文摘
本研究比较单一的运动的影响(严重的)锻炼与提升的培训计划(长期),专注于低级的慢性炎症和氧化应激状态,使用肥胖ZDF老鼠模型的2型糖尿病(T2DM)病人体内。动物牺牲后经过12周的游泳培训项目和一个急性的运动。血糖、insulinemic和油脂的概要文件(甘油三酯,总胆固醇)进行评估,以及炎症(血清CRP海关肿瘤坏死因子-α脂联素)和氧化(油脂的过氧化反应和尿酸)状态。肥胖糖尿病久坐不动的老鼠相比,动物急性运动呈现显著降低的值提交到glycaemia insulinaemia,炎症概要和氧化应激显著加剧。训练动物显示改善血糖和油脂的dysmetabolism,伴随着显著减少炎症和氧化标记。总之,本文提供的结果suggessted锻炼pathogenesis-oriented干预措施不应该加重潜在的炎症应激与2型糖尿病。
1。介绍
糖尿病是一个全球越来越多的健康问题。2型糖尿病(T2DM)病人体内的核心病理生理学归因于的经典三胰岛素分泌减少,增加了胰岛素抵抗,提高肝葡萄糖生产。进一步的机制也有重要的相关性,包括那些与脂肪细胞(加速脂类分解),胃肠道(肠促胰岛素缺乏/电阻),胰腺α细胞(hyperglucagonemia)、肾(增加葡萄糖重吸收),以及大脑(胰岛素抵抗),现在称为“不祥的八隅体”(1,2]。
高血糖症和hyperlipidaemia糖尿病dysmetabolism的关键推动者,即通过形成活性氧(ROS)和先进的糖化终端产品(年龄),导致细胞损伤和胰岛素抵抗3,4]。此外,他们两人刺激促炎细胞因子,从而导致β细胞退化,特别是由于凋亡通路(5]。
运动和饮食是糖尿病治疗的基石6]。锻炼可以促进有益的对胰岛素抵抗的影响,在人类和啮齿动物模型的2型糖尿病(7,8]。之间的相关性急性和慢性的影响有氧运动对氧化应激和炎症和糖尿病dysmetabolism已经先前描述(9- - - - - -17]。前瞻性研究评估体能训练的生理生化效应在人类是复杂的,因此,一个合适的动物模型可以为此类研究提供一个独特的研究工具。Zucker糖尿病脂肪(ZDF)鼠礼物瘦素受体基因的突变,变得肥胖,并显示葡萄糖耐受不良,明显的胰岛素抵抗,hyperlipidaemia。他们表达显性糖尿病后8周的年龄如果美联储的饮食含有6.5%的脂肪18]。前驱糖尿病的状态,男性ZDF老鼠经历稳步增加基底insulinaemia和plasma-free脂肪酸(FFA)的水平。高血糖症发展8至10周的年龄,导致明显的糖尿病和胰岛素分泌(崩溃19]。这种模式类似于分子生物学的进步的损失在人类2型糖尿病胰岛素分泌发现,因此,ZDF老鼠被看作是一个很好的动物模型评价2型糖尿病的病理生理学和治疗措施(20.]。
定期温和运动的机制发挥其保护作用仍有待阐明。一个可能的解释是,有一个定期急性upregulation抗炎和抗氧化途径,尽管证据还很穷。因此,本研究的目的是比较单一的运动的影响(严重的)锻炼与提升的培训计划(长期),关注血糖和脂质代谢,但特别是在低级的慢性炎症和氧化应激状态,使用ZDF老鼠肥胖的2型糖尿病模型。
2。材料和方法
2.1。动物和实验设计
男性ZDF老鼠(二台/ Gmi -足总/足总)从查尔斯河实验室(法国巴黎)6周之久的年龄。老鼠被单独安置在透明microisolation笼子里,每天处理,保持在一个恒定的温度湿度控制房间的22日至23日°C标准12:12-h(07: 00-19: 00)光暗周期。与蒸馏水提供动物喂养随意和啮齿动物维护chow (A-04 Panlab,巴塞罗那,西班牙)适应体重(100毫克/克重)。
