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L’insulino-resistenza è un fattore determinante nella fisiopatologia del diabete mellito di tipo 2 (T2DM). L’esercizio fisico è ormai noto come una delle attività consigliate per migliorare l’insulino-resistenza, e la ricerca in questo settore continua a cercare di comprendere gli aspetti fisiologici e molecolari dell’attività fisica e sensibilità all’insulina nella prevenzione del diabete e della scarsa sensibilità all’insulina, con l’intento di identificare interventi di esercizio efficaci.
Meccanismi Fisiologici
L’attività fisica ha effetti sia immediati (acuti) che a lungo termine sulla sensibilità all’insulina (Ref). Analizzare l’attività fisica e sensibilità all’insulina è fondamentale nel prevenire il diabete e i disordini metabolici implicati nel metabolismo del glucosio. Gli effetti immediati sono il risultato diretto di una singola sessione di esercizio e possono essere osservati durante e/o fino a 72 ore dopo l’esercizio. Se ripetute regolarmente, le sessioni di esercizio producono ulteriori miglioramenti cronici a lungo termine della sensibilità all’insulina, fornendo così un controllo glicemico basale ben superiore rispetto a quello tipicamente osservato nei soggetti sedentari e meno attivi. In questa condizione fisicamente attiva e “allenata”, gli effetti delle singole sessioni di esercizio possono quindi produrre ulteriori risposte acute da questo stato di sensibilità all’insulina già elevato e quindi promuovere una sensibilità all’insulina e un controllo glicemico ottimali.
Durante l’esercizio, i miglioramenti della sensibilità all’insulina stimolati dalla contrazione muscolare sono associati ad aumenti dell’attività di AMPK (una proteina chinasi che svolge un ruolo cruciale nella regolazione dell’assorbimento del glucosio), che disattiva TCB1D1 (che è una proteina che attiva la GTPasi della famiglia di proteine RAB coinvolte nel trasporto vescicolare) e promuove la traslocazione di GLUT4 alla membrana cellulare e quindi l’aumento dell’assorbimento di glucosio (Ref). L’inattivazione di TBC1D1 quindi favorisce la traslocazione e l’assorbimento di glucosio nelle cellule. Dopo l’esercizio, anche gli aumenti di Akt (conosciuta anche come protein-chinasi B e si occupa della fosforilazione di vari substrati proteici nei residui serina e treonina, portando spesso alla loro inattivazione) disattivano TCB1D4 e quindi aumentano la traslocazione di GLUT4 alla membrana cellulare. TBC1D4 è coinvolto nella regolazione dell’assorbimento del glucosio stimolato dall’insulina negli adipociti e nei miociti. A questo aggiungiamo che la riduzione degli acidi grassi saturi intramuscolari rappresenta un potenziale miglioramento nella relazione tra il contenuto di lipidi intramuscolari e la sensibilità all’insulina. Anche l’aumento della capillarizzazione del muscolo scheletrico fornisce un altro adattamento importante attraverso il quale la sensibilità all’insulina viene migliorata, così come l’aumento dell’attività delle cellule β pancreatiche.
Relativamente alle tipologie di esercizio fisico volte a migliorare la sensibilità insulinica possiamo sostenere che gli interventi di esercizio aerobico possono migliorare la sensibilità all’insulina senza tuttavia un aumento associato della capacità cardiorespiratoria misurata dal consumo massimo di ossigeno. In altre parole, la ricerca suggerisce che è possibile ottenere benefici metabolici (come una migliore risposta all’insulina) attraverso l’esercizio aerobico, anche quando non si osservano miglioramenti significativi nella capacità cardiorespiratoria (VO2 max o VO2 picco). Sia l’esercizio aerobico che quello di resistenza possono indurre miglioramenti nella regolazione glicemica, con alcune evidenze scientifiche che affermano che i regimi di esercizio che includono entrambi possono essere più efficaci della singola modalità di esercizio (Ref). Sappiamo ormai che l’esercizio fisico regolare riduce il rischio di insulino-resistenza, sindrome metabolica e diabete di tipo 2.
Come si valuta, in generale, l’Insulino Resistenza?
Ci sono diversi metodi per valutare la resistenza all’insulina. Alcuni di questi metodi includono:
- Misurazione delle concentrazioni di insulina a digiuno: Livelli elevati di insulina a digiuno possono indicare una scarsa sensibilità all’insulina;
- Test di tolleranza al glucosio orale (OGTT): questo test, come sappiamo, prevede l’ingestione di una dose standard di glucosio seguita dal monitoraggio della glicemia per le successive 2 ore; L’andamento della glicemia nelle successive 2 ore da indicazioni sulla sensibilità insulinica;
- Valutazione del modello omeostatico della resistenza all’insulina (HOMA-IR): Questo metodo utilizza i valori di glucosio e insulina a digiuno ed è calcolato come (glucosio mmol/L x insulina)/22.5. Un valore basso indica una buona sensibilità all’insulina, mentre un valore HOMA-IR elevato, come >2.5, indica resistenza all’insulina.
