eRapport

Skeletal muscles, myokines and type 2 diabetes

Prosjekt
Prosjektnummer
2011038
Ansvarlig person
Kåre I Birkeland
Institusjon
Oslo universitetssykehus HF
Prosjektkategori
Doktorgradsstipend
Helsekategori
Metabolic and Endocrine
Forskningsaktivitet
2. Aetiology
Rapporter
2016 - sluttrapport
Trening er gunstig, spesielt i forhold til insulinresistens og type 2 diabetes. En mulig mekanisme er via muskelcellenes produksjon av signalstoffer, såkalte myokiner. MyoGlu er en 12-ukers treningsintervensjon blant inaktive menn mellom 40 og 65 år, enten normalvektige kontrollpersoner eller overvektige med noe forstyrret glukosemetabolisme. Prosjektet har frembrakt ny viten om akutte og langvarige effekter av fysisk trening på regulering av glukose og lipidmetabolismen hos personer med normal og forstyrret glukoseregulering. Insulinresistens og forsinket glukoseopptak i tverrstripet skjelettmuskulatur er sentralt ved 2 diabetes og normal glukoseomsetning i muskler viktig for å opprettholde et normalt blodsukkernivå. Andre sentrale karakteristika ved denne type 2 diabetes er økt fettansamling, særlig i i og omkring indre organer og insulinresistens i lever. Hvordan kommuniserer disse organene metabolske signaler mellom hverandre? På samme måte som signalstoffer fra fettvev (adipokiner) kan ha en effekt på andre vev og en rolle i sykdomsutvikling, ser det ut til at signalstoffer fra muskel (myokiner) kan ha tilsvarende roller. I denne studien har vi målt effekten av kombinert styrke-, og utholdenhetstrening på metabolsk helse blant inaktive, normalvektige personer med normalt glukosestoffskifte og overvektige personer med lett forhøyede glukoseverdier. Vi har undersøkt en rekke signalstoffer og vært på leting etter nye myokiner som kan bidra til å forklare utviklingen av insulinresistens og type 2 diabetes. Treningene ble gjennomført under tett oppfølging fra instruktører, og intensiteten på utholdenhetsøktene kontrollert ved registrering av hjertefrekvens. Tester av maksimalt oksygenopptak og 1-repetisjons maksløft på ulike styrketreningsøvelser ble gjennomført før og etter treningsperioden. Det ble også gjort måling av insulinsensitivitet, kroppssammensetning, blodtrykk, og liv/hofte-omkrets. I tillegg tok man blodprøver og muskelbiopsier før og etter en sykkelbelastningstest der deltakerne syklet med en belastning tilsvarende 70 % av maksimalt oksygenopptak i 45 minutter. Fettbiopsier og stamcelleprøver fra musklene ble tatt, i tillegg til at man målte kroppens sammensetning ved hjelp av MR-skanning. Vi har vist at personer med overvekt og lett forhøyet blodsukker ("prediabetes") kan øke sin insulinfølsomhet og bedre glukosereguleringen ved 12 ukers veiledet trening. Bedringen var relativt sett like god som hos normalvektige personer med normal glukoseomsetning, selv om den absolutte bedringen var lavere. Vi har beskrevet et stort antall gener som blir oppregulert og nedregulert av en akutt treningseffekt og av lavngvarig fysisk trening og vi har påvist noen nye signalstoffer (biomarkører) som utskilles fra musklene under trening og bidrar til kommunikasjonen mellom de ulike metabolsk aktive organene i kroppen.
2015
