Effect of Exercise Intensity and Volume on Lipidomics and Metabolomics Profile in Individuals with Metabolic Syndrome
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3076350Utgivelsesdato
2023Metadata
Vis full innførselSamlinger
Beskrivelse
Full text not available
Sammendrag
Metabolsk syndrom øker risikoen for å oppleve kardiovaskulære hendelser eller utvikle hjerte- ogkarsykdom. Fysisk trening har blitt anerkjent som en god behandlingsmetode for metabolsk syndromved å redusere de individuelle kardiovaskulære risikofaktorene som definerer sykdommen. Merforskning er nødvendig for å bestemme optimalt volum og intensitet av treningen. Denne studien eren post-hoc-studie av "Exercise in prevention of metabolic syndrome" (EX-MET) studien. EX-METstudien var en randomisert multisenterstudie med mål om å bestemme effektene av moderatintensivkontinuerlig trening sammenliknet med ulike volumer av høyintensiv intervalltrening påkardiovaskulære risikofaktorer hos MetS-pasienter. Det primære målet med denne post-hoc-studienvar å bestemme om 16 uker med veiledet trening påvirket nivåene av lipoprotein-subfraksjoner ogmetabolitter i serum. Det sekundære målet var å bestemme om eventuelle endrede lipoproteinsubfraksjonerog metabolitter forble endret i løpet av oppfølgingsperioden på 1 år.Studier har antydet at sammensetningen og egenskapene til ulike lipoproteiner kan gi en bedreindikasjon av risiko enn den totale mengden lipoproteiner. Høye nivåer av lipoprotein med lavtetthet (LDL) er allment akseptert som en viktig faktor i utviklingen av hjerte- og karsykdom. Demetabolske egenskapene er forskjellige for underklassene av LDL. LDL-partikler kategorisert etterstørrelse og tetthet kan derfor gi prediksjoner om riskio for hjerte- og karsykdom. De nyestefremskrittene innen nukleær magnetisk resonans (NMR) metabolomics/lipidomics gir muligheten tilå kvantifisere 112 lipoprotein-subfraksjoner og 41 metabolitter samtidig i samme serumprøve. NMRlipidomics/metabolomics har potensial til å bli et viktig verktøy i studier og behandling avmetabolismeforstyrrelser og hjerte- og karsykdommer.I denne delstudien ble 66 deltakere over 30 år med metabolsk syndrom inkludert basert påtilgjengeligheten av serumprøver fra de opprinnelige 465 deltakerne i EX-MET studien. Av dissedeltakerne hadde 25 også tilgjengelige serumprøver fra 1-års oppfølgingen. Deltakerne haddeallerede blitt delt inn i tre grupper i EX-MET, så forholdet var ikke perfekt 1:1:1 i denne studien.Gruppe 1 ble tildelt 1x4 minutter høyintensiv intervalltrening 3 ganger i uken (1HIIT, n=17), gruppe 2ble tildelt 4x4 minutters høyintensiv intervalltrening 3 ganger i uken (4HIIT, n=25), og gruppe 3 bletildelt moderat-intensiv kontinuerlig trening 5–7 ganger i uken (MICT, n=24).Etter 16 uker med trening var det en betydelig reduksjon i LDL-5 kolesterol, LDL-5 fritt kolesterol ogLDL-5 fosfolipider, samt glutamin, i 1HIIT-gruppen. I 4HIIT-gruppen var det en betydelig økning iVLDL-5 fritt kolesterol og en økning i HDL-fosfolipider. I MICT-gruppen var det en betydelig økning iVLDL-4 fritt kolesterol og VLDL-4 kolesterol og VLDL-5 fritt kolesterol, samt en reduksjon av glutamin.Analyser mellom gruppene viste betydelige forskjeller i endringer i VLDL-5 kolesterol og VLDL-5fosfolipider, da nivåene ble redusert etter 16 uker med trening i 1HIIT-gruppene, mens det var enøkning både i 4HIIT- og MICT-gruppene. I tillegg ble metabolittene 2-hydroksybutyrinsyre og 2-aminobutyrsyre økt ved trening i 1HIIT-gruppen, mens de ble redusert i 4HIIT-gruppen.LDL-5 er en liten, tett LDL-partikkel som har en positiv korrelasjon med økt risiko for utvikling avaterosklerose. Reduksjonen av LDL-5 som ble observert i 1HIIT-gruppen kan gi en betydelig lavererisiko for å utvikle aterosklerose. 4HIIT-gruppen hadde en økning i HDL-fosfolipider og var deneneste gruppen som opplevde en forbedring av noen HDL-subfraksjoner, noe som antyder at bådehøy intensitet og høyt volum er nødvendig for å forbedre HDL. Ingen reduksjon ble funnet itotalnivåene av LDL i 1HIIT eller HDL i 4HIIT, noe som betyr at konvensjonell lipoproteinanalyse ikkeville oppdage disse gunstige endringene i lipoproteinprofilen.Positive endringer i lipoprotein-subfraksjoner sett i begge HIIT-gruppene antyder at det er en fordelå inkludere høyintensiv trening i treningsintervensjonen for pasienter med metabolsk syndrom.NMR-analyse viser lovende resultater som en overlegen og potensielt fremtidig metode