Влияние физических упражнений на окислительное фосфорилирование в митохондриях у пациентов с сахарным диабетом 2го типа

ˑ: 

Аспирант Юнь Юйфэнь1
Кандидат биологических наук, доцент К.Г. Милованова1
Доктор медицинских наук, профессор Е.Ю. Дьякова1
Аспирант Цюй Сяньбо1
1Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск

Цель исследования – систематическая оценка влияния физических упражнений на функцию системы окислительного фосфорилирования (OxPhos) митохондрий у пациентов с сахарным диабетом 2-го типа.
Методика и организация исследования. В метаанализ были включены 13 научных публикаций, отобранных из международных баз данных Web of Science и PubMed. Статистический анализ проводился с использованием программы Stata версии 16.0.
Результаты исследования и выводы. Полученные данные показали, что физические тренировки способствуют активации системы окислительного фосфорилирования в скелетных мышцах пациентов с сахарным диабетом, повышая эффективность митохондриального энергетического обмена. Наиболее выраженный положительный эффект на комплекс OxPhos был выявлен при комбинированной тренировке (аэробной и силовой), в то время как силовые упражнения более эффективно повышали уровень цитратсинтазы (CS). Физическая активность способствует улучшению митохондриальной функции за счёт активации процессов окислительного фосфорилирования у пациентов с сахарным диабетом. Силовые упражнения, а также их сочетание с аэробной нагрузкой, могут рассматриваться как перспективная немедикаментозная стратегия коррекции нарушений метаболизма в скелетных мышцах.

Ключевые слова: сахарный диабет 2-го типа; физические упражнения; митохондрии; окислительное фосфорилирование; скелетные мышцы.

References

  1. The response of mitochondrial respiration and quantity in skeletal muscle and adipose tissue to exercise in humans with prediabetes / L. Szczerbinski, M.A. Taylor, U. Puchta, P. Konopka, A. Paszko, A. Citko, K. Szczerbinski, J. Goscik, M. Gorska, S. Larsen, A. Kretowski // Cells. – 2021. – Vol. 10, № 11. – С. 3013.
  2. Deficiency of subsarcolemmal mitochondria in obesity and type 2 diabetes / V.B. Ritov, E.V. Menshikova, J. He, R.E. Ferrell, B.H. Goodpaster, D.E. Kelley // Diabetes. – 2005. – Vol. 54, № 1. – С. 8-14.
  3. Mitochondrial biogenesis in skeletal muscle in response to endurance exercises / D. Freyssenet, P. Berthon, C. Denis // Archives of Physiology and Biochemistry. – 1996. – Vol. 104, № 2. – С. 129-141.
  4. Hood D. A. Invited review: contractile activity-induced mitochondrial biogenesis in skeletal muscle // Journal of Applied Physiology. – 2001. – Vol. 90, № 3. – С. 1137–1157.
  5. Human ATP synthase beta is phosphorylated at multiple sites and shows abnormal phosphorylation at specific sites in insulin-resistant muscle / K. Højlund, Z. Yi, N. Lefort, P. Langlais, B. Bowen, K. Levin, H. Beck-Nielsen, L.J. Mandarino // Diabetologia. – 2010. – Vol. 53, № 3. – С. 541-551.
  6. Impaired mitochondrial oxidative phosphorylation and supercomplex assembly in rectus abdominis muscle of diabetic obese individuals / G. Antoun, F. McMurray, A.B. Thrush, D.A. Patten, A.C. Peixoto, R.S. Slack, R. McPherson, R. Dent, M.E. Harper // Diabetologia. – 2015. – Vol. 58, № 12. – С. 2861-2866.
  7. Quantification of mitochondrial oxidative phosphorylation in metabolic disease: application to type 2 diabetes / M.T. Lewis, J.D. Kasper, J.N. Bazil, J.C. Frisbee, R.W. Wiseman // International Journal of Molecular Sciences. – 2019. – Vol. 20, № 21. – С. 5271.
  8. Preservation of skeletal muscle mitochondrial content in older adults: relationship between mitochondria, fibre type and high-intensity exercise training / V.L. Wyckelsma, I. Levinger, M.J. McKenna, L.E. Formosa, M.T. Ryan, A.C. Petersen, M.J. Anderson, R.M. Murphy // The Journal of Physiology. – 2017. – Vol. 595, № 11. – С. 3345-3359.
  9. Biomarkers of mitochondrial content in skeletal muscle of healthy young human subjects / S. Larsen, J. Nielsen, C.N. Hansen, L.B. Nielsen, F. Wibrand, N. Stride, H.D. Schroder, R. Boushel, J.W. Helge, F. Dela, M. Hey-Mogensen // The Journal of Physiology. – 2012. – Vol. 590, № 14. – С. 3349-3360.
  10. A mini review study on mitochondria and citrate synthase / S. Alzahrani, W. Alharbi, H. Khawaji, S. Elashmony, Y. Alhindi // International Journal of Pharmaceutical Research and Allied Sciences. – 2023. – Vol. 12, № 2. – С. 133-138.
  11. Dysfunction of mitochondria in human skeletal muscle in type 2 diabetes / D.E. Kelley, J. He, E.V. Menshikova, V.B. Ritov // Diabetes. – 2002. – Vol. 51, № 10. – С. 2944–2950.
  12. Resistance exercise enhances the molecular signaling of mitochondrial biogenesis induced by endurance exercise in human skeletal muscle / L. Wang, H. Mascher, N. Psilander, E. Blomstrand, K. Sahlin // Journal of Applied Physiology. – 2011. – Vol. 111, № 5. – С. 1335-1344.
  13. Montero D., Lundby C. Refuting the myth of non-response to exercise training: 'non-responders' do respond to higher dose of training // The Journal of Physiology. – 2017. – Vol. 595, № 11. – С. 3377-3387.