Aktywność fizyczna (uprawiana regularnie) stanowi istotny czynnik przeciwdziałający rozwojowi otyłości i związanych z nią zaburzeń metabolicznych, a u osób z nadwagą i otyłością umożliwia redukcję masy ciała [Hardman, 1999; Westerterp, 1999]. Jednocześnie obserwuje się, że osoby otyłe – niezależnie od wieku – są mniej aktywne fizycznie i prowadzą bardziej sedentarny tryb życia [Hardman, 1999; Westerterp, 1999]. Wilmore i wsp. [1999] wykazali, że nawet 30-40-minutowe ćwiczenia fizyczne na ergometrze rowerowym trzy razy w tygodniu powodowały redukcję tkanki tłuszczowej i masy ciała oraz modulowały wskaźniki BMI i WHR, zarówno u mężczyzn jak i u kobiet.

Redukcja masy ciała i tempo jej uzyskiwania zależy u osób z nadwagą i otyłością od bilansu energetycznego. Na całkowity wydatek energetyczny składa się: spoczynkowy wydatek energetyczny (ok. 60% całkowitego wydatku energetycznego), którym jest metaboliczny koszt takich procesów, jak utrzymanie transbłonowych gradientów jonowych oraz spoczynkowej aktywności układu sercowo-naczyniowego i oddechowego; termiczny efekt żywienia (10% całkowitego wydatku energetycznego), którym jest energia wydatkowana na trawienie, transport i magazynowanie składników pokarmowych oraz wydatek energetyczny związany z aktywnością fizyczną (ok. 30%). Zwiększony zaś wydatek energetyczny podczas terapii zmniejszającej masę ciała wiąże się bądź to ze zwiększoną utylizacją substratów energetycznych zmagazynowanych w tkance tłuszczowej, będącą efektem aktywności fizycznej, bądź też ze zmniejszoną podażą energii w postaci produktów pokarmowych, lub obydwoma tymi czynnikami naraz. W otyłości młodzieńczej redukcja tkanki tłuszczowej powinna być związana ze wzmożoną aktywnością fizyczną, szczególnie w formie tlenowego treningu fizycznego. Niemniej jednak ważnym elementem procesu zmniejszania masy ciała jest odpowiednia dieta oraz modyfikacja zachowania. Najlepsze efekty w tym zakresie uzyskuje się, kojarząc dietę niskoenergetyczną z wysiłkiem fizycznym [Miller i wsp., 1990; Nazar, Kaciuba-Uściłko, 1995; Kasprzak i wsp., 1995].

W prezentowanych badaniach zastosowano dwie metody terapii redukującej masę ciała. Jedna polegała na zastosowaniu systematycznego, umiarkowanego wysiłku fizycznego o charakterze tlenowym, połączonego – podczas pobytu w sanatorium przez okres 4 tygodni – z niskokaloryczną dietą o obniżonej zawartości tłuszczów zwierzęcych (ok. 1300 kcal). Ponadto badanym przedstawiono, w formie wykładów, znaczenie racjonalnego żywienia w kształtowaniu zdrowia i w profilaktyce otyłości. Drugi rodzaj terapii polegał na zaproponowaniu diety niskoenergetycznej (ok. 1600 kcal) do stosowania przez okres 6 miesięcy oraz na wysłuchaniu wykładów o tej samej tematyce, jaką przedstawiono grupie przebywającej w sanatorium. Zarówno w grupie stosującej terapię dietetyczną (ryc. 3-6), jak i w grupie gdzie do redukcji masy ciała zastosowano reżim żywieniowy oraz zwiększony wydatek energetyczny (ryc. 17-20), uzyskano istotne obniżenie masy ciała, pomimo że zastosowane formy terapii w różnym stopniu przyczyniły się do redukcji masy tłuszczowej ciała. W grupach poddanych kompleksowej terapii, masa tłuszczowa obniżyła się u chłopców z nadwagą i z otyłością odpowiednio o 7,61 i 6,83 kg, a w grupach dziewcząt odpowiednio o 3,79 i 2,54 kg. Natomiast w grupach poddanych tylko diecie i edukacji żywieniowej redukcja masy tłuszczowej okazała się niemal dwukrotnie mniejsza (ryc. 3-6). Wraz z redukcją masy tłuszczowej odnotowano, niemal we wszystkich przypadkach, istotne obniżenie wskaźnika talia/biodra (ryc. 3-6 i 17-20).

Istotnie wyższy spadek masy ciała, w tym masy tłuszczowej, uzyskano w grupie poddanej kompleksowej terapii (ryc. 17-20), pomimo że jej okres trwania był znacznie krótszy, bo wynosił tylko 4 tygodnie, w stosunku do 6-miesięcznej terapii opartej na diecie i edukacji żywieniowej. Różnice te mogą wynikać z faktu, że pierwszy rodzaj terapii był monitorowany podczas pobytu w sanatorium, natomiast drugi opierał się na samokontroli badanych, wynikającej z ich motywacji spowodowanej edukacją żywieniową. Trudno jednak przewidzieć, zwłaszcza w dalszej perspektywie, czy korzyści wynikające z terapii zastosowanej podczas pobytu w sanatorium będą trwałe. Jak wynika z doniesień literaturowych, konsekwencją gwałtownej zmiany masy ciała może być efekt „yo-yo”. Jest on rezultatem gwałtownego obniżania i następnie szybkiego wzrostu masy ciała. Szybkie wypełnianie i opróżnianie komórek tłuszczowych stymuluje rozwój nowych komórek, zwiększając tym samym masę ciała [Tanny, 1984; Niemiec i wsp., 2001].

Badania Gutina i wsp. [1999] pokazały, że redukcja masy ciała u otyłych dzieci poprzez trening fizyczny spowodowała nie tylko obniżenie całkowitej ilości tkanki tłuszczowej, ale i korzystne zmiany w zakresie wisceralnej tkanki tłuszczowej, czego dowodem były zmiany WHR. W prezentowanych badaniach tylko u dziewcząt z nadwagą poddanych kompleksowej terapii nie odnotowano istotnych zmian w zakresie wartości tego wskaźnika. W pozostałych grupach zastosowane metody terapeutyczne spowodowały istotne jego obniżenie. Największe zmiany w wartości WHR odnotowano w grupie chłopców z nadwagą i w grupie chłopców z otyłością poddanych terapii, w której połączono dietę niskoenergetyczną z aktywnością fizyczną (ryc. 17-20). Oznacza to, że kompleksowa, 4-tygodniowa terapia okazała się skuteczniejszą w zmniejszaniu masy ciała, a tym samym i w zmniejszaniu stopnia ryzyka zagrożenia zdrowia, niż terapia dietetyczno-edukacyjna [Białkowska i wsp., 1990; Cybulska, Szostak, 1995; Despres, Lamarche, 1993; Gibney, 1999].

Pomimo że prawdopodobieństwo wystąpienia zaburzeń metabolicznych u ludzi młodych z nadwagą jest mniejsze, to jednak istnieje konieczność redukcji masy ciała ze względu na ewentualne powikłania metaboliczne w późniejszym okresie życia. U młodzieży otyłej ryzyko zagrożenia zdrowia jest wyższe w stosunku do osób dorosłych z nadwagą, i stan taki wymaga natychmiastowej interwencji. Do tej pory nie wykazano, by którakolwiek z chirurgicznych lub farmakologicznych metod leczenia otyłości u dzieci i młodzieży była równocześnie skuteczna i bezpieczna, tak jak terapia polegająca na ograniczeniu alimentacji i wprowadzeniu zmian w sferze behawioralnej [Epstein i wsp., 1998].

