The effects of reducing sedentary behaviour on whole-body and skeletal muscle insulin sensitivity

Abstract

The purpose of this thesis was to investigate whether, over a 6-month period, a 1-hour reduction in daily sedentary behaviour (SB) without adding intentional exercise training would improve insulin sensitivity in adults with metabolic syndrome.

The cross-sectional screening phase included 144 participants (42 men) with a mean age of 57 (SD 7) years and a mean BMI of 32 (SD 4) kg/m2. Sixty-four of the participants (27 men) were found to be sedentary and inactive with metabolic syndrome and were randomized into intervention and control groups. The 6-month individualized behavioural intervention aimed at reducing daily SB for 1h compared to screening. SB and physical activity were measured with hip-worn accelerometers throughout the intervention. Whole-body insulin sensitivity by hyperinsulinemic euglycemic clamp, skeletal muscle insulin sensitivity by positron emission tomography, body composition by air displacement plethysmography and fasting blood samples were analysed before and after the intervention. During screening, insulin resistance was assessed with the surrogate marker HOMA-IR.

During the screening, all physical activity, regardless of intensity, associated with lower insulin resistance and a favourable plasma lipid profile, whereas a greater proportion of SB associated with higher insulin resistance. However, these associations partly depended on the duration of the accelerometer data collection. During the intervention, SB decreased in the intervention group by 40 min/day and moderate-to-vigorous physical activity increased by 20 min/day, with no change in the control group. After 6 months, fasting plasma insulin decreased in the intervention group compared to control, but insulin sensitivity in the whole body or thigh muscles did not change in either group. The changes in body mass or adiposity did not differ between groups. Among all participants, the changes in SB and body mass correlated inversely with the change in insulin sensitivity; the insulin sensitivity modestly increased among the participants that reduced SB for at least ~ 27 min /day.

The intervention resulted in a slight decrease in fasting insulin, but had no effect on insulin sensitivity. However, as the change in insulin sensitivity associated with the changes in SB, successfully reducing SB and increasing moderate-intensity activity may be beneficial in improving whole body insulin sensitivity.

<b>Paikallaanolon vähentämisen vaikutukset koko kehon ja luurankolihasten insuliiniherkkyyteen</b>

Tämän väitöstutkimuksen tarkoitus oli selvittää paikallaanolon vähentämisen vaikutusta koko kehon ja luurankolihasten insuliiniherkkyyteen 6 kuukauden tutkimusjakson aikana aikuisilla, joilla on metabolinen oireyhtymä.

Sisäänottovaiheessa tutkimukseen osallistui 144 henkilöä (42 miestä), ikä 57 (SD7) vuotta ja BMI 32 (SD 4) kg/m2. Heistä 64 henkilöä (joista miehiä 27), joilla todettiin metabolinen oireyhtymä, satunnaistettiin koe- ja kontrolliryhmään. Intervention tavoitteena oli 6 kuukauden ajan vähentää paikallaanoloa 1h päivässä sisäänottovaiheeseen verrattuna. Paikallaanoloa ja liikkumista mitattiin lantiolla pidettävillä kiihtyvyysmittareilla koko tutkimuksen ajan. Koko kehon insuliiniherkkyyttä mitattiin hyperinsulineemisella euglykeemisella clamp –tutkimuksella ja lihasten insuliiniherkkyyttä positronemissiotomografialla. Lisäksi analysoitiin paastoverinäytteitä ja kehonkoostumusta.

Sisäänottovaiheessa liikkuminen oli yhteydessä alhaisempaan insuliiniresistenssiin ja paikallaanolo suurempaan insuliiniresistenssiin ja huonompaan veren lipidiprofiiliin. Nämä yhteydet riippuivat kuitenkin liikemittarimittauksen kestosta. Intervention aikana paikallaanolo väheni koeryhmässä 40 min/vrk ja reipas liikkuminen lisääntyi 20 min/vrk, muutos kontrolliryhmässä ei ollut merkitsevä. Tutkimusjakson jälkeen paastoinsuliini laski koeryhmässä kontrolliryhmään verrattuna, mutta insuliiniherkkyydessä ei tapahtunut muutosta. Kehonkoostumuksen muutoksissa ryhmien välillä ei ollut eroa. Paikallaanolon muutos korreloi negatiivisesti kehon insuliiniherkkyyden kanssa ja insuliiniherkkyys parani hieman niillä tutkittavilla, jotka onnistuivat vähentämään paikallaanoloa vähintään ~ 27 min päivässä.

Interventio laski hieman paastoinsuliinia, mutta insuliiniherkkyyteen sillä ei ollut vaikutusta. Paikallaanolon vähentäminen oli kuitenkin yhteydessä parempaan insuliiniherkkyyteen, joten paikallaanolon vähentäminen reippaan liikkumisen avulla saattaa hieman kohentaa insuliiniherkkyyttä.