Kapacita cvičení a tréninková schopnost u diabetu 2. typu (EXTRA-T2D) (EXTRA-T2D)

Diabetes typu 2 (T2D) je onemocnění související s věkem, které je považováno za stav zrychleného stárnutí. Ve skutečnosti je spojena s multimorbiditou, křehkostí a tělesným postižením u starších dospělých, což výrazně zhoršuje kvalitu života a také se zkrácenou délkou života v důsledku výskytu akutních a zejména chronických komplikací, z nichž nejvýznamnější je kardiovaskulární onemocnění (KVD ).

Snížená pohybová kapacita jako prediktor nepříznivých výsledků u stárnutí a nemocí souvisejících s věkem. Ukázalo se, že fyzická nečinnost a sedavé chování jsou spojeny se zvýšenou morbiditou a úmrtností na všechny příčiny a KVO v obecné populaci a u lidí s diabetem. Bylo prokázáno, že kardiorespirační i svalová zdatnost jsou nezávislými prediktory smrti a alespoň částečně kompenzují zvýšenou tloušťku. Bylo prokázáno, že zejména zátěžová kapacita nebo tolerance, tj. maximální množství fyzické námahy, kterou může jedinec vydržet, předpovídá úmrtnost nad rámec tradičních rizikových faktorů KVO a je navrženo jako prognostická proměnná, která má být zahrnuta do prediktivních algoritmů u asymptomatických stárnoucích jedinců nebo kteří trpí chronickými poruchami, jako je T2D. Může být hodnocena testem kardiopulmonální zátěže a obvykle měřena jako špičkový výkon (PPO nebo špičková práce) nebo špičková spotřeba kyslíku (VO2peak). Ačkoli také závisí na individuálním genetickém pozadí, úroveň fyzické zdatnosti/cvičební kapacity je do značné míry určována množstvím fyzické aktivity (PA), která je proto důrazně doporučována v běžné populaci a u lidí s T2D, spolu se snížením (a přestávka) doby sezení, která má škodlivé účinky nezávisle na PA. U pacientů s T2D je PA/cvičení kromě poskytování celkových zdravotních přínosů účinné při zlepšování kontroly glukózy, rizikových faktorů KVO a duševní pohody, jak také ukázala naše skupina.

Několik studií ukázalo, že pacienti s T2D mají sníženou zátěžovou kapacitu nebo toleranci ve srovnání s nediabetickými jedinci, ačkoli jiné zprávy neprokázaly žádný defekt, zvláště pokud je hladina glukózy v krvi dobře kontrolována. Studie zkoumající mechanismy, které jsou základem zhoršené cvičební (aerobní) kapacity, uvádějí abnormality ve schopnosti (a) plic okysličovat arteriální krev; b) srdce a cévní systém ke splnění požadavků krevního oběhu; a (c) periferní tkáně pro extrakci kyslíku. Zejména snížená ventilační účinnost, snížená periferní extrakce kyslíku, zhoršená úprava srdeční frekvence a nižší anaerobní práh byly prokázány u T2D jedinců ve srovnání s nediabetickými subjekty. Kromě toho pacienti s T2D vykazovali neuromuskulární poškození se zvýšenou svalovou únavností. Naše skupina přispěla k charakterizaci neuromuskulární dysfunkce T2D tím, že prokázala snížení izometrické a dynamické svalové síly a vytrvalosti.

Důvody nižší pohybové kapacity u stárnoucí populace T2D jsou nejasné.

Vzhledem k průřezovému designu většiny existujících studií jsou však důvody nižší zátěžové kapacity u pacientů s T2D stále nejasné. Na jedné straně mohou tito jedinci cvičit méně než nediabetičtí jedinci, jak ukazuje několik zpráv, což je v souladu se známou úlohou fyzické nečinnosti a sedavého chování jako rizikových faktorů pro rozvoj onemocnění. Na druhou stranu lidé s T2D mohou méně reagovat na cvičební trénink (snížená trénovatelnost) kvůli účinkům hyperglykémie. Tyto účinky zahrnují akutní dopad špatné kontroly glykémie s několika deficity, které jsou alespoň částečně reverzibilní po zlepšení hladin HbA1c, a chronické následky hyperglykémie s jemnými poruchami ventilační, kardiorespirační a neuromuskulární funkce, ke kterým dochází před nástupem zjevných komplikací, jehož vztah ke snížené pohybové kapacitě je dobře zaveden. Kromě toho bylo pozorováno snížení vrcholu VO2 u příbuzných prvního stupně jedinců T2D oproti přesně odpovídajícím kontrolám, což naznačuje možnou roli genetického pozadí predisponujícího k T2D. Dalším mechanismem, který by se mohl podílet na snížené cvičební kapacitě a trénovatelnosti, je chronický zánět nízkého stupně, který charakterizuje pacienty s T2D a metabolickým syndromem a který je potenciálně potlačován zapojením těchto jedinců do cvičebních programů, jak ukazuje naše skupina.