W wielu pracach [Bar-Ör, Baranowski, 1994; Gutin i wsp., 1995; Blaak i wsp., 1992; Treuth i wsp., 1998] porównywano wpływ na skład i masę ciała zwiększonej aktywności fizycznej z jej brakiem, a także wpływ aktywności fizycznej i diety z efektami stosowania samej diety. W badaniach tych wykazano, że młodzi sportowcy są zazwyczaj szczuplejsi od swoich rówieśników, jednak wyniki innych prac [Bar-Ör i Baranowski, 1994; Wilmore, 1997] wskazują, że u osób o prawidłowej masie ciała zawartość tkanki tłuszczowej nie zmienia się w wyniku ćwiczeń fizycznych. Natomiast zwiększona aktywność fizyczna u otyłych prowadzi do zmniejszenia zawartości tkanki tłuszczowej [Wilmore, 1997]. Należy zaznaczyć jednakże, że odmienna jest specyfika metabolizmu u osób otyłych w porównaniu z osobami o prawidłowej masie ciała. Zastosowana w badaniach przez Bar-Ör i wsp. [1998] metoda podwójnie znakowanej wody wykazała, że dobowy wydatek energetyczny u młodzieży z otyłością w przeliczeniu na bezwzględne jednostki energii jest taki sam, a niekiedy nawet większy niż u rówieśników o prawidłowej masie ciała. Zdaniem Maffeis i wsp. [1993], wyższy spoczynkowy wydatek energetyczny u osób otyłych jest odzwierciedleniem zwiększonej pracy układu sercowo-oddechowego, co związane jest z większym ciężarem klatki piersiowej i większą masą tkanki tłuszczowej. Niewątpliwie samo dźwiganie dodatkowej masy ciała już powoduje znaczne zużycie energii.

Jak pokazują w badaniu Gutin i wsp. [1995] oraz Sasaki [1987], samo zwiększenie aktywności fizycznej u osób otyłych w niewielkim stopniu przyczynia się do zmniejszenia zawartości tkanki tłuszczowej. Okazuje się, że od aktywności fizycznej skuteczniej obniżają zawartość tkanki tłuszczowej w organizmie diety niskokaloryczne. Blaak i wsp. [1992] w badaniach przeprowadzonych wśród młodzieży wykazali, że 30-40-minutowe ćwiczenia aerobowe w ciągu dnia powodują zużycie 200-250 kcal. Podczas gdy, stosując dietę restrykcyjną, można zmniejszyć dobowe spożycie energii nawet o 1000 kcal. Jednak niekorzystnym skutkiem diety niskoenergetycznej, zdaniem wielu autorów, może być zaburzenie lub zahamowanie rozwoju [Amador i wsp., 1990; Dietz, Hartung, 1985; Blaak i wsp., 1990] i ryzyko utraty beztłuszczowej masy ciała. W przypadku stosowania diety i ćwiczeń fizycznych takich zaburzeń nie stwierdzano. Dowodzą tego i niniejsze badania. W grupie chłopców z nadwagą poddanych terapii dietetycznej i edukacji żywieniowej oraz u chłopców z nadwagą objętych kompleksową terapią redukcji masy ciała odnotowano wzrost masy beztłuszczowej (ryc. 3, 17). W pozostałych przypadkach uległa ona istotnemu obniżeniu, a największy jej spadek stwierdzono u otyłych chłopców poddanych terapii dietetycznej i edukacji żywieniowej (ryc. 4).

Trening zdrowotny może sprzyjać korzystnym zmianom nie tylko w zakresie masy i komponentów ciała, ale może również prowadzić do poprawy komfortu życia związanego z uzyskaniem wzrostu wydolności fizycznej [Ornish i wsp., 1990; Gutin i wsp., 1999]. W omawianych badaniach już 4-tygodniowy trening fizyczny spowodował polepszenie wydolności fizycznej, wyrazem czego jest wzrost względnych wielkości maksymalnego poboru tlenu we wszystkich badanych grupach. Wielkość VO₂ max uzależniona jest od sprawności działania układu krążenia i oddychania oraz od procesów metabolicznych zachodzących w pracujących komórkach mięśniowych. Zmiany tego parametru pod wpływem aktywności fizycznej – w procesie treningowym – nie przekraczają 25% wartości początkowej. Wzrostowi VO₂ max odpowiada istotne zwiększenie wielkości obciążenia podczas testowego wysiłku, zarówno w grupie dziewcząt, jak i chłopców z nadwagą i otyłością (ryc. 5, 6, 19, 20). Pomimo że zwiększonemu obciążeniu ergometrycznemu w II terminie badań towarzyszyły większe zmiany w parametrach równowagi kwasowo-zasadowej, to jednak mieściły się one w przedziale wartości referencyjnych, a sam wysiłek nie naruszył istotnie tej homeostazy, co należy traktować jako symptom wyższej tolerancji wysiłkowej. Dalszym przejawem wzrostu wydolności badanej młodzieży jest niższa średnia wartość częstotliwości skurczów serca, odnotowana po teście wysiłkowym, w II terminie badań. Niższa częstotliwość jest najprawdopodobniej efektem mniejszego kosztu fizjologicznego wysiłku, związanego z mniejszą masą ciała [tab. VIII - XI]. Ponadto systematyczna aktywność fizyczna, jak wykazuje szereg badań [Katzmarzyk i wsp., 2001; Turpeinen i wsp. 1996; Viru, Smirnova, 1995], wywołuje wiele innych zmian morfologicznych i adaptacyjnych nie tylko w aparacie ruchowym, ale w wielu układach i narządach. Między innymi zmniejsza koszt energetyczny wysiłku w wyniku doskonalenia techniki ruchu, zwiększa liczbę i objętość mitochondriów oraz aktywność takich enzymów, jak dehydrogenaza bursztynianowa, oksydaza cytochromowa, współdziałających w systemie transportu kwasów tłuszczowych, podnosi kapilaryzację mięśni oraz ilość mioglobiny i glikogenu w komórkach mięśniowych. W układzie krążenia zmiany adaptacyjne wyrażają się, między innymi, wzrostem zawartości 2,3 DPG w krwince czerwonej, wzrostem stężenia hemoglobiny oraz poprawą wszystkich wskaźników hemodynamicznych [Markiewicz i wsp., 1980; Kłapcińska i wsp., 1996].

W badaniach z zastosowaniem edukacji żywieniowej, choć odnotowano istotne zmiany w zakresie wielkości maksymalnego poboru tlenu, to jednak okazały się one mniej korzystne aniżeli w przypadku grup, gdzie w terapii zastosowano, oprócz diety, wysiłek fizyczny. Natomiast wielkość zmian obciążenia podczas wysiłku testowego nie miała cech istotności statystycznej. Taki obraz potwierdza korzystny efekt systematycznej aktywności tlenowej w kształtowaniu zdolności i tolerancji wysiłkowej, a wzrost wielkości maksymalnego poboru tlenu przy braku wzrostu obciążenia należy tłumaczyć wyłącznie jako następstwo zmniejszenia masy ciała (ryc. 7, 8).

Badania szeregu autorów wykazały, że nagromadzenie tkanki tłuszczowej w okolicach trzewi indukuje powstawanie insulinooporności i hiperlipidemii [Fujioka i wsp., 1987; Tatoń i wsp., 1997; Ferrannini, Camastra, 1998]. Procesy te są konsekwencją specyficznych metabolicznych własności tkanki tłuszczowej. Okazuje się, ze wraz z pojawieniem się hipertrofii brzusznej tkanki tłuszczowej, następuje nie tylko zwiększenie sekrecji insuliny z komórek beta-trzustki, ale również obniżenie jej wątrobowego klirensu [Peiris i wsp., 1989]. Powoduje to zaburzenia wskaźników homeostazy osi glukoza-insulina oraz przyczynia się do rozwoju nietolerancji glukozy, hiperinsulinemii, oporności insulinowej i dyslipidemii [Björntorp, 1985; Bray, 1995; Kissebah i wsp, 1989; Despres i wsp., 1990; Despres, 1991; Peiris i wsp., 1989].