forlipidprofilering, som overgår konvensjonell lipoproteinanalyse. Metabolic syndrome increases the risk of suffering from a cardiovascular event or developingcardiovascular disease (CVD). Physical exercise has been recognized as a good way of treatingmetabolic syndrome by reducing the individual cardiovascular risk factors defining the disease. Moreresearch is needed to determine the optimal volume and intensity of the exercise. This study is apost-hoc study of a the “Exercise in prevention of metabolic syndrome” (EX-MET) study. The EX-METstudy was a randomized multicenter trial with the primary objective of determining the effects ofmoderate-intensity continuous training (MICT) compared to different volumes of high intensityinterval training (HIIT) on cardiovascular risk factors of MetS patients. The primary objective of thispost-hoc study was to determine whether 16 weeks of supervised exercise training altered theserum levels of lipoprotein subfractions and metabolites. The secondary objective was to determinewhether potential altered lipoprotein subfractions and serum metabolites remained altered duringthe 1-year follow-up period.Studies have suggested that the composition and properties of lipoproteins can be a better measureof risk than the total amount in serum. High levels of low-density lipoprotein (LDL) is widely acceptedas a key contributor to developing CVD. The metabolic characteristics are different for the subclassesof LDL. LDL particles categorized by size and density can therefore offer distinct measures ofatherogenicity and are robust predictors of CVD. The latest advances in nuclear magnetic resonance(NMR) metabolomics/lipidomics now provides the opportunity to simultaneously quantify 112lipoprotein subfractions and 41 metabolites in the same sample. NMR lipidomics/ metabolomics hasthe potential to become an important tool in the study and management of lipid metabolismdisorders and CVD.In this sub-study, 66 participants >30 years old with metabolic syndrome were included based on theavailability of serum samples from the original 465 participants in the EX-MET study. 25 of theseparticipants also had available serum samples from the 1-year follow-up. The participants hadalready been divided into three groups from EX-MET so the ratio was not a perfect 1:1:1 in thisstudy. Group 1 was assigned 1x4 minutes high intensity interval training 3 times a week (1HIIT,n=17), group 2 was assigned 4x4 minutes high intensity interval training 3 times a week (4HIIT,n=25), and group 3 was assigned moderate intensity continuous training 5-7 times a week (MICT,n=24).After 16 weeks of exercise, there was a significant reduction in LDL-5 cholesterol, LDL-5 freecholesterol and LDL-5 phospholipids as well as serum glutamine, in the 1HIIT group. In the 4HIITgroup, there was a significant increase of VLDL-5 free cholesterol, and an increase in HDLphospholipids. In the MICT group, there was a significant increase in VLDL-4 free cholesterol andVLDL-4 cholesterol from and VLDL-5 free cholesterol as well as a decrease of serum glutamine.Between-group analyses showed significant differences in changes in VLDL-5 cholesterol and VLDL-5phospholipids, as the levels decreased after the 16-weeks of exercise training in the 1HIIT groups,whereas there was an increase in both the 4HIIT and MICT groups. In addition, the metabolites 2-hydroxybutyric acid and 2-aminobutyric acid were increased by exercise training in for 1HIIT, whilethey decreased in the 4HIIT group.LDL-5 is a small, dense LDL particle that is positively correlated with an increased risk ofatherogenesis. The reduction of LDL-5 experienced in the 1HIIT group can give a substantially lowerrisk of developing atherosclerosis. The 4HIIT group had an increase of HDL phospholipids and wasthe only group to see an improvement of any HDL subfractions, suggesting that both high intensityand high volume is needed to improve HDL. No decrease was found in either total levels of LDL in1HIIT or HDL in 4HIIT, meaning conventional lipoprotein analysis would not find these beneficialchanges in the lipoprotein profile.Positive changes in lipoprotein subfractions seen in both HIIT groups suggest that there is a benefitto having high-intensity exercise incorporated in the training intervention of patients with MetS.NMR analysis shows promise as a superior and potentially future method for lipid profiling,surpassing conventional lipoprotein analysis.