Чувствительность к инсулину: интенсивная физическая нагрузка усиливает действие инсулина на перераспределение глюкозы

Кроме хорошо охарактеризованного усиления транспорта глюкозы во время двигательной активности, повышается также чувствительность к инсулину в результате регулярной двигательной активности. Рихтер первым заметил, что в мышцах, подвергавшихся физической нагрузке, наблюдается повышенное потребление глюкозы после стимуляции инсулином, даже если эффекты тренировочного занятия как таковые уже не проявляются (Richter et al., 1982). Эти данные неоднократно проверялись в исследованиях на животных и с участием человека при использовании различных экспериментальных моделей. У человека после интенсивной двигательной активности наблюдается усиление стимулированного инсулином суммарного потребления глюкозы во всем организме (Bogardus et al., 1983; Devlin et al., 1987; Mikines et al., 1988; Richter et al., 1989), а с применением метода оценки артериовенозного соотношения это происходит за счет возрастания потребления глюкозы скелетными мышцами (Ivy, Holloszy, 1981; Richter et al., 1982). На основании результатов ранних исследований, проведенных на модели крыс, было высказано предположение, что повышение чувствительности к инсулину, обусловленное физической нагрузкой, ограничивается работающими мышцами (Richter et al., 1984). С использованием модели выполнения упражнений одной йогой у человека также было показано, что обусловленное физической нагрузкой усиление потребления глюкозы при стимуляции инсулином — локальное явление, ограничивающееся мышцами, выполняющими работу, и сделан вывод о том, что причиной усиления чувствительности к действию инсулина, стимулирующему потребление глюкозы в мышцах, не являются изменения системных факторов (Richter et al., 1984, 1989). В случае электростимуляции сокращений изолированной mtisculus epitrochlearis крысы никаких изменений чувствительности к инсулину после прекращения сократительной активности не наблюдалось (Wardzala et al., 1985). Эти результаты и данные последующих экспериментов (Kolterman et al., 1980) послужили поводом для вывода о том, что усиление чувствительности к инсулину в период после прекращения физической нагрузки происходит при участии фактора, секреция которого в кровь происходит во время мышечного сокращения. Поскольку в мышцах нижней конечности крысы в условиях перфузии после электростимуляции наблюдается повышение чувствительности к действию инсулина, проявляющемуся в стимуляции транспорта глюкозы, (Richter et al., 1984), это может быть результатом паракринного действия нейротропного фактора, инициирующего события, приводящие к усилению чувствительности к инсулину после двигательной активности (Sasson et al., 1987).

Двигательная активность сопровождается усилением кровообращения в работающих мышцах, поэтому было высказано предположение, что усиление эффектов инсулина после воздействия физической нагрузки может быть обусловлено различиями в его количестве, попадающем с кровью в покоящиеся и сокращающиеся мышцы. Однако в экспериментах с использованием экспериментальных условий гиперинсулинемии при нормальном уровне глюкозы в крови (euglycemic-hyperinsulinemic clamp) было показано, что в мышцах ноги, подвергающихся физической нагрузке, наблюдается более высокая чувствительность к инсулину по сравнению с мышцами ноги, остававшейся в покое, даже когда не было никаких различий в поступлении и выведении инсулина (Bogardus et al., 1983; Devlin et al., 1987; Richter et al., 1989). Более того, исследования на изолированных мышцах (in vitro или перфузируемых) в условиях контроля уровня инсулина также показали увеличение чувствительности к нему после физической нагрузки (Ruderman et al., 1971). Наряду с этим, в большинстве исследований было показано, что физическая нагрузка не приводит к усилению связывания инсулина с инсулиновым рецептором (Bonen et al., 1984; Zorzano ct al., 1985; Treadway et al., 1989), следовательно, ни увеличение поступления инсулина, ни усиление связывания инсулина со своим рецептором не объясняют усиления эффектов инсулина в мышцах, ранее подвергавшихся физической нагрузке. В целом эти данные говорят о том, что усиление действия инсулина под влиянием двигательной активности может быть обусловлено модуляцией событий, происходящих после связывания инсулина с рецептором.