Quali adattamenti fisici migliorano la sensibilità all’insulina?
Ci sono diversi adattamenti fisici che possono migliorare l’attività fisica e sensibilità all’insulina e che giustificano altamente l’esercizio fisico in soggetti con pre diabete o diabete di tipo 2.
Innanzitutto troviamo una aumentata attività di AMPK (proteina chinasi attivata da AMP) durante l’esercizio. L’aumento dell’attività di AMPK disattiva TCB1D1, favorendo la traslocazione di GLUT4 alla membrana cellulare e aumentando l’assorbimento di glucosio.
Abbiamo poi un aumento della traslocazione di GLUT4 (trasportatore di glucosio 4) alla membrana cellulare: sia l’esercizio aerobico che l’allenamento di resistenza aumentano la traslocazione di GLUT4, migliorando l’assorbimento del glucosio da parte delle cellule muscolari. L’aumento della concentrazione di GLUT4 e la traslocazione acuta indotta dall’esercizio di Akt aumentano la traslocazione di GLUT4 alla membrana, un effetto che come abbiamo già detto può persistere per diverse ore dopo l’esercizio. L’espressione delle cellule di recettori GLUT-4 sembra svolgere un ruolo importante nella capacità di un muscolo scheletrico di assorbire il glucosio e nello stimolare l’insulina per attivare l’uptake dello stesso nel muscolo (Ref).
L’esercizio fisico può migliorare la funzione delle cellule β pancreatiche, che può essere compromessa a causa dell’eccessiva stimolazione e dell’eccessiva secrezione di insulina in risposta alla perdita di sensibilità all’insulina del soggetto (Ref).
Tipi di attività fisica e sensibilità all’insulina
Da molto tempo ormai sappiamo bene che diversi tipi di esercizio hanno effetti diversi sull’insulina, l’infiammazione e lo stress ossidativo.
L‘esercizio aerobico regolare per esempio, eseguito per almeno 30 minuti da tre a cinque giorni alla settimana, migliora la sensibilità all’insulina e il controllo glicemico. L’esercizio aerobico inoltre aumenta la secrezione di citochine antinfiammatorie e riduce i livelli di citochine pro-infiammatorie, come TNF-alfa e IL-1 Beta oltre a migliorare la funzione endoteliale e preservare la disponibilità di ossido nitrico, riducendo così l’infiammazione (Ref). L’esercizio aerobico di lunga durata può infine aumentare gli enzimi antiossidanti e ridurre la produzione di radicali liberi, contrastando così lo stress ossidativo.
L‘allenamento di resistenza può aumentare del 30%-70% le concentrazioni di GLUT4 e la loro traslocazione sulla superficie cellulare migliorando così la sensibilità all’insulina e, alcuni studi, suggeriscono che tali miglioramenti potrebbero dipendere da un aumento della massa muscolare (Ref). È stato dimostrato che l’allenamento di resistenza migliora i risultati del test di tolleranza al glucosio orale (OGTT) a 2 ore (Ref).
Uno studio ha infine scoperto che la combinazione di esercizio aerobico e di resistenza è risultata migliore del solo esercizio aerobico nel migliorare la sensibilità all’insulina negli adolescenti obesi in post-pubertà. Un altro studio ha invece dimostrato che l’allenamento aerobico più quello di resistenza è stato più efficace nel migliorare l’adiposità viscerale, il profilo metabolico e i marker infiammatori rispetto al solo allenamento aerobico negli adolescenti obesi
Concludendo
In conclusione possiamo dire che l’attività fisica regolare combinata con cambiamenti nella dieta può inibire o ritardare la progressione della ridotta tolleranza al glucosio verso il diabete di tipo 2.
È stato dimostrato che una singola sessione di esercizio fisico di intensità moderata aumenta l’assorbimento di glucosio di almeno il 40% (Ref) e gli effetti benefici dell’esercizio fisico sulla resistenza all’insulina sarebbero amplificati se associati a una diminuzione del grasso corporeo. Sia l’esercizio aerobico che quello di resistenza possono indurre miglioramenti nella regolazione glicemica, con alcuni studi che suggeriscono che le attività che includono entrambi i regimi di esercizio possono essere più efficaci della singola modalità di esercizio. Infine sappiamo ora che l’esercizio fisico regolare può essere un modo efficace per combattere lo stress ossidativo nei soggetti con diabete e potrebbe anche ritardare le complicanze micro e macro vascolari del diabete mellito.
