Bruce protokolü uygulanan tip 1 diyabetlilerde egzersizin immün parametrelere etkisi

Abstract

6. ÖZET Diabetes Mellrtus tedavisinin esasları, `tıbbi beslenme tedavisi`, egzersiz ve medikal tedavidir. Egzersizin, diyabetli bireyde insüline duyarlılığı artırarak kan şekerini düşürmek, kilo fazlası olanlarda kilo kaybını kolaylaştırmak, lipid metabolizması üzerine olumlu etkiler sağlamak gibi önemli yararları vardır. Egzersizin metabolik etkileri kadar immun sistem üzerine de etkileri olduğu bilinen bir gerçektir. Ancak kas ve iskelet sistemi açısından travma özelliğinde olan egzersiz biçimleri immun sistem için olumsuz özellikler taşıyabilmektedir. Bu nedenle esasen immun sistem hastalığı olan tip 1 diyabette bu açıdan egzersiz planlanmasının önemi büyüktür. Egzersiz enerji üretimi için 02 gereksinimi esas alındığında aerobik ve anaerobik, yoğunlukları açısından Max V02'nin yüzdelerine göre hafif, orta ve şiddetli yoğunlukta egzersizler olarak gruplanabilir. Çalışan kasın tonusunda değişiklik olmadan kas boyunun uzadığı egzersizler egzantrik, kısaldığı egzersizler ise konsantrik egzersiz olarak tanımlanır. Diyabetlilerde önerilen egzersiz formları kas boyuna etkiyi hedefleyen egzersizler olup, genellikle hafif ve orta yoğunluklu ve aerobik tipte olanlardır. Aerobik egzersizler, haftada 3-4 kez ve 15-20 dakika sürekli yapılan egzersiz olup kalp hızı ve solunum sayısını artırır, enerji üretimi için oksijen gerektirir. Yürüme, yavaş koşma, bisiklete binme, yüzme, aerobik dans bu tip egzersizlere örnek gösterilebilir. Bu çalışmada genç tip 1 diyabetlilerde orta derecedeki akut aerobik egzersize immun yanıtın incelenmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda, tip 1 diyabet ve kontrol gruplarında standart bir protokol (Bruce protokolü) ile yapılan egzersiz neticesinde immun sistemdeki değişimler araştırılmıştır. İmmun sistemi değerlendirmek için T, B, NK hücrelerinin yüzde ve aktivasyon göstergelerinin yanı sıra bazı sitokinler (IL-1, IL-6, IL-10, TNF-a, IFN^) çalışılmıştır. Egzersiz nedeniyle oluşan immün değişikliklerin mekanizması net olarak açıklanamamış olmakla birlikte egzersiz lenfosit dinamiklerini ve immun fonksiyonu değiştirmekte belki de infeksiyonlara direnci sağlamaktadır. Orta düzeyde egzersiz ile üst solunum yolları enfeksiyonlarına direnç artarken, ağır egzersiz immün 69fonksiyonları baskılamaktadır. Yoğun egzersizde ise tûm hücre ekspresyonlan (T, B, NK) artarken, egzersiz sonunda başlangıç düzeylerinin de altına düşer. Çalışmamıza İstanbul Tıp Fakültesi Diyabet Bilim Dalı polikliniğinden takip edilen 16-25 yaş arası 19 tip 1 ve aynı yaş aralığında 20 kontrol erkek alınmıştır. Diyabetli grup, diyabet süresi 5 yıl altında, kronik komplikasyonu bulunmayan, son iki haftada infeksiyon bulguları tespit edilmemiş, sık aralıklı insülin tedavisi altında olan ve metabolik regülasyonlan iyi olan kişilerden oluşturulmuştur. Bruce protokolüne göre, koşu bandında önce 2.7 km/saat hız ve %10 eğimde başlayarak, her 3 dakikada bir eğim 2 derece, hız belli oranda (2.7, 4.0, 5.5, 6.8, 8.0, 8.8, 9.7 km/saat) artırılarak test uygulanmıştır. Deneklerin, kişinin maksimal efor kapasitesine ulaşana dek koşmaları sağlanmıştır. Egzersiz öncesi ve sonrasında alınan kan örneklerinde T, B, NK hücre düzeylerinin yanısıra IL-1, IL-6, IL-10, TNF-a ve IFN-^ düzeyine bakılmıştır. Veriler SPSS programının 11.0 versiyonunda hesaplanarak, sonuçlar ortalama ± standart deviasyon (ortalama ± SD) şeklinde verilmiştir. Çalışmada Wilcoxon ve Mann- Whitney U testleri kullanılmıştır. Tip 1 diyabetli hasta grubu ile kontrol grubu solunum fonksiyonları ve metabolik parametreler bakımından kıyaslandığında; Egzersiz öncesi kalp hızı, maksimal kalp hızı, üçüncü dakika istirahat kalp hızı, egzersiz öncesi ve sonrası laktik asit değerleri arasında anlamlı fark bulunmamıştır. Tip 1 diyabetlilerde; inspirasyon kapasitesi, maksimal solunum volümü, max VO2 ve endürasyon zamanı anlamlı olarak düşük bulunmuştur. Tip 1 diyabetlilerde egzersiz öncesinde ortalama 152 ± 31 mg/dl olan glisemi değerinin, egzersiz sonrasında 133 ± 36 mg/dl düzeyine düştüğü saptanmıştır. İki grup arasında egzersiz başlangıcında CD3, CD4, CD8, NK