Было высказано предположение о том, что клеточные механизмы, приводящие к усилению чувствительности к инсулину после регулярной двигательной активности, включают усиление сигнала от инсулина. Несмотря на наличие экспериментальных данных, демонстрирующих, что проксимальные молекулы PI3-киназного пути не участвуют в передаче сигнала при физической нагрузке (см. выше), было высказано предположение, согласно которому физическая нагрузка приводит к усилению стимулированного инсулином сигнала, передающегося по Р13-киназному пути. Предшествующие занятия физическими упражнениями не влияют иа эффективность связывания инсулина с рецептором (Bonen et al., 1984; Zorzano et al., 1985; Treadway et al., 1989), а также не усиливают тирозинкиназной активности рецептора, стимулированной инсулином, в скелетных мышцах крысы (Treadway et al., 1989; Goodyear et al., 1995) или человека (Wojtaszewski et al., 2000). В действительности было показано, что предшествующее сокращение скелетных мышц нижних конечностей вызывает парадоксально снижение стимулированного инсулином фосфорилирования тирозиновых остатков субстратов IRS-1 и IRS-2, происходящего при участии РНК (Wojtaszewski et al., 2000).

Однако другие данные свидетельствуют о том, что усиление чувствительности к инсулину, проявляющееся в стимуляции транспорта глюкозы в мышцах сразу после двигательной активности, связано с возрастанием стимулированной инсулином активности PI3K (Houmard et al., 1999; Chibalin et al., 2000; Kirwan et al., 2000). Установлено также, что предшествующая двигательная активность приводит к повышению инсулинстимулированной IRS-2-ассоциироваиной активности PI3K по сравнению со стимуляцией только инсулином (Howlett et al., 2002). Усиление инсулинстимулированной Р13-киназной активности, наблюдающееся после занятий физическими упражнениями, очень непродолжительно, поскольку оно не обнаруживается при стимуляции инсулином уже через 30 мин после окончания занятия (Wojtaszewski, Goodyear, неопубликованные данные). Кроме того, если физиологически гиперинсулиисмия (hyperinsulinemic clamp) усиливалась через 3 ч после выполнения упражнений одной ногой, то Р13-киназная активность в мышцах обоих ног ив различалась (Wojtaszewski et al., 1997). Отсутствие усиления инсулинстимулированной Р13-киназнои активности через значительный промежуток времени после физической нагрузки согласуется с данными исследований с участием человека, демонстрирующими отсутствие изменений тирозинкиназной активности инсулинового рецептора или уровня фосфорилироваиия тирозиновых остатков IRS-1 (Wojtaszewski et al., 1997). Таким образом, несмотря на очевидную стимуляцию некоторых компонентов пути передачи сигнала от инсулина, наблюдаемую сразу после окончания двигательной активности, эти изменения не могут объяснить долговременного эффекта физических упражнений на действие инсулина в скелетной мышце. Эти исследования исключают роль системы передачи сигнала от инсулина как механизма усиления потребления глюкозы после острой физической нагрузки и предоставляют дополнительные доказательства существования различных сигнальных путей, опосредующих воздействие инсулина и двигательной нагрузки.

Повышение чувствительности к инсулину в период после интенсивной двигательной активности ассоциировано также с истощением запасов гликогена. Известно, что повышенная чувствительность к инсулину после физической нагрузки может сохраняться, если уровень гликогена остается низким. В случае содержания крыс па безуглеводной диете потребление мышцами глюкозы после физической нагрузки может оставаться повышенным до 18 ч, однако в случае предоставления углеводов после физической нагрузки потребление ее возвращается к исходному уровню (Young et al., 1983).

⇐ Предыдущая60616263646566676869Следующая ⇒

Поделиться: