انسولین و نقش آن در بدن

انسولین، هورمونی پروتئینی است که توسط سلول‌های بتای جزایر لانگرهانس موجود در لوزالمعده ترشح می‌شود. عمل اصلی انسولین عبارت است از تنظیم متابولیسم گلوکز در همه بافت‌ها به‌ جز مغز. این بدان معنی است که برداشت گلوکز توسط چربی و بافت عضلانی (هر دو) تسهیل و افزایش می‌یابد. 

گلوکزی که استفاده نشود به گلیکوژن تبدیل می‌شود. اگر جایگاه‌های ذخیره گلیکوژن پر باشند، کربوهیدرات‌های مازاد در بافت ادیپوز به شکل تری آسیل گلیسرول ذخیره می‌شوند. چنین به‌ نظر می‌رسد که انسولین ، برداشت اسیدهای آمینه توسط عضله اسکلتی و سایر بافت‌ها را افزایش می‌دهد. با وجود این، نقش انسولین در تغییر شکل عضله زمانی آشکارتر می‌شود که انسولین به‌ عنوان کاهش‌ دهنده میزان تخریب پروتئین در درون بافت عضله عمل کند یا مواد مغذی کافی را برای عضله تأمین کند تا رشد عضله تحریک شود.

فیزیولوژی ورزش

در ورزش کردن علاوه بر اینکه نیاز به افزایش مصرف اکسیژن است ، نیاز به تولید مکرر سوخت های متابولیک نیز می باشد تا انرژی کافی در دسترس عضلات قرار گیرد.

سوخت اصلی عضلات اسکلتی شامل گلوگز،  اسیدهای چرب آزاد و تری گلیسیریدها است. در افراد سالم کتون ها هیچ نقشی در متابولیسم هوازی عضلات فعال ندارند. اسید آمینه های حاصل از سوختن پروتئین های موجود در عضلات می توانند در فعالیت های شدید و طولانی مدت به عنوان یک منبع انرژی مورد استفاده قرار گیرند با این وجود اسید های آمینه هرگز بیشتر از ده درصد مصرف انرژی کلی بدن را به خود اختصاص نمی دهند.

ورزش و میزان سوخت و ساز بدن

در حین بیست تا سی دقیقه اول فعالیت ، گلیکوژن موجود در عضله منبع اصلی انرژی آن محسوب می شود. سپس گلوگز موجود در خون که در نتیجه سه فرایند تجزیه گلیکوژن کبد ، تولید جدید گلوگز و جذب گلوگز در روده می باشد مورد مصرف قرار می گیرد و به دنبال آن ها تری گلیسیریدها و اسید های چرب آزاد در سرم سوخت های هوازی را فراهم می کنند .

بعد از هشت ساعت ورزش با شدت متوسط ، اسیدهای چرب آزاد هشتاد درصد سوخت هوازی را به  خود اختصاص می دهند و باقیمانده ی آن از گلوگزی است که منشعب از اسیدهای آمینه است.

تاثیر انسولین بر سوخت و ساز

در طول ورزش با شدت متوسط،  انسولین و گلوکاگون از تنظیم کننده های اصلی تولید گلوکز در کبد هستند. برای انجام عمل تجزیه گلیکوژن کبدی سطح پایینی از انسولین پلاسما لازم می باشد. و از طرفی برای هر دو عمل تجزیه گلیکوژن و تولید گلوکز جدید یک افزایش درنسبت غلظت هورمون گلوکاگون به انسولین است . به نظر می رسد که کاهش در انسولین باعث افزایش حساسیت کبد به عملکرد هورمون گلوکاگون می شود با این حال بدون وجود گلوکاگون کاهش در غلظت انسولین به تنهایی نمی تواند عمل تجزیه گلیکوژن کبدی را تحریک نماید .

درحین فعالیت شدید و طولانی مدت،  هورمون آدرنالین ،  تولید گلوکز جدید در کبد را تحریک می نماید. در حین فعالیت های ورزشی بسیار شدید و کوتاه مدت کا تکولامین ها مسئول تولید گلوکز اضافی هستند.

تجزیه چربی به واسطه ی افزایش کاتکولامین ها که خود باعث توقف ترشح انسولین می شوند تحریک می شود.

هورمون نورآدرنالین که از طریق اعصاب سمپاتیک آزاد می شود سبب افزایش تحریک آلفا آدرنرژیک شده و به نظر می رسد که به همراه افزایش حساسیت سلول های چربی به کاتکولامین ها غالب ترین محرک برای تجزیه چربی باشند.

