de Științe Clinice, Centrul de Cercetări Clinice, Spitalul Universitar Malmö, Universitatea Lund, Malmö, Suedia;

Departamentul de Științe Clinice, Centrul de Cercetări Clinice, Spitalul Universitar Malmö, Universitatea Lund, Malmö, Suedia;

Departamentul de Științe Clinice, Centrul de Cercetări Clinice, Spitalul Universitar Malmö, Universitatea Lund, Malmö, Suedia;

Adresa pentru cereri de reimprimare și alte corespondențe: O. Hansson, Diabetes and Endocrinology, SUS, CRC, Entrance 72, Bldg. 91, nivelul 12, 20502 Malmö, Suedia (e-mail: [e-mail protejat]).

Abstract

diabetul de tip 2 este o boală caracterizată prin rezistență la insulină periferică și eșecul celulelor β pancreatice pentru a compensa necesitatea crescută de insulină. În ciuda identificării multor loci legate de diabetul de tip 2, ele explică vârful o 2) (6). În studiul de față, ne-am propus să testăm ipoteza că un fond FH + afectează răspunsul la o intervenție de efort comparativ cu controalele FH-.

Cohorta de studiu.

Tabelul 1. Caracteristicile clinice ale participanților la inițierea studiului

P valoarea descrie semnificația diferenței dintre participanții fără și cu ereditate de gradul I a diabetului de tip 2 (grupuri FH- și respectiv FH +) utilizând Mann-Whitney U-test (MWU). IMC, indicele de masă corporală; FFM, masă fără grăsimi; V ‡ o 2peak, consumul maxim de oxigen; HbA1c, hemoglobină glicozilată; HOMA-IR, evaluarea modelului de homeostazie a rezistenței la insulină; HOMA-β, model de homeostazie a funcției celulei β; ADNmt, ADN mitocondrial; ADNc, ADN nuclear.

Intervenție de exercițiu.

Biopsie musculară și prelevare de probe.

Biopsiile musculare au fost efectuate înainte și după intervenția exercițiului din dreapta vastus lateralis mușchi sub anestezie locală (lidocaină 1%), folosind un ac Bergström de 6 mm (Stille). Participanții au fost instruiți să nu efectueze niciun exercițiu energic în decurs de 48 de ore înainte de biopsie și să postească de la 22:00 în ziua precedentă. ARN-ul a fost izolat folosind kitul de țesut fibros RNeasy (Qiagen). Concentrația și puritatea au fost măsurate folosind un spectrofotometru NanoDrop ND-1000 (raport de absorbanță 260- 280 nm> 1,8 și raport de absorbanță 260- 230 nm> 1,0) (NanoDrop Technologies, Wilmington, DE). Nu s-au observat semne majore de degradare folosind electroforeza pe gel de agaroză și chipsurile de gel Experion ADN 1K (Bio-Rad). Conținutul de ADN mitocondrial (ADNmt) a fost cuantificat utilizând PCR cantitativă, comparând genele mitocondriale 16S și ND6 cu gena nucleară RNaseP. Glucoza plasmatică a fost măsurată cu metoda hexokinazei (Beckman Syncron CX System Chemistry), insulina cu ELISA (Dako) și HbA1c a fost măsurată cu HPLC (Mono S, GE Healthcare), așa cum a fost descris anterior (6).

Analiza expresiei.

Sinteza ARNc marcat cu biotină și hibridizarea la Affymetrix Custom Array NuGO-Hs1a520180 GeneChip (http://www.nugo.org) au fost efectuate în conformitate cu recomandările producătorului. GeneChip conține 23.941 seturi de sonde pentru interogatoriu. Imaginile au fost analizate folosind software-ul GeneChip Operating System (Affymetrix). Am folosit fișiere de definire a cipurilor personalizate ENTREZ (http://brainarray.mbni.med.umich.edu) pentru regruparea sondelor individuale în seturi de sonde consistente și remaparea acestora la seturile de gene pentru Affymetrix Custom Array (NuGO-Hs1a520180), care a dus la un total de 16.313 gene. Datele au fost filtrate pe baza apelurilor prezente/absente MAS5.0, care clasifică fiecare genă ca fiind exprimată mai sus (apel prezent) sau nu (apel marginal sau absent). Datele de expresie au fost normalizate utilizând o medie robustă multiarray (12). Datele au fost analizate pentru FH + și FH− separat, datorită diferenței în cantitatea de exercițiu efectuat. A fost utilizat un model de regresie pentru a identifica modificările expresiei dependente de volumul exercițiului. Gene cu P o 2 vârf a fost atins atunci când raportul de schimb respirator a depășit 1,10. Senzorii de gaz au fost calibrați înainte de fiecare test cu un amestec de gaze certificat, iar fluxul de aer a fost calibrat folosind o seringă de calibrare.