Trening er gunstig, spesielt i forhold til insulinresistens og type 2 diabetes. En mulig mekanisme er via muskelcellenes produksjon av signalstoffer, såkalte myokiner. MyoGlu er en 12-ukers treningsintervensjon blant inaktive menn mellom 40 og 65 år, enten normalvektige kontrollpersoner eller overvektige med noe forstyrret glukosemetabolisme.Insulinresistens og forsinket glukoseopptak i tverrstripet skjelettmuskulatur er sentralt ved 2 diabetes og normal glukoseomsetning i muskler viktig for å opprettholde et normalt blodsukkernivå. Andre sentrale karakteristika ved denne type 2 diabetes er økt fettansamling, særlig i i og omkring indre organer og insulinresistens i lever. Hvordan kommuniserer disse organene metabolske signaler mellom hverandre? På samme måte som signalstoffer fra fettvev (adipokiner) kan ha en effekt på andre vev og en rolle i sykdomsutvikling, ser det ut til at signalstoffer fra muskel (myokiner) kan ha tilsvarende roller. I denne studien har vi målt effekten av kombinert styrke-, og utholdenhetstrening på metabolsk helse blant inaktive, normalvektige personer med normalt glukosestoffskifte og overvektige personer med lett forhøyede glukoseverdier. Vi har undersøkt en rekke signalstoffer og vært på leting etter nye myokiner som kan bidra til å forklare utviklingen av insulinresistens og type 2 diabetes. Treningene ble gjennomført under tett oppfølging fra instruktører, og intensiteten på utholdenhetsøktene kontrollert ved registrering av hjertefrekvens. Tester av maksimalt oksygenopptak og 1-repetisjons maksløft på ulike styrketreningsøvelser ble gjennomført før og etter treningsperioden. Det ble også gjort måling av insulinsensitivitet, kroppssammensetning, blodtrykk, og liv/hofte-omkrets. I tillegg tok man blodprøver og muskelbiopsier før og etter en sykkelbelastningstest der deltakerne syklet med en belastning tilsvarende 70 % av maksimalt oksygenopptak i 45 minutter. Fettbiopsier og stamcelleprøver fra musklene ble tatt, i tillegg til at man målte kroppens sammensetning ved hjelp av MR-skanning. Det er også i år publisert flere arbeider fra studien som bidrar til å øke forståelsen av årsakene til type 2 diabetes og mekanismene som ligger bak den gunstige effekten av fysisk aktivitet. Målet er at det skal kunne gi bedre grunnlag for forebygging og behandling.
2014
Trening er gunstig, spesielt i forhold til insulinresistens og type 2 diabetes. En mulig mekanisme er via muskelcellenes produksjon av signalstoffer, såkalte myokiner. MyoGlu er en 12-ukers treningsintervensjon blant inaktive menn mellom 40 og 65 år, enten normalvektige kontrollpersoner eller overvektige med noe forstyrret glukosemetabolisme.Nedsatt glukoseopptak i muskler er del av insulinresistensen man ser hos type 2 diabetikere. Siden musklene i kroppen utgjør cirka 40 % av vekten er normal glukoseomsetning i muskler viktig for å opprettholde et normalt blodsukkernivå. Man har observert at signalstoffer fra muskel kan spille en rolle både for insulinresistens lokalt i muskelen og kanskje også sende signaler til andre vev. IL-6 er et slikt myokin som øker ved fysisk aktivitet og som akutt kan øke insulinstimulert glukoseopptak og fettsyreforbrenning. På samme måte kan signalstoffer fra fettvev (adipokiner) ha en effekt på andre vev og en rolle i sykdomsutvikling, som ved abdominal fedme. Type 2 diabetes er nært assosiert med overvekt og inaktivitet, og har et stort forebyggingspotensiale. I denne studien ønsker vi å måle effekten av kombinert styrke-, og utholdenhetstrening på metabolsk helse blant inaktive personer med normale og forhøyede glukoseverdier. Fokus er å beskrive myokiner som kan forklare utviklingen av insulinresistens og type 2 diabetes. Forsøkspersonen ble valgt ut på bakgrunn av intervju, samt antropometriske mål og en glukose-toleransetest. Hovedkriteriene for deltakelse er at man er inaktiv, ikke-røykende, umedisinert/frisk, og i stand til å gjennomføre trening og testing. Kontrollgruppen er normalvektig med glukoseverdier innenfor normalsjiktet, mens gruppen med nedsatt glukosemetabolisme har BMI mellom 27 og 32 og har samtidig forhøyede