Oporność insulinowa definiowana jest jako stan, w którym fizjologiczne stężenie insuliny daje mniejszą niż normalna odpowiedź fizjologiczną. Główną metaboliczną konsekwencją oporności insulinowej jest hiperglikemia, będąca efektem osłabionego tłumienia wątrobowej produkcji glukozy oraz osłabionego jej transportu do tkanek docelowych. Dokumentują to opublikowane przez Despres΄a [1991] wyniki badań profilu metabolicznego dwóch podgrup otyłych kobiet, na tle grupy kobiet szczupłych, dobranych według wieku i zawartości tkanki tłuszczowej w masie ciała, z których jedna podgrupa miała niską, a druga wysoką zawartość tkanki tłuszczowej. W grupie kobiet z niską zawartością trzewno-brzusznej tkanki tłuszczowej obserwowano prawidłową tolerancję glukozy i niewielki wzrost stężenia insuliny podczas testu tolerancji glukozy (OGGT), natomiast u kobiet, u których zawartość tłuszczu trzewnego była duża, autorzy stwierdzili pogorszenie tolerancji glukozy oraz wzrost insulinemii.

Zakłócenie homeostazy glukoza-insulina spowodowane jest małą gęstością błonowych receptorów insulinowych w trzewnej tkance tłuszczowej [Taylor R. i wsp., 1984]. Z powodu niskiej gęstości receptorów insulinowych tkanka adypocytowa jest mniej wrażliwa na antylipolityczne działanie insuliny i wykazuje wysoką aktywność w tym zakresie. Wpływ na uwalnianie niezestryfikowanych kwasów tłuszczowych z tkanki adypocytowej ma hormonowrażliwa lipaza lipoproteinowa (HSL), której aktywacja zachodzi już przy fizjologicznych stężeniach krążących amin katecholowych [Langfort i wsp., 2003]. Natomiast mleczany, związki ketonowe, a przede wszystkim insulina działają hamująco na proces lipolizy [Abumrad i wsp., 1988]. Wolne kwasy tłuszczowe uwalniane w procesie lipolizy dyfundują do krwi i dalej do wątroby, zaś ich reestryfikacja przez glicero-3-fosforan sprzyja zwiększonej syntezie triglicerydów, prowadząc tym samym do zwiększonej sekrecji lipoprotein o bardzo małej gęstości – VLDL. Dodatkowo, ich wysokie stężenie w wątrobie obniża wątrobową ekstrakcję insuliny [Kissebah i wsp., 1989; Despres, 1991; Björntorp, 1990]. Wzrost stężenia wolnych kwasów tłuszczowych w osoczu krwi przyspiesza dysfunkcję i wypadanie komórek beta-trzustki. Dlatego trzewna tkanka tłuszczowa uznawana jest za główny czynnik odpowiedzialny za oporność insulinową i rozwój cukrzycy typu II [Ruan, Lodish, 2003]. W warunkach na czczo, mobilizacja zasobów glikogenu w wątrobie i uwalnianie wolnych kwasów tłuszczowych z tkanki tłuszczowej jest kontrolowane zarówno przez stężenie insuliny we krwi, jak i stężenie hormonów o działaniu przeciwstawnym, takich jak glukagon, hormon wzrostu, adrenalina i glikokortykoidy.

Wystąpienie otyłości w okresie rozwoju progresywnego stanowi 3- a nawet 4-krotnie większe zagrożenie wystąpienia cukrzycy insulinoniezależnej i choroby niedokrwiennej serca w wieku późniejszym [Rybakowa, 1993; Tatoń, 1993a,b; Stary, 1987; Leahy, 1990]. Hiperinsulinemia skojarzona z otyłością prowadzi do zmniejszenia liczby receptorów insulinowych, szczególnie w komórkach docelowych, w tym głównie mięśniowych oraz tłuszczowych i, jak wykazują wcześniej opublikowane badania, również u dzieci, a nie tylko u dorosłych, zawartość tkanki wisceralnej jest pozytywnie skorelowana z niektórymi wskaźnikami oporności insulinowej [Bonadonna i wsp., 1990; Caro, 1991; Kahn, 1985; Leahy, 1990; Reaven, 1988].

Jednym z uznanych czynników redukujących hiperinsulinemię i oporność insulinową jest wysiłek fizyczny. Dokumentują to prace szeregu autorów [Rychlewski i wsp., 1996, Rychlewski i wsp., 1997; Szczęśniak i wsp., 1997]. Wykazały one bowiem, że wraz z redukcją masy ciała następuje wzrost powinowactwa receptora do insuliny z równoczesnym zmniejszeniem jej sekrecji przez komórki beta-trzustki. Potwierdza to zmniejszony poziom peptydu-C, wydzielany z insuliną w równomolarnych ilościach [Heding, Ludvigsson, 1980]. Ten korzystny wpływ aktywności fizycznej na redukcję hiperinsulinemii i oporności insulinowej jest efektem niezależnego od insuliny transportu glukozy do tkanki mięśniowej oraz tłumienia jej sekrecji przez wzrost stężenia amin katecholowych. Tkanka mięśniowa odpowiada za 80-90% stymulowanego insuliną transportu glukozy [DeFronzo i wsp., 1985]. Katecholaminy wydzielane z rdzenia nadnercza oraz z zakończeń nerwowych sympatycznego układu nerwowego mogą oddziaływać zarówno na alfa- jak i na beta-adrenergiczne receptory. Alfa-2-adrenergiczne działanie hamuje sekrecję niezależnie od stężenia glukozy we krwi, podczas gdy działanie beta-adrenergiczne ją aktywuje [Struble, Steffens, 1993]. Zatem aktywacja układu sympatycznego i obniżenie napięcia parasympatycznego podczas pracy mięśni mogą być istotnym elementem mechanizmu tłumienia sekrecji insuliny w trakcie wysiłku fizycznego [Fisher i wsp., 1990]. Ponadto tlenowy wysiłek fizyczny zwiększa utylizację lipidowych źródeł energetycznych i stąd może indukować zmniejszenie masy ciała. Inhibujący wpływ aktywności fizycznej na sekrecję insuliny wykazali w swoich pracach także inni autorzy [Ferguson i wsp., 1999; Sasaki i wsp., 1987]. Również i prezentowane badania to dokumentują. Pomimo że w grupach objętych kompleksową terapią średnie spoczynkowe stężenia insuliny mieściły się w przedziale referencyjnym, to w drugim terminie badań uległy one obniżeniu, choć nie zawsze na poziomie statystycznie znamiennym (ryc. 24, 27). Ta zmiana stężenia insuliny w II terminie badań jest ściśle skorelowana ze zmniejszeniem wskaźnika WHR, zarówno u badanych dziewcząt, jak i chłopców (p<0,01). Fakt ten potwierdza istotny związek masy ciała, w tym trzewnej masy tłuszczowej, z sekrecją insuliny, a znamienne obniżenie stężenia peptydu-C dodatkowo argumentuje korzystny wpływ aktywności fizycznej na regulację metabolizmu zależnego od insuliny. Potwierdzają to także wyniki analizy regresji wielorakiej (tab. 34, 38, 39).