yüzdesi ve CD4/CD8 oranı arasında istatistiksel olarak anlamlı fark bulunmamıştır. B lenfosit yüzdesi (CD 19) ve aktivasyonu (CD23) değerleri diyabet grubunda kontrol grubundan daha yüksek bulunmuştur. Hasta grubunda CD3, CD4 düzeyleri ve CD4/CD8 oranı egzersizle azalma gösterirken, NK düzeyleri artmıştır. Ayrıca, CD25 düzeyi artarken, CD25/CD3 oranı azalmıştır. Kontrol grubunda da diyabetlilere benzer şekilde egzersizle CD3, CD4 düzeyleri, CD4/CD8 oranı azalmış, NK düzeyleri artmış bulunmuştur. Buna karşılık diyabetlilerden farklı olarak CD8 düzeyleri de egzersiz öncesine kıyasla yüksek bulunmuştur. B lenfosit 70yüzdesi (CD 19) ve aktivasyonu (CD23) değerleri egzersiz öncesinde olduğu gibi, egzersizden sonra da diyabet grubunda kontrol grubundan daha fazla saptanmıştır; ayrıca CD25 ve CD25/CD3 oranı diyabetlilerde, CD23/CD19 oranı ise kontrol grubunda daha yüksek bulunmuştur. Kullanılan kitlede standartlar çalışıldığında iyi bir eğri elde edildiği halde, çalışma gruplarında sitokin değerlerinin ölçülebilir sınırların dışında kalması nedeniyle karşılaştırabilir sitokin değerleri ekle edilememiştir. Bunun sebebinin çalışmadaki bireylerin submaksimal düzeyde egzersiz yapmalarından kaynaklanabileceği düşünülmüştür, diyabetli olsun veya olmasın, kişilerin submaksimal düzeyde ve aerobik egzersizlere yönlendirilmelerinin metabolik parametrelere olumlu yansıdığı ve immünolojik açıdan olumsuz olmayacağını düşündüren bulgular sonucunda, özellikle IL-6 salınımına yol açmayan egzersizlerin kas ve eklemlerde mikrotravmalara sebebiyet vermeden oksidatif strese karşı koruyucu rol oynayacağı ve böylelikle immün sistemde de sitotoksisiteye sebep olmayarak immün direnci artırabileceği kanaati hakim olmuştur. Sonuç olarak komplikasyonu gelişmemiş tip 1 diyabetli kişilerde submaksimal kapasitede aerobik egzersizler hastaların metabolik kontrollerine olumlu yansırken immünolojik olarak olumsuz özellikler göstermemesi sebebiyle tavsiye edilmelidir. Yapılacak olan kontroller neticesinde bu konuda deneyimli spor hekimleri tarafından kişinin bireysel özelliklerine göre egzersiz tipi ve süresine karar verilmesi ideal bir yaklaşım olacaktır. 71

7. SUMMARY The essential therapy of diabetes mellitus includes medical nutrition therapy, exercise and medical therapy. Exercise provides many beneficial effects in patient with diabetes by increasing insulin sensitivity, decreasing blood sugar, helping to loose weight in obese subjects and positive effects on lipid metabolism. Effects of exercise on the immun system has been appreciated as its metabolic effects, but some forms of exercise, have trauma effect for muscle and skeletal systems, may also support negative effects on the immun system. At this point of planning of exercise has great importance in type 1 diabetes, which is already a disease of the immun system. According to the percentages of maximum VO2. exercise densities may be divided as mild, moderate and severe. Exercise types stretching out and shortening muscle lenght without effecting the tonus of the active working muscle are called eccentric and concentric exercises. in general, exercise types targeting to effect the muscle length suggested for diabetics are exercises of mild to moderate density being aerobic. Aerobic exercises are practised for 15-20 minutes as 3-4 times in a week, in this type of exercise heart and respiratory rate are increased and oxygen is required for energy production. Walking, slowly running, bicycling, swimming and aerobic dance are the examples for this type of exercise. The aim of this study is to demonstrate the effects of moderate, acute aerobic exercise on the immun system in young patients with type 1 diabetes. For this reason changes in the immun system caused by a standart exercise protocol (Bruce protocol) were investigated in type 1 diabetic and control groups. For the evaluation of the immun system cytokines like IL-1, IL-6, IL-10, TNF-a, IFIM-^ levels were investigated besides T, B and NK cell percentages and activation markers. The mechanism of immune variations caused by exercise has not fully been understood, but exercise is accepted to change lymphocyte dynamics and immune functions and may even provide resistance to infections. The resistance to upper respiratory tract infections is increased by moderate exercise but heavy exercise 72supresses immune functions. Ail ceil expressions (T, B, and NK cells) increase in heavy exercise, but decrease even below the initial levels after the exercise. 