Bewegung bei älteren Erwachsenen mit einem Risiko für Typ-2-Diabetes

Die Auswirkungen von Bewegung auf die Kognition und Gehirnstruktur bei älteren Erwachsenen mit einem Risiko für Typ-2-Diabetes: Eine 3T-MRT-Studie

Ziele/Forschungsfragen:

In dieser Studie umfassten die Forschungsfragen:

1. Beeinflusst zweimal wöchentliches Widerstandstraining die kognitive Funktion im Vergleich zu Gleichgewichts- und Tonusübungen bei älteren Erwachsenen mit Diabetes-Risiko?
2. Kann Widerstandstraining die Gehirnstruktur und das Volumen in verschiedenen Gehirnstrukturen, insbesondere im Hippocampus, im Vergleich zu Gleichgewichts- und Tonustraining (Kontrolle) bei älteren Erwachsenen mit Diabetesrisiko verändern?

Hypothesen:

1. 6 Monate Widerstandstraining verbessern die kognitive Funktion bei älteren Erwachsenen mit Diabetesrisiko im Vergleich zu Gleichgewichts- und Tonustraining. Wir prognostizieren signifikante Verbesserungen der Exekutivfunktion in der mit Widerstand trainierten Gruppe im Vergleich zu der Balance-and-Ton-Gruppe.
2. Ein 6-monatiges Widerstandstraining bewahrt die Struktur und das Volumen des Hippocampus bei älteren Erwachsenen mit Diabetes-Risiko im Vergleich zu Gleichgewichts- und Tonusübungen.

Design:

6-monatige randomisierte kontrollierte Studie, einfach verblindete Studienarme: 1) Experimentell: Widerstandstraining (RT) 2) Kontrolle: Balance-and-Ton (BAT) Training

Methodik:

Screening: Die Teilnehmer führen das erste Screening telefonisch durch. Interessierte Teilnehmer erhalten das Informationsschreiben (per E-Mail oder bevorzugte Methode), um detailliertere Informationen über die Studie zu erhalten. Diejenigen, die berechtigt sind, werden für Basisbewertungen in das Labor kommen.

Ausgangsbewertungen: Die folgenden Fragebögen/Tests/Bewertungen werden ausgefüllt. Die Teilnehmer können einzelne oder alle Tests ablehnen oder sich dafür entscheiden, keine der Fragen zu beantworten. Wenn sie eine Frage nicht beantworten oder einen Test absolvieren, der zur Bestätigung der Eignung erforderlich ist, werden sie vom Rest der Studie ausgeschlossen.

Randomisierung: Sobald die Teilnehmer alle Baseline-Assessments abgeschlossen haben, werden sie mithilfe eines Zufallszahlengenerators nach dem Zufallsprinzip einer von zwei Gruppen zugeteilt. Alle Teilnehmer haben die gleichen Chancen, in die 2 Gruppen aufgenommen zu werden.

Die Gesamtzeit für die Durchführung der Grundlinienbewertungen im Labor (ohne Magnetresonanztomographie; MRT) beträgt 2 bis 2,5 Stunden.

