absztrakt

Háttér/Célok:

A vázizomzat fontos szerepet játszik az egész test anyagcseréjének szabályozásában. A vázizomzatban a keringő glükóz és zsírsavszint növekedését a transzmembrán szubsztrát transzporterek, a GLUT4 és a FAT/CD36 elősegítik. Ennek a vizsgálatnak a célja a táplálkozási glikémiás index (GI) hatásának meghatározása volt a GLUT4 és FAT/CD36 gének expressziójára az emberi vázizomban egyetlen testmozgástámadás után.

Tantárgyak/módszerek:

Nyolc férfi alanyon 60 perces ciklusos gyakorlást végeztek a maximális oxigénfogyasztás (VO2 max) 75% -án, és azonnal izokloros ételt kaptak, amely magas GI (HGI) vagy alacsony GI (LGI) étrendet tartalmazott, hasonló szénhidrát-arányban, zsírok és fehérjék kereszttervezésben. A mély vastus lateralis izommintáit tűbiopsziával vettük közvetlenül edzés után és 3 órával a testmozgás után.

az eredmények:

A testmozgás után a HGI-diéta jelentősen nagyobb glükóz- és inzulinválaszokat produkált az LGI-étrendhez képest, amint azt a görbék alatti nagyobb területen mutatjuk be. Mindkét étrend a plazma zsírsavak és glicerin gyors csökkenését eredményezte az éhgyomri szint alatt. A GLUT4 MRNA-t mind a HGI, mind az LGI étrend összehasonlítható mértékben szabályozta, míg a GLUT4 fehérje szintje ebben a rövid időszakban nem változott. A FAT/CD36 mRNS és a fehérje szintje szignifikánsan csökkent az alapvonal alatti HGI diétával, de az LGI diétával nem.

következtetés:

Ebben a tanulmányban jelentős diétás GI-hatást találtak a FAT/CD36 génexpresszióra az emberi vázizomban végzett edzés után. Ez az eredmény arra utal, hogy az étkezési GI különbségei elegendőek a zsíranyagcsere megváltoztatásához.

A csontvázizom a zsír és a szénhidrát felhasználásának fő helyszíne az egész testben (Zurlo és mtsai., 1990), és figyelemre méltó plaszticitást mutat az anyagcsere igény és a szubsztrát elérhetőségének változására reagálva. A szöveti anyagcsere-változások hatással lehetnek az egész test anyagcseréjére. A GLUT4 és a FAT/CD36 két fehérje, amelyek felelősek a keringő glükóz és zsírsavak transzportáért a vázizomzat plazmamembránján. Emberekben a GLUT4 mRNS szintje gyorsan növekedhet egyszeri hosszú távú testmozgás után (Kraniou et al., 2006), és alacsony szénhidráttartalmú étrend által szabályozható (Cheng et al., 2005). Vázizom patkányokban a testmozgás utáni szénhidrát-kiegészítés hosszú órákon át elhúzódó GLUT4 fehérjét indukálhat, míg a GLUT4 mRNS átmenetileg 90 percen belül a kiindulási érték alá esik (Kuo et al., 1999a).

Úgy tűnik, hogy az intramuszkuláris glükóz és inzulin jelátvitel szabályozza a zsírsav anyagcserét azáltal, hogy szabályozza a FAT/CD36 zsírsav transzporter gén expresszióját (Civitarese et al., 2005). A FAT/CD36 fehérje- és mRNS-szintje a vázizomzatban növelhető streptozotocin injekcióval (Luiken és mtsai., 2002), egy olyan kezeléssel, amely rontja a hasnyálmirigy inzulintermelését, és ezáltal megszünteti a vázizmok glükózfelvételét. Hasonlóképpen, az inzulinrezisztencia is növeli a FAT/CD36 génexpressziót (Smith és mtsai, 2007).