W grupach objętych terapią dietetyczną i edukacją żywieniową także odnotowano znamienne zmniejszenie stężenia insuliny we krwi, co należy przypisać najprawdopodobniej ograniczeniu dietetycznemu, zwłaszcza w zakresie spożycia węglowodanów. Temu istotnemu obniżeniu stężenia insuliny towarzyszył istotny statystycznie spadek stężenia peptydu-C. Podobne rezultaty uzyskali Sasaki i wsp. [1987], którzy w swoich badaniach zastosowali trzy rodzaje terapii: 1) edukację dotyczącą stylu życia; 2) edukację i umiarkowany wysiłek fizyczny oraz 3) edukację i wysiłek fizyczny o dużej intensywności. W każdym z wariantów uzyskali zmniejszenie stężenia insuliny, choć najlepsze efekty odnotowali w trzecim typie terapii.

Także w niniejszych badaniach, młodzieży otyłej przedstawiono zdrowotne konsekwencje otyłości i podstawowe zasady zdrowego odżywiania, w tym głównie niekorzystne skutki spożywania węglowodanów prostych. Dodać należy, że w tej grupie otyłej młodzieży odnotowano w I terminie badań spoczynkowe stężenia insuliny przewyższające wartości przyjęte za referencyjne, zaś zmniejszenie masy ciała, choć niższe aniżeli w grupie poddanej kompleksowej terapii redukcji masy ciała, dało znamienne na poziomie 1% ufności obniżenie insuliny i peptydu-C (ryc. 10, 13). Także analiza regresji wielorakiej potwierdziła, że masa ciała i wskaźnik wagowo-wzrostowy są w najwyższym procencie odpowiedzialne za stężenie tych hormonów (tab. 23, 24, 28, 29).

Jak pokazują wyniki badań innych autorów [Dagogo-Jack i wsp., 1996; Lönnqvist i wsp., 1997], z zawartością tkanki tłuszczowej w ustroju, wyrażonej zarówno w kilogramach jak i w procentach masy ciała, wysoko skorelowane jest stężenie leptyny we krwi. Potwierdzają to i niniejsze badania. U otyłych dziewcząt i chłopców stężenie leptyny jest wyższe aniżeli u ich rówieśników z nadwagą (ryc. 9, 12, 23, 26). Związek stężenia leptyny we krwi z masą tłuszczową ciała podkreśla dodatnia korelacja, jaka została odnotowana pomiędzy ocenianymi parametrami w I (r=0,710, p<=0,01) i II terminie badań u otyłych chłopców (r=0,537; p<=0,01), poddanych kompleksowej terapii redukującej masę ciała oraz u dziewcząt w I terminie badań (r=0,767, p<=0,01), poddanych terapii dietetycznej i edukacji żywieniowej. Odnotowano także wysoki, dodatni współczynnik korelacji między WHR a stężeniem leptyny, w I terminie badań u chłopców z nadwagą (r=0,700, p<0,05) i w II terminie badań u chłopców z otyłością, poddanych terapii dietetycznej i edukacji żywieniowej (r= 0,655; p<0,05). Ponadto wyniki analizy regresji wielorakiej, uzyskane u dziewcząt z nadwagą poddanych terapii dietetycznej i edukacji żywieniowej, w I terminie badań, wykazały, że w parach czynników masa tłuszczowa i BMI oraz masa tłuszczowa i WHR znamienny wpływ na stężenie leptyny ma masa tłuszczowa (tab. 21). Podobne zależności odnotowano w badanych grupach chłopców i dziewcząt poddanych kompleksowej terapii redukcji masy ciała, w obu terminach badań, z wyjątkiem dziewcząt z nadwagą w II terminie badań (tab. 31, 36).

Zależność stężenia leptyny we krwi od masy ciała należy wiązać z miejscem jej syntezy. Leptyna wytwarzana jest głównie przez białą tkankę tłuszczową [Friedman, Halaas, 1998; Gong i wsp., 1996; Cinti i wsp., 1997; Klein i wsp., 1996], choć znane są również inne miejsca jej sekrecji, np. żołądek [Bado i wsp., 1998], mózg [Esler i wsp., 1998; Wiesner i wsp., 1999], łożysko[Lepereq i wsp., 1998], mięśnie szkieletowe [Wang i wsp., 1998], kości [Reseland i wsp., 2001] i śródbłonek naczyniowy [Parhami i wsp., 2001]. Okazuje się, że stężenie leptyny jest znacznie wyższe u osób otyłych w porównaniu z osobami szczupłymi [Liuzzi i wsp., 1999] oraz u osób niewrażliwych na insulinę w porównaniu z osobami wrażliwymi, niezależnie od zawartości tkanki tłuszczowej. Ponadto, jak wykazali wcześniej Lönnerdal i Havel [2000], a co potwierdzają i niniejsze badania, u dziewcząt i kobiet jej stężenie we krwi jest wyższe w porównaniu z chłopcami i mężczyznami (ryc. 9, 12, 23, 26). Okazuje się, że stężenie leptyny u dziewcząt i kobiet jest dodatnio skorelowane ze stężeniem estradiolu, zaś u chłopców i mężczyzn ujemnie ze stężeniem testosteronu [Söderberg i wsp., 2001]. Zatem ta różnica w stężeniu jest uwarunkowana genetycznie. Na tkanki obwodowe leptyna działa za pośrednictwem specyficznych receptorów OB, a spośród wielu izoform tego receptora za najważniejszą uważa się formę OB-Ra [Friedman, Halaas, 1998].

Rola leptyny w regulacji metabolizmu i powstawaniu otyłości, choć nie jest w pełni wyjaśniona [Ukropec i wsp., 2001], to na podstawie licznych badań wiadomo, że stanowi ona ważne ogniwo łączące niektóre zaburzenia metaboliczne, w tym hiperinsulinemię i insulinooporność, z zasobami tkanki tłuszczowej [Mohamed-Ali i wsp., 1998]. Udział leptyny w indukowaniu hiperinsulinemii i oporności insulinowej zachodzi najprawdopodobniej poprzez szlak biosyntezy heksozoamin. Badania Wanga i wsp. [1998] wykazały, że przyczyną wzrostu wytwarzania leptyny w tkance tłuszczowej oraz mięśniowej może być zwiększony metabolizm glukozy na tej właśnie drodze. Potwierdzili to swoimi badaniami Mc Clain i wsp. [2000], którzy odnotowali zwiększenie sekrecji leptyny u transgenicznych myszy, u których wcześniej doprowadzono do nadmiernej ekspresji enzymu GFAT (izomerazy glukozoamino-6-fosforanowej), biorącego udział w syntezie glukozoamino-6 fosforanu. Emilsson i wsp. [2001] udokumentowali heksozoaminozależną stymulację sekrecji leptyny i jej receptora OB-Rb w sklonowanych komórkach beta-trzustki. Potwierdzili oni, że leptyna może brać udział w syndromie oporności insulinowej, zmienia ona bowiem wrażliwość komórek wątrobowych, mięśniowych i adipocytów na insulinę.

W naszych nieopublikowanych dotąd badaniach (praca przygotowywana do druku) zaobserwowaliśmy wysoką dodatnią zależność pomiędzy stężeniem glukozoaminy, leptyny i insuliny w surowicy krwi osób otyłych. Pomimo że nie w pełni są poznane mechanizmy łączące hiperleptynemię z insulinoopornością, to przypuszcza się, że istnieje oś adipoinsularna, w której przewlekła hiperinsulinemia stymuluje adipogenezę i wytwarzanie leptyny, a leptyna bezpośrednio hamuje sekrecję insuliny w komórkach beta wysp trzustkowych [Siemińska i wsp., 2003]. Zakłócenia działania tej osi prowadzić mogą do rozwoju insulinooporności tkanek obwodowych. Insulina i wrażliwość tkanek na insulinę wywierają przeciwstawny wpływ na wytwarzanie przez nie leptyny. Spośród czynników mających wpływ na wydzielanie leptyny, poza insuliną [Wabitsch i wsp., 1996; Mantzoros i wsp., 1998], wymienić należy: glikokortykoidy [Wabitsch i wsp., 1996; Slieker i wsp., 1996], estrogeny, czynnik martwicy nowotworu (TNF-α), interleukinę-1 i interleukinę-6 [Mantzoros i wsp., 1997; Janik i wsp., 1997].

