Zelluläre Anpassungen an das Training bei Patienten mit Typ-2-Diabetes (TrainAiD)
Körperliches Training kann die metabolische Gesundheit bei Patienten mit Insulinresistenz und/oder Typ-2-Diabetes (T2D) verbessern. Die zellulären und molekularen Veränderungen, die den Verbesserungen der metabolischen Gesundheit zugrunde liegen, sind multifaktoriell und werden nur teilweise verstanden, beinhalten aber höchstwahrscheinlich eine Anpassung auf einer Multi-Organ-Ebene, die eine Verbesserung der Glukoseaufnahme der Skelettmuskulatur und der Insulinsensitivität des Fettgewebes umfasst.
Das Ziel dieses Projekts ist es, die transkriptionellen Unterschiede in Skelettmuskulatur und Fettgewebe zu Studienbeginn und nach einem 3-monatigen körperlichen Trainingsprogramm bei adipösen Patienten mit und ohne T2D zu untersuchen und diese Informationen zu nutzen, um neue therapeutische Ziele zur Verbesserung der Glukoseverwertung zu identifizieren und Insulinsensitivität bei Patienten mit T2D.
Damit wollen die Forscher Antworten auf die Frage finden: Welcher Mechanismus steckt hinter der Wirkung von körperlicher Aktivität auf die Insulinsensitivität bei Typ-2-Diabetes?
Studienübersicht
Status
Bedingungen
Intervention / Behandlung
Detaillierte Beschreibung
Hintergrund und Ziel
Körperliches Training kann die metabolische Gesundheit bei Patienten mit Insulinresistenz und/oder Typ-2-Diabetes (T2D) verbessern. Die zellulären und molekularen Veränderungen, die den Verbesserungen der metabolischen Gesundheit zugrunde liegen, sind multifaktoriell und werden nur teilweise verstanden, beinhalten aber höchstwahrscheinlich eine Anpassung auf einer Multi-Organ-Ebene, die eine Verbesserung der Glukoseaufnahme der Skelettmuskulatur und der Insulinsensitivität des Fettgewebes umfasst.
Die Literatur zu den Auswirkungen einer akuten Trainingseinheit auf die Glukoseaufnahme in der Skelettmuskulatur ist umfangreich, aber bisher fehlen Studien, die die spezifischen molekularen Grundlagen für die insulinsensibilisierende Wirkung von regelmäßigem körperlichen Training untersuchen.
Das Ziel dieses Projekts ist es, die transkriptionellen Unterschiede in Skelettmuskulatur und Fettgewebe zu Studienbeginn und nach einem 3-monatigen körperlichen Trainingsprogramm bei adipösen Patienten mit und ohne T2D zu untersuchen und diese Informationen zu nutzen, um neue therapeutische Ziele zur Verbesserung der Glukoseverwertung zu identifizieren und Insulinsensitivität bei Patienten mit T2D.
Damit wollen die Forscher Antworten auf die Frage finden: Welcher Mechanismus steckt hinter der Wirkung von körperlicher Aktivität auf die Insulinsensitivität bei Typ-2-Diabetes?
Methoden
Dreißig adipöse Patienten mit (n=15) und ohne (n=15) Typ-2-Diabetes werden in die Studie aufgenommen.
Design: Kohortenstudie Intervention: 12 Wochen Interventionszeitraum bestehend aus Aerobic-Übungstraining 3 Sitzungen/Woche, 45 min/Sitzung. Alle Trainingseinheiten werden betreut. Aerobic-Training wird als Ergometer-Fahrradtraining mit einer Intensität von 70 % der maximalen Sauerstoffaufnahme (x2/Woche) durchgeführt. und Ruderergometertraining bei 70 % der maximalen Herzfrequenz (x1/Woche). In Woche 3, 6 und 9 wird VO2max gemessen, um eine ausreichende Anpassung der Arbeitsbelastung während der Trainingseinheiten sicherzustellen.
Experimentelle Methoden: Vor (1-2 Wochen) und nach dem Eingriff werden folgende Tests und Messungen durchgeführt:
Tag A: (Nächtliches Fasten. Dauer ca. 3 Std.)
