Fit to beat diabetes: исследование менделевской рандомизации подтверждает силу физических упражнений

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, ученые изучили причинно-следственную связь между кардиореспираторным фитнесом и сахарным диабетом 2 типа (T2D).

Справочная информация

Фитнес связан с более низким риском T2D, однако причинно-следственная связь остается неясной.

Анализ данных Биобанка Соединенного Королевства (UKBB) показал, что гены связаны с физической формой. Однако интерпретация этих результатов затруднена из-за перекосов в оценках данных субмаксимального велотеста с учетом риска.

Об исследовании

В данном исследовании геномных ассоциаций (GWAS) ученые изучили причинно-следственные связи между фитнесом и T2D, используя генетические показатели риска для кардиореспираторного фитнеса в качестве переменных при менделевской рандомизации (MR).

Когорта UKBB из 450 тысяч европейцев была использована для разработки оптимизированного геномного инструмента для кардиореспираторного фитнеса. В ходе исследования было выявлено 160 локусов, связанных с фитнесом, которые были подтверждены в исследовании Fenland, включавшем 10 707 человек.

Инструмент был применен для определения причинно-следственной связи между кардиореспираторным фитнесом, риском T2D и физиологическими параметрами риска с использованием методов обратного дисперсионно-взвешенного типа (IVW) MR. Команда оценила, был ли генетически предсказанный фитнес причинно связан с гликемическими признаками или адипозностью.

Фитнес определялся как максимальное потребление кислорода (VO2max), определенное по данным субмаксимального велоэргометрического теста.

Логистическое регрессионное моделирование было проведено для определения коэффициентов вероятности (OR) возникновения T2D в зависимости от уровня физической подготовки в UKBB с поправкой на возраст, пол, этническую принадлежность, гипертонию, прием антигипертензивных препаратов, курение, занятость, индекс депривации территории, степень ожирения, наличие в анамнезе инсульта, сердечной недостаточности, заболеваний сердца, фибрилляции предсердий, хронической обструктивной болезни легких или рака, а также потребление алкоголя, мяса, жирной рыбы, фруктов и овощей.

Из анализа были исключены лица неевропейской национальности, лица, не имеющие данных о генотипе, лица без измерения частоты сердечных сокращений в покое (ЧСС), а также лица, принимающие β-блокаторы по поводу ранее существовавших заболеваний сердца.

Подвыборка с результатами велотеста была получена из предыдущей когорты UKBB, и результаты были триангулированы с GWAS RHR, чтобы разработать оптимизированный геномный инструмент для кардиореспираторного фитнеса.

Для определения генетических детерминант кардиореспираторной подготовленности было использовано генетическое совпадение между физической подготовленностью, измеренной с помощью RHR и теста с физической нагрузкой.

Полученные результаты были подтверждены в когорте исследования Fenland, состоящей из 10 707 человек. Далее команда исследовала ассоциации между геномной оценкой кардиореспираторного фитнеса и серологическими белками и провела биоинформационные тесты, чтобы получить представление о лежащих в основе биологических механизмах.

Команда исследовала, имеет ли геномная оценка физической подготовки причинно-следственные связи с уровнем глюкозы натощак, инсулина натощак, двухчасовой постпрандиальной пероральной нагрузкой глюкозой и гликированным гемоглобином (HbA1c)] или адипозностью [определяемой с помощью значений индекса массы тела (ИМТ)].

Результаты

Как и в исследовании Fenland, повышение уровня физической подготовки было сильно обратно пропорционально и линейно связано с вероятностью развития T2D в настоящем исследовании, которое включало 73 574 участника с показателями физической подготовки за десять лет.

Результаты протеомного анализа показали, что N-концевой про-B-тип натрийуретического пептида, фактор роста гепатоцитов, подобный белку, и глобулин, связывающий половые гормоны, являются потенциальными медиаторами этой ассоциации.

После поправки на возраст, пол, жировую массу и другие возможные факторы, увеличивающийся на один мл О 2 в минуту на килограмм безжировой массы (МСЖ) фитнес был связан с 3,0% снижением вероятности развития T2D.

Кроме того, среди 69 416 европейцев, участвовавших в исследовании UKBB, было выявлено 14 однонуклеотидных полиморфизмов (SNPs), связанных с фитнесом на уровне генома. Между фитнесом и RHR наблюдалась обратная генетическая корреляция.

С помощью метода радиальной фильтрации было выявлено 148 вариантов, которые показали последовательное влияние на физическую форму. Разница в среднем уровне физической подготовки между участниками исследования в высшем и низшем децилях оптимизированного 160-вариантного инструмента фитнеса составила 3,60 мл O2 в минуту на кг МСД.

В анализе MR после фильтрации для 126 вариантов наблюдалась значительная и направленно согласованная причинно-следственная связь между кардиореспираторным фитнесом и T2D: отношение шансов 0,97 для каждой единицы более высокого геномно оцененного фитнеса, выраженного в мл O2 в минуту на кг МСД), а одно стандартное отклонение (SD) более высокого геномно предсказанного кардиореспираторного фитнеса было связано с 11,0% более низким риском T2D без гетерогенности.

Команда обнаружила статистически значимую. Взаимосвязь между генетически оцененным фитнесом и уровнем инсулина натощак, но не для других параметров, была скорректирована по методу Бонферрони.

Несколько генов [альфа-субъединица 10 (SCN10A), субъединица альфа 1 c (CACNA1C), тяжелая цепь миозина (MYH)-6 и 11], участвующих в биологических процессах, связанных с развитием сердечной мышцы и сократимостью мышц, были связаны с клеточной дифференциацией мышц, развитием органов и повышенной сократимостью сердечной мышцы.

Выводы были подкреплены результатами, полученными с помощью программ Multi-marker Analysis of GenoMic Annotation (MAGMA) и Functional Mapping and Annotation of Genome-Wide Association Studies (FUMA).

Выводы

В целом, результаты исследования показали сильную линейную обратную связь между измеренной физической нагрузкой кардиореспираторной подготовленностью и риском развития T2D. Наиболее вероятной причиной этой связи был быстрый инсулин, показатель инсулинорезистентности, связанный с фитнесом.

Поскольку оба показателя имеют схожие физиологические функции, связанные с окислительной способностью скелетных мышц, связь между кардиореспираторным фитнесом и чувствительностью к инсулину является научно обоснованной.

С другой стороны, непосредственное влияние кардиореспираторного фитнеса на риск T2D было лишь незначительно снижено, что указывает на возможное участие других механизмов.

Исследователи обнаружили несколько генов, которые кодируют белки, необходимые для функционирования и роста гладких и сердечных мышц, что подтверждает связь между кардиореспираторным фитнесом и риском Т 2 Д.

https://www.news-medical.net/news/20230705/Fit-to-beat-diabetes-mendelian-randomization-study-confirms-the-power-of-exercise.aspx