W badaniach własnych odnotowano dodatnią korelację między stężeniem leptyny i insuliny w grupie chłopców z nadwagą (r=0,742, p<=0,01), poddanych kompleksowej terapii redukcji masy ciała w I terminie badań oraz u dziewcząt otyłych (r=0,594, p<=0,01), objętych terapią dietetyczną i edukacją żywieniową, w II terminie badań. Thong i wsp. [2000b], analizując dodatnią korelację między insuliną a leptyną, sformułowali hipotezę, że insulina uczestniczy w mechanizmie, za pomocą którego tkanka tłuszczowa może reagować na zmiany równowagi energetycznej, a wpływ leptyny na metabolizm tłuszczów jest regulowany przez insulinę – jako główny hormon odpowiadający za glukostazę. Podobną zależność stwierdzono w prezentowanych badaniach pomiędzy stężeniem leptyny a pozostałymi hormonami uczestniczącymi w glukostazie, w tym z kortyzolem, w I terminie badań u dziewcząt (r= 0,695, p<=0,01) i chłopców (r=0,821, p<=0,01) z nadwagą, poddanych terapii dietetycznej i edukacji żywieniowej oraz u chłopców otyłych w II terminie badań poddanych kompleksowej terapii redukcji masy ciała (r=0,344, p<005).

Uważa się, że przyczyną hiperleptynemii jest oporność na działanie leptyny w ośrodkowym układzie nerwowym. Prawdopodobne jest, że u osób otyłych liczba receptorów leptyny (OB-R) w neuronach jest zmniejszona lub mniejsza jest ich wrażliwość. Ponadto u osób otyłych stwierdzono zwiększoną produkcję białka SOCS-3 (supressor of cytokine signaling 3), hamującego w podwzgórzu wewnątrzkomórkowe przekazywanie sygnałów leptyny [Siemińska i wsp., 2003] i pomimo że u osób otyłych występuje leptynemia, to nie zmniejsza ona spożycia pokarmu. Za przyczynę rozkojarzenia hiperleptynemii i przyjmowania pokarmów uważa się także upośledzony transport leptyny przez barierę krew-mózg, konsekwencją czego jest dysproporcja między stężeniem leptyny we krwi i w płynie mózgowo-rdzeniowym. U otyłych zwierząt, o wysokim stężeniu leptyny we krwi, stwierdzono zmutowane receptory leptyny, które odpowiedzialne są za brak hamowania przez leptynę sekrecji neuropeptydu Y – hormonu wzmagającego apetyt [Banks i wsp., 2000; Siemińska i wsp., 2003].

Uznaną metodą leczenia hiperleptynemii jest redukcja masy ciała [Carantoni i wsp., 1999; Thong i wsp., 2000a], natomiast jednorazowy wysiłek fizyczny o charakterze submaksymalnym i maksymalnym nie powoduje zmian w stężeniu tego hormonu we krwi [Hickey i wsp., 1996; Torjman i wsp., 1999]. Na przykład Weltman i wsp. [2000] oraz Sliwowski i wsp. [2001] nie zanotowali istotnych zmian stężenia omawianego hormonu bezpośrednio po 30-minutowym wysiłku, natomiast Landt i wsp. [1997] odnotowali obniżenie stężenia leptyny o 32% po biegu na dystansie 162,5 km oraz o 42% po 3-godzinnej jeździe na rowerze. W niniejszych badaniach (w I terminie) 15-minutowy wysiłek fizyczny o charakterze tlenowym spowodował nieistotny spadek stężenia leptyny we wszystkich badanych grupach (tab. 3-6, 13-16). W II terminie badań istotne obniżenie stężenia tego hormonu odnotowano tylko w grupie chłopców poddanych terapii łączącej dietę niskoenergetyczną z systematycznym wysiłkiem fizycznym. Natomiast w grupach poddanych tylko terapii dietetycznej obserwowano niewielki, choć także nieistotny, wzrost stężenia omawianego hormonu. Koistinen i wsp. [1998] wykazali w swoich badaniach, że obniżenie stężenia leptyny we krwi było niezależne od efektów związanych z głodówką, gdyż w nietrenującej grupie kontrolnej odnotowano 12% spadek stężenia tego parametru, a w grupie trenującej aż o 32%. Wyniki te sugerują, że systematyczna aktywność fizyczna, niezależnie od zawartości tkanki tłuszczowej, wpływa na obniżenie stężenia leptyny we krwi, zwiększając wrażliwość tkanek na ten hormon [Lutosławska, 2002]. Hipotezę tę pośrednio potwierdzają badania zwierząt doświadczalnych. Badania te wykazały, że mięśnie u obserwowanych gryzoni, którym podawano karmę bogatą w tłuszcz (60% kalorii pochodziło z tłuszczu), są oporne na działanie leptyny we krwi oraz że zanikało w nich pobudzenie lipolizy wewnątrzmięśniowej przez leptynę, czego następstwem była akumulacja tłuszczu w miocytach [Steinberg, 1997]. Wyniki tych badań pozwalają przypuszczać, że nagromadzenie tłuszczu w komórkach mięśniowych indukuje ich oporność na działanie insuliny, wrażliwość na insulinę jest bowiem odwrotnie skorelowana z ilością tłuszczu wewnątrzkomórkowego [Philips i wsp., 1996]. Badania Kohorta i wsp. [1996] oraz Ryana i wsp. [2000] pokazały, że redukcja stężenia leptyny we krwi zależy nie tyle od rodzaju aktywności fizycznej, ile od czasu jej trwania.

Zmiany stężenia kortyzolu we krwi pod wpływem wysiłku fizycznego były tematem badań wielu autorów [Daly i wsp., 2004; Hackney, Viru, 1999; Viru, 1992; Obmiński i wsp., 2003]. Wysiłek fizyczny proporcjonalnie do jego intensywności jest bodźcem aktywującym oś przysadka-nadnercza, przy czym wysiłek aerobowy w mniejszym stopniu stymuluje sekrecję tego hormonu w stosunku do wysiłku anaerobowego [Hackney i wsp., 1995]. Innym ważnym czynnikiem zwiększającym stężenie kortyzolu we krwi jest stres psychiczny [Korkushko i wsp., 1990]. U osób otyłych, zwłaszcza z wisceralnym typem otyłości, występuje nadprodukcja kortyzolu [Martin i wsp., 1992]. Cytowani autorzy odnotowali wyższą dodatnią zależność stężenia kortyzolu od wskaźnika talia/biodra, co potwierdza, że stężenie kortyzolu i jego zwiększona sekrecja wykazują ścisły związek ze stopniem i rodzajem otyłości. Również i wyniki tej pracy dokumentują, że stężenie kortyzolu warunkowane jest masą tłuszczową ciała i BMI (tab. 25, 40) oraz że jest ono wysoko i pozytywnie skorelowane z WHR. Na przykład w grupach poddanych terapii dietetyczno-edukacyjnej wykazano dodatni związek między kortyzolem i WHR u chłopców z nadwagą (r=0,872, p<=0,01) i otyłością (r=0,700, p<0,05) w I terminie badań oraz u dziewcząt z nadwagą (r=0,533, p<0,05) i otyłością (r=0,736, p<=0,01) w II terminie badań. W grupie poddanej kompleksowej terapii pozytywną korelację stwierdzono u otyłych chłopców (r=0,344, p<0,05) i dziewcząt (r=0,393, p<0,05) w I terminie badań oraz u dziewcząt otyłych (r=0,469, p<0,05) w II terminie badań. Zastosowane w niniejszych badaniach obie formy terapii redukujących masę ciała przyczyniły się w różnym stopniu do redukcji stężenia tego hormonu (ryc. 11, 14, 25, 28), przy czym statystycznie znamienne obniżenie odnotowano tylko u dziewcząt (poddanych terapii dietetyczno-edukacyjnej) i chłopców otyłych (poddanych kompleksowej terapii redukcji masy ciała) w II terminie badań (p<0,05; ryc. 11, 28).