glukoseverdier. Treningene ble gjennomført under tett oppfølging fra instruktører, og intensiteten på utholdenhetsøktene kontrollert ved registrering av hjertefrekvens. Tester av maksimalt oksygenopptak og 1-repetisjons maksløft på ulike styrketreningsøvelser ble gjennomført før og etter treningsperioden. Det ble også gjort måling av insulinsensitivitet, kroppssammensetning, blodtrykk, og liv/hofte-omkrets. I tillegg tok man blodprøver og muskelbiopsier før og etter en sykkelbelastningstest der deltakerne syklet med en belastning tilsvarende 70 % av maksimalt oksygenopptak i 45 minutter. Fettbiopsier og stamcelleprøver fra musklene ble tatt, i tillegg til at man målte kroppens sammensetning ved hjelp av MR-skanning. Det ble ikke gitt noen restriksjoner i forhold til mat, men et spørreskjema ble benyttet for å spore endringer. Alle prøver fra prosjektet analyseres med tanke på faktorer, forbindelser og signalstoffer som har betydning for energiomsetningen hos de to gruppene. Det planlegges flere arbeider med utgangspunkt i prosjektet, noen artikler er publisert så langt (Norheim et al. FEBS J. 2013, Norheim et al. Physiol Rep. 2014, Li et al. Physiol Rep 2014), og flere er under utarbeidelse. Vitenskapelig betydning: En nærmere forståelse av årsakene til type 2 diabetes, samt mekanismene som ligger bak den gunstige effekten av fysisk aktivitet, vil gi bedre grunnlag for forebygging og behandling. Spesielt vil en økt forståelse av musklenes betydning for insulinresistens kunne gi bakgrunn for mer effektive bruk av fysisk aktivitet i behandlingen.
2013
Trening er gunstig, spesielt i forhold til insulinresistens og type 2 diabetes. En mulig mekanisme er via muskelcellenes produksjon av signalstoffer, såkalte myokiner. MyoGlu er en 12-ukers treningsintervensjon blant inaktive menn mellom 40 og 65 år, enten normalvektige kontrollpersoner eller overvektige med noe forstyrret glukosemetabolisme.Nedsatt glukoseopptak i muskler er del av insulinresistensen man ser hos type 2 diabetikere. Siden musklene i kroppen utgjør cirka 40 % av vekten er normal glukoseomsetning i muskler viktig for å opprettholde et normalt blodsukkernivå. Man har observert at signalstoffer fra muskel kan spille en rolle både for insulinresistens lokalt i muskelen og kanskje også sende signaler til andre vev. IL-6 er et slikt myokin som øker ved fysisk aktivitet og som akutt kan øke insulinstimulert glukoseopptak og fettsyreforbrenning. På samme måte kan signalstoffer fra fettvev (adipokiner) ha en effekt på andre vev og en rolle i sykdomsutvikling, som ved abdominal fedme. Type 2 diabetes er nært assosiert med overvekt og inaktivitet, og har et stort forebyggingspotensiale. I denne studien ønsker vi å måle effekten av kombinert styrke-, og utholdenhetstrening på metabolsk helse blant inaktive personer med normale og forhøyede glukoseverdier. Fokus er å beskrive myokiner som kan forklare utviklingen av insulinresistens og type 2 diabetes Forsøkspersonen ble valgt ut på bakgrunn av intervju, samt antropometriske mål og en glukose-toleransetest. Hovedkriteriene for deltakelse er at man er inaktiv, ikke-røykende, umedisinert/frisk, og i stand til å gjennomføre trening og testing. Kontrollgruppen er normalvektig med glukoseverdier innenfor normalsjiktet, mens gruppen med nedsatt glukosemetabolisme har BMI mellom 27 og 32 og har samtidig forhøyede glukoseverdier. Treningene ble gjennomført under tett oppfølging fra instruktører, og intensiteten på utholdenhetsøktene kontrollert ved registrering av hjertefrekvens. Tester av maksimalt oksygenopptak og 1-repetisjons maksløft på ulike styrketreningsøvelser ble gjennomført