The metabolic effects of high-intensity interval training combining rowing and cycling in obesity and type 2 diabetes

Type 2 diabetes (T2D) er karakteriseret ved insulinresistens, som er associeret med en øget risiko for udvikling af hjertekarsygdom. Insulinresistens medfører et behov for en øget insulinsekretion fra beta-cellerne i bugspytkirtlen for at opretholde et normal blodsukkerniveau, og hvis beta-cellerne ikke formår at øge insulinsekretionen tilstrækkeligt opstår høje blodsukkerniveauer og herved T2D. Motion er en essentiel del af behandlingen af T2D. De gavnlige effekter af udholdenhedstræning ved moderat intensitet på insulinfølsomheden, den maksimale iltoptagelse (VO2max) og blodsukkerniveauet ved T2D er veldokumenteret, og der synes ligeledes at være evidens for en effekt af udholdenhedstræning på beta-celle funktionen justeret for insulinfølsomheden. Ydermere forbedrer udholdenhedstræning kropssammensætningen af muskler og fedt, og udholdenhedstræning menes at være associeret med en gunstig ændring af markører (cytokiner), som er associeret med systemisk inflammation i kroppen og fedtvævsdysfunktion. De gavnlige effekter af motion kunne være medieret af ændringer i cirkulerende exerkiner, som frigives i forbindelse med muskelkontraktioner, og som medierer deres effekter på andre organer og/eller i muskelcellen. Selvom de gavnlige metaboliske effekter af udholdenhedstræning er veldokumenteret, så er det uafklaret hvilken træningsform, som er bedst velegnet både i forhold til at opnå de bedst mulige metaboliske effekter, men også i forhold til fastholdelse af træningen på sigt og undgåelse af skader. Ligeledes er den eksisterende viden om effekten af regelmæssig kredsløbstræning på niveauet af cirkulerende exerkiner sparsom.

I denne PhD-afhandling har vi antaget, at en ny træningsprotokol bestående af Høj-IntensitetsInterval-Træning (HIIT) involverende muskelgrupper på både over- og underkroppen inducerer en øget effekt på insulinfølsomheden, fedt- og glukoseomsætningen, VO2max, kropssammensætningen af muskler og fedt, blodsukkerniveauet og beta-celle funktionen justeret for insulin følsomhed hos utrænede overvægtige personer med T2D sammenlignet med udholdenhedstræning. Vi antog ligeledes at træningsformen ville være skånsom og ikke inducere skader, samt at træningsformen ville bevirke en høj fastholdelse til træningssessionerne, og at HIITprotokollen ville have en gavnlig effekt på markører for systemisk inflammation eller fedtvævsdysfunktion samt inducere en reduktion i udvalgte exerkiner i overvægtige personer med og uden T2D. Midlertidigt, så forventede vi også at nogle af de undersøgte metaboliske effekter ville være svækkede hos personer med T2D, og måske endda hos overvægtige glukose-tolerante personer, sammenlignet med normalvægtige personer.

Fysisk inaktive overvægtige mænd med T2D (n=15) matchet med både overvægtige (n=15) og normalvægtige (n=18) glukose-tolerante mænd blev inkluderet og skulle gennemføre 8 ugers superviseret HIIT kombinerende roning og cykling (3 ugentlige træningssessioner). Før og efter HIITinterventionen, bestemte vi insulinfølsomheden og beta-celle funktionen justeret for insulinfølsomheden ved en Botnia clamp (hyperinsulinæmisk-euglykæmisk clamp og intravenøs glukosetolerance test) kombineret med indirekte kalorimetri, og vi bestemte VO2max og kropssammensætningen ved henholdsvis en inkrementel træningstest og en DEXA-skanning. Blodprøver, taget på clamp-dagene, blev analyseret for HbA1c, blod lipider og markører for systemisk inflammation samt selekterede exerkiner.

HIIT-protokollen inducerede en markant stigning i insulinfølsomheden på ~42% hos mænd med T2D og på ~27-29% hos overvægtige og normalvægtige glukose-tolerante mænd såvel som en stigning i VO2max, muskelmasse og en reduktion i fedtmasse hos alle tre grupper, og bemærkelsesværdigt, så opnåede mænd med T2D efter træningen et niveau for insulinfølsomheden, som var sammenligneligt med niveauet hos normalvægtige og overvægtige glukose-tolerante mænd ved inkludering i projektet. Ydermere, medførte HIIT-protokollen en klinisk relevant reduktion i HbA1c på 4 mmol/mol hos mænd med T2D, og den inducerede en markant stigning i beta-celle funktionen justeret for insulinfølsomheden hos mænd med T2D og en mindre stigning hos overvægtige og normalvægtige mænd. Beta-celle funktionen justeret for insulinfølsomhed forblev dog svært svækket hos mænd med T2D efter træningsperioden. Vi observerede en høj fastholdelse til både træningssessioner og træningsintensitet i alle grupper, og der opstod ingen skader i relation til træningen, og, modsat vores hypotese, så var de HIITinducerede metaboliske effekter intakte i overvægtige mænd med og uden T2D. Overraskende, så resulterede de gavnlige metaboliske effekter efter træningen ikke i betydelige ændringer i niveauerne af cirkulerende exerkiner i overvægtige mænd med og uden T2D, eller en overbevisende bedring i markører involveret i systemisk inflammation.

I denne PhD-afhandling har vi således vist, at en ny HIIT-protokol kombinerende roning og cykling er en veltolereret og lovende motionsform hos utrænede personer med overvægt og T2D. De udtalte metaboliske effekter har dog ikke vist at medføre overbevisende forbedringer af 81 markører for systemisk inflammation eller medføre vedvarende ændringer i niveauerne af cirkulerende exerkiner.