1. Grundlegender demografischer Fragebogen: Wird verwendet, um unsere Stichprobe zu charakterisieren.
2. Functional Comorbidity Index (FCI): Eine 18-Punkte-Liste von Diagnosen, die zur Bestimmung von Komorbiditäten verwendet werden.
3. Schlaffragebogen: Ermittelt Qualität und Quantität des Schlafs über einen Zeitraum von einem Monat und speziell über die vorangegangene Nacht.
4. Activity-Specific Balance Scale (ABC): Ein 16-Punkte-Fragebogen zur Selbstbeurteilung zur Beurteilung des Gleichgewichts und der funktionellen Mobilität. Die Teilnehmer bewerten ihr Gleichgewichtsvertrauen in ihre Fähigkeit, tägliche Aktivitäten auszuführen.
5. The Lawton Instrumental Activities of Daily Living (IADL): Ein Fragebogen zur Selbstbeurteilung, der zur Bewertung der Fähigkeiten zur unabhängigen Lebensführung verwendet wird.
6. Physical Activity Scale for the Elderly (PASE): Wird verwendet, um das Ausmaß der selbstberichteten körperlichen Aktivität zu messen, und besteht aus 12 Fragen zu Freizeit, Haushalt und arbeitsbezogenen täglichen Aktivitäten.
7. Der kanadische Diabetes-Risiko-Fragebogen (CANRISK): Ein 12-Punkte-Fragebogen zur Selbstauskunft, der verwendet wird, um festzustellen, ob die Teilnehmer ein hohes Risiko haben, an Prädiabetes oder Typ-II-Diabetes zu erkranken.
8. Diabetes-Fragebogen: Ein Fragebogen zur Bestimmung des Diabetes-Risikos.
9. Geriatrische Depressionsskala: Ein 15-Punkte-Fragebogen, der verwendet wird, um das Vorhandensein von Depressionen zu testen. Bei Verdacht auf Depression stellt der Primary Investigator (PI) sicher, dass der Teilnehmer eine Kopie des Fragebogens erhält, und rät dem Teilnehmer, einen Termin mit seinem Hausarzt zu vereinbaren, um die Ergebnisse zu besprechen.
10. 12-Item Short Form Survey (SF-12): Selbstberichtete Gesundheitsumfrage.
11. Sechs-Minuten-Gehtest: Wird verwendet, um die aerobe Fitness zu beurteilen. Die Teilnehmer gehen in ihrer gewohnten Geschwindigkeit insgesamt 6 Minuten im Flur außerhalb unseres Labors. Die zurückgelegte Gesamtstrecke in Metern wird aufgezeichnet.
12. Timed Up and Go Test (TUG): Wird zur Beurteilung der Mobilität verwendet. Die Teilnehmer sitzen auf einem Stuhl und müssen aufstehen, eine Strecke von 3 Metern in ihrem üblichen Tempo gehen, sich umdrehen, zu ihrem Stuhl zurückkehren und sich wieder hinsetzen. Die Zeit, um jeden von zwei getrennten Versuchen abzuschließen, wird in Sekunden aufgezeichnet.
13. Short Physical Performance Battery (SPPB): Wird verwendet, um die Ganggeschwindigkeit, das Gleichgewicht und die körperliche Funktion der unteren Extremitäten anhand von Aufgaben zu bewerten, die tägliche Aktivitäten nachahmen; umfasst drei Aufgaben: Gleichgewichtsaufgabe im Stehen, Gehgeschwindigkeitsaufgabe und Stuhlstandtest.
14. Sturzhistorie: Wird verwendet, um die Mobilität und das Sturzrisiko zu beurteilen.
15. One-Repetition Maximum (1RM): Ein physikalisches Maß für die maximale Muskelkraft einer Person während einer einzelnen Wiederholung und wird verwendet, um die gewünschte Belastung für das Widerstandstraining zu bestimmen. Zu den Übungen gehören Beinpresse, Latissimus-Pulldown, Beinbeuger, Brustpresse, Bizeps-Curls, Trizeps-Extensionen und Rudern am Seilzug.
16. Paired Assoziative Learning (PAL) Touchscreen-Aufgabe: Wird verwendet, um das Lernen und Erinnern von drei Objekten zu testen, die einer korrekten räumlichen Position auf dem Bildschirm zugeordnet sind.