A GLUT4 fehérjéhez hasonlóan kimutatták, hogy a testedzés növeli a FAT/CD36 fehérje szintet (Tunstall et al., 2002). A magas zsírtartalmú/alacsony szénhidráttartalmú étrendhez képest a magas szénhidráttartalmú/alacsony zsírtartalmú étrendről kiderült, hogy a testmozgás után csökkenti a FAT/CD36 fehérje aktivitást (Arkinstall et al., 2004). A magas zsírtartalmú étrend azonban befolyásolhatja a FAT/CD36 gén expresszióját az emberi vázizomzatban (Duplus et al., 2000; Cameron-Smith et al., 2003). A mai napig kevéssé ismert, hogy a különböző glikémiás index (GI) értékek, hasonló szénhidrát-, zsír- és fehérjeszintek mellett, okozhatnak-e differenciált hatást a FAT/CD36 és a GLUT4 fehérje gén expressziójában. Ebben a vizsgálatban két magas szénhidráttartalmú, hasonló szénhidrát-, zsír- és fehérjetartalmú, de eltérő GI-értékű étrendet vizsgáltak a GLUT4 és FAT/CD36 gén expressziójának meghatározására az emberi vázizomzatban. Korábban azt tapasztaltuk, hogy a GLUT4 mRNS szintjének változása szénhidrát diétával 3 órán belül bekövetkezik (Cheng et al., 2005). Így a kezelés kezdetén (éhgyomorra) és az étrend-kiegészítés után 3 órával mintát vettünk az edzés után a fenti mérések után.

Anyagok és metódusok

elemeket

Nyolc egészséges önkéntestől (22,5 ± 0,3 év, magasság 174,2 ± 1,3 cm, súly 69,1 ± 1,9 kg, testtömeg-index (BMI) 22, 7 ± 0,5 kg/m2, maximális oxigénfogyasztás (VO) nyolc egészséges önkéntestől vettünk vastus lateralis izombiopsziás mintákat. 2) max. 49,7 ± 0,9 ml/perc/kg). Ezt a protokollt a Changhua Keresztény Kórház Etikai Bizottsága hagyta jóvá. Az írásbeli hozzájárulás megszerzése előtt az egyes szervezeteknek elmagyarázták a természetüket, céljukat és a lehetséges kockázatokat. Ezt a munkát a Helsinki Nyilatkozat iránymutatásainak megfelelően hajtották végre.

gyakorlat

2 nappal a testmozgás előtt megmérik az összes alany VO2 max értékét. A kísérlet napján az alanyok 08:00 órakor jelentést tettek a laboratóriumban. 5 perc melegítés után a betegek 60 perces ciklusos gyakorlatot végeztek 75% VO 2max mellett. Az ivóvíz ad libitum volt az edzés alatt és után. Az izombiopsziát éhgyomorra (alapvonal) végeztük, és edzés után etettük. A koplalás feltételei szerint az edzés után 3 órán keresztül nem biztosítottak ételt. Etetési állapotban az alanyok 70% szénhidrátot tartalmazó étrendet kaptak két különböző GI-vel a testmozgás után. A keresztezést 1 hétig elválasztották. Az izombiopsziás mintákat közvetlenül a testmozgás után és 3 órával a bevétel után vettük a reverz transzkripció-PCR (RT-PCR) és a Western-blot elemzés céljából.

baba

Közvetlenül a testmozgás után az alanyok magas GI (HGI, = 76, 6) vagy alacsony GI (LGI = 36, 1) diétát kaptak, és a testmozgástól számított 10 percen belül elfogyasztották. Az energiafogyasztás edzés után HGI és LGI körülmények között 678, 2 ± 18, 7 kcal (szénhidrát 138, 03 ± 0,8 g; 19. fehérje, 4 ± 0,5 g és zsír 5, 4 ± 0,1 g) és 682, 2 ± 18, 8 kcal (137. szacharid, 7 ± 3, 8 g; fehérje 18, 5 ± 0, 5 g és zsír 6, 4 ± 0, 2 g). A HGI diéta tartalmazott kukoricapehelyeket (60,2 g), sovány tejet (245 ml), fehér kenyeret (80,5 g), lekvárot (20,3 g), glükózvizet (126 ml) és vizet (560 ml).). Az étrend LGI-tartalma minden korpát (61,6 g), sovány tejet (329 ml), őszibarackot (280 g), almát (210 g) és almalevet (164,5 ml) tartalmazott.

Izomszövet gyűjtés

Az izombiopsziát helyi érzéstelenítésben (2% lidokain adrenalin nélkül) végeztük. A térd felett 10 mm hosszú és körülbelül 20 cm mélyen végzett metszést végeztünk a bőr és az izomzatban aszeptikus technikával. Vastus lateralis biopsziákat (kb. 50 mg) Bergstrom (1962) perkután biopsziás technikájával végeztünk. A mintákat szárazon blottoltuk, durván vágtuk zsír és kötőszövet nélkül, folyékony nitrogénben lefagyasztottuk és -80 ° C-on tároltuk az RT-PCR és a Western blot elemzés előtt.

