Cvičení, střevní mikrobiota a diabetes 2. typu (Ex-GM-T2D)

Diabetes 2. typu je globální metabolická epidemie a hlavní globální zdravotní hrozba. V roce 2021 mělo na celém světě cukrovku 537 milionů dospělých ve věku 20–79 let. T2D souvisí se život ohrožujícími mikrovaskulárními a makrovaskulárními zdravotními komplikacemi, které celosvětově výrazně přispívají k úmrtnosti a invaliditě. T2D je definována hyperglykémií nalačno, která je z velké části sekundární k nedostatečnému účinku inzulínu. T2D obvykle předchází stav střední hyperglykémie nebo Pre-D, který je charakterizován poruchou glykémie nalačno (IFG), poruchou glukózové tolerance (IGT) nebo obojím a značně zvyšuje riziko T2D. U T2D, ačkoli jsou hladiny inzulínu normální nebo vysoké, tkáně jako játra, kosterní svaly a tuková tkáň se stávají odolnými vůči inzulínu, což vede k vysokým hladinám glukózy v krvi. T2D je spojena se systémovou zánětlivou odpovědí, která se zdá být nezávislým rizikovým faktorem pro rozvoj T2D. Kromě toho mají jedinci s T2D tendenci mít oxidativnější vnitřní prostředí než zdraví jedinci. Bylo zjištěno, že oxidativní stres vyvolaný hyperglykémií ovlivňuje signalizační kaskádu inzulínu a snižuje transkripci genu GLUT4 a také mění mitochondriální aktivitu. Patofyziologie T2D byla také spojena se složením GM. Předpokládá se, že dysbióza GM má ústřední roli v patogenezi inzulinové rezistence a T2D prostřednictvím několika mechanismů.

Byla stanovena důležitá role pravidelného cvičení pro prevenci a léčbu T2D. Většina přínosů cvičení při léčbě a prevenci T2D je realizována prostřednictvím adaptací na kosterní svalstvo, které následně vyvolává akutní a chronické zlepšení účinku inzulínu. Cvičení má také protizánětlivé účinky. Objevené důkazy naznačují, že cvičení může také příznivě ovlivnit T2D zlepšením složení GM. Nejslibnějším účinkem pravidelného cvičení je změna GM směrem ke zdravějšímu mikrobiálnímu složení produkcí rozmanitější GM, snížením patogenních bakteriálních komunit a zvýšením počtu bakterií produkujících SCFA. Dopad cvičení na GM strukturu a funkci jedinců T2D je však špatně pochopen, protože v této oblasti zatím existuje pouze omezený počet studií.

Podle předběžné analýzy síly (chyba pravděpodobnosti 0,05 a statistická síla 80 %) byla velikost vzorku 8–10 účastníků/skupina považována za vhodnou pro detekci statisticky významných změn mezi studiemi. Z hlediska způsobilosti k účasti ve studii bude tedy posouzeno ≥60 jedinců středního věku. Studie bude provedena v paralelním, randomizovaném, kontrolovaném designu. Účastníci budou především informováni o postupech studie, přínosech a možných rizicích a také podepíší informovaný souhlas s účastí ve studii. Všichni způsobilí jedinci poskytnou vzorky krve pro stanovení glykémie nalačno, glykosylovaného hemoglobinu (HbA1c) a plazmatického inzulínu nalačno a podstoupí orální glukózový toleranční test (OGTT) ke stanovení jejich glykemického profilu, podle kterého budou charakterizované jako jedinci s normální glukózovou tolerancí (NGT) nebo jedinci s prediabetem (pre-D) nebo jedinci s diabetem 2. typu (T2D). Úroveň fyzické aktivity bude také hodnocena prostřednictvím Mezinárodního dotazníku fyzické aktivity (IPAQ). Poté budou účastníci každé fáze glukózové tolerance náhodně rozděleni buď na 12 týdnů pravidelného kombinovaného aerobního a odporového cvičení podle pokynů pro jedince před D a T2D, nebo zůstanou sedaví po dobu 12 týdnů. Šest intervenčních skupin tedy bude následujících: i) skupina NGT (NGTG), NGT jednotlivci - bez cvičení, ii) cvičební skupina NGT (NGTG+Ex), NGT jednotlivci, kteří se budou podílet na výcviku a detréninku, iii) pre-D skupina (pre-DG), pre-D jednotlivci - bez cvičení, iv) pre-D cvičební skupina (Pre-DG+Ex), pre-D jednotlivci, kteří se zúčastní tréninku a detréninku, v) skupina T2D (T2DG), T2D jednotlivci - bez cvičení a vi) T2D cvičební skupina (T2DG+Ex), T2D jednotlivci, kteří se budou účastnit školení a detréninku. Randomizace podmínek bude provedena pomocí softwaru generujícího náhodná celá čísla dostupná na internetu (Random.org).

Základní měření budou probíhat v Laboratoři biochemie, fyziologie a výživy cvičení (SmArT Lab), Ústav tělesné výchovy a sportu, Univerzita Thessaly: fyziologická měření (klidová tepová frekvence, klidový systolický a diastolický krevní tlak, klidová rychlost metabolismu) , antropometrické charakteristiky (tělesná výška, tělesná hmotnost, index tělesné hmotnosti), tělesné složení (množství tělesného tuku, beztuková tělesná hmota, tuková hmota, hustota kostí), svalová výkonnost [aerobní kapacita (VO2max), izokinetická síla dolních končetin ( izometrický, koncentrický a excentrický točivý moment extenzorů kolena a flexorů kolena), síla úchopu, síla svalů (výskok protipohybu)]. Kromě toho účastníci poskytnou výkaly pro stanovení GM složení a GM metabolitů [mastné kyseliny s krátkým řetězcem (SCFA)], stejně jako vzorky krve pro stanovení kompletního krevního obrazu (CBC), systémového zánětu [tumor nekrotizující faktor alfa ( TNF-α), interleukin 6 (IL-6), C-reaktivní protein (CRP), zoulin, protein vázající lipopolysacharidy (LBP)], krevní redoxní stav [celková antioxidační kapacita (TAC), kataláza (CAT), karbonyly proteinů (PC), redukovaný glutathion (GSH), oxidovaný glutathion (GSSG), poměr GSH/GSSG, malondialdehyd (MDA), kyselina močová, bilirubin] a lipidový profil [celkový cholesterol (CHO-T), lipoprotein s nízkou hustotou (LDL) , lipoprotein s vysokou hustotou (HDL), triglyceridy (TG)]. Kromě toho účastníci zaznamenají svou stravu prostřednictvím 7denního vyvolání před svou účastí v prvním experimentálním stavu a budou analyzována dietní data. Všechna výše uvedená měření budou opakována po 12týdenním cvičebním zásahu a také po 4týdenním období detréningu. Účastníci, kteří budou zařazeni do pravidelného cvičení, kromě VO2max, dále podstoupí odhad maximální síly hlavních svalových skupin pro stanovení intenzity cvičebního programu každého účastníka; Stanovení aerobní kapacity a svalové síly bude také opakováno po čtyřech týdnech pravidelného cvičení pro potřebnou úpravu intenzity cvičebního programu.