Zhoršená pohybová kapacita a snížená trénovatelnost mohou být považovány za časné markery stárnutí, kardiometabolických poruch a tělesného postižení. Hodnocení cvičební kapacity a jejích kardiorespiračních a neuromuskulárních determinant proto může předpovídat nepříznivé výsledky, pomoci při navrhování a implementaci personalizovaných tréninkových intervencí a sloužit jako nástroj pro hodnocení účinku terapeutických strategií u stárnoucích lidí a/nebo jedinců s T2D.

2. CÍLE

Tento projekt je zaměřen na hodnocení trénovatelnosti pacientů s T2D s cílem objasnit:

A. zda je snížená cvičební kapacita způsobena zhoršenou reakcí (trénovatelností) nebo sníženou adherencí k tréninku; b. které jsou zapojenými mechanismy a respiračními, kardiovaskulárními, neuromuskulárními, zánětlivými, hormonálními a metabolickými parametry předpovídajícími trénovatelnost.

3. NÁVRH A METODY

3.1 Design Toto je jednocentrová, otevřená, longitudinální intervenční studie srovnávající T2D s nediabetickými jedinci s názvem „Cvičebná kapacita a tréninková schopnost u diabetu 2. typu (EXTRA-T2D)“.

Účastníci se budou věnovat:

1. 6měsíční program aerobního a silového tréninku pod dohledem k posouzení reakce (a dopadu kontroly glykémie);
2. 6měsíční sledování po tréninku, aby se posoudila adherence (a možný dopad odtrénování).

Měření budou provedena na začátku (T0), na konci 6měsíčního tréninku (T1) a na konci 6měsíčního sledování po tréninku (T2).

Při zápisu dostanou účastníci akcelerometr a deník aktivit, aby mohli sledovat aktivity každodenního života po celých 12 měsíců. V každém z těchto časových bodů dostanou účastníci dotazníky pro posouzení PA, překážek při cvičení, kvality života související se zdravím (QoL) a psychické pohody. Poté budou hodnoceny z hlediska koncových bodů studie ve čtyřech různých dnech, ve dnech 1-3 v Laboratoři fyziologie cvičení Římské univerzity „Foro Italico“ a 4. den v univerzitní nemocnici Sant'Andrea (University of Rome „La Sapienza ").

V den 1 se shromáždí akcelerometr a dotazníky a účastníci podstoupí vyhodnocení antropometrických parametrů a ventilační a kardiorespirační funkce v klidu, po kterém bude následovat postupný cyklický test až do selhání úkolu, aby se vyhodnotila kapacita vytrvalostního cvičení jako špičkový výstupní výkon (PPO ) a ventilační a kardiorespirační funkce v reakci na zátěž.

V den 2 se bude test na rampě opakovat, jak bylo navrženo dříve, aby se oddělila každodenní variabilita mezi účastníky od hodnocení trénovatelnosti.

Třetí den provedou účastníci neuromuskulární testy. V den 4 podstoupí účastníci rutinní biochemické testování a odběr vzorků krve a také magnetickou rezonanci srdce a svalů (MRI) (pouze v T0 a T1).

3.1.1. Účastníci Do této studie bude zařazeno 24 pacientů s T2D, 12 žen a 12 mužů a 24 nediabetických dobrovolníků stejného věku a pohlaví, kteří budou sloužit jako kontrolní skupina.

Absence komplikací bude hodnocena na základě normálního EKG, karotid a dopplerovského ultrazvuku dolních končetin, fundus oculi, albuminurie, eGFR, prahu vnímání vibrací měřeného bioteziometrem. Dalšími kritérii pro nediabetické účastníky jsou nepřítomnost KVO a renálního onemocnění, jak bylo hodnoceno na základě normálního EKG, karotid a dopplerovského ultrazvuku dolních končetin, albuminurie a eGFR.