Vérminta és elemzés

Fordított transzkripció-PCR

Western blot

Az izmokat 20 ml jéghideg 4- (2-hidroxi-etil) -1-piperazin-etánszulfonsavban, 1 mM etilén-diamin-tetraecetsavban és 250 mM szacharóz-pufferben (pH 7,4) homogenizáltuk politronnal (Brinkmann Instruments, Westbury, NY, USA). . ). Az egyes minták fehérjetartalmát a Lowry-teszt alkalmazásával számszerűsítettük. Egyenlő mennyiségű fehérjét denaturáltunk és 7,5% -os poliakrilamid-gél elektroforézis gélen nátrium-dodecil-szulfáttal elválasztottunk, majd poli (vinilidén-difluorid) membránokra vittük át (New Life Science Product, Inc., Boston, MA, USA). A membránokon lévő nem specifikus kötőhelyeket 5% sovány tejporral blokkoltuk 10 mM Tris-HCl-t és 100 mM NaCl-ot tartalmazó pufferben (pH 7,5), és egy éjszakán át 4 ° C-on tartottuk. A blotokat ezután szekvenciálisan inkubáltuk GLUT4-gyel (1: 250, Chemicon, Billerica, CA, USA) vagy primer FAT/CD3 antitestekkel (1: 5000, Santa Cruz, Santa Cruz, CA, USA) és torma-peroxidázzal konjugált antitestekkel (1 ).: 5000, Perkin-Elmer, Boston, MA, USA). Az antigén-antitest komplexeket vizualizáltuk, detektáltuk és mennyiségileg meghatároztuk ECL western blot detektáló készlet (Amersham Pharmacia Biotech, Piscataway, NJ, USA), lumineszcencia képelemző (Fujifilm, Japán) és null Dscan densitometriás (Scanalytics, Inc., FairFax) felhasználásával. (VA)., USA).

Statisztikai analízis

Az összes mérés átlagos különbségét kétirányú varianciaanalízissel hasonlítottuk össze ismételt mérésekkel. Tukey post hoc tesztjét, amely azt feltételezi, hogy az I. típusú hiba értéke 0,05 az egyes teszteknél, alkalmazták a diétás állapotpárok közötti jelentős különbségek megkülönböztetésére. Az adatokat átlag ± SD értékként mutatjuk be. A minta méretének meghatározásához teljesítménybecslést végeztünk. Legalább hat alanyra volt szükség a 80% -os teljesítmény eléréséhez. Ebben a tanulmányban nyolc alanyunk volt, így megfeleltünk a statisztikai különbségek kimutatásához szükséges minta nagyságának.

az eredmény

A betegek 60 perces ciklikus reakción mentek keresztül, 75% VO 2max mellett, éhomi, LGI és HGI körülmények között kapták őket. A gyógyulás során 30 percenként és 3 óránként vérmintákat vettek a glükóz-clearance ellenőrzésére. Az 1. ábra a plazma glükóz (a) és inzulin (b) szintjének eredményeit mutatja diéta után. A plazma glükóz- és inzulinkoncentrációja a diéta után 30 perccel tetőzött, majd 3 órán belül csökkent. A plazma glükóz és inzulin koncentrációja a HGI étrendben szignifikánsan magasabb volt, mint az éhomi és az LGI étrend (P

oltóanyag

A plazma glükózkoncentrációi ( a ) és inzulin ( b ). * Jelentős különbség az éhezési szinttől (P † Jelentős különbség az alacsony glikémiás indexhez (LGI) képest) (P

A nem észterezett zsírsavak (NEFA) plazmakoncentrációi ( a ) és glicerin ( b ). * Jelentős különbség az éhezési szinttől (P

GLUT4 mRNS szint az emberi vastus lateralis izomban. * Jelentős különbség az éhgyomri szinttől (P † Jelentős különbség az edzés után azonnal (P †)

GLUT4 fehérjeszint az emberi vastus lateralis izomban.

Teljes méretű kép

Az izom FAT/CD36 mRNS és fehérje szintjét az 5. és 6. ábra mutatja. A FAT/CD36 mRNS és fehérje szintek nem különböztek az éhomi étrend és az LGI között. A HGI diéta mind a FAT/CD36 mRNS, mind a fehérje szintet jelentősen csökkentette a kiindulási érték alatt (P

FAT/CD36 mRNS szint az emberi vastus lateralis izomban. * Jelentős különbség az éhgyomri szinttől (P † Jelentős különbség az edzés után azonnal (P †)

FAT/CD36 fehérjeszint az emberi vastus lateralis izmaiban. Az értékeket átlag ± se (n = 6) értékként jelentjük. * Jelentős különbség az éhgyomri szinttől (P † Jelentős különbség az edzés után azonnal (P †)