Wirkung von Wärmetherapie und Krafttraining bei Personen mit Typ-2-Diabetes

Materialien und Methoden Design und Umfeld der Studie Die Studie ist eine prospektive, randomisierte, doppelblinde, parallele klinische Nichtunterlegenheitsstudie und wird an der Universidade Federal do Rio Grande do Sul, einer Universität in Südbrasilien, durchgeführt. Dieses Studienprotokoll entspricht der SPIRIT-Empfehlung.

Interventionen Freiwillige, die die Einschlusskriterien erfüllen, werden in die Studie eingewiesen und gebeten, vor der Aufnahme in die Studie eine schriftliche Einverständniserklärung zu unterzeichnen. Die Teilnehmer werden randomisiert in die Interventionsgruppen Control (C), RT oder HT eingeteilt. In der Kontrollgruppe erhalten die Teilnehmer keine Intervention. In der Interventionsgruppe RT führen die Teilnehmer an drei nicht aufeinanderfolgenden Tagen der Woche beaufsichtigte Übungen in einem Fitnessstudio durch. Jede Einheit dauert ca. 60 Minuten und besteht aus Aufwärmen, Widerstandstraining und Abkühlen. Alle Sitzungen werden von qualifizierten Sport- und Bewegungswissenschaftlern für 12 Wochen durchgeführt.

Das RT-Programm besteht aus einer Kombination von Ober- und Unterkörperübungen mit Fitnessgeräten, freien Gewichten und Körpergewicht (funktionelle Übungen) als primärem Widerstand. Die 12-wöchige RT wird in drei Mesozyklen von jeweils vier Wochen unterteilt (siehe Details zu Sätzen, Wiederholungen und Intervallen in Tabelle 1). Zu den Übungen gehören Beinpresse, Kniestrecken und Beincurls, Bizepscurls, Trizepsstrecken, Latziehen, Schulterdrücken, Bankdrücken und Bauchpressen. Vor Beginn des Trainingszeitraums absolvieren die Probanden eine Eingewöhnungssitzung, um die Übungen zu üben, die sie während des Trainingsprogramms weiter ausführen würden, wenn die Trainingsbelastung individuell getestet wurde. Das Widerstandstraining wird mit zwei bis drei Sätzen pro Übung mit Intensitäten zwischen 12 und 15 maximalen Wiederholungen durchgeführt (das schwerstmögliche Gewicht, um insgesamt 12-15 Wiederholungen durchzuführen). Die Intensität der funktionellen Übungen wurde durch die OMNI-Skala gesteuert. Jede Sitzung dauert 60 min.

Die Teilnehmer der HT-Gruppe werden eine Ganzkörperwärmebehandlung nach bisherigen Methoden durchführen. Die Teilnehmer werden an drei nicht aufeinanderfolgenden Tagen der Woche in einer Klimakammer untergebracht, die anfänglich auf 55,0 °C eingestellt ist. Jede Sitzung dauert 60 min. Während der Sitzungen werden ständig rektale Temperatur, Herzfrequenz, Blutdruck und Hitzebeschwerden gemessen.

Strategien für die Aufbewahrung der Studie Die Teilnehmer werden einmal pro Woche beim persönlichen Besuch gebeten, ihre unerwünschten Ereignisse zu überwachen. Darüber hinaus werden Telefonanrufe oder Nachrichten auch verwendet, um die Teilnehmer an geplante oder verpasste Besuche zu erinnern.

Rekrutierung und Zeitplan der Teilnehmer Der Rekrutierungszeitraum für die Studie wird von April 2023 bis Dezember 2025 dauern. Die Teilnehmer werden durch Ankündigung in Zeitungen, elektronischen und sozialen Medien zur Teilnahme an der Studie eingeladen. Abbildung 1 zeigt das Flussdiagramm des Studiendesigns.

Einhaltung Die Einhaltung eines Trainingsprogramms wurde als Einhaltung von mindestens 80 % der empfohlenen oder verschriebenen Trainingsdosis eingestuft. Jeder Teilnehmer, der eine Einhaltung des Trainingsprotokolls von 80 % oder mehr als 36 Sitzungen nachweist, gilt als Teilnehmer. Teilnehmer werden als nicht-adherent oder teilweise adherent eingestuft, wenn ihre Adhärenz weniger als 80 % beträgt.

