Субекти

Обобщение

Въведение

Хората с риск от развитие на диабет тип 2 (T2D) са по-склонни да прекарат голяма част от деня в хипергликемично състояние. Повтарящите се епизоди на хипергликемия могат да предизвикат неблагоприятна биохимична каскада, която води до развитие на диабетни и сърдечно-съдови усложнения 1, 2. Редовното умерено до енергично упражнение се противопоставя на множество аспекти на патофизиологията на T2D и сърдечно-съдови заболявания 3, 4, 5, 6. Интересното е, че честите прекъсвания във времето на сесията с епизоди на физическа активност също са свързани с благоприятни метаболитни резултати, дори при лица, които редовно тренират .

Въз основа на тези наблюдения от популационни проучвания, ние изследвахме острите ефекти от чести прекъсвания на продължително седене с пристъпи на физическа активност върху плазмените концентрации на глюкоза и инсулин след хранене. Използвайки кросоувър дизайн, ние забелязахме, че възрастните с наднормено тегло, които прекъсват упражненията си с лека или умерена интензивност, ходят на всеки 20 минути в продължение на 2 минути през деня, намаляват нивата на глюкоза и инсулин след хранене (съответно -27% и -23%) 9. По-специално не са наблюдавани статистически значими разлики между интервенциите с лека и умерена интензивност. В последващо проучване изследвахме кумулативните ефекти от интервенцията на интензивността на светлината в продължение на три последователни дни. Намаляването на плазмената глюкоза и инсулина, индуцирано от чести епизоди на активност, се поддържа през трите дни от интервенцията [10]. Други групи са докладвали подобни резултати 11, 12. Молекулярните механизми, лежащи в основата на подобряването на гликемичния контрол след хранене, не са изследвани.

Методи

Резюме на изследването

Данните са получени от участници, наети за две лабораторни проучвания за проектиране на кросоувър, които са подробно описани на други места 9, 10 Проучването "IDLE прекъсвания" изследва острия ефект на прекъсванията с лека и умерена интензивност върху метаболизма на инсулин и глюкоза след хранене. Предвид сходните ефекти на интервенциите с лека и умерена интензивност, проучването "ABLE breakouts" изследва ефекта от прекъсванията на интензивността на светлината само за три дни. Тези проучвания са проведени в съответствие с принципите на Декларацията от Хелзинки (2008), одобрена от Комитета по човешка етика на болница Алфред и регистрирана като клинични изпитвания в регистъра за клинични изпитвания в Нова Зеландия (IDLE: ACTRN12609000656235)./08/2009 и ABLE: ACTRN12610000657022 на 08/11/2010). Писмено информирано съгласие беше получено от всеки участник след обяснение на експерименталните процедури и свързаните рискове. Получено е съгласие за допълнителни процедури за подгрупата лица, които са имали биопсии.

Участници

Процедурите за набиране и подбор са подробно описани по-рано 9, 10. В обобщение, и в двете проучвания допустимите участници са на възраст между 45 и 75 години, с индекс на телесна маса (ИТМ)> 25 kg/m 2, представляващ популация с по-висок риск от диабет 9 и са заседнали (самоотчитане време на седене> 5 часа/ден). Критериите за изключване включват клинично диагностициран диабет, прием на хипогликемични и/или липидни лекарства, тютюнопушене и физическа активност (> 150 минути на седмица упражнения с умерена интензивност в продължение на поне 3 месеца). Скоростта на ходене с умерена интензивност се определя индивидуално с помощта на скалата Borg Rate of Perceived Exertion [RPE] (класиране между 12 и 14) .9, 22 .

Рандомизирани контролирани проучвания

Подробности за методите и процедурите, използвани за рандомизация, оценка на резултатите и оценка в тези две проучвания на рандомизирано контролно проучване, бяха обяснени подробно 9, 10. Схемата на участниците може да бъде намерена в тези два публикувани ръкописа, в които са докладвани основните резултати.

Протокол за изследване

Протоколите за проучване за интервенциите IDLE 9 и ABLE 10 бяха, както следва, условията на изпитването бяха администрирани в произволен ред:

1 дневен протокол

Участниците се явиха в лабораторията на Алфред Център в 19:00 ч., След гладуване през нощта. В антекубиталната вена беше поставен постоянен катетър за почасово събиране на кръв за измерване на концентрациите на глюкоза и инсулин. След изваждането на кръвта на изходното ниво, участниците седяха в продължение на 2 часа, за да постигнат стабилно състояние, преди да консумират стандартизирана тестова напитка, съдържаща 75 g въглехидрати и 50 g мазнини. След това участниците бяха преведени през един от трите протокола за състоянието на теста за оставащите 5 часа:

Непрекъсната сесия: участниците останаха седнали през целия експериментален период, само ставайки от стола, за да се откажат.

