Personalizovaný cvičební trénink u dospívajících s diabetem 2. typu pro včasnou prevenci dysfunkce beta buněk (PT4DEEP)

Diabetes Mellitus (DM) je metabolické onemocnění charakterizované hyperglykémií způsobenou sekrecí inzulínu nebo nedostatečnou funkcí inzulínu. U diabetu 2. typu (T2DM) patří mezi rizikové faktory nejčastější typ DM vysoký index tělesné hmotnosti, nezdravá strava, snížená fyzická aktivita, nepříznivé nitroděložní prostředí a nepříznivá genetická predispozice. Za posledních 20 let se prevalence T2DM mezi adolescenty ve světě několikanásobně zvýšila.

Ve srovnání s dospělými s T2DM, u kterých se sekundární komplikace rozvinou v pozdějším věku, přestože jsou léta rezistentní na inzulín, se u adolescentů rozvíjí klinický T2DM a komplikace rychleji a agresivněji. Adolescenti s T2DM mají při současných léčebných protokolech velmi špatné výsledky léčby a rychlý pokles kontroly glykémie. Časný nástup T2DM a dlouhodobé vystavení těmto metabolickým abnormalitám zesiluje dlouhodobé mikro a makrovaskulární komplikace těchto dětí. Také podle atlasu T2DM Mezinárodní diabetologické federace dosáhne T2DM v projekci roku 2045 epidemické úrovně u dospívajících a mladých lidí. Velký význam proto nabývá prevence rozvoje T2DM, zpomalení progrese onemocnění, zastavení a léčba.

Mezi základní metabolické faktory ve vývoji T2DM u adolescentů patří IR v játrech, svalech, tukové tkáni a případné selhání β-buněk. Detailní molekulární mechanismy související s patologickým procesem však zatím nejsou jasné. Oxidační stres, který se projevuje jako narušení oxidační rovnováhy, napadá zdravé buňky v těle a způsobuje zhoršení jejich funkcí a struktur. Bylo publikováno, že oxidační stres hraje důležitou roli jak v patogenezi T2DM, tak ve vývoji komplikací souvisejících s onemocněním. Dalším důležitým faktorem pro rozvoj T2DM je také IR. IR je výraznější u obezity a sedavého způsobu života. Na rozdíl od svých dospělých protějšků mají děti tendenci k nadměrné produkci inzulínu v reakci na IR. Studie ukázaly, že periferní IR hraje významnou roli v iniciaci DM 2. typu. Vzhledem k roli oxidačního stresu a IR v patogenezi T2DM a jeho vlivu na rozvoj komplikací souvisejících s onemocněním se má za to, že pohybový trénink může být prospěšný v prevenci a/nebo léčbě T2DM. Proto je velmi důležité definovat adaptační mechanismy, které vysvětlují preventivní a terapeutický potenciál pohybového tréninku proti oxidativnímu stresu.

Epigenetické procesy byly spojeny s predispozicí a progresí k T2DM v reakci na různé faktory životního stylu nebo environmentální expozice, včetně podvýživy, obezity, fyzické nečinnosti, stresu a toxinů. Stále více důkazů ukazuje, že dynamické změny v epigenomu mohou nastat během života jedince a že tyto změny mohou ovlivnit metabolické zdraví. Molekulární mechanismy řídící ochranné účinky cvičení u T2DM nejsou dosud plně pochopeny. Několik nedávných studií ukázalo, že cvičením dochází k epigenetickým modifikacím. Ačkoli existují studie in vitro zkoumající ochranné účinky různých cvičebních protokolů na molekulární úrovni, žádné studie na lidech neprokazují jejich epigenetické modifikace.

Pohybový trénink je klíčovou složkou v prevenci a léčbě různých chronických onemocnění, jako je T2DM. Adaptace a účinky, ke kterým dochází při cvičebním tréninku, se liší podle cvičebních protokolů. Většina cvičebních intervencí u T2DM zakládá své výsledky na HbA1c. Protože molekulární a epigenetické účinky cvičebního tréninku na funkci β-buněk nebyly plně odhaleny, význam a účinek cvičebního tréninku nebyl plně pochopen.

S ohledem na roli oxidačního stresu a zánětu, epigenetické změny v patogenezi T2DM a rozvoj komplikací souvisejících s onemocněním bude pohybový trénink účinný v prevenci a/nebo léčbě T2DM u mladých lidí. Z tohoto důvodu bude tímto projektem stanoven optimální cvičební protokol pro zlepšení dysfunkce β-buněk, který zajistí tvorbu a ochranu oxidační rovnováhy a snížení IR.

Personalizovaná medicína má za cíl předvídat terapeutickou odpověď podle osobního profilu, který zahrnuje klinická, fyziologická a genetická data. Díky tomuto projektu tedy vývoj panelů epigenetických markerů, které budou předpovídat reakci jednotlivce na konkrétní cvičební protokol, přispěje k odhalení personalizované epigenetické paměti. Lepší znalost těchto souvislostí umožní vyvinout personalizované cvičební tréninkové režimy, které člověku umožní dosáhnout svých tréninkových cílů s maximální efektivitou. Také tento projekt si klade za cíl vytvořit platformu umělé inteligence, která spojuje data z klinického výzkumu o účincích různých protokolů cvičení za účelem identifikace prediktorů. Všechny výsledky budou sloučeny do jediné datové platformy pro vývoj prediktivních modelů pro odpověď na léčbu. Tato datová platforma pomáhá vyvinout systém podpory rozhodování pro personalizovaný cvičební trénink u adolescentů s T2DM.

Pacienti zařazení do studie budou rozděleni do šesti skupin; kontrolní skupina (20 adolescentů), skupina středně těžkého kontinuálního aerobního cvičení (20 adolescentů), skupina vysoce intenzivního intervalového tréninku (20 adolescentů), skupina silového cvičení (20 adolescentů), kombinace středně těžkého kontinuálního aerobního cvičení s skupina tréninku odporového cvičení (20) a kombinace vysoce intenzivního intervalového tréninku s tréninkem odporového cvičení (20 adolescentů). Na začátku studie budou zaznamenány demografické a fyzické charakteristiky pacientů, antropometrické a laboratorní vyhodnocení, plicní funkční test, měření síly a vytrvalosti dýchacích svalů, měření síly periferních svalů, hodnocení funkční a aerobní kapacity, měření úrovně fyzické aktivity a spotřeby energie, hodnocení kvality života, epigenetická analýza, hodnocení funkce β-buněk a biochemické struktury inzulínu.

Všichni pacienti budou absolvovat pohybový trénink 3 dny v týdnu po dobu 16 týdnů. Všechna měření a vyhodnocení budou provedena před zahájením cvičebního tréninku a po 16 týdnech cvičebního tréninku.

Na základě získaných dat se pokusí objektivně prezentovat, jaký typ pohybové intervence, v jakých dávkách a frekvencích bude pro pacienty s T2DM účinnější s vlivem na epigenetické faktory. Stanovení optimálního nefarmakologického způsobu léčby onemocnění definovaného v projekci do roku 2045 jako epidemie navíc přispěje k prevenci úmrtnosti a nemocnosti a ke snížení výdajů na zdravotnictví.