ZDF (fa / fa) 24男性糖尿病老鼠和八个精益ZDF(+ / +)大鼠在6周的年龄了。所有的动物进行了驯化周期2周。年龄在8周时,糖尿病ZDF (fa / fa)大鼠随机分为两组:久坐不动的()和锻炼()。动物比纳入12周的长期研究,之后,他们牺牲了,当年龄在20周的年龄。在牺牲之前,八个糖尿病ZDF (fa / fa)久坐不动的组的老鼠被随机选择适当的游泳水池里游,直到疲惫,之后立即牺牲;这些动物构成了糖尿病ZDF (fa / fa)急性运动组。精益ZDF(+ / +)动物()被用作久坐不动的精益对照组。
2.2。锻炼的协议
每一天,动物被运送到一个治疗室,动物被迫游泳锻炼。锻炼组游在圆筒形储罐直径和高度60 - 100厘米,分别在水的深度30 - 45厘米。减少压力与接触冷水或热水,水温是监控和维持在36°C。最初,老鼠游15分钟/ d (5 d /周);行使协议逐渐增加了15分钟/ d直到游泳时间1 h / d(1周)。此后,老鼠游1 h / d、3 d /周,另一段11周内如前所述[21]。后12周内,行使老鼠牺牲的最后一轮后48小时锻炼。剩下的久坐不动的老鼠被随机分为两组,其中一个被迫游泳,直到精疲力竭。详尽的锻炼后,老鼠被斩首了。疲惫被定义为这一点的动物不能保持在水面(22]。
久坐不动的控制ZDF和精益动物受到相同的采样和处理过程运动训练和敏锐地行使动物,除了他们仍在笼子里没有食物和水游泳锻炼的持续时间。
2.3。血糖、Insulinemic和油脂的概要文件
血浆葡萄糖水平测量使用葡萄糖氧化酶商业工具(σ,圣路易斯,密苏里州,美国)。考虑到大鼠的血清葡萄糖水平的可变性,糖化血红蛋白(HbA)1c)被用作索引的血糖控制水平。HbA1c使用DCA 2000 +乳胶immunoagglutination方法测量(拜耳诊断,巴塞罗那,西班牙)。血浆胰岛素水平量化使用大鼠胰岛素Elisa测定工具包(Mercodia,乌普萨拉,瑞典)。胰岛素敏感性的个体动物是评估使用之前验证稳态模型评估(HOMA)指数23]。使用的公式如下:[HOMA-IR] =空腹血清葡萄糖(mg / dL)×空腹血清胰岛素(μU /毫升)/ 405。使用的值(胰岛素和葡萄糖)后得到一个隔夜的食物不足。血清总胆固醇(Total-Chol)和甘油三酯(TGs)分析了日立717分析器(罗氏诊断)使用标准的实验的方法。总胆固醇试剂和TGs工具包获得bioMerieux(法国里昂)。
2.4。血清炎症概要和氧化还原状态
血清肿瘤坏死因子水平α(肿瘤坏死因子-α)和脂联素是衡量rat-specific酶联免疫吸附试验(Quantikine ELISA包、研发系统,明尼阿波利斯,美国)。高灵敏度c反应蛋白(CRP)海关)是由rat-specific Helica生物系统公司的酶联免疫吸附试验,Inc .(富勒顿、钙、美国)。所有根据制造商的建议进行了化验,一式两份。硫代巴比土酸的活性种(TBARs)试验被用来评估血清脂质过氧化的产物,通过丙二醛(MDA),根据先前描述(24]。样本分析在532 nm使用1,1,3,3-tetramethoxypropane外部标准。浓度的脂质过氧化物(MDA)是表示为μ在血清mol / L。尿酸(UA)用enzymatic-colorimetric测量方法(罗氏诊断,GmbH,曼海姆,德国)。
2.5。统计分析
所有值都报道意味着±SEM(意味着标准错误)。显著性水平是接受。数据分析使用SPSS统计18 (2009)。所有参数以最终时间,使用单向方差分析(治疗)。LSD事后分析是用来确定有关平均值之间的差异。
3所示。结果
3.1。体重和血脂
久坐不动的肥胖糖尿病ZDF (fa / fa)大鼠体重显著升高()相比,久坐不动的精益控制ZDF(+ / +)老鼠(表1)。没有遇到重大变化的身体体重增加之间的执行组糖尿病ZDF (fa / fa)大鼠(游泳训练和急性的)和久坐不动的(表1)。与精益控制相比,糖尿病(fa / fa)老鼠有更高Total-Chol (+ 175%;)和TGs (+ 594%;)的值。这些生化指标的变化是根据预期的,因为随着控制糖尿病状态的发展,大量这些生化/代谢指标的变化是可预测的。
