Zkoumání účinků ranního a večerního cvičení na regulaci glukózy u dospělých s prediabetem (TExIS)

Nábor, prověřování a randomizace účastníků. Účastníci (n=20, ženy=10) budou rekrutováni z University of Colorado Denver Anschutz Medical Campus (CU AMC) a okolní oblasti Denver Metro pomocí e-mailů a letáků kampusu. Dobrovolníci, kteří splňují počáteční kritéria způsobilosti, budou naplánováni na osobní screeningovou návštěvu včetně screeningových laboratoří (hormon stimulující štítnou žlázu (TSH), kompletní krevní obraz (CBC), komplexní metabolický panel (CMP), lipidový panel, glykovaný hemoglobin (A1c), těhotenský test z moči u žen (beta lidský choriový gonadotropin), 12svodový elektrokardiogram (EKG), přehled anamnézy a fyzikální vyšetření u lékaře nebo poskytovatele pokročilé praxe. Potenciální účastníci vyplní dotazník o připravenosti na fyzickou aktivitu (PAR-Q), aby dále prozkoumali kontraindikace cvičení. 38 Potenciální účastníci budou také vyšetřeni na obstrukční spánkovou apnoe pomocí WatchPat (Itamar Medical, Izrael), přičemž index indexu apnoe > 5 je vyloučen, protože významně ovlivňuje systémový metabolismus. WatchPat využívá kombinaci periferního arteriálního tonu, pulzní oxymetrie, srdeční frekvence, akcelerometrů a detektoru chrápání k měření vzrušení souvisejících s dechovým úsilím a byl ověřen. 39,40 Účastníci, kteří splňují níže uvedená kritéria způsobilosti pro studii, budou blokově randomizováni v poměru 1:1 (stratifikované podle pohlaví), aby jako první v křížové studii dokončili buď AM-Ex nebo PM-Ex.

Studijní protokol a hodnocení. Studie bude provedena v Centru zdraví a wellness Anschutz CU AMC (AHWC) a Centru klinického translačního výzkumu UK AMC (CTRC). Podrobnosti o AHWC a CTRC najdete v části Vybavení a další zdroje. Účastníci podstoupí hodnocení na začátku a znovu po dokončení každé z podmínek cvičení.

Podmínky cvičení pod dohledem AM a PM. Účastníci absolvují 3denní aerobní cvičební podmínky (Poznámka: 1 cvičení prokázalo posun melatoninu). Cvičení bude prováděno při 70 % předpokládaného věku MHR po dobu 45 minut denně. Časová okna cvičení jednotlivých účastníků budou definována obvyklou dobou probuzení jednotlivce (měřenou aktigrafií), přičemž AM-Ex nastane v 0-3 hodinách a PM-Ex nastane v 9-12 hodinách po obvyklém čase probuzení. Tato časová okna byla zvolena pro definování rána a večera z několika důvodů. Za prvé, během tradičního pracovního dne se většina dospělých věnuje cvičení buď před pracovním dnem, nebo po pracovním dni před spaním. Za druhé, tato časová okna byla prokázána, když jsou cirkadiánní vzorce SI a melatoninu nejzřetelnější a nejkonzistentnější. 13,35 Cvičení se bude provádět na běžeckém pásu v AHWC a bude pod dohledem studijního personálu. K zajištění dosažení cílové intenzity budou použity HR monitory (Polar H10). Pro každou relaci se zaznamená čas relace (denní doba), trvání a průměrná intenzita. Cvičení budou oddělena 3-4 týdenním vymývacím obdobím, aby se minimalizovaly tréninkové účinky na SI a aby se zohlednily fáze menstruačního cyklu, protože se ukázalo, že různé menstruační fáze vykazují různé SI.

Dietní předpis. Během každé podmínky budou účastníci požádáni, aby jedli vyváženou stravu skládající se z přibližně 50 % sacharidů, 30 % tuku a 20 % bílkovin. Byla zvolena kontrolovaná dieta, aby se snížily účinky různých složení jídla v následující den inzulinové clampové zkoušky, a tak mohl být testován standardizovaný den volného života pomocí CGM.

Hodnocení. Všechna měření budou provedena na začátku a po každém cvičení.

