Glykemické variace vyvolané cvičením a hybridní systémy s uzavřenou smyčkou (SAFE-T1D)

Lidé s diabetes mellitus 1. typu (T1DM) jsou trvale ohroženi hypoglykémií, která je jednou z hlavních překážek dosažení optimální kontroly glykémie.

Fyzická aktivita (PA) u T1DM je charakterizována nerovnováhou mezi produkcí glukózy v játrech a jejím odváděním do svalu, zvýšenou citlivostí na inzulín a poruchou kontraregulační hormonální odpovědi. PA by tedy mohla zvýšit riziko hypoglykémie u T1DM. Hypoglykémie se může objevit během cvičení i během zotavování a strach z hypoglykémie často vede buď k vyhýbání se cvičení, nebo k nadměrnému kompenzačnímu chování při léčbě, což má následně za následek zhoršenou metabolickou kontrolu a zvýšené kardiometabolické riziko.

Složitost glukózové homeostázy a nedostatečná úroveň technologie brání těsné regulaci krevní glukózy (BG). Studie na umělé slinivce s uzavřenou smyčkou prokázaly snížení rizika hypoglykémie a prodloužení doby v rozmezí (70-180 mg/dl) u pacientů s DM1. Ačkoli tyto systémy fungují docela dobře na noční hypoglykémii, prevence nízké glykémie během cvičení a bezprostředně po něm zůstává problémem kvůli kombinaci dramatického zvýšení citlivosti na inzulín s opožděným nástupem subkutánního inzulínu. Informování o dávkování inzulinu PA by mohlo toto riziko snížit. Glykemická odpověď na cvičení se liší v závislosti na typu cvičení (aerobní nebo odporové), ale také na intenzitě a délce cvičení. Většina stávajících hybridních systémů s uzavřenou smyčkou (HCL) používá glukózový senzor Dexcom G6, který prokázal dobrou přesnost během aerobního, odporového a vysoce intenzivního intervalového tréninku (HIIT).

Současné HCL systémy nabízejí možnost oznámit cvičení systému a tato informace je zohledněna při výpočtu dávkování inzulínu. Výsledkem je, že systém nastaví vyšší glykemický cíl, zvýší faktor citlivosti na inzulín a/nebo se vyhne korekčním bolusům během cvičení. Tyto systémy fungují dobře při prevenci hypoglykémie, ale často následuje kompenzační hyperglykémie v důsledku vyššího příjmu sacharidů a nižší dodávky inzulínu. Jedním z hlavních problémů stávajících systémů HCL je, že cvičení je považováno za binomickou entitu, ať už přítomnou nebo nepřítomnou, a faktory jako intenzita, trvání nebo typ cvičení se neberou v úvahu. Tyto proměnné cvičení však mohou přispět k vyvolání zcela odlišných glykemických reakcí na cvičení. Navíc tyto systémy neberou v úvahu opožděný účinek cvičení, tj. tzv. aktivitu na palubě (AOB), kvantitativní zastoupení dříve provedené PA, která stále ovlivňuje hladiny BG a která je zodpovědná za hypoglykémie po cvičení, někdy několik hodin po cvičení. Současná doporučení, jak zvládat hladiny glykémie při cvičení, nebyla dosud plně otestována v kontextu uzavřeného systému.

Tato studie si klade za cíl vyvinout nový a vylepšený algoritmus, který využívá informace o proměnných cvičení/fyzické aktivity k predikci glykemických variací a odpovídajícímu modulování inzulinové terapie, aby se zabránilo hypo- a hyperglykémii a udržely hladiny glykémie v požadovaném rozmezí. Tohoto hlavního cíle má být dosaženo vícestupňovým způsobem. První krok bude spočívat ve sběru dat. Údaje týkající se cvičení/fyzické aktivity budou shromažďovány ve dvou různých nastaveních. Za prvé, prostřednictvím různých cvičebních relací budou shromážděna data související s cvičením odvozená z monitoru srdeční frekvence a posilovacích strojů. Za druhé, údaje týkající se spontánní fyzické aktivity/sedavého chování mimo experimentální prostředí budou shromažďovány pomocí sledovačů pohybu. Údaje týkající se glykemických variací, odvozené z CGM a údaje týkající se příjmu inzulínu a sacharidů z inzulínových pump a potravinových deníků. Prostřednictvím cvičebních experimentálních sezení budou vědci schopni vyhodnotit účinnost hybridních systémů s uzavřenou smyčkou na udržení hladin glukózy v rozmezí (70-180 mg/dl) a na prevenci hypo- i hyperglykémie během a po cvičení různé doby trvání. , intenzity a typy. Ve druhém kroku budou zkoumány vztahy mezi proměnnými cvičení odvozenými z experimentálních sezení a monitorování PA mimo experimentální sezení a glykemickými, inzulinovými a sacharidovými variacemi s fyzickou aktivitou.

Třetí a poslední krok bude zahrnovat další analýzu dat, testování, modelování a simulace in-silico za účelem odhadu výkonnosti nového systému podpory rozhodování pro dávkování inzulinu informovaného o PA ve srovnání se standardním dávkováním inzulinu.

