指导运动训练可以减少氧化应激

1、指导运动训练可以减少氧化应激和成人2型糖尿病患者代谢疾病的风险:一项随机对照试验为了监督评估运动训练(组)在II型糖尿病人中对代谢疾病风险,心肺功能和氧化应激状态的影响,20个男性II型糖尿病受试者被随机分配到干预组,设置在医院环境中执行,并设置一个对照组。 由12个月监督有氧,阻力和灵活性训练组成。 还招募了十个健康男性受试者作为参照组的评估基准。 参与者接受体检、生化分析和心肺运动试验。测定血浆和外周血单核细胞的氧化应激标志物(1-palmitoyl棕榈酰-2 -5-oxovaleroyl-sn-glycero-3磷酰胆碱POVPC;1-palmitoyl棕榈酰-2-glutaroyl-s

2、n-glycero丙三基,丙三氧基-3-phosphorylcholine磷酰胆碱PGPC)。 所有调查都是在基线和12个月后进行。 设置了重大修改(p < 0.05)在以下参数:V传闻2max(+ 14.4%),气体交换阈值(+ 23.4%),腰围(1.4%)、总胆固醇(14.6%),低密度脂蛋白胆固醇(20.2%)、空腹胰岛素血症(48.5%),HOMA-IR(52.5%),等离子体POVPC(27.9%)和PGPC(31.6%)。 后12个月,对照组V魄了2max和气体交换的阈值显著低于干预组。 等离子体POVC和PGPC明显不同于健康受试者在干预之前,而不是之后。 总之,有效改善

3、心肺功能,代谢疾病风险和在2型糖尿病氧化应激状态。介绍生理水平的活性氧(ROS)是重要的维持各种细胞功能,尽管ROS的过载超过抗氧化系统的容量可以诱导氧化应激1。 氧化应激中起着关键作用的起始和并发症的2型糖尿病(T2DM)病人体内2。 原先都效命于磷脂1-palmitoyl-2-arachidonyl-sn-glycero-3-phosphorylcholine()是细胞膜的重要组成部分和脂蛋白。 原先都效命于氧化的产物(集中在一起下缩写oxPAPC)被发现在细胞炎症,凋亡细胞的细胞膜,以及氧化低密度脂蛋白和被认为是敏感的系统性氧化应激的标记3。 oxPAPC可以直接从等离子体或孤立的外周血

4、单核细胞(PBMC)。 等离子体oxPAPC来自脂蛋白和凋亡细胞碎片,虽然PBMC oxPAPC源于纳入体内细胞膜和作为代理人的内皮细胞3。 此外,它已经表明,从单核细胞ROS生成响应高血糖可能导致促炎的诱发胰岛素抵抗状态,即使没有增加腹部肥胖4。心肺适能是能够把氧气从空气中骨骼肌线粒体持续锻炼大肌肉群,其衡量标准是最大耗氧量(),一个概念,意味着一个精确的相互影响肺,心血管和神经肌肉器材5。 低心肺适能代表发展的风险因素大于肥胖2型糖尿病(T2DM)病人体内6科目和2型糖尿病,在没有并发症,减少运动性能与健康受试者相比7。 此外,运动干预本身可以改善血糖控制二型糖尿病和心血管疾病的风险8,9

5、,特别是有氧和定期执行阻力训练,在很长一段时间10。 力学上解释这些观察,猜测耐力训练提高抗氧化能力11,12,13和减少系统性的轻度炎症14。 这是特别明显的单核细胞胰岛素抵抗的肥胖15在主题与2型糖尿病14。 因此,细胞功能、胰岛素敏感性和血管功能应该改进14。心肺运动试验(CPX)是首选的工具评估心肺适能和它正越来越多地应用在广泛的临床条件下影响运动能力16。 尽管大多数研究运动在2型糖尿病CPX使用9,17,18、耐力运动处方是基于一个固定的一部分或最大心率。 鉴于这些方法可能具有重要的个人标准偏差,我们相信的直接估计心率在通气阈值更准确地检测最优训练强度19。先前的研究在体育锻炼的影