Inzulinová senzitivita (hyperinzulinemický-euglykemický clamp): Protokol odvozený z původní validační studie glukózového clampu. 45 Po 12hodinovém lačnění přes noc se účastníci dostanou do CTRC 1 hodinu po obvyklém čase probuzení a budou získány základní vitální funkce a glukóza v kapilární krvi. Dvě infuze budou umístěny ošetřujícím personálem na kontralaterální paže, jednu do antekubitální žíly a jednu do zápěstí. Inzulin (42 jednotek/700 ml koncentrace NS) bude zahájen při 40 mU/m2/min a bude také spuštěn 20% roztok dextrózy a bude titrován tak, aby se hladina glukózy v kapilární krvi udržela na 90 ng/dl. Fosforečnan draselný (5 mmol/100 ml NS) bude také podáván rychlostí 4 ml/h, aby se zabránilo hypokalemii. Po 100 minutách euglykémie se bude každých 10 minut 3x získávat glukóza v kapilární krvi a sérový inzulín. Po 120 minutách se odebere sérová glukóza, inzulín, triglyceridy, FFA, glycerol a laktát, infuze inzulínu se zastaví a pacient dostane jídlo. Třicet minut po jídle bude dextróza zastavena a účastník bude sledován kvůli hypoglykémii až do propuštění. SI se vypočítá pomocí rychlosti infuze glukózy, ztrát glukózy močí a prostorové korekce pomocí výše popsaného vzorce.

Průměrná glykémie ve volném životě, čas v rozsahu (TIR) ​​a variabilita glukózy (nepřetržitý monitor glukózy): Systém kontinuálního monitorování glukózy (CGM; FreeStyle Libre Pro; Abbott Industries, Chicago, IL, USA) bude umístěn první den výchozí a cvičební podmínky. Účastníci studie budou proškoleni v údržbě zařízení. Účastníci budou nosit monitor po dobu 5 dnů a vrátit zařízení při následné návštěvě (zařízení na místě od 1. do 5. dne). Stručně řečeno, senzor je vložen pod úhlem 45° těsně pod kůži na paži účastníka pomocí odnímatelné zaváděcí jehly. Zůstane malá, ohebná elektroda, která zůstane zapuštěná v kůži po dobu 5 dnů. Zavedení je rychlé a dochází k velmi malému nepohodlí. Glukóza v intersticiální tekutině účastníka reaguje s glukózooxidázovou vrstvou senzoru a vytváří elektrický signál, který zaznamenává digitální přijímač. Systém ukládá průměrnou hodnotu glukózy každých 15 minut a účastníci budou zaslepeni vůči všem údajům o glukóze. Všechna data o glukóze jsou načtena pomocí skenovací čtečky, která bude využita před vyjmutím zařízení.

Posun melatoninu ze slinného tlumeného světla (DLM-Off): Účastníci budou instruováni, aby se po dobu trvání studie vyhýbali volně prodejným nebo melatoninovým produktům nebo doplňkům obsahujícím melatonin. Den před testováním DLM-Off budou účastníci instruováni, aby se vyhnuli kofeinu, alkoholu, marihuaně, nesteroidním protizánětlivým lékům a budou dodržovat předepsanou dietu. Večer před testováním DLM-Off budou instruováni, aby umístili brýle blokující světlo, 1 zkumavku na odběr slin, záznamník vzorků a pero k lůžku a aby si nastavili budík na další ráno v obvyklou dobu probuzení. Ráno v den sbírky DLM-Off zůstanou účastníci v posteli a okamžitě si nasadí brýle blokující světlo. Pět minut po probuzení účastníci odeberou první vzorek slin do zkumavky u svého lůžka a zaznamenají čas. Odběr slin bude dokončen do 5 minut. Tato zkumavka bude umístěna do mrazáku a účastníkem přepravena do CTRC na ledu. Brýle blokující světlo budou nasazeny až do příjezdu do CTRC v místnosti řízené světlem. Vzorky slin pak budou odebírat pracovníci studie každou hodinu od 1. do 5. hodiny po probuzení.

AM kortizol v séru: Po příjezdu do CTRC pro návštěvu po stavu a po IV zavedení pro hyperinzulinemicko-euglykemickou svorku (viz výše) bude před zahájením infuze inzulínu odebrán vzorek krve na AM sérový kortizol.