før og etter treningsperioden. Det ble også gjort måling av insulinsensitivitet, kroppssammensetning, blodtrykk, og liv/hofte-omkrets. I tillegg tok man blodprøver og muskelbiopsier før og etter en sykkelbelastningstest der deltakerne syklet med en belastning tilsvarende 70 % av maksimalt oksygenopptak i 45 minutter. Fettbiopsier og stamcelleprøver fra musklene ble tatt, i tillegg til at man målte kroppens sammensetning ved hjelp av MR-skanning. Det ble ikke gitt noen restriksjoner i forhold til mat, men et spørreskjema ble benyttet for å spore endringer. Alle prøver analyseres nå med tanke på forbindelser og signalstoffer som har betydning for energiomsetningen hos de to gruppene. Det planlegges flere arbeider med utgangspunkt i prosjektet, og en artikkel er publisert så langt (Norheim et al. FEBS J. 2013) Vitenskapelig betydning: En nærmere forståelse av årsakene til type 2 diabetes, samt mekanismene som ligger bak den gunstige effekten av fysisk aktivitet, vil gi bedre grunnlag for forebygging og behandling. Spesielt vil en økt forståelse av musklenes betydning for insulinresistens kunne gi bakgrunn for mer effektive bruk av fysisk aktivitet i behandlingen.
2012
Trening er gunstig, spesielt i forhold til insulinresistens og type 2 diabetes. En mulig mekanisme er via muskelcellenes produksjon av signalstoffer, såkalte myokiner. MyoGlu er en 12-ukers treningsintervensjon blant inaktive menn mellom 40 og 65 år, enten normalvektige kontrollpersoner eller overvektige med noe forstyrret glukosemetabolisme.Nedsatt glukoseopptak i muskler er del av insulinresistensen man ser hos type 2 diabetikere. Siden musklene i kroppen utgjør cirka 40 % av vekten er normal glukoseomsetning i muskler viktig for å opprettholde et normalt blodsukkernivå. Man har observert at signalstoffer fra muskel kan spille en rolle både for insulinresistens lokalt i muskelen og kanskje også sende signaler til andre vev. IL-6 er et slikt myokin som øker ved fysisk aktivitet og som akutt kan øke insulinstimulert glukoseopptak og fettsyreforbrenning. På samme måte kan signalstoffer fra fettvev (adipokiner) ha en effekt på andre vev og en rolle i sykdomsutvikling, som ved abdominal fedme. Type 2 diabetes er nært assosiert med overvekt og inaktivitet, og har et stort forebyggingspotensiale. I denne studien ønsker vi å måle effekten av kombinert styrke-, og utholdenhetstrening på metabolsk helse blant inaktive personer med normale og forhøyede glukoseverdier. Fokus er å beskrive myokiner som kan forklare utviklingen av insulinresistens og type 2 diabetes. Forsøkspersonen ble valgt ut på bakgrunn av intervju, samt antropometriske mål og en glukose-toleransetest. Hovedkriteriene for deltakelse er at man er inaktiv, ikke-røykende, umedisinert/frisk, og i stand til å gjennomføre trening og testing. Kontrollgruppen er normalvektig med glukoseverdier innenfor normalsjiktet, mens gruppen med nedsatt glukosemetabolisme har BMI mellom 27 og 32 og har samtidig forhøyede glukoseverdier. Treningene ble gjennomført under tett oppfølging fra instruktører, og intensiteten på utholdenhetsøktene kontrollert ved registrering av hjertefrekvens. Tester av maksimalt oksygenopptak og 1-repetisjons maksløft på ulike styrketreningsøvelser ble gjennomført før og etter treningsperioden. Det ble også gjort måling av insulinsensitivitet, kroppsammensetning, blodtrykk, og liv/hofte-omkrets. I tillegg tok man blodprøver og muskelbiopsier før og etter en sykkelbelastningstest der deltakerne syklet med en belastning tilsvarende 70 % av maksimalt oksygenopptak i 45 minutter. Fettbiopsier og stamcelleprøver fra musklene ble tatt, i tillegg til at man