Effects of obesity and exercise training on splanchnic organs in monozygotic twins
Pysyvä osoite
Verkkojulkaisu
DOI
Tiivistelmä
Obesity is a key factor leading to the development of insulin resistance, and its prevalence is increasing all over the world. The general benefits of exercise, both mentally and physically, are widely known, but in recent years, organs such as the intestine, its microbiota, and their crosstalk with other organs have exhibited high research interest. As genetic components affect the response to exercise, twin studies offer unique possibilities to minimize the confounding effects of genetics.
This thesis aimed to study the effects of long-term exercise training on liver and intestinal insulin-stimulated glucose uptake (GU), pancreatic and liver fat content, and intestinal microbiota composition. Tissue-specific GU was measured using positron emission tomography (PET), and fat content using magnetic resonance imaging and magnetic resonance spectroscopy, and microbiota composition was studied with 16s rRNA at baseline and after six months of regular exercise training in monozygotic twins discordant for BMI. To gain complementary data on liver GU and inflammation, a supplemental rat study with PET imaging and histological liver sample assessments was done.
At baseline, heavier twins had higher liver and pancreatic fat content, disrupted liver metabolism, and worse liver inflammatory state compared to leaner twins. Heavier twins also had lower intestinal GU, while no differences were seen in intestinal microbiota composition between the twin groups. Exercise tended to decrease liver fat in the heavier twins and decreased blood gamma-glutamyl transferase level, an oxidative stress marker. In rats, exercise decreased liver fat content, especially when combined with a dietary switch from a high-fat diet to chow, and reduced liver inflammation. Training increased colonic GU in leaner twins and caused significant changes in intestinal microbiota composition. No change was seen in pancreatic fat content.
In conclusion, exercise and exercise combined with dietary change from a high-fat diet to chow caused several improvements in the liver and intestine. The magnitude of the effects driven by exercise varies based on baseline obesity level, as leaner individuals seem to benefit most in colon GU and microbiota composition, while heavier individuals show a reduction in liver fat content and liver inflammation.
Lihavuuden ja liikunnan vaikutukset maksaan, haimaan ja suolistoon identtisillä kaksosilla
Lihavuus on maailmassa yleistyvä ilmiö ja yksi tärkeimmistä insuliiniresistenssiin johtavista tekijöistä. Liikunnan henkiset ja fyysiset hyödyt ovat laajalti tunnettuja. Viime vuosina erityisesti suolisto, ja suoliston mikrobisto ja niiden vuorovaikutus muiden elinten kanssa ovat herättäneet suurta tutkimuksellista kiinnostusta. Perimä vaikuttaa liikunnan vasteeseen yksilötasolla, ja siten identtiset kaksoset tarjoavat ainutlaatuisen mahdollisuuden minimoida perimän vaikutusta tutkimustuloksiin.
Tässä väitöskirjassa tutkittiin pitkäaikaisen liikuntaharjoittelun vaikutuksia maksan ja suoliston insuliinistimuloituun glukoosiaineenvaihduntaan, haiman ja maksan rasvapitoisuuteen ja suoliston mikrobistoon. Glukoosinottoa kudoksiin mitattiin positroniemissiotomografialla, rasvapitoisuutta magneettikuvauksella ja magneettispektroskopialla ja suoliston mikrobistoa 16s rRNA:lla lähtötilanteessa ja kuuden kuukauden liikuntaintervention jälkeen BMI:n osalta eroavilla identtisillä kaksosilla. Maksan glukoosinoton ja tulehduksen osalta toteutettiin täydentävä tutkimus rotilla käyttäen PET-kuvantamista, sekä tutkimalla maksan histologiaa.
Lähtötilanteessa painavammilla kaksosilla oli korkeampi maksan ja haiman rasvapitoisuus, maksan tulehdustila ja häiriintynyt maksan aineenvaihdunta verrattuna hoikempiin kaksosiin. Painavammilla kaksosilla oli myös vähäisempi glukoosinotto suolistossa, mutta kaksosten mikrobistossa ei havaittu eroja. Painavammilla kaksosilla liikunta vähensi maksan rasvapitoisuutta ja rotilla erityisesti yhdistettynä ruokavaliomuutokseen rasvaisesta tavalliseen ruokaan. Liikunta vähensi painavammilla kaksosilla glutamyylitransferaasia, joka mm. ilmentää oksidatiivista stressiä, ja rotilla maksan tulehdusmuutoksia. Harjoittelu lisäsi paksusuolen glukoosinottoa hoikemmilla kaksosilla ja muutti suoliston mikrobiomin koostumusta. Haiman rasvapitoisuudessa ei havaittu muutoksia.
Yhteenvetona, liikunta erityisesti yhdistettynä ruokavaliomuutokseen rasvaisesta ruokavaliosta tavalliseen ruokaan saa aikaan useita hyödyllisiä muutoksia maksassa ja suolistossa. Liikunnan vaikutukset vaihtelevat lähtötason lihavuuden mukaan, sillä hoikemmat henkilöt hyötyvät eniten paksusuolen glukoosinoton ja mikrobiston koostumuksen suhteen, kun taas painavammilla henkilöillä maksan rasvapitoisuus ja maksan tulehdus vähenevät.
Sarja
Annales Universitatis Turkuensis, Ser. D: Medica, Odontologica|1978
Saavutettavuusominaisuudet
Navigointi mahdollista, kuvilla vaihtoehtoiset kuvaukset, taulukot saavutettavia, looginen lukemisjärjestys