Эти уменьшенные результаты наблюдаются на моделях мышей и у людей с хронической гипергликемией, которая находится в диапазоне «преддиабета», – говорит Сара Лессард, доктор философии, помощник исследователя Джослин в отделе клинических, поведенческих и исходных исследований и старший автор статьи в журнале Nature. Метаболизм, который представляет работа.
Исследование также показало, что эта дезадаптивная черта не зависит от ожирения и уровня инсулина в крови.
Клинические исследования показали, что люди с диабетом или хронически высоким уровнем сахара в крови изо всех сил пытаются улучшить свои аэробные способности по сравнению с людьми с нормальным уровнем сахара в крови. «Идея этого исследования заключалась в том, чтобы увидеть, не вызовем ли мы высокий уровень сахара в крови у мышей, не уменьшим ли мы их способность улучшать аэробную форму?- говорит Лессард, доцент медицины Гарвардской медицинской школы. Исследование также направлено на выявление механизмов, которые могут привести к снижению уровня физической подготовки у людей с гипергликемией.
Ее команда использовала две модели мышей, которые отражают две основные причины гипергликемии у людей. Одна группа мышей придерживалась западной диеты с высоким содержанием сахара и насыщенных жиров, что привело к некоторому увеличению веса в дополнение к гипергликемии.
Другая группа была модифицирована так, чтобы вырабатывать меньше инсулина, что вызывало такое же повышение уровня сахара в крови, как и западная диета, даже несмотря на то, что мыши ели диету с меньшим содержанием сахара и жира и поддерживали нормальную массу тела. Обе группы были подвергнуты тренировочному протоколу, в котором они бегали на колесах в своих клетках, чтобы улучшить свою аэробную форму.
По словам Лессарда, в обеих группах с гипергликемией животные пробегали около 500 километров в течение исследования, но в среднем не смогли улучшить свои аэробные способности к нагрузкам по сравнению с мышами с более низким уровнем сахара в крови.
Более подробно изучив скелетные мышцы этих мышей, она и ее коллеги увидели, что мышца не адаптируется к аэробной нагрузке, как обычно.
Мышечная ткань может реконструироваться, и это одна из причин, почему упражнения становятся легче, если мы выполняем их регулярно, – говорит Лессард. Со временем аэробные упражнения, такие как бег или плавание, могут изменить мышечные волокна, чтобы они более эффективно использовали кислород во время упражнений. «Мы также выращиваем новые кровеносные сосуды, чтобы позволить большему количеству кислорода доставляться к мышцам, что помогает повысить нашу аэробную физическую форму», – говорит она.
Ученые предполагают, что высокий уровень сахара в крови может предотвратить ремоделирование мышц отчасти за счет изменения белков «внеклеточного матрикса» в пространстве между мышечными клетками, где образуются кровеносные сосуды.
Более ранняя работа лаборатории Лессарда продемонстрировала, что биологический путь, известный как сигнальный путь "JNK", может действовать как своего рода молекулярный переключатель, сообщающий мышечным клеткам о необходимости адаптироваться к аэробным или силовым тренировкам. Ученые обнаружили, что эти сигналы пути JNK пересекались у мышей с гипергликемией, активируя пути, связанные с силовыми тренировками, даже если мыши выполняли аэробные упражнения. «В результате мышцы животных с гипергликемией имеют более крупные волокна и меньше кровеносных сосудов, что более типично для силовых тренировок, чем для аэробных тренировок», – говорит Лессард.
Следуя этим результатам на животных в клинических тестах с участием молодых взрослых добровольцев, ученые из Джослина обнаружили, что те, у кого был более высокий уровень сахара в крови в ответ на прием глюкозы, состояние, известное как нарушение толерантности к глюкозе, демонстрировали самую низкую аэробную нагрузочную способность. «Глядя на то, как их мышцы реагировали на одну серию типичных аэробных упражнений, мы также увидели, что у тех, у кого самая низкая толерантность к глюкозе, была самая высокая активация сигнального пути JNK, который блокирует аэробную адаптацию», – говорит она.
«Хорошая новость заключается в том, что хотя наши мышиные модели гипергликемии не смогли улучшить аэробную форму с помощью тренировок, они все же достигли других важных преимуществ для здоровья от упражнений, включая снижение жировой массы и улучшение метаболизма глюкозы», – говорит Лессард. "Таким образом, регулярные аэробные упражнения по-прежнему являются ключевой рекомендацией для поддержания здоровья людей с гипергликемией или без нее.«Важно отметить, что людям с гипергликемией также могут быть полезны другие формы упражнений, такие как силовые тренировки, которые рекомендуются для поддержания здоровья, – говорит она.
В целом, исследование предлагает несколько подходов, которые могут помочь людям с хронической гипергликемией в конечном итоге преодолеть препятствия на пути к развитию аэробной способности. Один из них – придерживаться диеты, направленной на поддержание низкого уровня сахара в крови.
Другой – принимать существующие лекарства от диабета, предназначенные для поддержания нормального уровня сахара в крови.
«Мы часто думаем о диете и физических упражнениях как о отдельных способах улучшения нашего здоровья», – говорит Лессард. «Но наша работа показывает, что существует больше взаимодействия между этими двумя факторами образа жизни, чем то, что было известно ранее, и предполагает, что мы можем рассмотреть их вместе, чтобы максимизировать пользу для здоровья от аэробных упражнений."
Тара Макдональд – первый автор статьи. Среди других соавторов Джослина – Паттараван Паттамапрапанонт, Прерана Патхак, Натали Фернандес, Самар Хафида и Джоанна Митри. Эллен Фрейтас из Университета Сан-Паулу в Бразилии, Стивен Бриттон из Мичиганского университета в Анн-Арборе и Лорен Кох из Университета Толедо в Огайо также внесли свой вклад.
Ведущее финансирование поступило от Национальных институтов здоровья и Американской кардиологической ассоциации.