målte kroppens sammensetning ved hjelp av MR-skanning. Det ble ikke gitt noen restriksjoner i forhold til mat, men et spørreskjema ble benyttet for å spore endringer. Alle prøver skal nå analyseres med tanke på forbindelser og signalstoffer som har betydning for energiomsetningen hos de to gruppene. Vitenskapelig betydning: En nærmere forståelse av årsakene til type 2 diabetes vil gi bedre grunnlag for forebygging og behandling. Spesielt vil en økt forståelse av musklenes betydning for insulinresistens kunne gi bakgrunn for mer effektive bruk av fysisk aktivitet i behandlingen.
2011
Trening har en gunstig effekt ved forebygging og behandling av type 2 diabetes. En mulig mekanisme er en effekt via skjelett muskulaturens produksjon av betennelsesmarkører og signalstoffer, såkalte myokiner.Ved type 2 diabetes er insulin-resistens i skjelettmuskulatur en viktig medvirkende årsak til det høye blodsukkeret og flere av de andre metabolske forstyrrelsene. I tillegg spiller bla. redusert insulinsekresjon fra bukspyttkjertelen og økt glukoseproduksjon i lever viktige roller i sykdomsutviklingen. I tillegg ses ofte økt intraabdominal fettansamling med lavgradig betennelse, og en fremherskende teori er cytokiner aktivert av denne fettansamlingen (adipokiner) spiller en viktig rolle i sykdomsutviklingen. På bakgrunn av skjelettmuskulaturens viktige rolle ved type 2 diabetes, har imidlertid flere forskere de siste årene observert at lavgradig betennelse også finner sted i muskulaturen og at cytokiner fra muskel (myokiner) kan spille en viktig rolle både for insulinresistens lokalt i muskelen og kanskje også mediere signaler fra muskulatur til bla. lever og bukspyttkjertel. Et slikt myokin er interleukin 6 (IL-6). Trening har en gunstig effekt både ved forebygging og behandling av type 2 diabetes. En mulig mekanisme er en effekt via muskelens cytokiner. Vi og andre har i løpet av de siste årene undersøkt effekt av trening på myokiner hos friske forsøkspersoner. I museforsøk viser det seg at treningsindusert økning i IL-6 påvirker insulin-stimulert glukoseopptak og fettsyreoksydasjon, men også ser ut til å ha en effekt på insulinsekresjonen fra betacellene i pankreas. Det mangler data fra personer med insulinresistens og diabetes. Denne studien har to deler: 1)En treningsstudie av friske og pasienter med nedsatt glukosetoleranse/tidlig type 2 diabetes med blodprøvetaking, muskelbiopsier og måling av insulinresistens før og etter en 3 måneders treningsperiode 2)Laboratoriestudier med måling av myokiner og nye muskelproteiner som er assosiert til insulinresistens og type 2 diabetes Hovedmål: Å undersøke forholdet mellom myokiner fra muskelceller, insulinresistens og type 2 diabetes. Delmål 1.Kvalitativ og kvantitativ bestemmelse av myokiner i humane muskelceller i kultur på mRNA og proteinnivå 2.Undersøkelse av sammenhengen mellom energistoffskiftet i muskelcellene og sekresjonen av myokiner 3.Immunhistokjemiske undersøkelser av myokiner i humane muskelcellekulturer 4.Undersøkelse av forskjeller i myokiner mellom personer med normal glukosetoleranse og personer med type 2 diabetes. Vitenskapelig betydning En nærmere forståelse av årsakene til type 2 diabetes vil gi bedre grunnlag for forebygging og behandling. Spesielt vil en økt forståelse av musklenes betydning for insulinresistens kunne gi bakgrunn for mer effektive bruk av fysisk aktivitet i behandlingen.
Vitenskapelige artikler
Langleite TM, Jensen J, Norheim F, Gulseth HL, Tangen DS, Kolnes KJ, Heck A, Storås T, Grøthe G, Dahl MA, Kielland A, Holen T, Noreng HJ, Stadheim HK, Bjørnerud A, Johansen EI, Nellemann B, Birkeland KI, Drevon CA