17. Trail Unique-Non-Matching-Location (TUNL)-Aufgabe: Dies ist eine funktionierende räumliche Gedächtnisaufgabe, bei der nach einer Verzögerungszeit ein anderer Stimulus (nicht passend) zu dem auf dem Bildschirm präsentierten Stimulus ausgewählt wird. Die Stimuli werden an Orten präsentiert, die weit voneinander entfernt oder nahe beieinander liegen, um das räumliche Gedächtnis herauszufordern.
18. Progressive Ratio (PR) Touchscreen-Aufgabe: Diese Aufgabe testet Motivation und Aufmerksamkeit und beinhaltet das wiederholte Berühren eines quadratischen Stimulus in der Mitte des Bildschirms, um in einem einzigen Versuch Punkte zu erhalten. Die Anzahl der für Punkte erforderlichen Berührungen steigt auf einer Rampenskala, die bei einer Berührung beginnt und dann bei jedem weiteren Versuch um vier erhöht wird. Wenn der Teilnehmer 5 Minuten lang nicht reagiert, wird die Aufgabe beendet und der Punkt der Unterbrechung (Stopp) wird aufgezeichnet.
19. Mini-Mental Status Examination (MMSE): Wird als Screening-Tool für kognitive Beeinträchtigungen verwendet. Dieser 11-Punkte-Test bewertet die globale kognitive Funktion in den Bereichen Orientierung, Registrierung, Aufmerksamkeit und Berechnung, Erinnerung und Sprache. Maximale Punktzahl ist 30.
20. Montreal Cognitive Assessment (MoCA): Wird als Screening-Tool für leichte kognitive Beeinträchtigungen verwendet. Dieser Test bewertet kognitive Fähigkeiten in den Bereichen Aufmerksamkeit und Konzentration, exekutive Funktionen, Gedächtnis, Sprache, visuell-konstruktive Fähigkeiten, konzeptionelles Denken, Rechnen und Orientierung. Maximale Punktzahl ist 30.
21. Alzheimer's Disease Assessment Scale Cognitive Subscale 11 (ADAS-Cog-11): Test mit 11 Aufgaben zur Messung verschiedener kognitiver Funktionen (Gedächtnis, Sprache, Praxis, Aufmerksamkeit). Weit verbreitet in klinischen Studien zur Beurteilung kognitiver Dysfunktionen und der Alzheimer-Krankheit.
22. Trail Making Test (TMT): Wird verwendet, um die Exekutivfunktion in den Bereichen visuelle Aufmerksamkeit (Teil A) und Set-Shifting (die Fähigkeit, die Aufmerksamkeit zwischen einer Aufgabe und einer anderen zu wechseln; Teil B) zu bewerten. Die Zeit zur Durchführung dieses Tests wird in Sekunden aufgezeichnet.
23. Stroop: Wird verwendet, um die Exekutivfunktion in den Bereichen selektive Aufmerksamkeit, Verarbeitungsgeschwindigkeit und kognitive Flexibilität zu bewerten. Die Zeit zur Durchführung dieses Tests wird in Sekunden aufgezeichnet.
24. Ziffernspanne: Wird verwendet, um das Arbeitsgedächtnis zu beurteilen. Die Teilnehmer müssen sich eine Reihe von Zahlenlisten sowohl vorwärts als auch rückwärts merken und abrufen.
25. Bluttests: Wir werden Blutproben entnehmen, um den glykierten Hämoglobin- und Nüchternglukosespiegel zu testen, um den Diabetesstatus (Prädiabetes, Diabetes) und Biomarker der Gehirngesundheit (aus dem Gehirn stammender neurotropher Faktor, insulinähnlicher Wachstumsfaktor 1) zu bestimmen. Blut wird im Bewegungs-Gesundheitslabor abgenommen. Blutentnahmen werden von der Krankenschwester (RN) Arlene Fleischhauer im Labor des Co-Ermittlers (Co-I) Kevin Shoemaker oder von unserer ausgebildeten Forschungsstudentin Olivia Ghosh-Swaby durchgeführt.
26. Fragebogen zur Bereitschaft zur körperlichen Aktivität (PAR-Q): Die Forscher stellen dieses Formular zur Verfügung, das von ihrem Hausarzt ausgefüllt und zurückgesendet werden muss. Das Formular skizziert das Trainingsprogramm in der Studie für den Hausarzt, damit dieser ihn angemessen beraten kann.