Statistici.

Diferențele dintre grupuri au fost analizate folosind Mann-Whitney nonparametric U-teste și test de rang Wilcoxon și P o 2 vârf și scădere a greutății corporale și a circumferinței taliei.

Pe parcursul celor 216 de zile de intervenție la efort, participantul mediu a participat la 39 de sesiuni de antrenament cu o durată de 1 oră (interval 11-107 sesiuni), cheltuind 18,8 MJ prin exercițiu (interval 5,3-42,1 MJ). În timpul intervenției, atât V • o 2 vârf/kg, cât și V 2 o vârf/kg masă fără grăsime au crescut cu 14% și 13% (ambele P

Tabelul 2. Modificările din perioada de intervenție de 216 de zile

Toate FH− FH+ Înainte După Înainte După Înainte După MediaSDMeanSDWilcoxon P valueMeanSDMeanSDWilcoxon P valueMeanSDMeanSDWilcoxon P valoareGreutate, kg93,711.492,511.50,02594,810.294.310.50,64792,412.890,412.60,009IMC, kg/m 2 28.72.928.33.00,02529.02.928,83.00,61628.42.827,82.90,009Circumferința taliei, cm99,68.096,97.9 o 2peak/kg, ml · kg −1 · min −1 31.44.735.75.6 o 2peak/FFM, ml · kg FFM −1 · min −1 41,05.046,55.8

fizice

FIG. 1.A: intensitatea medie a exercițiului în timpul sesiunii de antrenament măsurată în wați (W) la participanții fără (FH−; ●) și cu ereditate de gradul I al diabetului de tip 2 (FH +; ■). Fiecare punct reprezintă un individ, iar linia indică mediana, P = 0,441. B: volumul exercițiului în grupurile FH− și FH + în timpul intervenției. Fiecare punct reprezintă un individ, iar linia indică mediana, P

Datorită diferenței mari de volum de efort între grupuri, am folosit regresia multiplă pentru a evalua efectele exercițiului în grupurile FH- și FH + separat. Volumul de exercițiu a prezis scăderea greutății și circumferinței taliei și creșterea V ̇ 2 de vârf/kg mai puternică în grupul FH− (P = 0,018, P = 0,008 și P = 0,001, respectiv), comparativ cu grupul FH +P = 0,249, P = 0,087 și P = 0,068, respectiv). Volumul exercițiului nu a prezis creșterea mtDNA în FH- și nici în FH + într-un mod semnificativ (P = 0,601 și P = 0,105, respectiv, Tabelul 3). Atunci când se trasează modificarea greutății, circumferinței taliei și a vârfului V/o 2/kg pentru a exercita volumul, grupul FH− are o relație mai puternică în comparație cu FH + (Fig. 2). Intensitatea relativă în% HRR nu a avut efecte puternice asupra acestor variabile (Tabel suplimentar S1; Material suplimentar pentru acest articol este disponibil online pe site-ul jurnalului).

Tabelul 3. Analiza de regresie univariată a variabilelor în relația lor cu exercițiul în megajoule

Diferențe semnificative (P

FIG. 2.A - C: relația dintre cheltuielile de energie și modificarea greutății (A), circumferinta taliei (B) și consumul maxim de oxigen (vârful V ‡ o 2)/kgC) în grupul FH− (●). D - F: relația dintre cheltuielile de energie și greutatea (D), circumferinta taliei (E), și V ̇ o 2 vârf/kg (F) în grupul FH + (■). A lui Spearman r este dat pentru fiecare corelație.

Expresia genei în mușchiul scheletic în raport cu volumul de efort și starea FH.

În primul rând, am investigat efectele exercițiului asupra modificării valorii medii a centrului (o reprezentare a expresiei tuturor genelor incluse într-o cale definită) a unui număr de căi care au fost identificate în studiul de bază (6). Genele implicate în metabolism și glicoliză (GO: 0008152 și GO: 0006096) au crescut semnificativP = 0,045 și P = 0,007, respectiv) datorită exercițiului în grupul FH−, dar nu s-a putut observa o astfel de modificare în grupul FH +P = 0,418 și P = 0,639, respectiv) (Tabelul 4). Intensitatea relativă în% HRR nu a afectat expresia acestor căi (Tabel suplimentar S2).

