Hyperglykemie tijdens inspanning bij Diabetes Mellitus type I

Inleiding

Voor patiënten met diabetes mellitus type 1 (DM-I) zijn er meerdere voordelen verbonden aan lichaamsbeweging in de vorm van sport. Zo heeft sporten een positief effect op verschillende fysieke functies, zoals de conditie, bloeddruk en het lipidenprofiel, maar verkleint het ook het risico op complicaties en mortaliteit door diabetes mellitus. Bovendien blijken diabetespatiënten die regelmatig bewegen hun gevoel van welzijn en kwaliteit van leven hoger te scoren dan patiënten die niet sporten.¹
Toch kan sporten voor DM-I patiënten ook potentiële problemen opleveren. Het grootste risico bij duursport is het ontstaan van een hypoglykemie tijdens, of zelfs tot 31 uur na inspanning.^1,2 In gezonde personen wordt bij inspanning in eerste instantie de glycogeenvoorraad in de spieren aangesproken. Vervolgens daalt de insulineafgifte, waardoor de lever gestimuleerd wordt tot glycogenolyse. Door een toename van de glucosetransporter 4 (GLUT-4) op het celoppervlak wordt er tevens door de spieren meer glucose opgenomen.^3-6 Diabetespatiënten zijn echter afhankelijk van subcutane toediening van insuline, waardoor de insulinespiegels niet compensatoir kunnen dalen tijdens inspanning. Hierdoor blijft de glucose opname hoog en de glucoseproductie door de lever laag en kan er een hypoglykemie ontstaan.
Soms wordt er door sporters met DM-I echter juist een hyperglykemie vermeld, zoals ook in onderstaande casus het geval is. De vele adviezen om hypoglykemie bij diabeten tijdens inspanning te voorkomen^5,6, zijn hier niet van toepassing.
Het doel van deze casusbespreking is tweeledig. Ten eerste zal de (patho)fysiologie achter het ontstaan van hyperglykemie tijdens en na inspanning bij DM-I patiënten besproken worden. Ten tweede wordt er gekeken naar het effect van koolhydraatinname voor inspanning op de glucoseregulatie tijdens en na inspanning, omdat dit mogelijk het ontstaan van hyperglykemie bij DM-I patiënten kan voorkomen.

Casus

Een 47-jarige man (BMI 27 kg/m²), sinds 1984 bekend met DM-I zonder comorbiditeiten, komt op het spreekuur vanwege hyperglykemieën na fitness training. Hij sport 2-3 keer per week 1,5 uur. Training vindt meestal plaats in de ochtend, ongeveer 1,5 uur na het ontbijt en hij spuit voorafgaande aan het ontbijt 8 IE insuline. Zijn trainingen bestaan uit een combinatie van cardio- en krachttraining. Tijdens of na het sporten eet hij niet extra. Halverwege het sporten zijn zijn glucosewaarden rond de 10-12 mmol/L en meteen na inspanning zijn deze rond de 17 mmol/L. Deze waarden blijven dan gedurende de gehele dag zo hoog. Als hij na inspanning extra insuline spuit om de hyperglykemie te couperen, krijgt hij vaak een hypoglykemie tot onder de 3 mmol/L. Bij een duurtraining van ongeveer 30 minuten blijven zijn glucosewaarden wel stabiel.
Normaal gesproken kan hij zijn bloedglucosewaarden goed reguleren. Hij spuit kortwerkend insuline (Humalog) 8IE voor het ontbijt, 6IE voor de lunch en 16-20IE voor de avondmaaltijd, en 24-26 IE langwerkend insuline (Lantus) voor de nacht. Hiermee is hij buiten het sporten stabiel ingesteld. Zijn laatste HbA1c- waarde is 55 mmol/mol. 

Om een beter beeld te krijgen van de precieze glucoserespons rondom inspanning, krijgt de patiënt de opdracht om tijdens verschillende trainingen en onder verschillende omstandigheden zijn bloedsuiker te prikken. Daarvoor zijn de volgende afspraken gemaakt:

• Bijhouden van dagboek met glucosecurves tijdens en na de volgende trainingen:
  duurtraining;
• warming-up gevolgd door intervaltraining;
• warming-up gevolgd door intervaltraining met inname van energiedrank direct voor de warming up;
• warming-up gevolgd door intervaltraining met inname van energiedrank na warming-up;
• warming-up gevolgd door intervaltraining met inname van energiedrank meteen na intervaltraining;
  Evaluatie na zes weken.