Zwiększonej sekrecji kortyzolu w otyłości towarzyszy wysoka gęstość swoistych receptorów cytozolowo/jądrowych w wewnątrzbrzusznej tkance tłuszczowej [Glass i wsp., 1981; Rebuffé-Scrive i wsp., 1985; Peeke i wsp., 1993; Björntorp, 1996], w wyniku czego zwiększa się jego udział w regulacji aktywności lipazy lipoproteinowej [Peeke i wsp., 1993; Ottoson i wsp., 1995a). To zwiększenie powoduje dodatkowe uwalnianie wolnych kwasów tłuszczowych, które w wątrobie hamują degradację insuliny, przyczyniając się w ten sposób do jej zmniejszonego klirensu i zwiększonego hiperinsulinizmu obwodowego. Z drugiej strony, zwiększenie stężenia niezestryfikowanych kwasów tłuszczowych, zgodnie z cyklem Randle [Randle i wsp., 1963], obniża wychwytywanie glukozy przez komórki, co przyczynia się do zwiększonej sekrecji insuliny i postępującej hiperinsulinemii obwodowej. Tak więc zwiększone stężenie kortyzolu u osób otyłych potęguje zaburzenia metaboliczne, indukowane ponadreferencyjnymi stężeniami insuliny, sprzężonymi z otyłością. To sprzężenie działania obu wymienionych wyżej hormonów obrazuje – odnotowana między nimi w prezentowanych badaniach – dodatnia korelacja w grupie poddanej kompleksowej terapii redukcji masy ciała u: chłopców z nadwagą w II terminie badań (r=0,866, p<=0,01), chłopców z otyłością w I (r=0,375, p<0,05) i II terminie badań (r=0,413, p<0,05), dziewcząt z otyłością w II terminie badań (r=0,591, p<=0,01) oraz u dziewcząt z nadwagą poddanych terapii dietetyczno-edukacyjnej w II terminie badań (r=0,636, p<=0,01).

Wysiłek fizyczny jest silnym czynnikiem pobudzającym wydzielanie hormonu wzrostu (GH) [Kasprzak i wsp., 2000a], natomiast zwiększone stężenie glukozy, wolnych kwasów tłuszczowych, kortyzolu i somatostatyny we krwi hamuje jego sekrecję. Ponikowska [1990] poinformowała, że podczas wysiłku fizycznego, nawet gdy nie występują wyraźne zmiany poziomu glukozy, następuje wzrost wydzielania GH. Zdaniem cytowanej autorki samo obniżenie poziomu glukozy, bez objawów hipoglikemii, powoduje wzrost stężenia GH. Wskazuje to, że zwiększenie stężenia GH podczas pracy mięśniowej ma charakter reakcji glukostatycznej, sprzyjającej ochronie rezerw węglowodanowych ustroju. W przeprowadzonych badaniach bodziec wysiłkowy spowodował różnokierunkowe zmiany w stężeniu tego hormonu (ryc. 9, 12, 23, 26): w grupach objętych kompleksową terapią wzrost (ryc. 23, 26), natomiast u chłopców otyłych objętych terapią dietetyczną w II terminie badań – spadek. Oznacza to, że 15-minutowy wysiłek fizyczny o charakterze tlenowym jest niewystarczającym bodźcem do nasilenia sekrecji tego hormonu, pomimo że stężenie glukozy w każdej z badanych grup chłopców i dziewcząt miało tendencję malejącą (ryc. 15, 16, 29, 30). Rychlewski [1989] wykazał, że wysiłek fizyczny, którego intensywność przekracza próg przemian anaerobowych, stymuluje przysadkę do zwiększonej sekrecji GH. Te niejednokierunkowe zmiany w stężeniu GH są trudne do wyjaśnienia, wysiłek fizyczny bowiem, zastosowany w warunkach ograniczenia żywieniowego, wywołuje wzrost zapotrzebowania na substraty energetyczne, co uznawane jest za bodziec stymulujący [Galbo, 1983; Borer, 1994]. Zaobserwowany wzrost stężenia GH (ryc. 23, 26) może być kojarzony z jednej strony z obniżeniem stężenia insuliny i kortyzolu, a z drugiej z pobudzeniem układu sympatyko- -adrenergicznego [Galbo, 1986]. Jego aktywacja zmierza do oszczędzania zasobów glukozy na drodze pobudzenia lipolizy triglicerydów tkanki tłuszczowej oraz zwiększenia uwalniania i utylizacji wolnych kwasów tłuszczowych.

Niedobór GH u dzieci jest nie tylko przyczyną niskorosłości, ale również powoduje zwiększenie ilości trzewnej tkanki tłuszczowej oraz zaburzenia gospodarki węglowodanowo-lipidowej. Zmniejsza on glikogenezę i tkankowe wykorzystanie glukozy, zwiększa zaś zdolność do uwalniania kwasów tłuszczowych z ich zapasów i nasila wnikanie ich do mięśni. Hiperglikemizujące działanie hormonu wzrostu wywołuje zwiększenie sekrecji i stężenia insuliny we krwi, zaś krótkotrwały głód zwiększa stężenie hormonu wzrostu. W warunkach, kiedy niedobór energii przedłuża się, stężenie hormonu wzrostu ulega obniżeniu [Horowitz, 2001]. Przeciwstawne reakcje zachowania się insuliny i hormonu wzrostu zostały potwierdzone w niniejszych badaniach (ryc. 9, 10, 12, 13, 23, 24, 26, 27).

Otyłość jest procesem heterogennym i nie każda osoba otyła charakteryzuje się w jednakowym stopniu podobnym ryzykiem występowania zaburzeń gospodarki lipidowo-węglowodanowej. Jak już wcześniej wspomniano, nasilenie tych zaburzeń determinowane jest głównie dystrybucją tkanki tłuszczowej [Björntrop, 1992, 1996], a uznanymi czynnikami ich regulacji są diety niskokaloryczne i/lub zwiększona aktywność fizyczna. Pomimo że sama dieta niskoenergetyczna nie zawsze daje pozytywny efekt jeśli chodzi o redukcję masy ciała, to ze względu na mechanizm adaptacyjny, jakim jest obniżenie podstawowej przemiany materii, dieta taka zwykle doprowadza do zmniejszenia stężenia cholesterolu we krwi w wyniku jego mniejszej syntezy w komórkach wątroby oraz jego mniejszego spożycia [Leon, 2001; Szczeklik-Kumala, 2002]. Ponadto dieta niskoenergetyczna to zwykle dieta wysokobłonnikowa, oparta na warzywach i niskokalorycznych owocach. Błonnik pokarmowy, jak wykazał to Rimm i wsp. [1996], wywiera bezpośrednio redukujący wpływ zarówno na stężenie cholesterolu całkowitego, jak i jego frakcji o niskiej gęstości (LDL-cholesterol). Działanie hipolipemiczne wykazuje frakcja rozpuszczalna błonnika pokarmowego, czyli pektyny i niektóre gumy. Frakcja rozpuszczalna, wiążąc kwasy żółciowe w przewodzie pokarmowym, zwiększa tym samym ich wydalanie i w ten sposób przyczynia się do obniżenia stężenia cholesterolu w surowicy krwi. Inna hipoteza zakłada możliwość oddziaływania krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, powstających podczas fermentacji błonnika w jelicie grubym, które hamują syntezę cholesterolu. Również niemałą rolę w redukcji stężenia cholesterolu odgrywają beta-glukany. Będąc substancjami silnie hydrofilnymi, przyczyniają się do wzrostu lepkości treści pokarmowej w jelicie, utrudniając tym samym wchłanianie lipidów. Natomiast tokotrienole, zwłaszcza D-tokotrienol, poprzez inhibujące działanie wobec reduktazy HMG-CoA (reduktaza 3-hydroksy-3-metylo-glutarylo- -koenzymu A), obniżają syntezę cholesterolu w wątrobie [Cybulska, 2000].

