На скелетные мышцы приходится примерно 80% постпрандиальной утилизации глюкозы у людей, и правильное действие инсулина необходимо для поддержания гомеостаза глюкозы (DeFronzo & Tripathy, 2009; Shulman et al., 1990; Thiebaud et al., 1982). Основная роль глюкозы в скелетных мышцах заключается в стимулировании гликолиза или синтеза гликогена, где последний составляет 75% от всей утилизации глюкозы (DeFronzo & Tripathy, 2009).
Скелетные мышцы представляют собой гетерогенную ткань с различными мышечными волокнами. Исследования показывают, что стимулируемый инсулином метаболизм глюкозы различен в зависимости от типа мышечных волокон (Schiaffino & Reggiani, 2011; Talbot & Maves, 2016). На физиологическом уровне волокна с медленным сокращением (тип I), среди прочего, содержали более высокие количества GLUT4 и гексокиназы II, но меньшие количества Akt2, TBC1D4 и TBC1D1 по сравнению с волокнами типа 2 (Альберс и др., 2015). В этих исследованиях был сделан вывод, что волокна типа I обладают лучшей способностью переваривать глюкозу, но схожей чувствительностью к фосфо-регуляции инсулина (Albers et al.,2015). У пациентов с ожирением и СД2 наблюдалась меньшая доля волокон I типа, богатых митохондриями, по сравнению с волокнами II типа, что сопровождалось снижением окислительного метаболизма (Oberbach et al., 2006), наблюдается трансформация типа мышечных волокон, ряд генов, участвующих в окислительном метаболизме, были подавлены у пациентов с СД2 (Hesselink et al., 2016).
При ожирении и резистентности к инсулину нарушается капиллярная сеть скелетных мышц. Было обнаружено, что плотность капилляров повышена в мелких мышечных волокнах (тип I) по сравнению с крупными волокнами (тип II) и объясняется повышенной избирательностью капилляризации в отношении более чувствительных к инсулину окислительных мышечных волокон (Umek et al., 2019).
Исследование, проведенное на выносливых спортсменах, показало, что IMCL накапливался у спортсменов, у которых не было СД2, явление, получившее название “Парадокс спортсмена” (Daemen et al., ). Было обнаружено, что пациенты с СД2 и спортсмены, тренирующиеся на выносливость, накапливают липидные капли по-разному. У пациентов с СД2 липидные капли локализованы в субсарколеммальной области мышечных волокон II типа, в то время как липидные капли спортсмена были локализованы в миофибриллярной области мышечных волокон I типа. Это открытие свидетельствует о важности морфологии и накопления липидных капель в последующем патогенезе резистентности к инсулину (Daemen et al., 2018).
Другой предложенный механизм включает присутствие аминокислот с разветвленной цепью (BCAA), поскольку было показано, что уровень BCAA в сыворотке повышен у пациентов с ожирением с СД2 (Felig et al., 1974). Аналогичным образом, исследования на животных и людях показали, что введение аминокислот вызывало нарушение поглощения глюкозы скелетными мышцами (Krebs et al., 2002; Um et al., 2006).
Фармакологическое усиление катаболической активности BCAA улучшает резистентность к инсулину и гипергликемию, по крайней мере, на животной модели (Zhou et al., 2019). Механизмы BCAA не ясны, но они связаны с липотоксичностью, приводящей к резистентности к инсулину (Sun & Wang, 2019). Другие исследования показали, что высокое количество BCAA может влиять на передачу сигналов инсулина через активацию mTOR и S6K1 зависимым от PI3K образом (Um et al., 2006). Tremblay et al. (2007) идентифицировали в модели in vitro, что S6K1 непосредственно фосфорилирует IRS1 Ser-1101, что приводит к подавлению фосфорилирования тирозина IRS1 и Akt и, кроме того, к резистентности к инсулину (Tremblay et al., 2007).
Начало острой физической нагрузки может способствовать нарушению связи между комплексом Bc1-2‐Беклин‐1, что, следовательно, приводит к усилению аутофагии в скелетных мышцах.
Старение связано с потерей как мышечной массы, так и качества метаболизма скелетных мышц. Это приводит к саркопении и снижению повседневной функции, а также к повышенному риску развития резистентности к инсулину и диабета 2 типа. Большая часть, но не все, этих изменений связаны с возрастным снижением уровня физической активности, и им может противодействовать повышенная физическая активность резистивного характера. Было показано, что силовые тренировки улучшают стимулируемое инсулином поглощение глюкозы как у здоровых пожилых людей, так и у пациентов с манифестным диабетом, а также улучшают мышечную силу как у пожилых здоровых людей, так и у пожилых людей с хроническими заболеваниями. Увеличение силы сочетается с улучшением функции и снижением риска травм при падении и переломов. Пожилые люди сохранили способность улучшать мышечную силу и массу с помощью тренировок, но, по-видимому, проявляют пониженную чувствительность к стимуляции синтеза белка за счет приема пищи, а не за счет какой-либо сниженной реакции обмена белка на физические нагрузки. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17144881/