انسولین و پاسخ به فعالیت ورزشی

به ‌نظر می‌رسد فعالیت ورزشی باعث می‌شود تا از غلظت‌های انسولین موجود در گردش خون کاسته شود. این‌ موضوع احتمالاً ناشی از مهار تاثیر کاتکولامین‌ها بر سلول‌های بتای پانکراس (لوزالمعده) است.

تصور می‌شود که کاهش انسولین ، پیامد مدت فعالیت ورزشی است. دیده ‌شده است با طولانی شدن مدت فعالیت ورزشی، غلظت انسولین به میزان بیشتری کاهش می‌یابد (گالبو ۱۹۸۷، کویویستو و همکاران ۱۹۸۰).

همچنین به ‌نظر می‌رسد مقادیر انسولین در شدت‌های ورزشی ملایم و متوسط (هر دو) کاهش می‌یابد. با وجود این، همچنان که محرک فعالیت ورزشی به‌ شدت بیشینه خود می‌رسد (برای مثال، ۹۰ درصد VO2max)، از غلظت انسولین ممکن است کاسته نشود. کاهش غلظت انسولین هنگام فعالیت ورزشی احتمالاً براثر تعامل با سایر هورمون‌ها (برای مثال، کاتکولامین‌ها) کنترل می‌شود. عمل انسولین پس‌از فعالیت ورزشی، آشکارتر می‌شود.

انسولین و پاسخ به فعالیت ورزشی

یک جلسه فعالیت ورزشی به ‌تنهایی باعث افزایش حساسیت انسولین و پاسخگویی عضله اسکلتی به برداشت گلوکز در عضلات ورزش کرده شده ‌است (ریچتر و همکاران ۱۹۸۹). بنابراین، افزایش حساسیت انسولین به برداشت گلوکز که بر اثر فعالیت ورزشی به وجود می‌آید، باعث می‌شود تا ذخایر گلیکوژن تخلیه ‌شده، در زمان رژیم غذایی پس‌ از فعالیت ورزشی، دوباره پر شوند.

تاثیر تمرین

به ‌نظر می‌رسد تمرین باعث افزایش حساسیت انسولین عضلات اسکلتی و کبد (هر دو) می‌شود. بنابراین، در افراد ورزشکار، انسولین کمتری برای تنظیم گلوکز خون لازم است و همچنین به‌نظر می‌رسد افراد ورزشکار، کاهش انسولین کمتری هنگام فعالیت ورزشی داشته باشند تا افراد غیر ورزشکار.

مطالعات مرتبط با ورزش و کاهش قند خون:

شواهد علمی به خوبی ارتباط بین ورزش و کاهش قند خون را نشان می‌دهند. داشتن فعالیت بدنی هم در افراد سالم و هم در بیماران مبتلا به دیابت به کنترل قند خون کمک می‌کند. ورزش هم در پیشگیری از ابتلا به دیابت و هم در درمان آن جایگاه ویژه‌ای دارد.

متخصصین علوم پزشکی معتقد هستند که بی‌تحرکی برای بیماران مبتلا به دیابت مناسب نبوده و روند درمان آن‌ها را با مشکل روبرو می‌کند.

در سال ۱۹۰۰ میلادی محققان متوجه شدند که ورزش باید در برنامه درمانی افراد مبتلا به دیابت مورد استفاده قرار گیرد. سپس در سال ۱۹۱۹ میلادی از نظر علمی ثابت شد که ورزش در کاهش قند خون نقش دارد. در سال ۱۹۲۶ میلادی نیز مشخص شد فعالیت بدنی حساسیت به انسولین را افزایش داده و اثر این هورمون را در کاهش قند خون افزایش می‌دهد.

نتایج حاصل از تحقیقات مختلف در مورد ورزش و کاهش قند خون نشان می‌دهد که بی‌تحرکی برای مدت حداقل هفت روز سبب اختلال در متابولیسم قند خون می‌شود.

ورزش به مبتلایان به دیابت نوع ۲ در کاهش وزن کمک می‌کند. کاهش وزن و کاهش چربی‌های ذخیره شده در بدن به درمان مقاومت به انسولین، افزایش حساسیت به انسولین  و کنترل بهتر قند خون کمک می‌کند.