6、响2型糖尿病主要是基于短期干预措施,与平均持续时间15 - 24周9,17,18,20,21,22。 在这项研究中,我们测试了一个12个月的假设指导运动训练干预对象与2型糖尿病可以积极影响三个主要指标:氧化应激标记,心肺功能和代谢疾病的风险。方法我们进行了一项临床试验涉及体育及运动医学中心和糖尿病学服务,“Spedali Civili di布雷西亚”医院的信任,Montichiari医院,意大利。参与者为了避免混淆的因素可能会影响氧化应激状态和代谢疾病的风险,我们只选择男性受试者,年龄在40至70年之间,不吸烟者和不服用抗氧化补充剂。 20与2型糖尿病的受试者招募,随机分为干预组,执行监督运动

7、训练一年(组群;n = 10)和对照组(C组,n = 10)只接受标准的医疗服务。 具体合格标准包括体重指数在25到34.9之间(我肥胖超重和年级),诊断为2型糖尿病23至少2年,代谢综合征表型24,不需要胰岛素治疗,动脉高血压和血脂异常控制的他汀类药物和血管紧张素转换酶抑制剂或血管紧张素受体阻滞剂,缺乏diabetes-specific并发症和缺血性心脏病。 第三组十个健康人(H组,n = 10)也被招募作为参考人口,只在基线检查没有收到任何干预。 合格标准包括BMI在18.5和24.9之间(正常体重),没有任何积极的医疗条件和慢性药物处方。研究协议经伦理委员会批准的Spedali Civi

8、li di布雷西亚(2010年5月12日),参与者给书面知情同意。 所有实验进行符合赫尔辛基宣言。测量调查包括医学检查、生化分析、系统性评价氧化应激和CPX。 C和设置组在基线检查(T0)和12个月后(病人),而只在T0 H组。体检是为了排除任何禁忌症极限运动测试和评估血压、腰围、体重指数和饮食习惯。 膳食摄入量进行设置和C组与欧洲癌症与营养前瞻性调查食物频率问卷调查25。 氟化钠软件(营养的食物频率问卷分析,国家癌症研究所,米兰,意大利)26被用来将食物成分信息转换为总能量摄入量。生物化学分析实验室的“Spedali Civili di布雷西亚”医院在T0和病人的信任。 静脉血液样本从每个主

9、题八点了。 m至少12小时禁食,48小时后过去锻炼布特;早晨剂量的抗糖尿病的药物都停产了。 以下参数进行评估:空腹血糖、甘油三酯、总和高密度脂蛋白胆固醇(维度Vista,西门子医疗、埃朗根、德国)、糖化血红蛋白(变体II Biorad Bio-Rad实验室,赫拉克勒斯,加利福尼亚州,美国)和血清胰岛素(ADVIA半人马IRI,拜耳诊断欧洲,都柏林,爱尔兰)。 胰岛素抵抗是计算使用的内稳态模型评估胰岛素抵抗(HOMA-IR)公式(血清胰岛素在梅/ l)×(空腹血糖更易/ l)/ 22.5)。 低密度脂蛋白胆固醇被Friedewald估计公式。 此外,代谢综合征严重程度评分(z分数)计算

10、从单个组件的代谢综合征27。维罗纳大学医院的研究实验室,意大利、系统性评估氧化应激通过测量磷脂的氧化形式1-palmitoyl-2-arachidonyl-sn-glycero-3-phosphorylcholine(ox-PAPC)。 以下不同oxPAPC考虑:1-palmitoyl-2(5-oxovaleroyl)-sn-glycero-3-phosphorylcholine(POVPC);1-palmitoyl-2-glutaroyl-sn-glycero-3-phosphorylcholine(PGPC)。 等离子体和外周血单核细胞(PBMC)的浓度oxPAPC T0和病人进行了测试。

11、 适当的储存和运输后,样本被卷入pyrogen-free采血试管。 多个整除的血清置于无菌1 ml螺旋帽聚丙烯瓶与酚类抗氧化剂2,6 - 10 Di-tert-butyl-4-methylphenol更易/ L()添加到抑制脂质过氧化和存储在280年加州大学。 只有一次样本冷冻和解冻。 PBMC孤立如前所述28。 简单,全血分层到无菌水介质含有聚蔗糖和钠diatrizoate在预先确定的密度为1.007 g / ml 25加州大学。 温柔在室温下离心导致分离PBMC的血液/聚蔗糖接口,与其他白色和红色血细胞通过接口。 OxPAPC PBMC和等离子体患者衡量一个安捷伦质谱仪配备一个电喷射源如前