Design studie Účastníci Studie se zúčastní padesát mužů a žen s T1DM. Předběžné testování Po podepsání informovaného souhlasu budou shromážděna základní data účastníků. Poté proběhne předběžné testování v laboratoři fyziologie cvičení na univerzitě v Římě Foro Italico. Vrcholová kardiopulmonální spotřeba kyslíku (VO2peak) bude hodnocena pomocí zátěžového testu stupňovaného cyklického ergometru (Lode, Groningen, Nizozemsko) až do volního vyčerpání. Maximální výkon (Wmax) dosažený během testu bude použit pro standardizaci předpisu cvičení.

Pro hodnocení dynamické maximální svalové síly bude proveden 1-RM test. Test bude proveden před randomizací pro tlakové pohyby spodní části těla a pohyby tlakem a vytažením horní části těla na legpressu, hrudním lisu a low row Biostrength® linkových strojích (Technogym S.p.A., Cesena, Itálie). Hodnocení 1-RM bude užitečné pro stanovení zátěže jednotlivců během cvičebního programu. Během testu bude rychlost pohybu registrována pro analýzu špičkové svalové síly. Před zařazením do některého z cvičebních zkoušek budou účastníci požádáni, aby nosili monitor aktivity GENEActiv na zápěstí po dobu sedmi po sobě jdoucích dnů v podmínkách volného života. Zařízení GENEActiv jsou nástroje nošené na zápěstí, které se používají k vyhodnocování aktivit ve volném životě. Tato zařízení, která bude poskytnuta laboratoří Exercise Physiology Lab, poskytují nezpracovaná data pro fyzickou aktivitu, sedavé chování a analýzu spánku, zachycují údaje o pohybu, světle a teplotě. Účastníkům bude poskytnuta standardizovaná strava po celou dobu trvání studie a budou požádáni, aby si vedli jídelní deník po dobu sedmi dnů, kdy nosí akcelerometr, 24 hodin před cvičebními zkouškami a ve dnech cvičebních zkoušek.

Cvičební zkoušky Pacienti podstoupí čtyři různé cvičební zkoušky, aerobní cvičení střední intenzity (MIE), intervalové cvičení vysoké intenzity (HIIE), cvičení s odporem (RE) a kombinované aerobní a odporové cvičení (COMB). Stejné cvičební pokusy budou provedeny za dvou různých podmínek: Cvičební režim nastavený na „zapnuto“ nebo cvičební režim nastavený na „vypnuto“ na inzulínové pumpě. Pacienti budou ve zkušební dny nosit také akcelerometr a monitor srdečního tepu. Čtyři cvičební lekce budou mít stejnou dobu 50 minut rozdělenou na 5 minut zahřátí, 40 minut práce a 5 minut ochlazení. 40 minut práce se bude mezi jednotlivými zkouškami lišit následovně.

Cvičení střední intenzity bude sestávat z nepřetržitého cvičení na cykloergometru při 40 % Wmax.

Vysoce intenzivní intervalové cvičení se bude skládat ze tří 10minutových úseků intervalového cvičení v poměru práce:odpočinek 1:1 (5 x 1minutové intervaly při 90 % Wmax s minutovou regenerací při 25 % Wmax mezi intervaly) proložených 3 min. výtěžnosti při 25 % Wmax.

Odporové cvičení se bude skládat z okruhu 8 skupin cviků opakovaných ve 3 sériích po 12 opakováních, každá při 70 % 1-RM. Všechna cvičení budou prováděna na stejných strojích, které byly použity pro hodnocení síly během předběžného testování (stroje řady Biostrength®, Technogym S.p.A., Cesena, Itálie), což umožní přesnou individualizaci cvičení s odporem, záznam tréninků a přesnou reprodukovatelnost při dalším cvičení. pro každého pacienta.

Kombinované cvičení se bude skládat z 20 minut středně intenzivního cvičení při 40 % Wmax na cykloergometru a následně 20 minut odporového cvičení sestávajícího z kruhového tréninku 4 skupin cviků opakujících se ve 3 sériích po 12 opakováních po 70 % z 1. -RM.

Experimentální design Účastníkům bude přiděleno osm cvičebních zkoušek (MIE-ON, HIIT-ON, RE-ON, COMB-ON, MIE-OFF, HIIT-OFF, RE-OFF, COMB-OFF) v náhodném pořadí. Randomizace bude provedena pomocí počítačem generované sekvence. Každé cvičení bude odděleno minimálně 7 dny.

Účastníci budou požádáni, aby se zdrželi namáhavého cvičení 48 hodin před cvičením. Den před cvičebními zkouškami budou účastníci požádáni, aby dodržovali standardní dietu a drželi mléčné výrobky.

Ráno v den studie se pacienti dostaví do laboratoře v 9:00, 2 hodiny po standardní snídani, která probíhala pomocí inzulinového bolusu vypočítaného účastníky bolusové kalkulačky. Při přiřazení k jedné z „ON“ cvičebních zkoušek budou pacienti požádáni, aby aktivovali cvičební režim (dočasný vyšší cíl) od 2 hodin před očekávanou cvičební zkouškou do konce cvičební zkoušky. Když je přiřazena k jedné ze cvičebních zkoušek „OFF“, pacienti zahájí cvičební zkoušku bez ohlášení cvičení pumpě. Během cvičení budou zaznamenávány srdeční frekvence, frekvence vnímané námahy (RPE), výkon, úhlová rychlost, počet opakování a zátěž. Údaje CGM, příjem sacharidů a údaje o aplikaci inzulínu budou zaznamenávány po dobu následujících 24 hodin.