Science Advances：对训练的代谢反应与外泌体蛋白质成分有关

Johnny

Science Advances：对训练的代谢反应与外泌体蛋白质成分有关

高强度间歇训练(HIIT) 可改善心肺适能 (VO2max)，但其对新陈代谢的影响尚不清楚。该研究假设12周HIIT会增加患有或不患有2型糖尿病[T2D 和 NDM（非糖尿病人）] 男性的胰岛素敏感性。然而，尽管VO2max相同，但主要是胰岛素抵抗 (IR) 人（T2D 和 IR NDM）表现出循环小细胞外囊泡 (SEV) 的明显改变以及较低的抑制性代谢（蛋白激酶 Cε 活性）或炎症（核因子κB）分别在T2D或IR NDM肌肉中发出信号。这与SEV蛋白质组的特定改变有关，反映了磷脂酶C途径 (T2D) 的下调和抗氧化能力 (IR NDM) 的上调。因此，SEV货物可能有助于调节个体对运动训练的代谢反应。

定期运动训练不仅可以降低心血管风险，还有助于预防和治疗2型糖尿病 (T2D)。然而，在运动干预中，多达20%的T2D参与者无法对改善葡萄糖代谢的体育训练做出反应。尽管在6个月的运动训练后肌肉腺苷 5'-三磷酸(ATP) 合酶通量较高，即使是T2D患者的一级亲属也不一定会增加他们的胰岛素敏感性。除其他因素外，运动量和强度可预测运动反应性。高强度间歇训练 (HIIT) 代表了一种省时、高效的中等训练方式的替代方案，并且可能会产生卓越的有益效果，例如改善老年人的胰岛素敏感性和线粒体功能。然而，尽管线粒体功能增加，但9天HIIT未能提高T2D胰岛素抵抗 (insulin-resistant, IR) 后代的胰岛素敏感性。长期HIIT 是否能改善患有或不患有T2D的IR人群的线粒体变化和胰岛素敏感性仍有待确定。

运动的代谢效应来自通过代谢物、激素、肌动因子/运动因子、微小RNA 或中等大小的细胞外囊泡 (EV) 进行的组织间通讯。最近的研究表明，一次运动也会导致健康志愿者的骨骼肌释放外泌体或小（30 至 200 nm）EVs(SEVs)。然而，SEV在IR人类中的作用及其对监督锻炼计划本身的代谢反应的影响，与饮食或体重变化无关，尚不清楚。SEV可以将其功能成分运送到目标组织以激活细胞信号传导，但目前还不清楚哪些SEV货物是否与胰岛素敏感性和潜在细胞通路的变化有关。

因此，该研究检查了12周有监督的HIIT对久坐不动的胰岛素敏感非糖尿病人 (insulin sensitive nondiabetic humans, IS NDM) 和 IR NDM 以及T2D个体葡萄糖耐受性的代谢特征和SEV释放的影响。最初假设HIIT将统一改善胰岛素敏感性，而与葡萄糖耐量无关。出乎意料的是，对HIIT的代谢反应（定义为外周胰岛素敏感性（M 值）增加）在HIIT之前具有胰岛素抵抗的组中更为普遍。因此，研究接下来调查了SEV的数量和蛋白质组是否有助于区分反应者（来自T2D和IR NDM组的 T2D-R和IR-R）和无反应者（来自IS NDM组的IS-NR）。通过尺寸排阻色谱 (SEC) 分离 SEV，允许进行后续的下游分析，并通过纳米粒子跟踪分析 (NTA) 和质谱 (MS) 进行表征，用于蛋白质鉴定和定量。最后，验证了骨骼肌活检中所选SEV候选者的表达。这项研究表明，根据男性的基线胰岛素敏感性，HIIT对SEV浓度及其蛋白质组的影响不同，这表明SEV货物调节个体对运动的代谢反应，并可能有助于解释体育锻炼的不同成功率。

HIIT干预会增加T2D-R和IR-R患者循环SEVs的释放，但不会增IS-NR患者的循环SEVs的释放

HIIT对胰岛素抵抗IR（IR-R和T2D-R）和胰岛素敏感IS人类SEVs的蛋白质组学特征的影响不同

参考文献：
ApostolopoulouM, Mastrototaro L, Hartwig S, Pesta D, Straßburger K, de Filippo E, Jelenik T,Karusheva Y, Gancheva S, Markgraf D, Herder C, Nair KS, Reichert AS, Lehr S,Müssig K, Al-Hasani H, Szendroedi J, Roden M. Metabolic responsiveness totraining depends on insulin sensitivity and protein content of exosomes ininsulin-resistant males. Sci Adv. 2021 Oct8;7(41):eabi9551. doi: 10.1126/sciadv.abi9551. Epub 2021 Oct 8. PMID: 34623918; PMCID: PMC8500512.

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