糖尿病ZDF (fa / fa)大鼠接受游泳训练显示显著降低血清Total-Chol值(+ 20.6%;)和TGs (+ 30.8%;),与久坐不动的同行相比。急性的运动没有降低的影响,既不是Total-Chol也不是TGs水平(表1)。
3.2。Insulinaemia Glycaemia,糖化血红蛋白,胰岛素抵抗
正如所料,久坐不动的糖尿病(fa / fa)老鼠显示显著()高值的葡萄糖(+ 359%)、糖化血红蛋白(+ 272%)和胰岛素(+ 270%),连同高胰岛素抵抗(HOMA-IR),与精益久坐不动的同行相比(表1)。两组运动(急性和慢性)肥胖糖尿病ZDF (fa / fa)大鼠显示降低血糖水平,相比糖尿病ZDF久坐不动的;然而,老鼠提交的减少尤为明显急性的锻炼(−60.7%;)。当比较敏锐的葡萄糖水平运动与训练ZDF老鼠,显著降低价值第一还发现(−56.0%;)(表1)。为期12周的游泳培训项目也显著降低糖化血红蛋白水平(−9.3%;)糖尿病ZDF老鼠,虽然没有发现组的糖化血红蛋白水平变化提交到锻炼的急性发作。运动训练和急性运动能够显著降低(ZDF老鼠(表)糖尿病的胰岛素水平1)。同意上述降低影响血清葡萄糖和胰岛素的水平运动(培训和急性)在糖尿病ZDF老鼠,胰岛素抵抗,评价HOMA-IR指数显著降低(),在这些运动(表提交1)。然而,这下降在提交的糖尿病大鼠胰岛素抵抗更明显的急性发作锻炼(−63.4%)比swim-trained糖尿病ZDF老鼠(−13.6%)。
3.3。血清炎症标记物
运动的影响(培训和急性)系统性炎症表现,久坐不动的糖尿病ZDF老鼠与精益同行相比在图所示1。久坐不动的ZDF大鼠糖尿病显示显著(肿瘤坏死因子-)更高的值α和c反应蛋白海关相比,脂联素的降低,与久坐不动的控制精益ZDF(+ / +)大鼠(数字1(一),1(b)1(c))。在糖尿病ZDF为期12周的游泳训练(fa / fa)大鼠显示炎症降低效果。因此,在训练老鼠,血清TNF水平α明显减少(−19.2%;),值接近那些久坐不动的精益控制(与)(图1(一)),它也获得了c反应蛋白海关水平(−23.7%;)(图1(b))。游泳训练也能够显著()提高血清脂联素水平在糖尿病ZDF ZDF动物(老鼠和久坐不动的糖尿病pg / mL和pg / mL, resp)(图1(c))。急性的锻炼也促进脂联素的恢复(+ 5.8%;)的水平(图1(c)),但血清TNF -水平进一步提高α(+ 18.5%;)和c反应蛋白海关(+ 8.7%)内容,久坐不动的糖尿病ZDF(相比fa / fa)大鼠(数据1(一)和1(b),职责)。
(一)
(b)
(c)
3.4。血清脂质过氧化(TBARs)和尿酸含量
血清MDA水平,一个被广泛接受的标记的脂质过氧化反应,显著提高(久坐不动的糖尿病ZDF) (fa / fa)大鼠相比,精益久坐不动的控制ZDF(+ / +)老鼠(图2(a))。而运动训练能够显著()降低血清MDA水平的糖尿病ZDF老鼠值相同的那些精益控制ZDF(+ / +)老鼠,急性的轻微运动,但重要的是,增强脂质过氧化水平遇到久坐不动的糖尿病动物(+ 11.13;)(图2(a))。
(一)
(b)
久坐带来的高水平的尿酸糖尿病ZDF老鼠,与精益控制老鼠(相比mg / dL和mg / dL)组显著的减少提交游泳训练(−44.03%,)。糖尿病组提交一种急性的一轮运动,略,但重要的是,增强尿酸水平的观察(+ 13.40%,)(图2(b))。
4所示。讨论
