Підвищення чутливості до фізичних вправ серед фенотипів переддіабету шляхом націлення на чутливість до інсуліну за допомогою харчування

1 Відділ кінезіології Університету Вірджинії, Шарлоттсвілль, штат Вірджинія, США

2 Відділ ендокринології та обміну речовин, Університет Вірджинії, Шарлоттсвілль, штат Вірджинія, США

3 Центр серцево-судинних захворювань Роберта М. Берна, Університет Вірджинії, Шарлоттсвілль, штат Вірджинія, США

Анотація

Вправи є наріжним каменем терапії хронічних захворювань, пов’язаних з поліорганною резистентністю до інсуліну. Однак не всі особи демонструють очікуване покращення чутливості до інсуліну після фізичних вправ, і ці особи вважаються стійкими до фізичних навантажень. Обмеження калорій - це підхід для посилення ефекту фізичних вправ на підвищення периферичної та печінкової чутливості до інсуліну, оскільки поповнення витрачених калорій притуплює ці переваги. В якості альтернативи, обмеження споживання вуглеводів, незалежно від енергетичного балансу, після фізичних вправ забезпечує адитивний ефект на периферичну чутливість до інсуліну в порівнянні з подачею вуглеводів. Незважаючи на те, що вуглеводний склад модулює чутливість до інсуліну, мало хто вивчав вплив низького глікемічного індексу або цільнозернових дієт після фізичних вправ на фенотипи переддіабету на чутливість до інсуліну. У цьому документі ми пропонуємо нову гіпотезу, згідно з якою поєднання індивідуальної дієтичної терапії та фізичних вправ повинно базуватися на клінічній патології переддіабету для подолання стійкості до фізичних навантажень та покращення чутливості у людей із ризиком розвитку діабету 2 та серцево-судинних захворювань.

1. Вступ

Приблизно 382 мільйони дорослих людей у всьому світі страждають на діабет 2 типу (T2D), і, за прогнозами, цей показник зросте до 592 мільйонів до 2035 року [1]. Предіабет характеризується рівнем глюкози в крові вище норми, але нижче діагностичних критеріїв T2D [2]. Етіологія переддіабету - це, головним чином, резистентність до інсуліну скелетних м'язів, печінки та/або жирової тканини, що з часом сприяє надмірній секреції інсуліну з β-клітин і призводить до виснаження підшлункової залози, що призводить до важкої гіперглікемії [3].

У цьому огляді буде розглянуто можливість дієти збільшити переваги фізичних вправ щодо регуляції глюкози у людей з резистентністю до інсуліну в печінці та скелетних м’язах. Зокрема, увага буде зосереджена на впливі енергетичного балансу, вуглеводного балансу та типу вуглеводів (тобто низького глікемічного індексу (GI) та цільного зерна) у поєднанні з фізичними вправами на поліорганну резистентність до інсуліну та контроль глікемії. Гострі вправи на вправи складаються з 1–10 днів, щоб відображати метаболічну реакцію, тоді як хронічні (

> 8 тижнів впливу) дослідження фізичних вправ використовуються для розуміння адаптації до подразників. Ці умови фізичних вправ обговорюються окремо, оскільки ефекти чутливості до інсуліну можуть відрізнятися залежно від тривалості впливу.

2. Дефіцит енергії

2.1. Гостра вправа

2.2. Навчання вправам

Незрозумілим фактором при інтерпретації колективних висновків впливу гострого та довгострокового дефіциту енергії на чутливість до інсуліну є те, що дефіцит вуглеводів часто індукується одночасно. Це підвищує ймовірність того, що дефіцит вуглеводів (наприклад, низька концентрація глікогену), а не дефіцит енергії як такий, регулює чутливість до інсуліну (див. Доступність вуглеводів). Подальша робота очікує розслідування з метою з'ясування оптимальної програми харчування для максимального поліпшення резистентності до інсуліну печінки та/або скелетних м'язів під час фізичних вправ з урахуванням фенотипів переддіабету.