Insulin sensitivity, body composition and adipose depots following 12 w combined endurance and strength training in dysglycemic and normoglycemic sedentary men.

Arch Physiol Biochem 2016 Oct;122(4):167-179. Epub 2016 jul 31

PMID: 27477619

Lee S, Norheim F, Langleite TM, Noreng HJ, Storås TH, Afman LA, Frost G, Bell JD, Thomas EL, Kolnes KJ, Tangen DS, Stadheim HK, Gilfillan GD, Gulseth HL, Birkeland KI, Jensen J, Drevon CA, Holen T,

Effect of energy restriction and physical exercise intervention on phenotypic flexibility as examined by transcriptomics analyses of mRNA from adipose tissue and whole body magnetic resonance imaging.

Physiol Rep 2016 Nov;4(21).

PMID: 27821717

Hjorth M, Pourteymour S, Görgens SW, Langleite TM, Lee S, Holen T, Gulseth HL, Birkeland KI, Jensen J, Drevon CA, Norheim F

Myostatin in relation to physical activity and dysglycaemia and its effect on energy metabolism in human skeletal muscle cells.

Acta Physiol (Oxf) 2016 May;217(1):45-60. Epub 2015 des 9

PMID: 26572800

Görgens SW, Hjorth M, Eckardt K, Wichert S, Norheim F, Holen T, Lee S, Langleite T, Birkeland KI, Stadheim HK, Kolnes KJ, Tangen DS, Kolnes AJ, Jensen J, Drevon CA, Eckel J

The exercise-regulated myokine chitinase-3-like protein 1 stimulates human myocyte proliferation.

Acta Physiol (Oxf) 2016 Mar;216(3):330-45. Epub 2015 sep 8

PMID: 26303257

Hjorth M, Norheim F, Meen AJ, Pourteymour S, Lee S, Holen T, Jensen J, Birkeland KI, Martinov VN, Langleite TM, Eckardt K, Drevon CA, Kolset SO

The effect of acute and long-term physical activity on extracellular matrix and serglycin in human skeletal muscle.

Physiol Rep 2015 Aug;3(8).

PMID: 26290530

Pourteymour S, Lee S, Langleite TM, Eckardt K, Hjorth M, Bindesbøll C, Dalen KT, Birkeland KI, Drevon CA, Holen T, Norheim F

Perilipin 4 in human skeletal muscle: localization and effect of physical activity.

Physiol Rep 2015 Aug;3(8).

PMID: 26265748

Norheim Frode, Langleite Torgrim Mikal, Hjorth Marit, Holen Torgeir, Kielland Anders, Stadheim Hans Kristian, Gulseth Hanne Løvdal, Birkeland Kåre Inge, Jensen Jørgen, Drevon Christian A

The effects of acute and chronic exercise on PGC-1a, irisin and browning of subcutaneous adipose tissue in humans.

FEBS J 2014 Feb;281(3):739-49. Epub 2013 des 10

PMID: 24237962

Norheim Frode, Hjorth Marit, Langleite Torgrim M, Lee Sindre, Holen Torgeir, Bindesbøll Christian, Stadheim Hans K, Gulseth Hanne L, Birkeland Kåre I, Kielland Anders, Jensen Jørgen, Dalen Knut T, Drevon Christian A

Regulation of angiopoietin-like protein 4 production during and after exercise.

Physiol Rep 2014 Aug 1;2(8). Epub 2014 aug 19

PMID: 25138789

Li Yuchuan, Lee Sindre, Langleite Torgrim, Norheim Frode, Pourteymour Shirin, Jensen Jørgen, Stadheim Hans K, Storås Tryggve H, Davanger Svend, Gulseth Hanne L, Birkeland Kåre I, Drevon Christian A, Holen Torgeir

Subsarcolemmal lipid droplet responses to a combined endurance and strength exercise intervention.

Physiol Rep 2014 Nov 1;2(11). Epub 2014 nov 20

PMID: 25413318

Deltagere
  • Marit Hjorth Forsker (annen finansiering)
  • Frode Norheim Forsker (annen finansiering)
  • Hanne Løvdal Gulseth Forsker (annen finansiering)
  • Torgeir Holen Forsker (annen finansiering)
  • Jørgen Jensen Forsker (annen finansiering)
  • Sindre Lee Prosjektdeltaker
  • Kåre I. Birkeland Prosjektleder
  • Christian A Drevon Hovedveileder
  • Torgrim Mikal Langleite Doktorgradsstipendiat (finansiert av denne bevilgning)

eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT

Alle henvendelser rettes til eRapport

Personvern  -  Informasjonskapsler