19 type 1 diabetic patients with ages 16-25 years, who are followed by Diabetes outpatient Clinic and 20 age matched male subjects as control were taken into our study. Group of diabetic patients consisted of subjects with diabetes duration less than 5 years, having no chronic diabetic complications and without any infections detected within previous 2 weeks. These subjects were under intensive insulin treatment with good metabolic control. The exercise test has performed according to Bruce protocol on running band beginning with a speed of 2.7 km/h and 10% slope and the slope was then increased by 2 degrees and the speed was increased (2.7, 4.0, 5.5, 6.8, 8.0, 8.8, 9.7 km/saat) in every 3 minutes. Subjects were forced running up to their maximal effort capacity. Expression of T, B, NK cells and IL-1, IL-6, IL-10, TNF-a and IFN gamma levels were measured in blood samples taken before and after the exercise. Data was evaluated by 11.0 version SPSS and results were shown as mean ± standart deviation (mean±SD). Wilcoxon and Mann-Whitney U test, were used in the study. Comparing respiratory functions and metabolic parameters of Type 1 diabetic and control groups, no statistical difference was found in heart rates, at the beginning maximal status and resting at the 3nd minute both groups before and after the exercise. Inspiration capacity, max. respiratory volume, max. V02 and enduration time were found to be statistically lower in type 1 diabetics. Mean blood sugar before exercise 152 ± 31 mg/dl in type 1 diabetics, decreased to 133 ± 36 mg/dl after the exercise. At the beginning of the exercise CD3, CD4, CD8 and NK percentages and CD4/CD8 ratio was found no statistical difference in both groups. The percentages of B lymphocytes (CD19) and it's activation (CD23) was higher in diabetic group as compared to control group. In diabetic group following the exercise, CD3, CD4 levels and CD4/CD8 ratio decreased, but levels of NK cells increased, in addition CD25 levels increased and CD25/CD3 ratio decreased. With exercise CD3 and CD4 levels and CD4/CD8 ratio were decreased and NK levels were increased in the control group similar to the results in the diabetic group. But differently from diabetics, CD8 levels were found to be higher compared to levels before the exercise. B lymphocyte percentage (CD19) and if s activation (CD23) was found to be higher in diabetic group after the exercise like similar to the levels before 73exercise, compared as control group. In addition, CD25 levels and CD25/CD3 ratios were higher in diabetics, but in controls CD23/CD19 ratios were found to be higher. Although a well-arranged curve was achieved by standarts within the kite, no comparable cytokine levels were detected because of the cytokine levels being outside the detection limits. This finding was thought to be caused by the submaximal exercise of the subjects in the study. The direction of diabetic and/or nondiabetic subjects to submaximal and aerobic exercise has positive effects on metabolic parameters and its also doesnt have any negative immunological action. Because of these findings, exercises causing no IL-6 production may have protective role against oxidative stres without leading to any microtraumas in muscles and articulations. In this manner it may be considered to increase immunological resistance without causing any cytotoxicity in the immune system. In conclusion, submaximal aerobic exercises may be recommended for type 1 diabetic subjects without any complications because of their positive reflection on patients, metabolic control and no negative effects on the immune system. The decision for arranging exercise, type and duration of the exercise should be done by experienced sport physicians according to patients characteristics after the investigations completed. 74