Fyzická aktivita měřená zařízením (PA) a sedavé chování (SB): U každého stavu budou PA a SB měřeny pomocí monitoru aktivity activPAL (PALTechnologies: Glasgow, Skotsko). activPAL bude účastníkovi předán v den 1 podmínky a vrácen při návštěvě po podmínce. activPAL je malé (53 x 35 x 7 mm) a lehké (15 gramů) zařízení, které využívá informace o poloze stehen odvozené z akcelerometru k odhadu času stráveného v různých polohách těla (tj. sezení/ležení, stání a krokování). Zařízení je připevněno pomocí nealergenní adhezivní podložky a umístěno na střední čáře stehna, v jedné třetině vzdálenosti mezi kyčlí a kolenem, a bylo ověřeno jako objektivní měřítko PA a SB.

Délka spánku, kvalita spánku a načasování spánku (aktigrafie zápěstí, dotazník): Aktigrafie zápěstí (Actiwatch, Philips Respironics) je dobře ověřena pro hodnocení délky a kvality spánku a běžně se používá pro hodnocení spánku ve volném životě48. Hodinky Actiwatch se budou nosit na nedominantním zápěstí po dobu 5 po sobě jdoucích dnů. Kromě hodnocení spánku pomocí Actiwatch budou účastníci požádáni, aby si po stejných 5 dní vedli spánkový deník. Spánkový deník bude obsahovat čas na spaní, čas buzení, denní spánek a hodnocení kvality spánku. Denní ospalost bude hodnocena pomocí Epworthovy škály ospalosti (ESS). ESS poskytuje platnou míru denní ospalosti za posledních sedm dní.

Chronotyp: Individuální chronotyp bude měřen při základní návštěvě pomocí dotazníku Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ).

Sledování menstruace: U účastnic menstruace bude při screeningové návštěvě odebrána menstruační anamnéza a těhotenství bude kontrolováno těhotenským testem z moči před nástupem každého stavu. Sexuálně aktivní jedinci budou muset používat antikoncepci po celou dobu trvání protokolu studie. Každé měření (základní stav, stav 1 a stav 2) bude odděleno intervaly 28 dnů, a proto bude v souladu s menstruačním cyklem většiny účastnic menstruace. Menstruující účastnice budou hodnoceny během folikulární fáze s cvičebním předpisem, který začne 1. den menstruačního cyklu.

Výpočet výkonu analytického plánu Naše odhady velikosti vzorku a výkonu byly založeny na podobné studii zkoumající vliv rychlé chůze na SI u starších žen. Pro dosažení 80% výkonu pomocí oboustranného párového t-testu pro tuto konstrukci 2x2 crossoveru je nutný vzorek velikosti n=20. Tento odhad výkonu předpokládá průměrný rozdíl 412 µmol/min v clearance glukózy (Rd), se směrodatnou odchylkou párových rozdílů předpokládanou hodnotou 626,2 µmol/min. a hladina významnosti je 0,05. S předpokladem 20% míry předčasného ukončení studia bude zapsáno 25 subjektů, aby se získala konečná velikost vzorku 20 subjektů, které splnily všechny podmínky.

Statistické analýzy pro cíle 1 a 2 Analýzy budou provedeny pomocí softwaru SAS 9.4 (SAS Institute, Inc (Cary, NC, USA)). K interpretaci a vykazování výsledků statistických analýz budou použity konvenční přístupy (dvoustranné p-hodnoty a 95% intervaly spolehlivosti a hladiny významnosti 0,05 budou použity pro všechny testy hypotéz). Primárním srovnáním bude změna SI (cvičení - základní linie) s různými podmínkami cvičení. Budou prozkoumány potenciální změny v SI, glykemické variabilitě, načasování vypnutí DLM, vrchol a offset sérového kortizolu, expozice světlu, fyzická aktivita bez cvičení, sedavý čas, délka/časování spánku a kvalita spánku/subjektivní ospalost. Změny v rámci skupiny budou analyzovány pomocí oboustranných párových t-testů pro normálně rozložená data. Spojité proměnné budou posuzovány z hlediska normality a transformace budou použity pro nenormálně rozložená data. Rozdíly mezi skupinami budou zkoumány pomocí opakovaného měření ANOVA pro normálně rozdělené proměnné. Budou vypočítány souhrnné statistiky pro výsledky proveditelnosti a přijatelnosti.