12、所述29日。 流动注射实验由一个高效液相色谱系统(HP1100;安捷伦科技)。 量化的峰值区域是由单个离子的洗脱时间范围监测10 - 20分钟使用适当的软件。 Authentic1-palmitoyl-2-arachidonoyl-sn-glycero-3-phosphocholine(原先都效命于),POVPC和PGPC来自两代情极性脂质,Inc .(雪花石膏,半岛)。CPX上执行一个electro-magnetically制动循环测力计(Cardioline、意大利),与增量坡道协议(20 W /分钟),直到意志疲惫或一个明显的高原和工作效率曲线。 过期的气体和成交量衡量一个自动化brea

13、th-by-breath呼吸气体分析系统(美国医学图形天涯CPX)。 微风套件软件(美国医学图形)允许插入breath-by-breath气体数据1 s值的预防排斥边远呼吸(>±3 SD从相邻的五次)并确定气体交换阈值与计算机化的线性回归分析(V-slope方法)30。 气体交换阈值(得到)被定义为的斜率与曲线上升31日,而通气补偿点(VCP)作为增加的斜率与曲线32。 数字12导心电图同时记录(Cardioline、意大利),发送到以前的设备信息心率。 血压和脉搏血氧仪也在测试期间监测。 结果措施, 和心率在GET(、人力资源GET在VCP)和(、人力资源VCP)。

14、干预措施所有科目与2型糖尿病接受标准医疗旨在实现最佳的血糖,血脂,血压和体重指标,建立了现有的指导方针23,包括葡萄糖、脂质和降血压药物和饮食养生法规定的糖尿病专家。 在整个研究中没有给出任何进一步的营养干预。 整个研究药物调整占潜在需求减少。 受试者在C组没有收到标准医疗以外的任何类型的干预。 H组没有收到干预和随访。集集团的培训项目包括12个月的有氧、阻力和灵活性训练,根据最近的指导方针10。 训练在医院设置和执行监督通过私人教练专业学位“预防和适应体育活动”。 全球周工作量逐渐从140增加到270分钟。 耐力训练涉及自行车机械制动循环测功机上而戴心率监视器,在规定的强度分别根据CPX的结

15、果。 前两个月,耐力训练了大约5 bpm低于人力资源GET。 从第三个月,训练心率可以临时增加人力资源之上GET克服人力资源,逐步达到但不VCP一种间歇训练的方式。 每会话时间增加逐渐在第一个三个月,从15分钟,达到35分钟的目标。阻力训练由40到50分钟的不同运动涉及的几大主要肌肉群(上肢、下肢、胸部、背部和核心)。 练习包括健美操和重复与脚踝重量、哑铃和松紧带。 主题与重复3组8开始,然后逐步提高重复3组,每组12 - 15。 对于需要哑铃的练习,重量从1 - 3公斤,并增加了2 - 6公斤根据主题和锻炼的类型。 灵活性训练是由静态伸展运动,身体上下,前后阻力训练。统计分析基线研究结束时,

16、变化(表示为均值±标准差)分析了使用学生的配对样本t检验。 评估统计学意义差异组在每个时间点我们学生的学习任务用于独立样本。 的值p< 0.05被认为是具有统计学意义。结果基线(T0)平均年龄±标准差,C和H组分别为60.56±5.94,57.50±9.46,54.6±8.7年,没有显著差异。 在主题与2型糖尿病,13(7组和6 C)二甲双胍1.5 - -2.5克/天,4(1组和3 C)了吡格列酮二甲双胍1.7克/天+ 30毫克/天,3(2组和1 C)了二甲双胍2 g /天+ glimepiride 3毫克/天。 由于入选标准,所有患者在

17、设置和C组花了他汀类药物和血管紧张素转化酶抑制剂或血管紧张素受体阻滞剂。代谢疾病风险,心肺参数和总能量摄入量组和C组之间没有显著差异,而在H组感觉正常的范围内(图1和表1)。 的意思是调整体重,近21毫升·公斤1·敏1两组。 H组相比有较高的最大耗氧量集和C组(27.2毫升·公斤1·敏1, p= 0.03,p分别为= 0.04)和更高和 (p= 0.006,p= 0.003)。 在所有参与者人力资源max和最大工作效率与超过85%的预测价值基于人口年龄和sex-matched,伴随的运动心电图缺血是负面的和没有动脉氧饱和度下降期间的努