3. Доступність вуглеводів

3.1. Гостра вправа

Останнім міркуванням щодо обмеження споживання вуглеводів є те, що обмеження однієї поживної речовини може бути компенсовано збільшенням споживання іншої, наприклад, жиру. Вважається, що надмірне споживання жиру з дієтою зменшує споживання глюкози в скелетних м’язах, стимульоване інсуліном, через збільшення кількості циркулюючих ліпідів [41–44]. Однак фізичні вправи можуть запропонувати певний захист. Кілька досліджень [45, 46] припускають, що аеробні вправи тривалістю 90 хв посилюють чутливість до периферичного та печінкового інсуліну незалежно від годування з високим або низьким вмістом жиру після сутички. Оскільки здатність окислення ліпідів скелетних м'язів корелює з чутливістю до інсуліну у осіб з високим піком VO2 та високим вмістом IMTG [47], толерантність цих суб'єктів до їжі з високим вмістом жиру може частково пояснюватися їх аеробною придатністю (VO2peak = 55,5 ± 1,6 мл/кг/хв) [45] або висока окислювальна здатність самок [46]. Потрібні подальші дослідження, щоб зрозуміти наслідки для клінічних груп. Тим не менше, споживання вуглеводів і вміст глікогену в м'язах були подібними в різних умовах у цих дослідженнях, тим самим підсилюючи гіпотезу, що вуглеводи, а не жир, є ключовою дієтичною змінною для підвищення чутливості до інсуліну, спричиненої фізичними вправами, в короткостроковій перспективі.

3.2. Навчання вправам

Хоча гострі дослідження показують, що фізичні вправи з обмеженням вуглеводів можуть бути ефективними для посилення інсуліносенсибілізуючого ефекту фізичних вправ на рівні скелетних м’язів та печінки, наразі невідомо, чи ефективна ця харчова стратегія в поєднанні з хронічним тренуванням у клінічних групах. . Згодом ми можемо лише припускати, що, оскільки люди з IFG + IGT, як правило, мають притуплену чутливість до інсуліну та відповіді на тренування щодо відбору палива [6, 7], обмеження вуглеводів може бути стратегією для посилення мітохондріальних адаптацій, пов’язаних із фізичними вправами, у цій популяції, що стосується до чутливості до інсуліну [48]. Показано, що механізм, за допомогою якого низька доступність вуглеводів забезпечує метаболічну адаптацію, діє шляхом націлення на виснаження глікогену для підвищення регуляції окислювальних ферментів мітохондрій (наприклад, цитрат-синтази, β-HAD), що бере участь у толерантності до глюкози та дії інсуліну [49, 50]. Потрібна подальша робота, щоб визначити, чи можливо фізичне тренування з обмеженням вуглеводів у осіб, що мають фенотип переддіабету.

4. Глікемічний індекс

4.1. Гостра вправа

4.2. Навчання вправам

5. Цілісні зерна

На сьогоднішній день не існує систематичних гострих чи довготривалих вправ, поєднаних із споживанням цільного зерна, що вивчало б вплив на чутливість до інсуліну у осіб з гіперглікемією. Однак епідеміологічні дані свідчать про те, що споживання цільного зерна з дієти (наприклад, вівса та майже не) пов'язане з меншою частотою захворюваності на T2D порівняно із споживанням рафінованих зерен [60]. Повноцінне споживання зерна (

6. Висновки

Значна кількість досліджень взаємодії харчування та фізичних вправ для дії інсуліну була проведена в неклінічних групах населення. Потрібні клінічні випробування, щоб визначити ефективність дієти та фізичних вправ для профілактики СД2, особливо серед фенотипів переддіабету. Хоча людям часто рекомендують споживати поживні речовини в певний час до і після фізичних вправ, щоб стимулювати фізіологічну адаптацію та максимізувати спортивні показники [72–74], значення складу та часу поживних речовин для осіб з IFG, IGT та IFG + IGT залишається в основному невідомим . Крім того, відсутні дані, що вивчають взаємодію між інтенсивністю вправ та складом поживних речовин та термінами. Це значні прогалини в знаннях, оскільки патофізіологія переддіабету відрізняється між клінічними фенотипами. Звернення до цих питань дозволить врешті-решт дозволити індивідуальний режим харчування та фізичних вправ, а також проінформувати клінічні рекомендації та рекомендації щодо охорони здоров’я для оптимізації профілактики та/або затримки початку захворювання.

Конфлікт інтересів

Усі автори заявляють, що у них немає конкуруючих інтересів.

Внески авторів

Джуліан М. Гайтан та Стівен К. Малін розділили відповідальність за написання рукопису. Артур Вельтман переглянув і надав редагування рукопису.

Подяка

Автори дякують членам Лабораторії прикладного метаболізму та фізіології за корисну дискусію щодо рукопису. Зокрема, автори дякують доктору Сібіллі Кранц, доктору філософії, РДН, за конструктивні відгуки.