Korzystny wpływ modyfikacji żywieniowych, polegających na ograniczeniu spożycia nasyconych kwasów tłuszczowych i zwiększeniu spożycia kwasów nienasyconych, w odniesieniu do parametrów gospodarki lipidowej został wykazany w programach badawczych, w tym m. in. w Geographical Pathology of Arteriosclerosis Study [Coronary Heart Disease, 1998], a także w programach profilaktycznych przeprowadzonych w Norwegii i Finlandii [Thelle, 1985; Pietinen, 1996]. Oceniane w badaniach angiograficznych efekty leczenia dietą wzbogaconą w nienasycone kwasy tłuszczowe u osób z miażdżycą, wykazali także de Longeril i wsp. [1994]. Świadczą także o tym wyniki prospektywnego badania epidemiologicznego Seven Countries Study, które ujawniły ścisłą dodatnią korelację pomiędzy chorobą niedokrwienną serca a spożyciem nasyconych kwasów tłuszczowych i stężeniem cholesterolu we krwi [Kromhout i wsp., 1995]. Z badań przeprowadzonych przez Levini i wsp. [1995] wynika, że obniżenie stężenia cholesterolu całkowitego we krwi o 1% zmniejsza ryzyko zapadalności na chorobę niedokrwienną serca o 2%.

Zastosowana w niniejszych badaniach terapia, oparta na diecie niskoenergetycznej i zwiększonej aktywności fizycznej, przyczyniła się do istotnego, na poziomie 1% ufności, obniżenia cholesterolu w surowicy krwi (ryc. 29, 30). W grupach dziewcząt i chłopców, w których zastosowano tylko terapię dietetyczną i edukację żywieniową, uzyskano podobne efekty, z wyjątkiem grupy chłopców z nadwagą (ryc. 15, 16). Być może otrzymanie korzystnych istotnych wyników w redukcji stężenia cholesterolu we krwi, drogą tylko modyfikacji żywieniowych, wymaga dłuższego czasu i być może większej samodyscypliny badanych. Pomimo że w obu grupach przed przystąpieniem do terapii parametry gospodarki lipidowej mieściły się w granicach przyjętych wartości referencyjnych, to korzystniejsze zmiany odnotowane po zakończonych badaniach w grupach poddanych kompleksowej terapii dietetyczno-wysiłkowej należy przypisać, z jednej strony, większemu ujemnemu bilansowi energetycznemu i zwiększonej utylizacji wolnych kwasów tłuszczowych podczas wysiłku fizycznego, a z drugiej, zmniejszonej sekrecji insuliny, co potwierdza w II terminie badań znamienne obniżenie stężenia peptydu-C (ryc. 27). W grupach poddanych terapii dietetycznej i edukacji żywieniowej, pomimo istotnego (p<0,05) obniżenia stężenia glukozy we krwi (ryc. 15, 16), stężenie insuliny i peptydu-C uległo istotnej redukcji tylko w grupie dziewcząt i chłopców otyłych (ryc. 10, 13). Obniżenie, w II terminie badań, sekrecji insuliny i stężenia glukozy (choć nie zawsze istotne) świadczy o wzroście tolerancji glukozy i zmniejszeniu insulinooporności.

Metabolizm glukozy w organizmie człowieka jest ściśle regulowany zarówno przez samo stężenie glukozy we krwi, jak i hormony uczestniczące w glukostazie, w tym głównie przez insulinę. Z jednej strony, stymuluje ona transport glukozy oraz innych cukrów prostych o budowie przestrzennej zbliżonej do glukozy, a z drugiej inhibuje proces syntezy glukozy na drodze glukoneogenezy w wątrobie [Felber i wsp., 1987; Hughes i wsp., 1993].

Transport glukozy w tkankach odbywa się dwoma drogami – zależną i niezależną od insuliny. Pierwsza ma miejsce w tkankach wrażliwych na działanie insuliny – w mięśniach szkieletowych, wątrobie i tkance tłuszczowej, i przeważa gdy stężenie insuliny we krwi jest wysokie, np. po spożyciu posiłku. Druga droga transportu odbywa się w tkankach niewrażliwych na działanie tego hormonu – w mózgu, krwinkach czerwonych, ale także w wymienionych wyżej tkankach wrażliwych na insulinę. Obie drogi transportu są niezależne funkcjonalnie i regulowane przez niezależne mechanizmy [Baron i wsp., 1987; Challis i wsp., 1986; Smith i wsp., 1984]. Mechanizm wpływu insuliny na transport glukozy jest bardzo złożony i nie we wszystkich szczegółach wyjaśniony. W cytoplazmie i błonach komórkowych tkanek wrażliwych na insulinę występują różne typy białek nośnikowych dla glukozy, a synteza tych białek jest warunkowana obecnością odrębnych genów [Klip i wsp., 1994; Mueckler, 1990]. Insulina, wiążąc się ze swoim receptorem w błonie komórkowej, wywołuje kaskadę kinazy tyrozynowej, odpowiedzialnej za jej biologiczne efekty. W wyniku tych reakcji następuje przemieszczenie się zlokalizowanych w cytoplazmie białek nośnikowych dla glukozy z przestrzeni wewnątrzkomórkowej do błony, co znacznie zwiększa ich dostępność dla glukozy, a w konsekwencji jej transport do tkanek zależnych od insuliny [Cushman, 1980; Scheen, Lefébvre, 1999]. W badaniach przeprowadzonych na próbkach mięśnia czworogłowego uda stwierdzono, że fizjologiczne stężenie insuliny obniża (o 25%) pulę glukotransportera-4 (GLUT-4) w cytoplazmie, a zwiększa jego zawartość w błonie komórkowej [Hirsch i wsp., 1991]. Wykazano również, że po 2,5-godzinnym dożylnym podawaniu insuliny i utrzymaniu niewielkiej fizjologicznej hiperglikemii zawartość GLUT-4 w błonach komórek mięśnia czworogłowego uda wzrasta o 32% [Thorell i wsp., 1999].

Czynnikiem istotnie zwiększającym transport glukozy do mięśni jest także wysiłek fizyczny, a wzrost transportu indukowany wysiłkiem jest proporcjonalny do jego intensywności [Ahiborg, Felig, 1982; Katz i wsp., 1986]. Mechanizmem, który wywołuje transport glukozy w pracujących mięśniach, jest sam skurcz mięśniowy [Constable i wsp., 1988; Ploug i wsp., 1987], który powoduje przemieszczanie się białka nośnikowego GLUT-4 z cytoplazmy do błony sarkoplazmatycznej, a wpływ insuliny i wysiłku fizycznego na zawartość nośnika GLUT-4 jest addytywny [Cartec, Holloszy, 1990; Kawanaka i wsp., 1996; Lund i wsp., 1995; Ploug i wsp., 1993]. Wykazano, że w sarkoplazmie istnieje także pula białka nośnikowego GLUT-4, wrażliwa na skurcz [Coderre i wsp., 1995; Cortright, Dohm, 1997; Donen i wsp., 1990]. Pula wrażliwa na skurcz, w odróżnieniu od wrażliwej na insulinę, posiada odrębne właściwości, a jej przemieszczanie się do błony jest związane z biologicznymi efektami działania NO [Roberts i wsp., 1997]. Wskazuje się także inne mechanizmy wpływu skurczu mięśniowego na transport glukozy. Jest nim wzrost wrażliwości receptora insulinowego do agonisty, który obserwowany jest pod wpływem treningu wytrzymałościowego [Dela i wsp., 1994; King i wsp., 1990; Dylewicz i wsp., 1999] i dlatego m.in. u sportowców uprawiających dyscypliny wymagające dużej wytrzymałości tlenowej stężenie glukozy na czczo jest niższe w porównaniu z osobami nie trenującymi [Pratley i wsp., 1995].

