Træningsinducerede glykæmiske variationer og hybride lukkede systemer (SAFE-T1D)

Personer med type 1-diabetes mellitus (T1DM) er konstant i risiko for hypoglykæmi, som er en af ​​de vigtigste barrierer for at opnå optimal glykæmisk kontrol.

Fysisk aktivitet (PA) i T1DM er karakteriseret ved en ubalance mellem hepatisk glukoseproduktion og glukoseafledning i musklen, øget insulinfølsomhed og nedsat modregulerende hormonrespons. PA kunne således øge risikoen for hypoglykæmi ved T1DM. Hypoglykæmi kan opstå under træning, såvel som under restitution, og frygt for hypoglykæmi resulterer ofte i enten undgåelse af træning eller overkompenserende behandlingsadfærd, som igen resulterer i forværret metabolisk kontrol og øget kardiometabolisk risiko.

Kompleksiteten af ​​glukosehomeostase og et utilstrækkeligt teknologiniveau forhindrer stram blodsukkerregulering (BG). Studier af kunstig bugspytkirtel i lukket kredsløb har vist reduktion i risikoen for hypoglykæmi og stigning i tid i området (70-180 mg/dl) hos T1DM-patienter. Selvom disse systemer fungerer ret godt på hypoglykæmi natten over, er det fortsat et problem at forhindre lavt BG under og umiddelbart efter træning på grund af kombinationen af ​​en dramatisk stigning i insulinfølsomhed med den forsinkede indtræden af ​​subkutan insulin. At informere insulindosering af PA kan mindske denne risiko. Den glykæmiske reaktion på træning varierer baseret på træningstype (aerob eller modstand), men også baseret på træningens intensitet og varighed. De fleste eksisterende hybrid closed-loop (HCL) systemer bruger Dexcom G6 glukosesensoren, som har vist god nøjagtighed under aerob træning, modstand og høj intensitet interval træning (HIIT).

Gældende HCL-systemer giver mulighed for at meddele træning til systemet, og denne information tages med i insulindoseringsberegningen. Som et resultat sætter systemet et højere glykæmisk mål, øger insulinfølsomhedsfaktoren og/eller undgår korrektionsbolus under træning. Disse systemer præsterer godt til at forebygge hypoglykæmi, men kompensatorisk hyperglykæmi på grund af højere kulhydratindtag og lavere insulintilførsel følger ofte. Et af de største problemer med eksisterende HCL-systemer er, at træning betragtes som en binomial enhed, enten til stede eller fraværende, og faktorer som intensitet, varighed eller type træning tages ikke i betragtning. Disse træningsvariabler kan dog bidrage til at fremkalde helt forskellige glykæmiske reaktioner på træning. Endnu mere tager disse systemer ikke højde for den forsinkede effekt af træning, det vil sige den såkaldte aktivitet om bord (AOB), en kvantitativ repræsentation af den tidligere udførte PA, der stadig påvirker BG-niveauerne, og som er ansvarlig for hypoglykæmi efter træning, nogle gange flere timer efter en træningssession. Aktuelle anbefalinger om, hvordan man håndterer BG-niveauer under træning, er endnu ikke blevet fuldt testet i forbindelse med et lukket sløjfesystem.

Nærværende undersøgelse har til formål at udvikle en ny og forbedret algoritme, der bruger information om trænings-/fysisk aktivitetsvariabler til at forudsige glykæmiske variationer og modulere insulinbehandling i overensstemmelse hermed for at undgå hypo- og hyperglykæmi og opretholde glykæmiske niveauer i det ønskede område. Dette hovedmål skal nås på en flertrins måde. Det første trin vil bestå i dataindsamling. Data vedrørende træning/fysisk aktivitet vil blive indsamlet i to forskellige indstillinger. Først gennem de forskellige træningspas vil træningsrelaterede data hentet fra pulsmåler, styrketræningsmaskiner blive indsamlet. For det andet vil data vedrørende spontan fysisk aktivitet/stillesiddende adfærd uden for eksperimentelle rammer blive indsamlet gennem bevægelsessporere. Data i forhold til glykæmiske variationer, afledt af CGM'er og data i forhold til insulin- og kulhydratindtag fra insulinpumper og maddagbøger. Gennem de eksperimentelle træningssessioner vil efterforskere være i stand til at evaluere effektiviteten af ​​hybride lukkede sløjfesystemer til at opretholde glukoseniveauer i området (70-180 mg/dl) og til at forhindre både hypo- og hyperglykæmi under og efter træning af forskellig varighed , intensiteter og typer. I et andet trin vil forholdet mellem træningsvariabler afledt af både eksperimentelle sessioner og PA-monitorering uden for de eksperimentelle sessioner og glykæmiske, insulin- og kulhydratvariationer med fysisk aktivitet blive undersøgt.

Det tredje og sidste trin vil omfatte yderligere dataanalyse, test, modellering og in-silico-simuleringer for at estimere ydeevnen af ​​et nyt beslutningsstøttesystem for PA-informeret insulindosering i forhold til standard insulindosering.