De resultaten hiervan zijn weergegeven in tabel 1.

Uit deze gegevens komt naar voren dat de glucoseconcentratie daalt na een rustige warming-up, maar stijgt na intensievere inspanning en dan in de herstelfase verder doorstijgt. Opvallend is dat het gebruik van 500 ml energiedrank (AA drink high energy, 16,5 g koolhydraten per 100 ml) voor de intervaltraining of na de warming-up, lagere bloedglucosewaarden tot gevolg heeft, zowel direct na inspanning als een uur na inspanning. Daarom werd geadviseerd de inname van een energiedrank voor inspanning vol te houden. Aangezien het gebruik van hypertone sportdrank voor of tijdens inspanning wordt afgeraden^7,8 werd patiënt geadviseerd de hypertone energiedrank te vervangen door een isotone sportdrank (35 gram koolhydraten per 500 ml gebruiksklare oplossing van Isostar poeder).

Een half jaar later is telefonisch contact met de patiënt opgenomen. Hij vertelde dat hij nog maar zelden hyper-glykemieën krijgt tijdens en na inspanning. De sportdrank gebruikt hij niet meer vanwege de zoete smaak, maar hij eet nu voordat hij gaat sporten een groter ontbijt dan gebruikelijk. Dit compenseert hij niet geheel met insuline, waardoor zijn glucosewaarden rond de 10 mmol/L zijn bij start van training. Na inspanning schommelen zijn glucosewaarden dan tussen de 6 en 10 mmol/L.

Discussie

Over het algemeen is bekend dat sporten en lichaamsbeweging een gunstig effect heeft op de glucoseregulatie bij DM-I, maar ook kan leiden tot het optreden van hypoglykemie. Het ontstaan van hyperglykemie ten gevolge van sporten is minder bekend, maar komt wel degelijk voor zoals bovenstaande casus illustreert.

Patiënten met DM-I lopen voornamelijk een risico op hyperglykemie bij intensieve lichaamsbeweging (VO2max boven de 80%).^3,9 Het grote verschil met trainen op lagere intensiteit is de manier waarop de benodigde energie verkregen wordt. Bij duursporten vindt aerobe verbranding plaats, waardoor vetzuren deel uitmaken van de energiebron. Vanwege het anaerobe karakter van intensieve of meer explosieve inspanning, moet hiervoor de energie bijna geheel uit glucose en glycogeen gehaald worden.9 Hierbij spelen catecholaminen een grote rol.
Het catecholaminenniveau stijgt bij duurtraining ongeveer 2 tot 4 keer ten opzichte van het basisniveau. Dit in tegenstelling tot bij intensieve sportactiviteiten, waarbij het niveau wel 14 tot 18 keer toeneemt. Door deze grote toename van de catecholaminenconcentratie, stijgt de glucoseproductie 7 tot 8 keer boven het normale niveau. Aangezien de glucose opname door de actieve spieren minder toeneemt dan de glucoseproductie, leidt dit tot een stijging van de bloedglucosespiegel. Tegelijkertijd wordt deze hoge glucosespiegel in stand gehouden door de remmende werking van catecholaminen op het vrijmaken van insuline. Na de inspanning dalen de catecholaminen en stijgen de insulinespiegels. De hyperglykemie in combinatie met de hyperinsulinemie zorgen voor een ideale situatie voor de spieren om de glucose in de spieren op te nemen en zodoende de glycogeenvoorraden weer aan te vullen.^5,6,9
Bij patiënten met DM-I ontstaat dus vooral na inspanning een probleem, omdat de insulinespiegels dan niet compensatoir kunnen stijgen zoals bij gezonde personen. Daardoor kan de hyperglykemie persisteren.^6,9
Hoewel er veel bekend is over het effect van continue matig-intensieve inspanning op de bloedglucoseregulatie bij DM-I, is er minder kennis over de glucoseregulatie bij intermitterende intensieve inspanning, ofwel intervaltraining zoals bij de patiënt uit de casus. In drie kleine studies door Guelfi et al.1,2 en Iscoe et al.3 met respectievelijk 7, 9 en 11 proefpersonen met DM-I, is het effect van intermitterende hoog-intensieve inspanning op de bloedglucoseregulatie onderzocht.