Прекъсвания на активността при седене и интензивност на светлината: Участниците се издигаха от седнало положение на всеки 20 минути през целия експериментален период, за да завършат двуминутна сесия на ходене с интензивност на светлината (3,2 км/ч) на бягаща пътека, моторизирана, осигуряваща общо 28 минути интензитет на светлината дейност.

Паузи за седене и активност с умерена интензивност: идентични с условията на седене плюс почивки с интензивност на светлината, но участниците завършиха 2-минутни сесии на бягаща пътека с умерена интензивност между 5,8 до 6,4 km/h на всеки 20 минути, за общо 28 Минимална активност с умерена интензивност.

3 дневен протокол

Участниците пристигнаха в 0800, след като постиха през нощта. На 1 и 3 ден в антекубиталната вена се поставя постоянен катетър за почасово събиране на кръв. Участниците останаха седнали през началния час, за да постигнат стабилно състояние, преди да консумират стандартизирана тестова напитка, съдържаща 75 g въглехидрати и 50 g мазнини, и да попълнят един от двата 6-часови протокола:

Непрекъсната сесия: участниците останаха седнали през целия експериментален период през трите дни, само ставайки от стола, за да отменят. В края на експерименталния протокол участниците бяха инструктирани да се върнат у дома и да ограничат движението само до ежедневни дейности.

Прекъсвания на активността при седене и интензивност на светлината: Участниците се издигаха от седнало положение на всеки 20 минути през целия експериментален период, за да завършат 2-минутен епизод от ходене с интензивност на светлината (3,2 км/ч) на моторизирана бягаща пътека, осигурявайки общо 34 минути. активност на интензитета на светлината/d.

Всяко условие беше разделено от минимум 6 измиващи дни. Седем мъже и 1 жена от 19-те участници в проучването IDLE и петима мъже от 19-те участници в проучването ABLE се съгласиха да дадат биопсични проби, които бяха анализирани в настоящото разследване.

Кръвни проби

Плазмената глюкоза и серумният инсулин бяха измерени, като се използва хексокиназният метод и съответно хемилуминесцентният имуноанализ на микрочастици (Architect ci16200 анализатор, Abbott Diagnostics, North Ryde, NSW, Австралия). Индексът HOMA-IR (модел на хомеостаза за оценка на инсулиновата резистентност) беше изчислен, като се използва кръвна глюкоза на гладно и концентрации на инсулин [глюкоза (mmol/l) x инсулин (pmol/ml)]/135.

Мускулни биопсии

Биопсиите са получени от мускула ogromus lateralis, използвайки стандартна асептична техника и локална анестезия приблизително 20 до 30 минути след окончателното вземане на кръв, което е приблизително 40 до 50 минути след последната активност. Пробите за биопсия бяха събрани пет и шест часа след прием на хранителни вещества, съответно в проучванията IDLE "1-дневен протокол" и ABLE "3-дневен протокол". Направен е 7 mm кожен разрез и фасцията се отваря. Странично изрязана игла за биопсия беше прокарана през разреза, за да се получат приблизително 100 mg тъкан под всмукване. Всички биопсии се замразяват бързо в течен азот и се съхраняват при -80 ° C до по-късен анализ.

Уестърн петна

Статистически анализ

Данните са представени като средно ± SD, освен ако не е посочено друго. Тъй като данните не следват нормално разпределение, непараметричният тест на ранга на Wilcoxon е използван за изследване на ефекта от продължителни прекъсвания на сесията върху посттранскрипционната регулация на метаболитните пътища, които медиират усвояването на глюкозата в скелетните мускули в сравнение със съответното заседнало състояние (нормализирано на 1) Статистическата значимост е определена на стр. 2. Петимата участници, назначени в проучването ABLE, са на средна възраст 54 ± 6 години и имат ИТМ 29 ± 2 kg/m 2. Участниците не са били инсулиноустойчиви, както се вижда от техните HOMA-IR стойности в рамките на здрави човешки диапазони.

Таблица в пълен размер

Концентрация на глюкоза и инсулин след хранене.

Както беше съобщено по-рано, 9, 10 прекъсване на седенето с леко или умерено ходене намалява постпрандиалната глюкоза (IDLE, интензивност на светлината: -24%, p

заседналото

Данните представляват средна стойност ± SEM.

