Science Advances:对训练的代谢反应与外泌体蛋白质成分有关

高强度间歇训练(HIIT) 可改善心肺适能 (VO2max),但其对新陈代谢的影响尚不清楚。该研究假设12周HIIT会增加患有或不患有2型糖尿病[T2D 和 NDM(非糖尿病人)] 男性的胰岛素敏感性。然而,尽管VO2max相同,但主要是胰岛素抵抗 (IR) 人(T2D 和 IR NDM)表现出循环小细胞外囊泡 (SEV) 的明显改变以及较低的抑制性代谢(蛋白激酶 Cε 活性)或炎症(核因子κB)分别在T2D或IR NDM肌肉中发出信号。这与SEV蛋白质组的特定改变有关,反映了磷脂酶C途径 (T2D) 的下调和抗氧化能力 (IR NDM) 的上调。因此,SEV货物可能有助于调节个体对运动训练的代谢反应。

Science Advances:对训练的代谢反应与外泌体蛋白质成分有关
定期运动训练不仅可以降低心血管风险,还有助于预防和治疗2型糖尿病 (T2D)。然而,在运动干预中,多达20%的T2D参与者无法对改善葡萄糖代谢的体育训练做出反应。尽管在6个月的运动训练后肌肉腺苷 5'-三磷酸(ATP) 合酶通量较高,即使是T2D患者的一级亲属也不一定会增加他们的胰岛素敏感性。除其他因素外,运动量和强度可预测运动反应性。高强度间歇训练 (HIIT) 代表了一种省时、高效的中等训练方式的替代方案,并且可能会产生卓越的有益效果,例如改善老年人的胰岛素敏感性和线粒体功能。然而,尽管线粒体功能增加,但9天HIIT未能提高T2D胰岛素抵抗 (insulin-resistant, IR) 后代的胰岛素敏感性。长期HIIT 是否能改善患有或不患有T2D的IR人群的线粒体变化和胰岛素敏感性仍有待确定。
运动的代谢效应来自通过代谢物、激素、肌动因子/运动因子、微小RNA 或中等大小的细胞外囊泡 (EV) 进行的组织间通讯。最近的研究表明,一次运动也会导致健康志愿者的骨骼肌释放外泌体或小(30 至 200 nm)EVs(SEVs)。然而,SEV在IR人类中的作用及其对监督锻炼计划本身的代谢反应的影响,与饮食或体重变化无关,尚不清楚。SEV可以将其功能成分运送到目标组织以激活细胞信号传导,但目前还不清楚哪些SEV货物是否与胰岛素敏感性和潜在细胞通路的变化有关。
因此,该研究检查了12周有监督的HIIT对久坐不动的胰岛素敏感非糖尿病人 (insulin sensitive nondiabetic humans, IS NDM) 和 IR NDM 以及T2D个体葡萄糖耐受性的代谢特征和SEV释放的影响。最初假设HIIT将统一改善胰岛素敏感性,而与葡萄糖耐量无关。出乎意料的是,对HIIT的代谢反应(定义为外周胰岛素敏感性(M 值)增加)在HIIT之前具有胰岛素抵抗的组中更为普遍。因此,研究接下来调查了SEV的数量和蛋白质组是否有助于区分反应者(来自T2D和IR NDM组的 T2D-R和IR-R)和无反应者(来自IS NDM组的IS-NR)。通过尺寸排阻色谱 (SEC) 分离 SEV,允许进行后续的下游分析,并通过纳米粒子跟踪分析 (NTA) 和质谱 (MS) 进行表征,用于蛋白质鉴定和定量。最后,验证了骨骼肌活检中所选SEV候选者的表达。这项研究表明,根据男性的基线胰岛素敏感性,HIIT对SEV浓度及其蛋白质组的影响不同,这表明SEV货物调节个体对运动的代谢反应,并可能有助于解释体育锻炼的不同成功率。

Science Advances:对训练的代谢反应与外泌体蛋白质成分有关

HIIT干预会增加T2D-R和IR-R患者循环SEVs的释放但不会增IS-NR患者的循环SEVs的释放

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HIIT对胰岛素抵抗IR(IR-R和T2D-R)和胰岛素敏感IS人类SEVs的蛋白质组学特征的影响不同
参考文献:
ApostolopoulouM, Mastrototaro L, Hartwig S, Pesta D, Straßburger K, de Filippo E, Jelenik T,Karusheva Y, Gancheva S, Markgraf D, Herder C, Nair KS, Reichert AS, Lehr S,Müssig K, Al-Hasani H, Szendroedi J, Roden M. Metabolic responsiveness totraining depends on insulin sensitivity and protein content of exosomes ininsulin-resistant males. Sci Adv. 2021 Oct8;7(41):eabi9551. doi: 10.1126/sciadv.abi9551. Epub 2021 Oct 8. PMID: 34623918;PMCID: PMC8500512.

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