3.1.2. Nábor Pacienti s T2D budou přijímáni na ambulantní diabetologické klinice Univerzitní nemocnice Sant'Andrea (University of Rome "La Sapienza"). Pacienti splňující výše uvedená kritéria budou identifikováni diabetologem, požádáni o podpis prohlášení o informovaném souhlasu a budou podrobeni kardiologickému vyšetření pro kardiovaskulární vyhodnocení, včetně klidového EKG a na základě klinického posouzení echokardiogramu a/nebo EKG běžícím pásu. test, aby získal povolení k účasti na zkoušce.

Nediabetičtí dobrovolníci budou vybráni mezi nediabetickými pacienty navštěvujícími endokrinologickou jednotku Univerzitní nemocnice Sant'Andrea a univerzitním personálem Univerzitní nemocnice Sant'Andrea (University of Rome "La Sapienza") a University of Rome " Foro Italico“.

3.1.3. Intervence Jak pacienti s T2D, tak nediabetické kontrolní skupiny provedou 6měsíční cvičební program pod dohledem v tělocvičně Centra pro sportovní a fyzickou cvičební medicínu nadace Římské univerzity „Foro Italico“, vybavené high-tech , stroje nové koncepce darované společností Technogym (Cesena, Itálie) římské univerzitě „Foro Italico“ jako výsledek společné žádosti dvou jednotek zapojených do tohoto projektu na výzvu Italské diabetické společnosti.

Program se bude skládat ze 2 lekcí/týden po 75 minutách, skládajících se z 5minutového zahřátí, 30minutového vytrvalostního cvičení, 30minutového odporového cvičení, 5minutové flexibility a 5minutového ochlazení. Tréninková zátěž bude během každého tréninku sledována pomocí stupnice CR-10 Rating of Perceived Exertion (RPE) a stupnice indexu zátěže úkolu NASA.

30minutové vytrvalostní cvičení bude probíhat na cyklovém ergometru (Excite Live Run, Technogym Sp.A.) zaznamenávajícím výkon a zároveň měřit dechovou frekvenci (fR) a HR pomocí nositelného zařízení (Howdy Senior, ComfTech, Monza, Itálie) a RPE. Pracovní rychlost bude zpočátku nastavena na 50 % PPO při inkrementálním testu s cílem RPE 5/10 na konci zápasu, což umožňuje v rámci relace úpravy výstupního výkonu pro dosažení tohoto cíle. Každý měsíc bude také prováděn submaximální přírůstkový test, aby se upravila progrese intenzity cvičení a vyhodnotily se změny ve fR, HR nebo RPE. Počáteční výkon bude nastaven na 30 W a bude se zvyšovat o 10 W každou minutu, dokud nebude dosaženo 85 % HR maxima dosaženého v experimentálním testu.

30minutový odporový cvik se bude skládat z 8 až 10 cviků se zapojením velkých svalových skupin, včetně použití elektronicky řízeného posilovacího stroje (Biostrength, Technogym), vybaveného senzory umožňujícími vedení provádění pohybu v reálném čase, měření maximální dynamiky síla (maximálně 1 opakování, 1RM) a extrahování nezpracovaných mechanických dat po tréninku. Na začátku tréninkového programu účastníci provedou 3 série po 12 opakováních při 60 % 1RM pomocí leg press, hrudního lisu a low row Biostrength line strojů. Test 1RM na třech počítačích se bude opakovat každé 2 týdny, aby se odpovídajícím způsobem změnil cíl 60 %.

U diabetiků budou před, během a po každém tréninku monitorovány změny glykémie pomocí glukometru, aby se rozhodlo, zda jsou pacienti připraveni na cvičení nebo potřebují integraci sacharidů nebo úpravu léčby, aby se předešlo nežádoucím účinkům během tréninku. sezení a následujících 6-48 hodin (např. hypoglykemické příhody).

3.1.4. Měření výsledku Primárním koncovým bodem je změna ve vytrvalostní cvičební kapacitě, tj. PPO. Sekundární cílové parametry zahrnují změny ventilačních, kardiorespiračních a neuromuskulárních a zánětlivých parametrů. Posuzovány budou také antropometrické, metabolické a (pouze u mužů) hormonální parametry, adherence a překážky cvičení, QoL související se zdravím a psychická pohoda.

Tyto výsledky budou hodnoceny v celé kohortě, aby se vyhodnotila celková trénovatelnost, u žen a mužů odděleně, aby se posoudily rozdíly mezi pohlavími a u každého jednotlivce, aby se identifikovali ohrožení pacienti.