运动的影响在糖尿病生物医学和科学社会极大的兴趣。虽然身体活动的有利影响对代谢轮廓更为人所熟知,氧化应激和炎症的影响机制背后糖尿病现在开始阐述,特别是由于动物研究[9,21]。因此,研究评估运动的生理生化效应在人类是在逻辑上和方法论上复杂,我们应该依靠动物模型提交给实验室协议模拟训练的反应在人类的运动。ZDF老鼠已经被广泛地应用于人类2型糖尿病研究的动物模型病理生理方面,以及治疗的影响(25]。游泳运动也常用来确定生理,生化和分子运动压力的反应(26),主要是因为它是一个统一的动物创伤的类型的活动。因此,游泳协议可以用来评估另一个研究的问题:评估急性(的)和慢性之间的差异对2型糖尿病的病理生理学(训练),包括炎症和氧化应激。
在目前的研究中,急性发作的运动呈现显著降糖效果的肥胖糖尿病ZDF老鼠,伴随着减少insulinaemia和减少胰岛素抵抗,HOMA-IR评估。这些结果与其他研究协议执行在肥胖的啮齿动物27,在2型糖尿病人28,29日]。急性运动对glycaemia的影响可能是由于骨骼肌收缩的能力活动激活葡萄糖运输,因为这种途径似乎是正常的胰岛素抵抗动物模型(30.,31日)在2型糖尿病受试者(32]。尽管在葡萄糖代谢改善急性运动,它无法产生有益的修改在油脂的概要文件(TGs和Total-Chol)。然而,其他人则体现在男性空腹血浆TGs浓度减少12 - 24 h后一个一轮长期耐力运动,直到2 - 3天后33]。
修改12周游泳训练协议ZDF诱导的大鼠表现出延迟在2型糖尿病动物模型的发展21]。基拉等人得到了类似的结果在糖尿病ZDF老鼠接受了13周协议的强迫游泳训练。此外,在我们的研究中,高部分,但值得注意的是,纠正训练老鼠,伴随着减少胰岛素抵抗,由低HOMA-IR值(34]。因此,我们假设游泳训练能够改善外周胰岛素抵抗,尽管行动肝阻力越少,表明高可以在肝脏胰岛素抵抗的反射,而不是提高了运动(9,21]。按照先前的研究从我们组9,21),获得的结果现在还表明有氧运动训练改善糖尿病ZDF训练老鼠的油脂的概要文件,即通过减少Total-Chol和TGs的内容。
现在好了,在肥胖、胰岛素抵抗,至少部分由细胞因子在脂肪组织生产,如肿瘤坏死因子-α和il - 6 (9,21,35]。运动代表一个物理压力,挑战体内平衡(36]。因此,单一的锻炼是一个温和的身体应激刺激产生一系列影响免疫参数(37]。人体对运动的反应是在急性、亚临床炎症反应,病态的侮辱(38]。这包括TNF -的生产α促炎细胞因子,导致其他细胞因子的合成,如il - 6和急性期反应物CRP和触珠蛋白(39]。我们测量肿瘤坏死因子-α,因为是第一个分子肥胖和2型糖尿病之间的联系。这个炎症细胞因子过表达和超量产生啮齿动物模型的肥胖和肥胖的脂肪组织人类[40]。糖尿病ZDF老鼠提出了一个大大增强循环TNF -的浓度α、il - 6和CRPhs以及低浓度的脂联素,瘦同行相比。我们还发现,TNF -循环基础水平α有急性的锻炼。类似的研究在文献显示有争议的结果。因此,在大多数的研究中,TNF -α不会改变或提出一个小增加(41),相比之下,尼曼等人报道TNF -一个大约两倍增加αmRNA水平后人体的大腿肌肉2 h抗阻训练或3 h跑步机跑步(42]。此外,石质沙漠等人表明TNF -升高α股外侧肌的mRNA水平的年轻人和老人72 h后签证官下坡跑步(−16%)为75%2马克斯(43]。绑定的肿瘤坏死因子-α与质膜可能会增加血管通透性和刺激细胞表面粘附分子的表达,它允许血球渗出和快速渗透polymorphoneutrophils肌肉细胞(中性粒细胞)到(44]。入侵的中性粒细胞释放蛋白酶的能力,促进细胞的降解碎片产生的肌肉损伤,但更重要的是,他们触发一连串的细胞事件,最后远远超出了停止的运动(45]。甚至认为il - 6与TNF -密切相关α在锻炼39),在目前的工作我们选择CRPhs作为慢性低度炎症的标志,因为CRP呈正相关与肥胖、胰岛素抵抗和更好地预测心血管疾病已被证明比其他细胞因子(46]。我们组获得的结果表明,急性精疲力尽的游泳练习通过糖尿病ZDF老鼠增加CRPhs水平,这已经在久坐不动的糖尿病大鼠瘦老鼠和控制。一些研究调查了人类(急性期反应47,48),认为CRP水平增加剧烈运动后,表明这一效应可能与运动的类型和持续时间,以及所涉及的肌肉。