Tabelul 4. Analiza regresiei centrului mediu al căilor selectate influențate de exercițiu

Valorile β și SE sunt pentru gigajoule de exercițiu. FA, acid gras.

Tabelul 5. Căile GO și KEGG sunt supra-reprezentate în rândul genelor care prezintă o expresie crescută cu exerciții fizice în grupurile FH- și FH +

GO, Ontologie genică; KEGG, Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes; C, nu. de gene din categoria, O, nr. a genelor observate din categorie, R, raportul dintre îmbogățirea și genele așteptate, Adj P, P valoare ajustată pentru comparații multiple.

În acest studiu, am evaluat răspunsul la o intervenție de efort la subiecți sănătoși, toleranți la glucoză, cu subiecți FH și FH +, cu cele două grupuri similare în ceea ce privește vârsta, IMC și vârful VTM2. În special, indivizii FH + au petrecut mai mult timp făcând exerciții fizice decât cei din grupul FH-, cheltuind cu 61% mai multă energie pentru exerciții în timpul perioadei de intervenție. Este posibil ca expunerea participanților la FH + la consecințele diabetului în familie să-i fi motivat să-și mărească exercițiul într-o măsură mai mare în timpul studiului, comparativ cu participanții la FH-. Diferența observată în volumul exercițiilor ne-a determinat să analizăm datele din grupurile FH− și FH + separat, pentru a evita interpretarea greșită între efectele exercițiului și fundalul FH. În analiza de regresie, grupul FH + a răspuns mai puțin la exerciții fizice în ceea ce privește greutatea, circumferința taliei și vârful VTM2. Deși această diferență între grupuri nu a fost testată oficial, a indicat faptul că fundalul FH + poate limita răspunsul la exercițiu. Intensitatea individuală a exercițiului nu a fost un factor determinant major pentru răspunsul la efort în acest studiu.

Mai multe studii descriu răspunsul la efort la pacienții cu diabet zaharat de tip 2 și au raportat creșterea volumului mitocondrial și creșterea activității enzimelor oxidative după efort (21, 34, 35, 39, 41). De acord, analiza noastră arată o densitate mitocondrială crescută atât în ​​grupurile FH-, cât și în grupurile FH + (cu 45%) după intervenție și, de asemenea, o expresie crescută a genelor în calea de fosforilare oxidativă în grupul FH−. Cu toate acestea, în acest studiu, am investigat și efectul volumului de efort în raport cu beneficiile obținute. Această analiză a indicat că există un câștig mai mic pe volum de exercițiu în grupul FH + vs. FH−, dar nu s-a făcut niciun test statistic formal al acestei observații din cauza diferenței în exercițiul efectuat între grupuri. Sunt în mod clar necesare studii suplimentare pentru a determina optimul, frecvența, intensitatea și tipul de exercițiu pentru acest grup cu risc de boală metabolică.

Diferența de volum de efort între grupurile FH- și FH + este o limitare a studiului: de exemplu, nu este posibil să se știe dacă participanții la FH− ar câștiga mai puțin pe megajoule de muncă efectuată la volume mai mari de exerciții și, astfel, ar avea un răspuns la exerciții mai asemănător cu cel al grupului FH- la aceste niveluri de exercițiu. Cu toate acestea, datele noastre susțin descoperirile anterioare, cu o creștere mai mică a vârfului VTM2 (23) și o reglare mai scăzută a producției musculare de ATP (13) și a metabolismului glucozei (25) la participanții la FH + și adaugă un nou nivel de observații în termeni de descriere detaliată a expresiei musculare.

În concluzie, chiar și o creștere relativ modestă a activității fizice pe parcursul a 7 luni îmbunătățește capacitatea fizică și, prin urmare, unii factori de risc cardiometabolici. Deși nu s-a făcut niciun test statistic formal între grupuri, acest studiu indică faptul că indivizii cu antecedente familiale de diabet par să câștige mai puțin prin creșterea volumului de efort, în termeni de expresie genică, scădere în greutate, circumferința taliei și vârful V ̇ 2, indicând faptul că fundalul genetic poate influența răspunsul în acest grup.

Niciun conflict de interese, financiar sau de altă natură, nu este declarat de autor (i).