- Dual-Energy-Röntgen-Absorptiometrie (DXA)-Scan (Körperzusammensetzung und Körperfett)
- Stufenbelastungstest auf einem Fahrrad-Ergometer (maximale Fettoxidationsrate)
- Maximaler Sauerstoffverbrauchstest (VO2max)
- Handgriffstärke (per Dynamometer)
- Beinkraft (Power Rig und Sit-to-Stand-Test)
Tag B: (Nächtliches Fasten. Dauer ca. 9 Stunden)
- 2-stufige euglykämische, hyperinsulinämische Klemme
- Muskelbiopsie Vastus lateralis
- Fettbiopsie subkutaner Unterbauch
- Durchflussmessungen (Femoralarterie durch Doppler-Ultraschall und Unterarm durch Dehnungsmessstreifen-Plethysmographie)
- Energieverbrauch (Methode mit belüfteter Haube)
Tag A und B werden nach Abschluss der Trainingsintervention wiederholt.
Analytische Methoden:
- Muskel- und Fettbiopsien: Mitochondriale Atmungskapazität und Produktion reaktiver Sauerstoffspezies. Einzelkern-RNA-Sequenzierung (snSeq). Bestimmung des Fasertyps und Kapillarisierung.
- Blutproben: Hormone, Stoffwechselprodukte und Substrate (z. B. Insulin, Katecholamine, Cortisol, Glukose, Laktat, Pyruvat, Ketonkörper, Zytokine und Myokine). Plasmaproteomische/peptidomische Analyse.
Zusammenfassend wird diese Studie Zelltypen und Gene in Skelettmuskeln und Fettgewebe aufzeigen, die durch Training beeinflusst werden und/oder die eine unterschiedliche Regulation bei Patienten mit T2D im Vergleich zu Kontrollpersonen zeigen.
Statistische Überlegungen:
Eine Power-Berechnung zeigt, dass ein signifikanter Unterschied in der trainingsinduzierten Insulinsensitivität nachweisbar ist, wenn n ≥ 10 ist, basierend auf einer Power = 0,95 und einem auf P < 0,05 gesetzten Signifikanzniveau. Dies ermöglicht eine Abbrecherquote von 15-20 % mit einem gewissen Spielraum. Die Analyse gemischter Modelle wird für die Datenanalyse phänotypischer Daten und bioinformatische Werkzeuge für die snSeq-Daten und für die Interaktion zwischen Gen- und Phänotyp-Expression verwendet.
Ethische Überlegungen:
Das Projekt wurde am 15. Dezember 2020 von der regionalen Ethikkommission der Hauptstadtregion (H-20046605) genehmigt.
Studientyp
Einschreibung (Voraussichtlich)
Phase
- Unzutreffend
Kontakte und Standorte
Studienkontakt
- Name: Maria Hansen, MD
- Telefonnummer: +4529210442
- E-Mail: mariahan@sund.ku.dk
Studienorte
-
-
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Copenhagen, Dänemark, 2200
- Rekrutierung
- Xlab, Faculty of Health and Medical Sciences, University of Copenhagen
-
Kontakt:
- Flemming Dela, MD, DMSc
-
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Teilnahmekriterien
Zulassungskriterien
Studienberechtigtes Alter
Akzeptiert gesunde Freiwillige
Studienberechtigte Geschlechter
Beschreibung
Einschlusskriterien:
- Übergewichtig bis fettleibig (BMI 28-35 kg/m2)
- Normales Ruhe-EKG
Spezifisch für Patienten mit T2D:
- Bei antiglykämischer Behandlung mit Diät +/- Metformin, SLGT-2-Inhibitoren, Sulfonylharnstoff, GLP1-RA oder DPPV-4-Inhibitoren
- Zeit seit Diagnose max. 4 Jahre
Ausschlusskriterien:
- Diagnose einer Herz-Kreislauf-Erkrankung (leichte bis mittelschwere Hypertonie erlaubt, definiert als Verschreibung von maximal zwei verschiedenen blutdrucksenkenden Medikamenten)
- Epilepsie
- Nierenerkrankung (GFR<50 ml/min)
- Regelmäßige Bewegungsaktivität
- Unfähigkeit, Fahrrad- und Ruderergometerübungen durchzuführen
- Unfähigkeit, die dänische Sprache zu verstehen (schriftlich und mündlich)
Spezifisch für Patienten mit T2D:
- Insulinbehandlung
Studienplan
Wie ist die Studie aufgebaut?
Designdetails
- Hauptzweck: GRUNDWISSENSCHAFT
- Zuteilung: NON_RANDOMIZED
- Interventionsmodell: PARALLEL
- Maskierung: KEINER
Waffen und Interventionen
Teilnehmergruppe / Arm |
Intervention / Behandlung |
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EXPERIMENTAL: Diabetes
Aerobic-Übungstraining
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12 Wochen Interventionszeitraum bestehend aus Aerobic-Übungstraining 3 Sitzungen/Woche, 45 min/Sitzung.
Alle Trainingseinheiten werden betreut.