,adipocitokine脂联素在2型糖尿病和代谢综合征中起着重要作用,由于其胰岛素敏化抗炎和抗属性(49]。循环脂联素水平,不像其他发病,减少肥胖。脂联素可以降低餐后增加等离子体远期运费协议,影响肝葡萄糖输出(50]。之间有相互作用的氧化脂质和碳水化合物在运动过程中,较低的强度与更大比例的远期运费协议氧化和高强度更大的碳水化合物的利用率;运动强度也会影响依赖碳水化合物氧化的形式(糖原或葡萄糖)(51]。在使用啮齿动物的研究中,脂联素可以调节等离子体远期运费协议间隙通过刺激骨骼肌FFA吸收(52和/或氧化53]。我们的结果显示糖尿病ZDF老鼠进行了急性剧烈运动的增加脂联素水平(+ 5.8%;)。曾庆红et al。(53)显示在SD大鼠单个会话的跑步机锻炼并不影响血液中脂联素水平。在人类的大多数研究还得出结论,急性运动不会影响脂联素浓度在女性和男性。只有在一个分级跑步机上走/跑协议,Kraemer等人证明了脂联素浓度显著增加跑步者可能归因于正常血浆体积变化(54]。
由于氧化应激和活性氧(ROS)生成导致氧化还原敏感的促炎的激活转录因子(55),我们还研究了运动的影响(慢性和急性)在氧化应激。高血糖症和hyperlipidaemia负责增加自由基的生产,来加速二型糖尿病的发病机制,可以在葡萄糖和脂质毒性理论(56]。绝大多数在这个问题上的研究报道增加各种氧化应激生物标志物在几个组织各种有氧运动后协议(57]。我们的研究结果显示,急性的运动显著增加已经MDA水平升高控制中发现的久坐不动的糖尿病ZDF (fa / fa)的动物,对控制精益ZDF老鼠(+ / +)。这些结果表明,急性游泳练习的强度和持续时间超过了抗氧化防御系统。UA水平的增加的老鼠进行了急性运动,似乎证实了这些发现。UA的增加急性的详尽的锻炼是在协议系指嘌呤核苷酸分解代谢增强的机制。增加反过来取决于新陈代谢率,和与自由基的产生有关58]。我们的结果证实了那些通过Gomez-Cabrera等人使用雄性wistar鼠在跑步机上锻炼,直到疲惫(59]。轻微的氧化应激引起的运动似乎可以降低氧化损伤。在当前的研究中,糖尿病ZDF老鼠提交三次每周游泳训练显示,脂质过氧化作用下降,MDA含量。这些结果符合基拉等人在ZDF老鼠提交5周游泳项目(1小时/天;5天/周)(34和我们集团与其他先前的研究9]。培训的积极作用ZDF老鼠延伸到UA。减少44%血清UA水平是在训练中遇到糖尿病ZDF老鼠相比,久坐不动的糖尿病动物。这个改善氧化应激的平衡运动训练二型糖尿病的动物模型已经被别人发现,还在动物模型(60,61年]。引用和进一步阅读可能用于本文。查看本文引用和进一步阅读,你必须购买。
有证据表明pro-oxidative以及促炎效应抵消急性力竭运动的运动训练的氧化和抗炎作用。一个恶性循环似乎之间建立炎症和活性氧。Inflammation-induced组织损伤移植的黄嘌呤氧化酶的活性,导致增加了UA和自由基水平(62年]。ROS已知诱导核转录因子B (NF-kB)和单核细胞化学引诱物蛋白1 (MCP-1),因此,干扰炎性细胞因子,增加了系统低品位炎症状态。总体而言,我们的研究结果支持这样的设想,也情有可原的锻炼活动是有害的因为巨大的代ROS,如果身体不习惯于减少损失。然而,ROS当定期重复的暂时的海拔可能诱导防御氧化应激和炎症的调控。因此,轻度氧化应激可能是有用的在减速生理下降到2型糖尿病有关。
5。结论
而慢性温和训练对糖尿病代谢产生有益的影响,由于抗炎、抗氧化、急性的锻炼可能是有害的,建议一个明智的选择的运动对糖尿病患者的医生,协议即考虑到类型,时间,强度,似乎不同影响糖尿病病理生理学。
感兴趣的宣言
作者报告没有利益冲突。
承认
作者欣然承认默克的格兰特和Dohme基金会,葡萄牙。