3.2. Měření 3.2.1. Primární koncový bod Zátěžová kapacita bude měřena jako PPO dosažená na konci rampového inkrementálního testu, registrovaná na nejbližší sekundu. Test bude proveden ve Fyziologické laboratoři cvičení Římské univerzity „Foro Italico“ na elektromagneticky brzděném cyklovém ergometru (Lode Excalibur Sport, Groningen, Nizozemí). Po 2 minutách základního šlapání při 20 W se výkon zvýší o 1 W/s (20 W/min) až do selhání úlohy (tj. nemožnost udržet kadenci šlapání při 70 otáčkách za minutu po dobu delší než 10 s). Účastníci budou požádáni, aby udržovali tuto kadenci během jakéhokoli testu na rampě, aby se eliminoval potenciálně matoucí účinek kadence na reakce měřené pomocí metabolického vozíku (Quark PFT, Cosmed, Řím, Itálie). Trénovatelnost bude měřena pro jednotlivé účastníky jako procentuální rozdíl od průměrného PPO přírůstkových testů v T1 a průměrného PPO dvou přírůstkových testů v T0 (ΔPPO). Poté se vypočte ΔPPO jak T2D, tak kontrolní skupiny a porovná se zprůměrováním ΔPPO jednotlivých účastníků v každé skupině.

3.2.2. Sekundární koncové body Ventilační funkce

Následující parametry budou měřeny na konci inkrementálního testu rampy provedeného v cvičební fyziologické laboratoři Římské univerzity „Foro Italico“:

1. Respirační frekvence (fR);
2. Vnímaná námaha a dušnost, hodnocené každou minutu během rampy. Přírůstkový test spolu s ventilačními proměnnými;
3. Ventilační účinnost, měřená jako sklon minutové ventilace (VE) k výstupu oxidu uhličitého získaný během postupného cvičení;
4. Klidová plicní difúzní kapacita pro oxid uhelnatý (DLCO) a související dílčí složky (tj. objem plicních kapilár a difuzní kapacita alveolární kapilární membrány);
5. Forsírovaná vitální kapacita a plicní funkce (maximální ventilační ventilace, plicní objemy, maximální inspirační tlak a maximální výdech);
6. Morfologie ventilačního proudění. Kardiorespirační funkce

Následující parametry budou měřeny na konci inkrementálního testu rampy provedeného v cvičební fyziologické laboratoři Římské univerzity „Foro Italico“:

1. V̇O2peak;
2. Ventilační prahy (první a druhý);
3. Metabolická účinnost, jako sklon pracovní rychlosti VO2;
4. HR a zotavení HR (HRR), vypočtené odečtením hodnoty HR 1 minutu po skončení testu od vrcholu HR během testu;
5. Kyslíkový pulz, jako poměr V02/HR;
6. Krevní tlak měřený před, během a po přírůstkovém testu automatickým přístrojem integrovaným s metabolickým vozíkem;
7. HR variabilita (HRV), jako index funkce sympatiku a parasympatiku. Neuromuskulární funkce Účastníci provedou různé neuromuskulární testy v cvičební fyziologické laboratoři římské univerzity „Foro Italico“, aby komplexně vyhodnotili nervosvalovou funkci extenzorů kolene a zároveň změřili sílu a HDsEMG aktivitu vastus lateralis (VL) a vastus medialis (VM ) dominantní končetiny. Budou provedeny testy maximální izometrické síly, trvalých kontrakcí, lichoběžníkových změn síly a svalové vytrvalosti.

Budou extrahovány následující funkce:

1. Svalová síla a vytrvalost;
2. Neuronový pohon;
3. Zdroje nervového pohonu;
4. rychlost vedení motoru (MUCV);
5. rychlost vedení svalového vlákna (MFCV);
6. Neuromuskulární účinnost;
7. Neuromuskulární projevy únavy;
8. strategie náboru a náboru MU;
9. Sílová stabilita. MRI srdce a svalů MRI srdce a svalů bude provedeno na radiologické jednotce Univerzitní nemocnice Sant'Andrea (University of Rome "La Sapienza") u všech účastníků v T0 a T1 pouze pomocí GE Signa 1.5 Tesla (GE Healthcare, Milán, Itálie).

Na MRI srdce budou získány snímky levé komory (LV) a pravé komory (RV), aby bylo možné získat měření:

1. hmotnost LV a RV;
2. end-diastolické a end-systolické objemy;
3. zdvihové objemy;
4. ejekční frakce;
5. Srdeční výdej.

