Effect of an Acute Bout of Exercise on Adipokines and Markers of Inflammation in Healthy Men : How is the Effect Associated with Body Composition and Intake of Sports Drinks during the Restitution Period?

Abstract

Bakgrunn: Nivået av fysisk inaktivitet er økende i alle land og er i dag listet som den fjerde ledende risiko faktoren for global dødelighet. Jevnlig trening er vist å være effektiv i forebygging mot kroniske sykdommer og beskytter mot totaldødelighet, primært ved å beskytte mot aterosklerose, diabetes type 2, kreft, fedme, demens, hypertensjon og depresjon. Fysisk aktivitet har tidligere vist å fremprovosere både pro- og anti-inflammatoriske markører under og etter aktivitet, men er likevel foreslått å virke forebyggende mot lavgradig kronisk inflammasjon. Formålet med denne pilotstudien var å undersøke effekten av en treningsøkt på adipokiner og inflammatoriske markører i friske menn, og undersøke hvordan denne trenings induserte responsen er assosiert med kroppssammensetning og påvirkes av inntak av sports drikk i restitusjonsperioden.

Metode: Av 16 interesserte ble 11 ikke-røykende, friske menn, mellom 22-28 år inkludert i studien. Studien ble designet som en 1-dags, to perioder dobbel blindet randomisert crossover studie med en mellom liggende wash-out periode på en ukes tid. De første to møtene inkluderte VO2max test, antropometriske målinger og en pretest. De to siste møtene bestod av selve treningsintervensjonen. Deltakerne møtte om morgenen for en fastende blodprøve, måling av blodtrykk og kroppssammensetning. En lett og standardisert frokost ble servert, med en påfølgende ventetid på en time før de utførte treningsintervensjonen syklende i 1 time på 70 % av VO2max. En blodprøve ble på nytt tatt rett etter trening og deltakeren fikk servert en sportsdrikke med enten karbohydrat eller karbohydrat og protein. De fikk servert sportsdrikken igjen etter 30 min, en time og halvannen time. Studiepersonell minnet deltakerne på når de skulle drikke og forsikret seg om at alle drakk opp sportsdrikken sin. To timer ut i restitusjonsperiode ble en ny blodprøve tatt. Blodprøvene ble videre brukt for analyse for sirkulerende nivå av adipokiner og inflammasjons markører, og statistiske analyser ble utført.

Resultater: Treningsøkten reduserte serum nivået av leptin signifikant (p = 0.01), mens treningen signifikant økte serum nivået av sTNFRI, IL-6, IL-10, TNF-α, CXCL16, ICAM-1 og VCAM-1 (p < 0.05 for alle). Ingen signifikante endringer ble observert for nivået av adiponektin og sTNFRII etter trening. Eneste signifikante assosiasjonen mellom kroppssammensetning og responsen av treningen var mellom TNF-α/IL-10 ratio og livvidde-hofte ratio (r=-0.75, p = 0.02). Den eneste signifikante endringen etter treningen mellom inntaket av karbohydrat og karbohydrat og protein drikken var ratioen TNF-α/sTNFRs (p = 0.04), hvor inntaket av sportsdrikken med karbohydrat og protein signifikant økte denne ratioen fra trening til restitusjon (p = 0.03). Endringen i serum nivået av IL-10 etter trening tenderte til å være signifikant forksjellig etter inntak av karbohydrat og karbohydrat og protein drikken (p = 0.06), hvor inntaket av karbohydrat og protein drikken reduserte nivået av sirkulerende IL-10 fra trening til restitusjon (p = 0.03).

Konklusjon: Våre resultater støtter teorien om at en akutt treningsøkt øker det sirkulerende nivået av adipokiner og inflammatoriske markører. Den foreliggende undersøkelsen viser at trening fremprovoserer både pro- og anti-inflammatoriske cytokiner. Dataene foreslår også at det sirkulerende nivået av adipokiner og inflammatoriske markører bare moderat påvirkes av forskjellen i innholdet i sports drikke inntatt etter trening.

Background and aims: The levels of physical inactivity are rising in countries all over the world and are now listed as the fourth leading risk factor for global mortality. Regular exercise is effective as primary prevention of chronic diseases and gives protection against all-cause mortality, primarily by protection against atherosclerosis, Type 2 diabetes, cancers, obesity, dementia, hypertension and depression. Physical activity have previous been shown to elicit both pro- and anti-inflammatory markers during and after activity, but are nevertheless suggested to prevent chronic low-grade inflammation. The aims of this pilot study were to investigate the effect of an acute bout of exercise on adipokines and inflammatory markers in healthy men, and to investigate how this exercise-induced response was associated with body composition and influenced by the intake of sports drinks during restitution.

Subjects and methods: Out of 16 interested, 11 non-smoking, healthy men between 22-28 years old were enrolled in the study. The present pilot study was designed as a 1-day, two-period double blinded randomized crossover study with an intermediate wash-out period of 1 week. The first two meetings included determination of VO2max, anthropometrical measurements and a pre-test. The two last meetings included the exercise intervention. The subjects met fasting in the morning for blood samples, blood pressure and body composition measurements. A light and standardized breakfast was served and the subjects waited for 1 hour before they performed the exercise test cycling for 1 hour at 70 % of VO2max. A blood sample was collected straight after exercise ended and the subjects received a sports drink with either carbohydrate only or carbohydrate and protein. The delivery of sports drinks were repeated after 30 min, 1 hour and 1.5 hour. Study personnel reminded the participants when to drink and ensured that all finished up their sports drinks. After two hours during restitution a new blood sample was collected. The blood samples were afterwards analysed for adipokines and inflammatory markers and statistical analyzes were performed.

Results: The effect of exercise significantly decreased the circulating level of leptin (p = 0.01), while significantly increased the serum levels of sTNFRI, IL-6, IL-10, TNF-α, CXCL16, ICAM-1 and VCAM-1 (p < 0.05 for all). No significant changes were observed for the levels of adiponectin and sTNFRII after exercise. The only significant association between body composition and the exercise response was between TNF-α/IL-10 ratio and Waist-Hip ratio (r = -0.75, p = 0.02). The only significant change after a bout exercise between intake of carbohydrate and carbohydrate and protein drink was the ratio TNF-α/sTNFRs (p = 0.04), where the intake of sport drinks with carbohydrate and protein significant increased this ratio from exercise to restitution (p = 0.03). The change in serum level of IL-10 after exercise, tended to be significant different after intake of carbohydrate and carbohydrate and protein drink (p = 0.06), where intake of carbohydrate and protein drink reduced the circulating level of IL-10 from exercise to restitution (p = 0.03).

Conclusion: Our results support the theory that an acute bout of exercise increases the circulating levels of adipokines and inflammatory markers. The present study shows that exercise elicit release of both pro- and anti-inflammatory cytokines. The data also suggest that the circulating level of adipokines and inflammatory markers are only modestly influenced by the difference in the composition of sports drink consumed after the exercise.