Изображение в пълен размер

Път на усвояване на глюкоза, медииран от свиване

AMPK фосфорилирането обикновено е преходно и трудно се улавя, но води до по-трайно фосфорилиране на ACC в посока надолу по веригата. Следователно, ние използвахме фосфорилирането на протеини ACC като индекс на активиране на AMPK 23, 24, 25 (фиг. 2), както беше съобщено по-рано. Прекъсванията с лека и умерена интензивност съответно от 5 часа увеличават pACC с 2,4 ± 1,1 (p = 0,040) и 7,3 ± 8,8 (p = 0,018) пъти по отношение на непрекъснатата сесия. Нямаше съществен ефект върху tACC. Както pACC (7,0 ± 12,7 пъти, p = 0,08), така и tACC (5,5 ± 8,3 пъти, p = 0,14) са склонни да се увеличават след тридневни прекъсвания на интензивността на светлината в сравнение със заседналото състояние, но промените не достигат значимост поради голяма междуиндивидуална вариабилност. Тези промени обаче предполагат увеличаване на способността за възбуда в отговор на тридневни прекъсвания на продължителна сесия.

Данните представляват средна стойност ± SEM. Представителните места са показани над графиките. Пунктираните линии показват къде са изрязани изображенията; Пълните петна/гелове с пълна дължина са представени на допълнителни фигури 1 (IDLE, ACC), 3 (IDLE, Tubulin), 4 (ABLE, ACC) и 5 ​​(ABLE, Tubulin). Експресията на протеин на ACC (280 kDa) и тубулин (52 kDa) се измерва в същото петно. Всички преводи са извършени при абсолютно същите условия. * Р

Данните представляват средна стойност ± SEM. Представителните места са показани над графиките. Пунктираните линии показват къде са изрязани изображенията; Пълните петна/гелове с пълна дължина са представени на допълнителни фигури 1 (IDLE, AKT), 3 (IDLE, Tubulin), 4 (ABLE, AKT) и 5 ​​(ABLE, Tubulin). Експресията на протеин на AKT (60 kDa) и тубулин (52 kDa) беше измерена в същото петно. Всички преводи са извършени при абсолютно същите условия. * Р

Данните представляват средна стойност ± SEM. Представителните места са показани над графиките. Пунктираните линии показват къде са изрязани изображенията; Геловете/петна с пълна дължина са представени на допълнителни фигури 2 (IDLE, GSK3β), 3 (IDLE, тубулин) и 5 ​​(ABLE, GSK3β и тубулин). Експресията на протеин на GSK3β (46 kDa) и тубулин (52 kDa) беше измерена в същото петно. Всички преводи са извършени при абсолютно същите условия. * Р

Данните представляват средна стойност ± SEM. Представителните места са показани над графиките. Пунктираните линии показват къде са изрязани изображенията; Пълните петна/гелове с пълна дължина са представени на допълнителна фигура 2 (IDLE, тубулин), 4 (AIDLE, TBC1D4) и 6 (ABLE, TBC1D4 и тубулин). Експресията на протеин на TBC1D4 (160 kDa) и тубулин (52 kDa) беше измерена в същото петно. Всички преводи са извършени при абсолютно същите условия. * Р

Прекъсването на сесията с кратки епизоди на физическа активност носи важни ползи за здравето, тъй като смекчава някои от вредните адаптации за заседналото поведение, тоест намаляването на чувствителността на мускула към инсулина. Тази интервенция също има голям потенциал за профилактика и лечение на T2D. Хората с наднормено тегло и T2D са намалили телесно-стимулирания глюкозен клирънс за цялото тяло 47 и няколко реплики показват, че намаленото усвояване на глюкоза, медиирано от инсулин, е основният дефект в етиологията на T2D 47, 48. За разлика от това, съобщено е, че усвояването на глюкоза, медиирано от свиване, се запазва при лица с T2D 49. Необходими са бъдещи изследвания за тестване на тези интервенции при инсулинорезистентни индивиди.

Завършеност

В заключение, докато острите прекъсвания в седене стимулират опосредствания от свиването път на усвояване на глюкоза, прекъсванията в продължение на три дни предизвикват преход към модулация на инсулиновия сигнален път. Тези промени предполагат механична основа, която може да помогне да се обясни подобрението в метаболизма на глюкозата след хранене с редовни почивки във времето на седене. Други механистични проучвания могат да предоставят обосновка за застъпване на почивките на сесии и да информират за усъвършенстването на пробивните режими, за да увеличат максимално тяхното въздействие върху здравето.

Допълнителна информация

Как да цитирам тази статия: Bergouignan, A. et al. Честите прекъсвания на заседналото време модулират свиването и стимулираните от инсулина пътища за усвояване на глюкоза в мускулите: Спомагателен преглед на рандомизирани клинични проучвания. Sci. Rep. 6, 32044; Doi: 10.1038/srep32044 (2016).