Na MRI stehna budou hodnoceny následující parametry:

1. plocha průřezu svalů;
2. intramuskulární tuk;
3. hustota svalů. Zánětlivé profilování Následující cytokiny budou testovány v duplikátech na Katedře translační a přesné medicíny Římské univerzity "La Sapienza" pomocí multiplexního biometrického imunotestu založeného na ELISA s použitím vlastního testu (Bioplex, Bio-Rad Lab) na T0, T1 a T2: Interleukin (IL)-lp, IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, IL-12p70, interferon (IFN)-y a tumor nekrotizující faktor (TNF)-a. Vzorky séra budou analyzovány v laboratoři hlavního řešitele.

Steroidomika Vzhledem k tomu, že stárnutí a T2DM jsou spojeny s mužským hypogonadismem a alterací osy hypotalamus-hypofýza-nadledviny, budou gonadální a nadledvinkové steroidy testovány ve vzorcích krve a slin od mužských účastníků v T0, T1 a T2 na Klinice experimentální medicíny University of Rome "La Sapienza" pomocí nedávno ověřené interní metodiky, která je schopna posoudit až 18 steroidů současně. Vzorky krve a slin budou zaslány prof. Gianfrillimu z katedry experimentální medicíny na univerzitě Sapienza v Římě, který bude zodpovědný za tyto analýzy.

Metabolické parametry: Glukóza nalačno, inzulín, triglyceridy, celkový, HDL a LDL cholesterol a (pouze u pacientů s T2D) HbA1c budou hodnoceny na laboratorní jednotce univerzitní nemocnice Sant'Andrea (University of Rome "La Sapienza") u všech účastníků T0, T1 a T2.

Antropometrické parametry: Antropometrické charakteristiky (tělesná hmotnost a výška s výpočtem BMI, obvod pasu a boků s výpočtem poměru pasu k bokům, poměru pasu k výšce a A Body Shape Index [ABSI]) a tělesné složení (podle bioimpedanční analýza) bude hodnocena u všech účastníků.

Dodržování cvičení a překážky: Během 12měsíčního experimentálního období dostane každý účastník tříosý akcelerometr nošený na zápěstí (GENEActiv, Activinsights, Cambridgeshire, Spojené království) a bude také požádán o registraci denních aktivit vyplněním deníků aktivit. Kromě toho budou účastníci požádáni o vyplnění italské verze krátkého formuláře International Physical Activity Questionnaire. Vnímané překážky cvičení budou také hodnoceny pomocí dotazníku Sebepociťované bariéry pro fyzickou aktivitu. Účastníci budou hodnoceni z hlediska kvality života související se zdravím a psychické pohody podle italské verze SF-36 Health Survey a dotazníku WHO-5.

3.3 STATISTICKÁ ANALÝZA

Pro odhad velikosti vzorku byla provedena a priori analýza výkonu pomocí softwaru G*power 3.1.9.2. Vzhledem k nedostatku studií uvádějících rozdíly v trénovatelnosti mezi T2D a zdravými jedinci jsme byli opatrní, abychom nepřeceňovali velikost účinku jakéhokoli potenciálního rozdílu v PPO. Proto byla pro výpočet uvažována malá velikost efektu (tj. 0,25) spolu s následujícími vstupními informacemi:

• Statistický test: opakovaná měření ANOVA, interakce mezi nimi;
• hodnota α: 0,05;
• 1-p: 0,8;
• Skupiny: 2;
• Rozměry: 2;
• Korelace mezi opakovanými měřeními: 0,7. Výsledná odhadovaná velikost vzorku byla 22 účastníků na skupinu, ale vzhledem k vyřazení 10 % bude přijato 24 účastníků na skupinu.

Pro posouzení rozdílů v zátěžové kapacitě mezi pacienty s T2D a nediabetickými kontrolami budou porovnány výchozí (T0) hodnoty primárního cílového ukazatele (PPO) a sekundárních ukazatelů (ventilační, kardiorespirační a neuromuskulární parametry).

Pro posouzení rozdílů v trénovatelnosti mezi pacienty s T2D a nediabetickými kontrolami bude porovnána změna od výchozí hodnoty (T1-T0) v primárním cíli a sekundárním cíli.

Pro posouzení rozdílů v adherenci mezi pacienty s T2D a nediabetickými kontrolami bude porovnána změna primárního a sekundárního cíle oproti konci tréninku (T2-T1).

Pro parametrické a neparametrické proměnné bude použit nepárový Studentův t test nebo Mann-Whitney U test.

Kromě toho budou použity jednorozměrné korelace pomocí Spearmanovy rho a multivariabilní lineární regresní analýzy k identifikaci korelátů změn od výchozí hodnoty ve cvičební kapacitě (tj. trénovatelnosti).