In de eerste studie van Guelfi uit 2005¹ hadden de proefpersonen zowel tijdens als vlak na gematigde duursport een sterkere daling van de bloedglucosewaarden, dan bij intervaltraining. Daarnaast ging intervaltraining gepaard met grotere stijging van het lactaat, de catecholaminen en groeihormoon.
In de tweede studie van Guelfi² werd voornamelijk gekeken naar de rate of appearance (Ra) en rate of disappearance (Rd) van plasmaglucose bij DM-I patiënten. Daaruit bleek dat tijdens intervaltraining de glucose Ra eerder en sneller steeg, ten opzichte van duurtraining. Daarnaast daalde de glucose Rd in de vroege fase van herstel na intervaltraining, terwijl deze na duurtraining hoog bleef. Dat houdt in dat de hogere bloedglucosespiegels bij DM-I patiënten na intervaltraining veroorzaakt zouden kunnen worden door een hoge glucose Ra tijdens training en een lage glucose Rd direct na inspanning. Later in de herstelfase van intervaltraining steeg de glucose Rd weer, terwijl deze na duurtraining op hetzelfde niveau bleef. Guelfi et al.² concluderen uit deze twee studies dat de verschillen in glucose Ra en Rd bij intervaltraining versus duurtraining waarschijnlijk te verklaren zijn door inspanningsgerelateerde veranderingen in de concentraties van catecholaminen, lactaat en groeihormoon. De grote stijging van het catecholamineniveau is de meest waarschijnlijke verklaring voor de hogere glucose Ra tijdens intervaltraining. De lagere glucose Rd tijdens het eerste uur na intervaltraining wordt door Guelfi et al. uitgelegd als remming van de glycogeen resynthese door hoge concentraties catecholaminen, lactaat en groeihormoon. De stijging van glucose Rd later in de herstelfase van intervaltraining wordt waarschijnlijk veroorzaakt door een daling van de concentraties catecholaminen, lactaat en groeihormoon in het tweede uur na inspanning.
Een recent onderzoek van Iscoe3 laat bovendien zien dat er na intervaltraining bij DM-I patiënten minder hypoglykemieën voorkomen en meer hyperglykemieën. Een groot nadeel van al deze studies, is dat de patiëntenpopulatie erg klein is en dat het effect van duur- of intervaltraining op de fiets, niet te generaliseren is naar andere typen van sport met een intermitterende hoge intensiteit, zoals fitness of teamsporten.

Uit bovenstaande studies blijkt echter wel dat de hyper-glykemieën die de patiënt na intervaltraining ervaart wellicht veroorzaakt worden door een stijging van de catecholaminenconcentratie tijdens inspanning, waardoor er meer glucose vrijkomt. Vervolgens blijft de compensatoire fysiologische hyperinsulinemie na inspanning uit, waardoor er minder opname van plasma glucose plaatsvindt en de hyperglykemie in stand wordt gehouden. Bovenstaande studies verklaren echter niet waarom onze patiënt baat heeft bij de inname van koolhydraten voor of tijdens training.

De behandeling van verstoringen in de glucoseregulatie tijdens of na inspanning kent voornamelijk een ‘trial and error’ benadering.⁴ De beschikbaarheid van insuline kan tijdens inspanning namelijk verschillen van de situatie in rust. Beïnvloedende factoren zijn de plaats van toediening van insuline, het tijdstip van de laatste insuline injectie en het type en duur van de inspanning.⁴ De plasmaglucoseconcentratie wordt verder nog beïnvloed door de mate van bloedglucoseregulatie in rust, het tijdstip van laatste voedingsinname en de beschikbaarheid van exogene koolhydraten tijdens inspanning. Er zijn echter wel een aantal richtlijnen voor de behandeling. Voor de glucoseregulatie bij inspanning na een maaltijd is dit als volgt⁴:

• Verlagen van de dosering insuline voor de maaltijd met 20-75%, afhankelijk van de intensiteit en duur van de inspanning;
• Minstens 1-2 uur tussen het tijdstip van insuline injectie en de inspanning laten;
• Verlagen van de avonddosering insuline met 10-30% om late-onset hypoglykemie te voorkomen.