MRT-Screening-Formular: Wird verwendet, um die Eignung für MRT-Scans zu prüfen. MRT-Scans werden im Center for Functional and Metabolic Mapping am Robarts Research Institute durchgeführt.

Der einstündige Scan besteht aus Folgendem:

1. Struktur-MRT 3 Tesla (3T)-Scan (T1) zur Untersuchung von Hirnstrukturbildern auf fachspezifische Strukturbilder.
2. Funktionale Ruhezustandskonnektivität zur Untersuchung der Aktivierung im Ruhezustandsnetzwerk.

Übungsintervention: Die Übungsstunden finden 26 Wochen (6 Monate) lang zweimal pro Woche statt. Der Unterricht wird als Gruppenunterricht mit bis zu 5 Teilnehmern pro Klasse durchgeführt. Alle Klassen dauern insgesamt 1 Stunde – 10 Minuten Aufwärmen, 40 Minuten Hauptübungen, 10 Minuten Abkühlen. Die Klassenleiter werden während aller Klassen anwesend sein, um die Teilnehmer auf Kurzatmigkeit und richtige Technik zu überwachen und Risiken/Gefahren während der Übungsklassen zu reduzieren. Dieses Protokoll wurde vom PI ausgiebig verwendet (Liu-Ambrose et al., 2010; Liu-Ambrose et al., 2012; Nagamatsu et al., 2012; Nagamatsu et al., 2013).

WIDERSTANDS-TRAINING: Die Übungen werden im Übungslabor von Kevin Shoemaker im Health Sciences Building durchgeführt. Die Teilnehmer werden die programmierbaren Kraftmaschinen zusammen mit freien Gewichten verwenden, um primäre Muskelgruppen anzusprechen. Außerdem absolvieren sie Mini-Squats, Mini-Lunges und Longe-Walks. Die Teilnehmer absolvieren zwei Sätze mit 6-8 Wiederholungen. Der Trainingsreiz wird mit der "7-RM"-Methode erhöht - wenn 2 Sätze mit 6-8 Wiederholungen in der richtigen Form und ohne Beschwerden ausgeführt werden. Wir werden die Anzahl der absolvierten Sätze und die aufgehobene Last für jede Übung für jeden Teilnehmer in jeder Klasse aufzeichnen.

BALANCE UND TON (Kontrolle): Die Übungen werden im Health Science Exercise Lab (wie oben) durchgeführt. Dazu gehören Dehnübungen, Bewegungsübungen, grundlegende Kernkraftübungen, Gleichgewichtsübungen und Entspannungstechniken. Es wird nur das Körpergewicht aufgebracht (d. h. keine zusätzliche Belastung). Diese Gruppe kontrolliert verwirrende Variablen wie körperliches Training durch Reisen zu den Trainingszentren, soziale Interaktion und Änderungen des Lebensstils nach der Studienteilnahme

Einhaltung: Die Teilnahme am Unterricht wird von den Klassenlehrern aufgezeichnet.

Unerwünschte Ereignisse: Alle unerwünschten Ereignisse, die während des Trainingsunterrichts auftreten, werden aufgezeichnet und sofort gemeldet.

Vertrauensfragebogen: Um die Einheitlichkeit zwischen den Übungsklassen zu gewährleisten und mögliche Programmprobleme zu identifizieren, wurde einmal im Monat ein Fragebogen von einem nicht studienbezogenen Partner ausgefüllt, bei dem er/sie an einer zufällig ausgewählten RT- und BAT-Sitzung teilnahm und diese auswertete.

Monatliche Bewertungen: Während der 6-monatigen Übungsintervention werden die Teilnehmer die folgenden Bewertungen monatlich absolvieren.

1. PAUSE
2. Fallkalender

Abschließende Bewertungen: Alle Baseline-Bewertungen werden nach Abschluss der Studie (26 Wochen) abgeschlossen, EINSCHLIESSLICH MRT-Untersuchung und Blutentnahme mit Zustimmung.

Bedeutung:

Diese Studie wird klären, ob Widerstandstraining eine plausible Intervention für den kognitiven Rückgang bei Personen mit Diabetes-Risiko ist. Die Ergebnisse dieser Studie werden auch einen praktikablen Zeitpunkt für eine Intervention vor dem Einsetzen eines signifikanten Rückgangs bei älteren Erwachsenen mit gestörter metabolischer Homöostase bestimmen. Darüber hinaus hat diese Studie das Potenzial, kostengünstige und zugängliche Strategien zur Verbesserung der kognitiven Funktion bei Personen mit einem Risiko für Verschlechterung zu identifizieren. Angesichts der enormen Belastung (finanziell, Lebensqualität, Unabhängigkeit) des kognitiven Verfalls in unserer alternden Gesellschaft können die möglichen positiven Implikationen unserer Studie nicht hoch genug eingeschätzt werden.