Exercise intensities and metabolic health: Targeting blood glucose, insulin, and C-peptide levels in adults with prediabetes in the postprandial state

J Taibah Univ Med Sci. 2024 Oct 23;19(5):1049-1057. doi: 10.1016/j.jtumed.2024.10.002. eCollection 2024 Oct.

Abstract

Objective: Exercise improves postprandial glycaemia and insulin sensitivity in individuals with prediabetes, but the optimal intensity for this metabolic regulation remains unclear. The current study aims to explore the impact of various exercise intensities on metabolic markers in prediabetic individuals to identify the optimal intensity for improving these indicators.

Methods: In this crossover study, 25 prediabetic individuals participated in exercise sessions at 50 %, 60 %, 70 %, and 80 % intensities of their predicted maximum heart rate using a treadmill. Each session lasted for 30 min, including a 5-min warm-up and a 5-min cool-down period. Blood samples were collected at four distinct time points: during fasting, immediately before exercise, and 30 and 60 min post-exercise. These samples were analyzed for glucose, insulin, and C-peptide levels. The effects of exercise intensity on these parameters were evaluated using repeated measures ANOVA, with post hoc tests conducted to determine specific differences between the intensities.

Results: The participants had an average age of 34.88 years, a mean height of 170 cm, and a BMI of 30.34 kg/m². A significant reduction in insulin and glucose levels post-exercise was observed at 70 % intensity (p ≤ 0.001). Despite high fasting blood glucose levels (110-115 mg/dL), significant reductions were noted at 30 and 60 min post-exercise (p ≤ 0.001). Insulin levels approached near baseline at 70 % intensity, from fasting (26.74 ± 20.83) to 60 min post-exercise (28.47 ± 20.79), indicating a positive response at this intensity. C-peptide levels also showed significant changes, with the 70 % intensity exercise bringing them closest to fasting levels by 60 min post-exercise.

Conclusion: This study highlights the importance of exercise intensities in enhancing metabolic parameters in prediabetic individuals. Specifically, 70 % of the predicted maximum heart rate was beneficial, optimizing insulin sensitivity and potentially reducing the risk of progressing from prediabetes to diabetes.

أهداف البحث: تعمل التمارين الرياضية على تحسين نسبة السكر في الدم بعد الأكل وحساسية الأنسولين لدى الأفراد المصابين بمرض السكري، ولكن تظل الكثافة المثلى لهذا التنظيم الأيضي غير واضحة. تهدف الدراسة الحالية إلى استكشاف تأثير كثافات التمارين المختلفة على مستويات الجلوكوز في الدم والأنسولين والببتيد سي لدى الأفراد المصابين بمرض السكري لتحديد الكثافة المثلى لتحسين هذه المؤشرات الأيضية.

طريقة البحث: في هذه الدراسة المتقاطعة، شارك 25 فردا مصابا بمرض السكري في جلسات تمرين بأربع كثافات مختلفة بنسبة 50% و60% و70% و80% من أقصى معدل ضربات قلب متوقع باستخدام جهاز المشي. استمرت كل جلسة لمدة 30 دقيقة، بما في ذلك فترة إحماء لمدة 5 دقائق وفترة تهدئة لمدة 5 دقائق. تم جمع عينات الدم في أربع نقاط زمنية مميزة: أثناء الصيام، وقبل التمرين مباشرة، وبعد التمرين بـ 30 و60 دقيقة. تم تحليل هذه العينات لمعرفة مستويات الجلوكوز والأنسولين والببتيد سي. تم تقييم تأثيرات شدة التمرين على هذه المعلمات باستخدام تحليل التباين المتكرر، مع إجراء اختبارات لاحقة لتحديد الاختلافات المحددة بين الشدة.

النتائج: كان متوسط أعمار المشاركين 34.88 عاما، ومتوسط طولهم 170 سم، ومؤشر كتلة الجسم 30.34 كجم/م2. لوحظ انخفاض كبير في مستويات الأنسولين والجلوكوز بعد التمرين بنسبة 70%. وعلى الرغم من ارتفاع مستويات الجلوكوز في الدم أثناء الصيام (110-115 مجم/ديسيلتر)، فقد لوحظ انخفاض كبير بعد 30 و60 دقيقة من التمرين. اقتربت مستويات الأنسولين من خط الأساس عند 70% من الشدة، من الصيام إلى 60 دقيقة بعد التمرين، مما يشير إلى استجابة إيجابية عند هذه الشدة. أظهرت مستويات الببتيد سي أيضًا تغييرات كبيرة، حيث جعل التمرين بنسبة 70% من الشدة أقرب إلى مستويات الصيام بعد 60 دقيقة من التمرين.

الاستنتاجات: تسلط هذه الدراسة الضوء على أهمية شدة التمارين الرياضية في تحسين المعايير الأيضية لدى الأفراد المصابين بمرض السكري. وعلى وجه التحديد، كان 70% من الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب المتوقع مفيدا، مما أدى إلى تحسين حساسية الأنسولين وتقليل خطر الإصابة بمرض السكري من مرحلة ما قبل السكري.

Keywords: Blood glucose; C-peptide; Exercise; Exercise intensities; Insulin; Prediabetes.