Pomimo licznych badań, wpływ treningu fizycznego na mechanizm transportu glukozy w mięśniach nie jest w pełni wyjaśniony. Ploug i wsp. [1990] u zwierząt doświadczalnych wykazali, że 10-dniowy trening istotnie zwiększał zawartość białek GLUT-4 i GLUT-1 we włóknach oksydacyjno-glikolitycznych, w mięśniach kończyny dolnej. Houmard i wsp. [1993] stwierdzili wzrost o 10% włókien szybkokurczących się, bogatych w GLUT-4, po 14-tygodniowym treningu wytrzymałościowym u mężczyzn, co zdaniem cytowanego autora determinuje wzrost transportu glukozy. Również Hughes i wsp. [1993] potwierdzili swoimi badaniami, że trening wytrzymałościowy, w zależności od jego intensywności (50 i 75% HR_max), zwiększa zawartość białka nośnikowego w błonie sarkoplazmatycznej odpowiednio o 24 i 60%. Badania Philipsa i wsp. [1996] wykazały, że efekt wpływu treningu wytrzymałościowego na zawartość GLUT-4 w mięśniach widoczny jest już po 5 dniach i że aktywność heksokinazy II już od 5. dnia treningu była dwukrotnie wyższa od wartości wyjściowej, i pozostawała na tym poziomie do ostatniego dnia treningu. Zdaniem cytowanych autorów, za zwiększony transport glukozy do mięśni odpowiedzialne jest zarówno przemieszczanie się białek transportowych, jak i wzrost aktywności heksokinazy II.

Przytoczone dane a także prace innych autorów [Andersen i wsp., 1993] świadczą, że aktywność fizyczna korzystnie wpływa na dystrybucję glukozy. Potwierdzają to także wyniki omawianych badań (ryc. 29, 30). Korzystne oddziaływanie wysiłku fizycznego o umiarkowanej intensywności obserwowane jest nie tylko w stosunku do dystrybucji glukozy, ale i do obniżonej sekrecji insuliny i insulinooporności [Dylewicz i wsp., 1999]. Zmniejszenie zaś insulinooporności znajduje swoje odzwierciedlenie w aktywności lipazy lipoproteinowej – insulinozależnego enzymu katalizującego reakcję transportu zwrotnego cholesterolu do wątroby przez frakcję HDL₂-cholesterolu. Pomimo że w przeprowadzonych badaniach nie oznaczano aktywności LPL ani frakcji HDL₂-cholesterolu, to odnotowane zmiany stężenia tej lipoproteiny w grupach dziewcząt i chłopców poddanych kompleksowej terapii redukcji masy ciała pozwalają na taką spekulację (ryc. 29, 30).

W przypadku terapii żywieniowo-edukacyjnej, korzystne zmiany w stosunku do frakcji HDL-cholestrolu odnotowano tylko u dziewcząt z nadwagą i dziewcząt otyłych (ryc. 15). Podkreślić należy, że korzystne oddziaływanie aktywności fizycznej, w postaci treningu, wyraża się istotnymi zmianami w średnich wartościach frakcji LDL- -cholesterolu (ryc. 29, 30), w stosunku do braku zmian tego parametru w grupach, w których zastosowano terapię dietetyczno-edukacyjną (ryc. 15, 16). Dodać jednakże należy, że w analizowanych grupach dziewczęta odznaczały się niższymi średnimi wartościami LDL-cholesterolu w stosunku do chłopców (ryc. 15, 16, 29, 30).

HDL-cholesterol, czyli tzw. „dobry cholesterol”, który przeciwdziała utleniającej modyfikacji lipoprotein o niskiej gęstości [Hasselwander i wsp., 1999; Nofer i wsp., 2000; Parthasarathy, 1990], dzięki obecności paraoksonazy (PON) – enzymu hamującego utlenianie lipidów. Oksydacyjna modyfikacja LDL-cholesterolu odgrywa podstawową rolę w rozwoju miażdżycy [Inoue i wsp., 2001; Steinberg, 1997], co spowodowane jest głównie jego akumulacją w makrofagach, która to akumulacja prowadzi do ich transformacji do komórek piankowatych.

Przeciwmiażdżycowe działanie HDL-cholesterolu nie ogranicza się tylko do zwrotnego transportu wolnego cholesterolu. Wyniki badań doświadczalnych wskazują, że wywiera on ochronny wpływ na komórki śródbłonka, hamuje aktywację i adhezję leukocytów do śródbłonka, wpływa na procesy krzepnięcia krwi i fibrynolizę [Hasselwander i wsp., 1999; Nofer i wsp., 2000; Iskra, Pioruńska-Stolzman, 2001].

Wiele badań epidemiologicznych, prowadzonych na różnych populacjach, wg różnych programów badawczych (Framingham Heart Study, Copenhagen Male Study, Munster Heart Study), wykazało, że TG mogą stanowić niezależny czynnik ryzyka CAD, nie mniej ważny niż hipercholesterolemia [Castelli, 1992; Jeppesen i wsp., 1998; Hokanson, Austin, 1996; Assman i wsp., 1996]. Badania Hokansona i Austina [1996] przeprowadzone u kobiet dowiodły, że wraz ze wzrostem stężenia TG o 1 mmol ryzyko CAD zwiększa się o 32%. Aterogenne działanie podwyższonego stężenia TG może przejawiać się, z jednej strony, w postaci promiażdżycowych zmian we frakcjach lipoproteinowych, a z drugiej indukowaniem zagrożeń prozakrzepowych. Uzyskane w przeprowadzonych badaniach średnie wartości stężenia triglicerydów należy uznać za mieszczące się w przedziale wartości referencyjnych. W grupie poddanej terapii dietetycznej i edukacji żywieniowej odnotowano obniżenie stężenia TG u dziewcząt otyłych na poziomie 1% ufności, a u chłopców na poziomie 5%. U badanej młodzieży z nadwagą, z tej grupy, zmian istotnych nie odnotowano (ryc. 15, 16). Natomiast efektem zastosowania kompleksowej terapii redukcji masy ciała było uzyskanie istotnych zmian tylko u dziewcząt z nadwagą i otyłością. Pomimo że tylko w niektórych badanych grupach (ze względu na wskaźnik BMI) odnotowano istotne zmiany, to ich kierunek był taki sam. Zarówno terapia dietetyczno-edukacyjna, jak i terapia obejmująca dietę niskoenergetyczną skojarzoną z aktywnością fizyczną przyczyniły się do korzystnych zmian w stężeniu triglicerydów. Uzyskane rezultaty badań w zakresie parametrów gospodarki lipidowej krwi wykazały także, że w grupach dziewcząt średnie wartości badanych parametrów były niższe aniżeli w grupach chłopców (ryc. 15, 16, 29, 30), oraz że w grupach młodzieży otyłej średnie wartości badanych parametrów były wyższe aniżeli w grupach młodzieży z nadwagą. Również wyższy współczynnik aterogenności związany był z wyższą masą ciała, a jego większe obniżenie odnotowano w grupach poddanych terapii kompleksowej.