Sammendrag
Bakgrunn: 347 millioner mennesker i verden har diabetes, og de fleste av disse har diabetes type-2. Fysisk aktivitet er viktig, både for å forebygge og for å behandle diabetes. I denne studien er fettsyremetabolismen og insulinfølsomheten undersøkt i dyrkede skjelettmuskelceller fra individer med normal eller redusert glukosemetabolisme, før og etter 12 uker med både utholdenhets- og styrketrening. Metode: Skjelettmuskelceller ble isolert fra musculus vastus lateralis fra frivillige menn. Biopsiene ble tatt før og etter en treningsintervensjon, bestående av 2 økter med utholdenhetstrening og 2 økter med styrketrening i uka. Treningsintervensjonen varte i 12 uker. I denne studien ble både individer med normal og redusert glukosetoleranse inkludert. Skjelettmuskelcellene ble dyrket opp og differensiert til flerkjernede myotuber. Fettsyremetabolismen ble undersøkt ved å bruke radioaktiv [1-14C]oljesyre og substratoksidasjonsforsøk. Peroksisomproliferator-aktivert reseptor δ (PPARδ)-agonisten GW501516 ble tilsatt noen av myotubene fire dager før målingene av [1-14C]oljesyre-metabolisme. Carbonylcyanide p-trifluormethoxyphenylhydrazone (FCCP) ble tilsatt noen av myotubene på forsøksdagen. Ekspresjonen av gener involvert i energimetabolismen ble undersøkt ved å bruke kvantitativ polymerase-kjedereaksjon (qPCR). Uttrykk av proteiner ble undersøkt ved å bruke westernblott. Resultater: Resultater fra studier i dyrkede humane myotuber viser at en treningsintervensjon på 12 uker påvirket oljesyreoksidasjonen og insulinfølsomheten i myotubene. I gruppa med normal glukosemetabolisme, men ikke i gruppa med redusert glukosemetabolisme, ble det observert en økt oljesyreoksidasjon etter treningsintervensjonen. Det ble også observert en økt oljesyreoksidasjon når glukose ble tilsatt, i gruppa med normal glukosemetabolisme. Det ble ikke observert noen målbar effekt av trening på metabolsk fleksibilitet. GW501516 og FCCP økte oljesyreoksidasjonen i de dyrkede myotubene. Insulin førte til en økt fosforylering av Akt og en redusert fosforylering av glykogen syntase, både før og etter treningsintervensjonen, med mulig økte insulin-induserte effekter etter treningsintervensjonen. Det ble også observert en tendens til en økt mRNA-ekspresjon av cytokrom c-1 (Cyc1) og cluster of differentiation 36 (CD36) etter treningsintervensjonen. Konklusjon: Det ser ut som om trening in vivo har en effekt på fettsyremetabolismen og insulinfølsomheten i skjelettmuskelceller etter 12 uker med trening, og det ser ut som om noen av effektene av trening in vivo blir bevart i de dyrkede humane myotubene in vitro. Mer data trengs for å trekke noen endelige konklusjoner.
Background: 347 million people over the world have diabetes, and most of them have diabetes type 2. Physical activity is important in order to prevent and treat diabetes. In this study the fatty acid metabolism and insulin sensitivity were examined in cultured skeletal muscle cells from subjects with normal and impaired glucose metabolism, before and after a period of 12 weeks of extensive strength and endurance training. Methods: Skeletal muscle cells were isolated from musculus vastus lateralis of male volunteers. Biopsies were taken before and after an extensive training period consisting of two sessions of endurance training and two sessions of strength training per week. The training period lasted for 12 weeks. Both subjects with normal and impaired glucose metabolism were included in this study. The skeletal muscle cells were cultured and differentiated into multinucleated myotubes. Fatty acid metabolism was studied using radiolabeled [1-14C]oleic acid and a substrate oxidation assay. The peroxisome proliferator-activated receptor δ (PPARδ) agonist GW501516 was added to some of the myotubes four days before measurements of [1-14C]oleic acid metabolism. Carbonylcyanide p-trifluormethoxyphenylhydrazone (FCCP) was added to some of the myotubes the day of the experiment. Expression of genes involved in energy metabolism was investigated with quantitative polymerase chain reaction (qPCR). Expression of proteins was investigated with Western blotting. Results: Results from studies on human myotubes indicated that an extensive training period of 12 weeks affected fatty acid metabolism and insulin sensitivity in the myotubes. In the group with normal glucose metabolism, but not in the group with impaired glucose metabolism, oleic acid oxidation was increased after training. Oleic acid oxidation was also increased when glucose was added in the group with normal glucose metabolism. No effect of training on metabolic flexibility was observed. GW501516 and FCCP increased the oleic acid oxidation in the myotubes. Insulin increased the phosphorylation of Akt and reduced the phosphorylation of glycogen synthase, before and after the training period, possibly with increased insulin-induced effects after the training period. The mRNA expression of cytokrome c-1 (Cyc1) and cluster of differentiation 36 (CD36) tended to increase after the training period. Conclusion: Exercise in vivo appeared to exert effects on fatty acid metabolism and insulin sensitivity in skeletal muscle cells after 12 weeks of training, and thus some of the effects of training in vivo seem to be conserved in human myotubes in vitro. However, more data are needed to be able to draw final conclusions.