فعالیت‌های هوازی مانند پیاده‌روی در کاهش قند خون نقش زیادی دارند. با توجه به تحقیقات علمی انجام شده اگر در طی روز ۳ بار و هر بار ۱۵ دقیقه پیاده‌روی انجام شود قند خون به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. نتایج برخی مطالعات نیز نشان دهنده نقش مثبت ورزش‌های مقاومتی در کاهش قند خون بوده است.

چرا ورزش متابولیسم را افزایش و قند خون را کاهش می‌دهد؟

نتایج یک مطالعه جدید نشان می‌دهد یک جلسه ورزش سبب افزایش متابولیسم (سوخت و ساز) به مدت چند روز می‌شود. یافته‌های این مطالعه بیانگر ارتباط بین ورزش و افزایش متابولیسم و ورزش و کاهش قند خون است.

در این مطالعه که در مجله Molecular Metabolism منتشر شده است اثرات کوتاه مدت و بلند مدت ورزش بر ۲ نوع نورون (سلول عصبی) بررسی شد. یکی از این نورون‌ها POMC نامیده شده و با کاهش اشتها، کاهش قند خون و افزایش مصرف انرژی وافزایش متابولیسم در زمان فعالیت مرتبط است. نورون دوم که NPY/AgRP نامیده می‌شود با افزایش اشتها و کاهش متابولیسم در زمان فعالیت در ارتباط است.

نتایج این مطالعه نشان داد که یک جلسه ورزش سبب افزایش فعالیت POMC و کاهش فعالیت NPY/AgRP به مدت ۲ روز می‌شود.

در این مطالعه یک جلسه ورزش (به صورت ۳ مرتبه استفاده از تردمیل که هر مرتبه ۲۰ دقیقه طول کشید) سبب کاهش اشتها شد. این کاهش اشتها تا ۶ ساعت ادامه داشت. این امر نشان می‌دهد که چرا اغلب افراد بلافاصله بعد از ورزش احساس گرسنگی نمی‌کنند.

در طولانی مدت نیز ورزش با  اثر بر نورون‌های POMC سبب بهبود متابولیسم گلوکز شد. این امر می‌تواند به کاهش قند خون در افراد مبتلا به دیابت کمک کند.

نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که حتی یک بار فعالیت بدنی با شدت متوسط می‌تواند فوایدی را نصیب فرد کند که تا روزها ادامه دارد.

 نتایج این تحقیقات نشان می دهد که انجام منظم فعالیتهای ورزشی موجب افزایش پروتئین ناقل گلوکز (GluT4)  و در نتیجه تسهیل ورود گلوکز به داخل سلولهای بدن به ویژه سلولهای عضلانی می شود. از طرفی انقباضات مکرر عضلات مخصوصا عضلات بزرگ بدن نیز موجب تسهیل ورود گلوکز خون به داخل سلولهای عضلانی می گردد. این امر باعث مصرف بیشتر قند خون در سطح سلولی می گردد.

بنابراین می توان از فعالیتهای ورزشی مخصوصا هوازی مانند پیاده روی، دویدن، شنا و دوچرخه سواری با شدت کم تا متوسط و به مدت 20 تا 90 دقیقه و به تعداد 3 تا 7 جلسه در هفته در وقت مناسبی از روز با رعایت مراقبت های ویژه پزشکی به عنوان وسیله مناسب و کم هزینه ای برای درمان و کنترل بیماری دیابت نوع اول و دوم استفاده کرد.

 بهرحال، انتخاب شیوه زندگی که متکی بر انجام فعالیتهای ورزشی برنامه ریزی شده باشد، هم می تواند از شدت عوارض وابسته به دیابت نوع اول و دوم بکاهد و هم می تواند هزینه های مراقبتهای پزشکی را کم کرده و کیفیت زندگی را برای بیماران دیابتی بهبود بخشد

بر اساس مطالعات انجام‌شده، پیاده‌روی با شدت کم یا متوسط باعث کاهش غلظت گلوکز بعد از وعده غذایی به واسطه فعال‌سازی مسیر سیگنالینگ برداشت گلوکز و همچنین تعدیل مسیر سیگنالینگ انسولین در ارتباط با افزایش ظرفیت انتقال گلوکز می‌شود، اما نکته مهمی که وجود دارد، زمان اجرای فعالیت ورزشی است.