18、力。 在集合组,意味着人力资源GET人力资源是116 bpm,意味着什么VCP是129 bpm。 意思是强度耐力运动处方来衡量人力资源的79%max(111 bpm,这是人力资源GET前两个月- 5 bpm),79%至92%的人力资源max自第三个月间隔训练就开始了。 这些值对应于69% - -87%的人力资源max220 -年龄估计的公式。图1:最重要的代谢疾病和心肺参数基线(T0)和研究结束的(病人)。设置:指导运动训练。 C:控制。 H:健康。: p< 0.05与T0;组合:p< 0.05 vs C在病人;#:p< 0.05 vs H。全尺寸图像表1:代谢疾病

19、和心肺参数(均值±SD)基线(T0),在研究结束时(病人),差异组(T12-T0)和组间组与C(p)全尺寸表oxPAPC水平所示图2。 在基线设置/ C组提出了等离子体浓度分别为POVPC和PGPC高226% / 212%和232% / 212%对H组(p= 0.02 /p= 0.01,p= 0.01 /p= 0.02)。 没有统计上显著的变化在PBMC中发现(图2),但这一趋势也同样向高水平组和C组相比,H(p= 0.21 / p = 0.34p= 0.51 /p= 0.14)。(图2:1-palmitoyl-2)- 5-oxovaleroyl -sn-glycero-3-phos

20、phorylcholine(POVPC)和1-palmitoyl-2-glutaroyl-sn-glycero-3-phosphorylcholine(PGPC)水平在等离子体和外周血单核细胞(PBMC)基线(T0)最后的研究(病人)。设置:指导运动训练。 C:控制。 H:健康。: p< 0.05与T0;#:p< 0.05 vs H。全尺寸图像研究结束时(病人)在两组没有退出。 在集合组,二甲双胍的两个病人2 g /天+ glimepiride 3毫克/天的剂量减少糖尿病专家二甲双胍2 g /天+ glimepiride 1毫克/天因为反复低血糖的出发毛细管葡萄糖。 24

21、小时回忆在病人显示无显著变化的总能量摄入(表1)。 设置组获得了显著改善一些代谢疾病参数(图1)。 腰围变化从102.1±10.1厘米到100.6±9.6厘米(1.4%,p= 0.01),低密度脂蛋白胆固醇从102±30到81±24 mg / dl(20.2%,p= 0.04),HOMA-IR从8.22±5.59,8.22±5.59(52.5%,p= 0.02)和类似的空腹胰岛素血症8.22±5.59,4.22±3.19 uUI /毫升(48.5%,p= 0.01)。 有一个趋势降低体重,BMI、糖化血红蛋白和代谢

22、综合征严重程度评分(表1)。 相反,在C组没有显著改变在任何代谢参数观察期间。 组与C组相比,集团获得了与降低总和低密度脂蛋白胆固醇、空腹胰岛素血症,HOMA-IR,甘油三酯,收缩压、舒张压和代谢综合征严重程度评分(z分数)。对于心肺关心的参数,设置组有显著改善(图1)。 绝对和体重调整一下给分别增加了10.6%和10.6%(p= 0.04,p= 0.03),达到23.8毫升·公斤的体重调整一下给值1·敏1。 绝对和体重调整一下给更高的值(+ 25.0%和+ 25.0%,p= 0.02,p= 0.01),分别(+ 20.3%和+ 20.3%,p= 0.005,p分别为= 0

23、.007)也发现,没有显著改变相应的人力资源GET和人力资源RC。 工作速度,速度VCP和最大工作效率显著提高,而人力资源max没有发生显著的变化(表1)。 C组心肺参数没有任何明显的变化在观察期间,尽管十分显著下降从21.0±5.4毫升·公斤1·敏119.1±3.6毫升·公斤1·敏1(9.0%)。 设置组取得了绝对和体重调整一下给16.6%(p= 0.04)和24.6%(p= 0.01)更大的分别,而C组。 集集团也取得了更高的体重调整一下给和(分别为+ 29.5%和+ 29.5%,p= 0.03)和最大工作取得了显著提高率(表1和