Studiedesign Deltagere Halvtreds mænd og kvinder med T1DM vil deltage i undersøgelsen. Foreløbig test Ved underskrivelse af det informerede samtykke vil deltagernes basisdata blive indsamlet. Derefter vil den foreløbige test finde sted i Exercise Physiology Lab på universitetet i Rom Foro Italico. Det maksimale hjerte-lunge-iltforbrug (VO2peak) vil blive vurderet ved hjælp af en gradueret cyklus-ergometer (Lode, Groningen, Holland) træningstest til frivillig udmattelse. Den maksimale effekt (Wmax) opnået under testen vil blive brugt til at standardisere træningsordination.

1-RM testen vil blive udført til evaluering af den dynamiske maksimale muskelstyrke. Testen vil blive udført før randomisering, for skubbevægelser i underkroppen og skub- og trækbevægelser for overkroppen på henholdsvis benpress, brystpres og lav række Biostrength®-linjemaskiner (Technogym S.p.A., Cesena, Italien). 1-RM evalueringen vil være nyttig til bestemmelse af individernes belastning under træningsprogrammet. Under testen vil hastigheden af ​​bevægelsen blive registreret til analyse af muskelspidseffekten. Før de bliver tildelt nogen af ​​træningsforsøgene, vil deltagerne blive bedt om at bære en GENEActiv aktivitetsmonitor ved håndleddet i syv på hinanden følgende dage under frie leveforhold. GENEActiv-enheder er håndledsbårne instrumenter, der bruges til evaluering af frit levende aktiviteter. Disse enheder, som vil blive leveret af Exercise Physiology Lab, leverer rådata til fysisk aktivitet, stillesiddende adfærd og søvnanalyse, og registrerer bevægelses-, lys- og temperaturdata. Deltagerne vil blive forsynet med en standardiseret diæt i hele undersøgelsens varighed og vil blive bedt om at føre en maddagbog på de syv dage, de har accelerometeret på, 24 timer før træningsforsøgene og på dagene med træningsforsøg.

Træningsforsøg Patienterne vil gennemgå fire forskellige træningsforsøg, aerob træning med moderat intensitet (MIE), intervaltræning med høj intensitet (HIIE), modstandsøvelse (RE) og kombineret aerob og modstandsøvelse (COMB). De samme træningsforsøg vil blive udført under to forskellige tilstande: Træningstilstand sat til "on" eller træningstilstand sat til "off" på insulinpumpen. Patienterne vil også bære et accelerometer og en pulsmåler på forsøgsdagene. De fire træningspas vil have samme varighed på 50 min. opdelt i 5 min opvarmning, 40 min arbejde og 5 min nedkøling. De 40 minutters arbejde vil variere mellem forsøgene som følger.

Moderat intensitetstræning vil bestå af kontinuerlig træning på et cykelergometer ved 40 % Wmax.

Højintensiv intervaltræning vil bestå af tre 10-minutters perioder med intervaltræning i forholdet 1:1 arbejde:hvile (5 x 1-min. intervaller ved 90 % Wmax med et minuts restitution ved 25 % Wmax mellem intervallerne) afbrudt af 3 min. genvinding ved 25 % Wmax.

Modstandsøvelsen vil omfatte et kredsløb af 8 grupper af øvelser gentaget i 3 sæt af 12 gentagelser hver på 70 % af 1-RM. Alle øvelser vil blive udført på de samme maskiner, der bruges til styrkeevalueringer under indledende test (Biostrength® line-maskiner, Technogym S.p.A., Cesena, Italien), hvilket vil muliggøre præcis individualisering af modstandsøvelser, registrering af sessioner og nøjagtig reproducerbarhed ved næste træningsforsøg. for hver patient.

Kombineret træning vil bestå af 20 minutters træning med moderat intensitet ved 40 % Wmax på et cykelergometer efterfulgt af 20 minutters modstandstræning bestående af en kredsløbstræning af 4 grupper af øvelser gentaget i 3 sæt af 12 gentagelser hver med 70 % af 1 -RM.

Eksperimentelt design Deltagerne vil blive tildelt de otte træningsforsøg (MIE-ON, HIIT-ON, RE-ON, COMB-ON, MIE-OFF, HIIT-OFF, RE-OFF, COMB-OFF) i tilfældig rækkefølge. Randomisering vil blive udført af en computergenereret sekvens. Hver træningssession vil være adskilt med mindst 7 dage.

Deltagerne vil blive bedt om at afstå fra anstrengende træning 48 timer før træningsforsøget. Dagen før træningsforsøgene vil deltagerne blive bedt om at følge en standard diæt og holde et madmejeri.

Om morgenen af ​​forsøget, vil patienter præsentere i laboratoriet kl. 9.00, 2 timer efter en standard morgenmad, som blev foregået af en insulinbolus beregnet af deltagernes bolusberegner. Når de er allokeret til et af "ON" træningsforsøgene, vil patienterne blive bedt om at aktivere træningstilstanden (midlertidigt højere mål) fra 2 timer før det forventede træningsforsøg til afslutningen af ​​træningsforsøget. Når de er allokeret til et af "OFF" træningsforsøgene, vil patienterne starte træningsforsøget uden at annoncere træning til pumpen. Puls, frekvens af opfattet anstrengelse (RPE), effekt, vinkelhastighed, antal gentagelser og træningsbelastning vil alle blive registreret under træningspas. CGM-data, kulhydratindtag og insulinleveringsdata vil blive registreret i de følgende 24 timer.