Aerobic-Training wird als Ergometer-Fahrradtraining mit einer Intensität von 70 % der maximalen Sauerstoffaufnahme (x2/Woche) durchgeführt.
und Ruderergometertraining bei 70 % der maximalen Herzfrequenz (x1/Woche).
In Woche 3, 6 und 9 wird VO2max gemessen, um eine ausreichende Anpassung der Arbeitsbelastung während der Trainingseinheiten sicherzustellen.
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EXPERIMENTAL: Gesund
Aerobic-Übungstraining
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12 Wochen Interventionszeitraum bestehend aus Aerobic-Übungstraining 3 Sitzungen/Woche, 45 min/Sitzung.
Alle Trainingseinheiten werden betreut.
Aerobic-Training wird als Ergometer-Fahrradtraining mit einer Intensität von 70 % der maximalen Sauerstoffaufnahme (x2/Woche) durchgeführt.
und Ruderergometertraining bei 70 % der maximalen Herzfrequenz (x1/Woche).
In Woche 3, 6 und 9 wird VO2max gemessen, um eine ausreichende Anpassung der Arbeitsbelastung während der Trainingseinheiten sicherzustellen.
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Was misst die Studie?
Primäre Ergebnismessungen
Ergebnis Maßnahme |
Maßnahmenbeschreibung |
Zeitfenster |
|---|---|---|
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Insulinsensitivität
Zeitfenster: Veränderung vom Ausgangswert nach 12 Wochen
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Euglykämische hyperinsulinämische Klemme
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Veränderung vom Ausgangswert nach 12 Wochen
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Blutfluss
Zeitfenster: Veränderung vom Ausgangswert nach 12 Wochen
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Pulswellen-Doppler-Ultraschall (A.
femoralis) und Venenverschluss DMS-Plethysmographie (Unterarm)
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Veränderung vom Ausgangswert nach 12 Wochen
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Die Genexpression wird bei zellulärer Auflösung unter Verwendung von Einzelkernsequenzierung quantitativ bestimmt
Zeitfenster: Veränderung vom Ausgangswert nach 12 Wochen
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Die snSeq-Daten werden mit modernsten Computeransätzen analysiert, um Änderungen in der Zelltypzusammensetzung und Unterschiede in Genexpressionsmustern bestimmter Zelltypen zu erkennen.
Diese Ansätze umfassen: I) Normalisierungen von Rohzählungen; II) Merkmalsauswahl basierend auf den meisten variablen Genen; III) Conos- oder Canonical-Korrelationsanalyse, um die Zellen über Proben hinweg auszurichten; IV) Visualisierung unter Verwendung von Dimensionsreduktionsansätzen wie Uniform Approximation and Projection (UMAP) und t-distributed Stochastic Neighbor Embedding (t-SNE); V) RNA-Geschwindigkeits- und -Trajektorien-Inferenzmethoden, um Änderungen in Zelltypidentitäten zu verfolgen.
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Veränderung vom Ausgangswert nach 12 Wochen
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Sekundäre Ergebnismessungen
Ergebnis Maßnahme |
Maßnahmenbeschreibung |
Zeitfenster |
|---|---|---|
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Glukose-Homöostase
Zeitfenster: Veränderung vom Ausgangswert nach 12 Wochen
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Änderungen der HbA1c-Konzentration
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Veränderung vom Ausgangswert nach 12 Wochen
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Herz-Lungen-Fitness
Zeitfenster: Baseline und nach 3, 6, 9 und 12 Wochen Aerobic-Übungstraining
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Änderungen der maximalen Sauerstoffaufnahme
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Baseline und nach 3, 6, 9 und 12 Wochen Aerobic-Übungstraining
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Mitarbeiter und Ermittler
Sponsor
Mitarbeiter
Ermittler
- Hauptermittler: Flemming Dela, MD, DMSc, University of Copenhagen
Studienaufzeichnungsdaten
Haupttermine studieren
Studienbeginn (TATSÄCHLICH)
Primärer Abschluss (ERWARTET)
Studienabschluss (ERWARTET)
Studienanmeldedaten
Zuerst eingereicht
Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat
Zuerst gepostet (TATSÄCHLICH)
Studienaufzeichnungsaktualisierungen
Letztes Update gepostet (TATSÄCHLICH)
Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt
Zuletzt verifiziert
Mehr Informationen
Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie
Schlüsselwörter
Zusätzliche relevante MeSH-Bedingungen
Andere Studien-ID-Nummern
- Training Adaptations in T2D
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Beschreibung des IPD-Plans
Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen
Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt
Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt
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