24、图1)。 在病人的体重调整一下给集集团没有更重要的是不同于H组,而C组仍较低(p= 0.0042)。为关心oxPAPC(图2),设置组织得到明显降低血浆浓度POVPC和PGPC病人(27.9%,p= 0.0331.6%,p= 0.04)对C分别获得10%的减少或降低(p= 0.76,p分别为= 0.65)。 在PBMC从来没有达到统计上显著的减少,但这一趋势是类似于等离子体。讨论我们的数据证实,主题与2型糖尿病比健康受试者氧化环境2和设置组的血浆oxPAPC浓度显著下降表明,这个特定的运动项目有改善的作用,氧化应激状态。 它必须考虑下列因素仅限于男性,因为女性没有包括在内。 兹认为,降低血浆的

25、磷脂可以是由于两个主要机制:增加抗氧化防御和减少活性氧的生产。 增加抗氧化防御可能涉及的运动刺激抗氧化反应途径。 为此将感兴趣的研究转录因子NF-E2-related因子2(Nrf2),负责抗氧化反应基因的表达。 已经证明,在2型糖尿病有管制Nrf2-dependent与炎症状态和增加抗氧化防御通路已经表明,抗氧化活性增强锻炼,增加对耐力训练的反应12,13。 减少活性氧产量可能涉及线粒体基质减少超载,要么由于血糖降低和低密度脂蛋白浓度或training-induced改善线粒体功能。 本研究的一个限制是不同的ROS-modified生物分子研究的不足。 脂质过氧化可能是更深入评估检测更多的脂

26、质氢过氧化物3氧化修饰的蛋白质,而可能是剂量的蛋白质羰基和nytrotirosin调查33。 实际上,所有这些标记可能是敏感的一种生活方式的干预33,34。 PBMC的没有统计上显著的变化可能是由于较低的多数样本,可能低强度的训练计划(下面讨论)和缺乏临床有意义的减肥。 此外,缺乏diabetes-specific并发症和良好的血糖控制(平均糖化血红蛋白值< 7.0%)有利因素可以保护不允许积累循环细胞氧化产品。因为证据表明氧化应激作为一个关键机制改变胰岛素抵抗被广泛讨论2,4设置组,显著减少HOMA-IR证实这种致病的事件,表明它可以部分逆转。 从分子的角度来看,有证据表明,活性氧导致

27、胰岛素抵抗和促炎症信号通路的激活,主要受转录因子kB(NF-kB)35。 相反,胰岛素有很强的抗炎效应,包括减少在细胞核内的NF-kB和减少ROS的生成36,所以也有可能改善HOMA-IR至少部分持续减少的系统性的氧化应激。 不幸的是,HOMA-IR不是黄金标准量化的胰岛素抵抗,所以谨慎是需要在解释这些结果。 另一个限制是没有考虑到餐后氧化应激标志物的变化,这将提供更多的理解exercise-diet交互。 因为血糖波动表现出一个更具体的比慢性持续高血糖引发对氧化应激的影响37盘中,它还可以刺激评估血糖变异性与连续葡萄糖监测系统。先前的研究和荟萃分析表明,结构化运动训练改善身体健康受试者的2型

28、糖尿病,降低糖化血红蛋白9,21。 在我们的研究中我们发现与降低糖化血红蛋白(p= 0.08),尽管HOMA-IR的显著改善。 这可能是由于低的受试者中设置组(n = 10),平均基线糖化血红蛋白值< 7.0%(这表明最优糖尿病控制)的减少ant-diabetic药物在两个主题和没有一个特定的营养干预。尽管略有减少的体重观察组,这种差异不显著,而显著减少腰围一直观察(1.5厘米)。 这是与其他的研究一致,无脂肪的增加质量和减少脂肪质量报告身体总重量没有变化38。 指导运动训练产生显著降低低密度脂蛋白胆固醇的主题已经在他汀类药物,而不是前面试验中观察到的2型糖尿病8。 然而,显著减少身体脂肪39甚至是单独训练40负责这一发现。 坚持服用他汀类药物治疗的变化也在考虑。我们的发现加强与2型糖尿病和肥胖的理论学科健康受试者相比,运动能力下降7。 事实上,在基线设置和C组低。 假说来解释这一发现各种各样的文学:先进的年龄、体重指数增加,糖尿病控制不佳,左心室舒张功能不全和糖尿病神经病变7。 在我们的主题,我们假设运动能力较低主要是由于一个非常