Als we terugkijken naar onze casus heeft de patiënt uiteindelijk ook een deel van deze adviezen gebruikt. Hij neemt nu een groter ontbijt voor inspanning en injecteert daarbij een lagere hoeveelheid insuline, zodat hij met een hogere bloedglucoseconcentratie aan de inspanning begint. Dit effect kan ook bereikt worden door de inname van koolhydraten net voor of tijdens inspanning, zoals in de casus, maar de vraag is of dit de voorkeur heeft. Er is geen onderzoek bekend dat de effecten van koolhydraatinname tijdens inspanning op de glucoseregulatie bij DM-I patienten beschrijft. Bij gezonde proefpersonen is dit wel onderzocht. Li et al.10 laat zien dat de inname van koolhydraten tijdens 90 minuten duurinspanning leidt tot stabielere plasmaglucosewaarden en lagere concentraties adrenaline, adrenocorticotroop hormoon, cortisol, groeihormoon en interleukine-6. De remmende werking van koolhydraatinname op de catecholaminenrepons tijdens inspanning kan een verklaring zijn voor de bevindingen uit de casus. Maar meer onderzoek is nodig om de effecten van koolhydraatinname tijdens inspanning op de bloedglucoseregulatie bij DM-I patiënten in kaart te brengen.

Conclusie

Hyperglykemie tijdens en na intensieve inspanning bij DM-1 patiënten wordt met name veroorzaakt door een catecholaminen-geïnduceerde toename van de glucoseproductie tijdens inspanning, gecombineerd met een verminderde glucose opname na inspanning door de afwezigheid van de fysiologische hyperinsulinemische respons. De behandeling bestaat uit het verhogen van de bloedglucoseconcentratie voorafgaande aan de inspanning. Het huidige advies is om daarvoor de hoeveelheid insuline bij de laatste maaltijd voor inspanning te verlagen. Een andere mogelijkheid zou kunnen zijn om extra koolhydraten voorafgaande of tijdens inspanning te nemen, omdat dit de stijging van catecholaminen kan afremmen waardoor de glucoseproductie minder zal stijgen. Hiervoor is echter nog maar beperkt bewijs bij gezonde sporters en ontbreken gegevens bij DM-I patiënten. Verder onderzoek moet uitwijzen of koolhydraatinname tijdens inspanning toepasbaar is bij de behandeling van inspanningsgerelateerde hyperglykemieën bij DM-I patiënten.

Referenties

1. Guelfi K, Jones, T., Fournier, P. The decline in blood glucose levels is less with intermittent high-intensity compared with moderate exercise in individuals with type 1 diabetes. Diabetes Care. 2005;28:1289-94.
2. Guelfi K, Ratnam, N., Smythe, G., Jones, T., Fournier, P. Effect of intermittent high-intensity compared with continuous moderate exercise on glucose production and utilization in individuals with type 1 diabetes. American Journal of Physiology Endocrinology Metab. 2007;292:E865-E70.
3. Iscoe K, Riddell, M. Continuous vs. intermittent exercise and glycaemia. Diabetic Medicine. 2011;28:824-32.
4. Toni S, Reali, M., Barni, F., Lenzi, L., Festini, F. Managing insulin therapy during exercise in type 1 diabetes mellitus. Acta biomed. 2006;77:S34-S40.
5. Gallen I, Hurne, C., Lumb, A. Fuelling the athlete with type 1 diabetes. Diabetes, Obesity and Metabolism. 2010;13:130-6.
6. Lumb A, Gallen, I. Diabetes management for intense exercise. Endocrinology, Diabetes & Obesity. 2009;16:150-5.
7. Jeukendrup AE, Currell K, Clarke J, Cole J, Blannin AK. Effect of beverage glucose and sodium content on fluid delivery. Nutrition & metabolism. 2009;6:9.
8. Rodriguez NR, Di Marco NM, Langley S. American College of Sports Medicine position stand. Nutrition and athletic performance. Med Sci Sports Exerc. 2009 Mar;41(3):709-31.
9. Marliss E, Vranic, M. Intense exercise hase unique effects on both insulin release and its role in glucoregulation - implications for Diabetes. Diabetes Care. 2001;51:S271-S83.
10. Li T, Gleeson, M. The effects of carbohydrate supplementation during the second of two prolonged cycling bouts on immunoendocrine responses. European Journal of Applied Physiology. 2005.