運動のタイミングは、2型糖尿病患者における多ティッシュメタボロームと骨格筋プロテオームプロファイルに影響を与える - 無作為化クロスオーバー試験

目的/仮説：運動の代謝効果は、運動が行われるときの時刻に部分的に依存する場合があります。運動のタイミングは、2型糖尿病の男性における多ティッシュメタボロームおよび骨格筋プロテオームプロファイルの適応に影響を与えるという仮説をテストしました。 方法：包摂に適合する男性（2型糖尿病、45〜68歳、ボディマス指数23-33 kg/m2）および除外基準（インスリン治療、喫煙、全身性疾患、定期的な運動トレーニング）がランダム化に含まれていますクロスオーバートライアル（n = 15）。このメタボロミクスとプロテオミクス分析に含まれる参加者は、すべてのエクササイズセッションを完全に完了しました（n = 8）。試験は、午前（08:00、n = 5）または午後（16:45、n = 3）のいずれかで、2週間の高強度インターバルトレーニング（HIT）（3回のセッション/週）で構成されていました。ウォッシュアウト期間、および反対の時間にさらに2週間のヒット。参加者と研究者は、グループの割り当てに盲目にされていませんでした。血液、骨格筋、および皮下脂肪組織は、最初のトレーニング期間の後に得られました。骨格筋では、広範囲の標的化されていないプロテオーム解析が実施され、すべてのバイオサンプルでメタボロミック分析が実施されました。差分含有量は線形回帰によって評価され、経路セット濃縮分析が実行されました。組織間の協調的な代謝変化は、スピアマン相関分析によって特定されました。 結果：2週間のヒット後も代謝およびプロテオームのプロファイルは安定したままであり、トレーニングが実施された時間に関係なく、個々の代謝産物とタンパク質は変化しませんでした。ただし、関連する代謝経路とタンパク質カテゴリの調整された変化が特定されました。朝と午後のヒットも同様に、血漿ジアシルグリセロール、骨格筋アシルカルニチン、および皮下脂肪組織のスフィンゴミエリンとリゾリン脂質を増加させました。アシルカルニチンは、組織間のトレーニング誘発代謝クロストークの中心でした。リン酸ペントホースリン酸経路を介した血漿炭水化物が増加し、午後のヒットと比較して朝後に骨格筋脂質が減少しました。骨格筋のリポタンパク質は高く、ミトコンドリア複合体IIIの存在量は午後のヒットと比較して低かった。 結論/解釈：2型糖尿病患者の1日の異なる時期のトレーニングに対する多重組織代謝および骨格筋プロテオーム反応の包括的な分析を提供します。循環脂質の増加と脂肪組織の脂質組成の変化は、朝と午後のヒットの間に一般的でした。しかし、午後のヒットは、骨格筋の脂質とミトコンドリアの含有量を朝のトレーニングよりも大幅に増加させました。したがって、2型糖尿病患者の運動に対するメタボロミクスおよびプロテオームの反応には日中成分があります。この応答の臨床的関連性は、さらなる調査を必要とします。

AIMS/HYPOTHESIS: Metabolic effects of exercise may partly depend on the time-of-day when exercise is performed. We tested the hypothesis that exercise timing affects the adaptations in multi-tissue metabolome and skeletal muscle proteome profiles in men with type 2 diabetes. METHODS: Men fitting the inclusion (type 2 diabetes, age 45-68 years and body mass index 23-33 kg/m2) and exclusion criteria (insulin treatment, smoking, concurrent systemic disease, and regular exercise training) were included in a randomized crossover trial (n = 15). Participants included in this metabolomics and proteomics analysis fully completed all exercise sessions (n = 8). The trial consisted of two weeks of high-intensity interval training (HIT) (three sessions/week) either in the morning (08:00, n = 5) or afternoon (16:45, n = 3), a two-week wash-out period, and an additional two weeks of HIT at the opposing time. Participants and researchers were not blinded to group allocation. Blood, skeletal muscle and subcutaneous adipose tissue were obtained before the first, and after each training period. Broad-spectrum, untargeted proteomic analysis was performed on skeletal muscle, and metabolomic analysis was performed on all biosamples. Differential content was assessed by linear regression and pathway set enrichment analyses were performed. Coordinated metabolic changes across tissues were identified by Spearman correlation analysis. RESULTS: Metabolic and proteomic profiles remained stable after two weeks of HIT, and individual metabolites and proteins were not altered, irrespective of the time of day at which the training was performed. However, coordinated changes in relevant metabolic pathways and protein categories were identified. Morning and afternoon HIT similarly increased plasma diacylglycerols, skeletal muscle acyl-carnitines, and subcutaneous adipose tissue sphingomyelins and lysophospholipids. Acyl-carnitines were central to training-induced metabolic cross-talk across tissues. Plasma carbohydrates, via the penthose phosphate pathway, were increased and skeletal muscle lipids were decreased after morning compared to afternoon HIT. Skeletal muscle lipoproteins were higher, and mitochondrial complex III abundance was lower after morning compared to afternoon HIT. CONCLUSIONS/INTERPRETATION: We provide a comprehensive analysis of a multi-tissue metabolomic and skeletal muscle proteomic responses to training at different times of the day in men with type 2 diabetes. Increased circulating lipids and changes in adipose tissue lipid composition were common between morning and afternoon HIT. However, afternoon HIT increased skeletal muscle lipids and mitochondrial content to a greater degree than morning training. Thus, there is a diurnal component in the metabolomic and proteomic response to exercise in men with type 2 diabetes. The clinical relevance of this response warrants further investigation.