 بر این اساس، اجرای فعالیت ورزشی قبل از وعده غذایی نیز یکی از استراتژی‌های مؤثر برای پایش گلوکزخون بعد از وعده غذایی شناخته شده است. برخی مطالعات اثربخشی بیشتر فعالیت ورزشی بعد از وعده غذایی نسبت به فعالیت ورزشی قبل از غذا و یا بدون مداخله تمرینی را در کاهش سطوح گلایسمیک ناشی از وعده غذایی در افراد مبتلا به دیابت نوع 2 را گزارش کردند، که البته تناقض موجود به نوعی ممکن است به دلیل فاصله دوره زمانی انجام فعالیت نیز باشد.

پارکر و همکاران اثر دو شیوه تمرین تناوبی شدید و کم حجم در مقابل تمرین تداومی با شدت کم و حجم زیاد را روی تغییرات شاخص گلیسمی در زنان چاق بررسی و اظهار کردند که با وجود افزایش فشار اکسیداتیو پس از وعده غذایی (صبحانه) متعاقب تمرینات تناوبی شدید در مقایسه با تمرینات تداومی، طی یک دوره 24 ساعته پس از تمرین، اثرات هر دو شیوه تمرینی در بهبود و کنترل گلایسمی در افراد بزرگسال چاق یکسان بود.

 به‌ طور کلی تمرینات تناوبی شدید با حجم فعالیت و دوره زمانی کمتر نسبت به تمرینات تداومی طولانی‌مدت، شیوه تمرینی مناسبی برای بهبود کنترل گلیسمی در افراد دارای اضافه وزن / چاق و یا دارای مقاومت انسولینی زیاد محسوب می‌شوند.

سولومون و همکاران نیز گزارش کردند که یک جلسه تمرین ورزشی با شدت متوسط مستقل از زمان انجام آن (قبل یا بعد از غذا خوردن) باعث کاهش سطوح هایپرگلیسمی بعد از غذا در یک رژیم غذایی پرچرب نیز می‌شود.
 مهم‌تر اینکه گزارش شده است که اجرای فعالیت ورزشی حاد در طول روز صرف نظر از زمان اجرا (پیش از وعده غذایی، پس از وعده غذایی و به صورت تناوبی در طول روز) می‌تواند آثار مثبتی بر گلوکز بعد از وعده غذایی و CGM داشته باشد .

 سولومون و همکاران در مطالعه خود نشان دادند که انجام تمرینات سبک متوسط بلافاصله پس از صبحانه می‌تواند در کنترل گلوکز خون مؤثر باشد و نوع تمرین اهمیت کمتری دارد  . از سوی دیگر هدن و همکاران نیز در پژوهش خود گزارش کردند که اجرای تمرینات مقاومتی قبل و بعد از وعده غذایی منجر به کنترل قند خون می‌شود، اما اجرای تمرین بعد از وعده غذایی ضمن کنترل قند خون، موجب تقلیل سطوح تری‌گلیسریدهای خون و بنابراین بهبود این دو عامل خطرزای بیماری‌های قلبی عروقی می‌شود .

 زی هانگ و همکاران مطالعه‌ای با هدف بررسی اثر زمان‌بندی تمرین با یک رویکرد فردی روی سطوح گلوکز پس از وعده غذایی در مردان دارای اضافه وزن و چاق انجام و نشان دادند که 20 دقیقه پیاده‌روی قبل از اوج سطوح گلوکز پس از وعده غذایی، موجب کاهش گلوکز و انسولین پلاسما، غلظت پپتید C در مردان چاق و به‌ویژه در افراد دارای شاخص توده بدن زیاد در وضعیت نشسته شده است. کاهش در غلظت پپتید C و انسولین پلاسما هنگام شروع فعالیت در دوره زمانی اوج گلوکز پس از وعده غذایی بیشتر و اثربخشی چشمگیری مشاهده شد.

 مارا و همکاران در مقاله مروری خود درباره وعده‌های غذایی و زمان‌بندی تمرینات با بررسی تعداد بیست مقاله نشان داده‌اند که انجام تمرین پس از وعده غذایی بدون توجه به ساعات روز می‌تواند اثرات سودمندی روی کنترل قند خون افرد تندرست و دارای اضافه وزن / چاق یا بیماران دیابتی داشته باشد؛ همچنین به دلیل تفاوت‌های ذاتی بین مطالعات انجام‌شده، شواهد کافی در حمایت از انجام تمرین قبل از وعده غذایی یا برعکس در بهبود گلیسمی وجود ندارد و به مطالعات بیشتری نیاز است.

دکتر عزیزه فرزین مهر/متخصص پزشکی ورزشی/عضو کمیته درمان فدراسیون پزشکی ورزشی