Statistische Erwägungen Für die Bewertung des Trainingseffekts auf die Plasma-HSP-Spiegel zwischen den Gruppen nach der Intervention nahmen wir eine 80 %-ige Power, ein 5 %-Signifikanzniveau und eine Effektgröße (Cohen's F) von 0,4 an. Wir schätzten eine Abbrecherquote von 10 % und die berechnete Gesamtzahl betrug 22 in jeder Gruppe.

Die Daten des zufällig zugewiesenen Teilnehmers werden nach dem Intention-to-Treat-Prinzip als primäre Wahl und nach dem Per-Protokoll-Prinzip analysiert, wobei Behandlung, Zeit und Wechselwirkung zwischen Behandlung als feste Effekte registriert werden. Gründe und Einzelheiten des jeweiligen Widerrufs werden wir qualitativ dokumentieren. Die Normalität der Daten wird durch den Shapiro-Wilk-Test getestet. Mittelwert und Standardabweichung werden verwendet, um die parametrischen kontinuierlichen Variablen und den Median- und Interquartilbereich für nichtparametrische Variablen zu beschreiben, während absolute und relative Häufigkeiten für kategoriale Variablen verwendet werden. Die Varianzanalyse (ANOVA) wird verwendet, um die Endwerte der Ergebnisse zu vergleichen. Behandlungseffekte (Gruppe, Zeit und Gruppeninteraktion) werden unter Verwendung von Generalized Estimation Equations (GEE) geschätzt, gefolgt vom Post-hoc-Test von Bonferroni (P < 0,05). Eine multiple lineare Regressionsanalyse (Rückwärtsmethode) wird durchgeführt, um den Einfluss von routinemäßiger Pharmakotherapie, Geschlecht und Alter auf die primären und sekundären Ergebnisse zu untersuchen. Für diese Analysen wird das Statistical Package for Social Science Professional Softwareversion 20.0 (IBM Corp., Armonk, NY, USA) verwendet.

Zuteilung Die Zuteilung der Teilnehmer zu den Gruppen erfolgt nach dem Zufallsprinzip anhand einer computergenerierten Zufallszahlenfolge. Diese Sequenz wird im Excel Microsoft-Programm im Verhältnis 1:1 mit Blöcken von acht oder sechs Teilnehmern erhalten, um die berechnete Gesamtzahl zu vervollständigen. Ein verschlossener Umschlag mit dem Zuordnungsschlüssel wird erst zu Beginn der Behandlung im Beisein des Teilnehmers entsprechend der Reihenfolge des Studieneintritts geöffnet.

Aufgrund der Art der Interventionen werden der Forscher, der die Übungssitzungen durchführt, sowie die Teilnehmer nicht verblindet. Um die Maskierung durch den Assessor zu gewährleisten, werden die Probanden gebeten, ihre zugewiesene Gruppe auszulassen und während der Sitzungen zur Ergebnisbewertung nicht über ihre Interventionen zu sprechen. Im Falle einer unbeabsichtigten Entblindung aus irgendeinem Grund benachrichtigt der beteiligte Forscher den leitenden Forscher.

Datenerhebung und -verwaltung Ein Fragebogen wird verwendet, um die soziodemografischen und klinischen Merkmale der Teilnehmer zu erhalten, darunter Alter, Geschlecht, Familienstand, Schulniveau, Diabetesdauer, familiäre Vorgeschichte von Diabetes und selbstberichtete körperliche Aktivität. Medikamente für T2DM werden zu Studienbeginn und am Ende der Studie registriert.

Anthropometrische Messungen, einschließlich Körpergewicht, Größe, berechneter Body-Mass-Index (kg/m2), Änderungen des Taillen- und Hüftumfangs, werden beim ersten und letzten Besuch aufgezeichnet. Das Gewicht wird auf einer digital geeichten Waage mit einer maximalen Kapazität von 150 kg und einer Genauigkeit von 100 g gemessen. Die Höhe wird mit einem an der Waage befestigten vertikalen Stadiometer mit einer Kapazität von 2 m/0,1 cm (Urano®, Canoas, Brasilien) bestimmt. Taillen- und Hüftumfang werden mit einem unelastischen Maßband (2 m/0,1 cm) gemessen. Die körperliche Gesamtzusammensetzung wird durch Dual-Energy-Röntgenabsorptiometrie (DEXA-Scan – Lunar iDXA, GE Healthcare, Buckinghamshire, UK) bewertet.

Nach dieser Bewertung führen die Personen einen selbstbegrenzten maximalen Belastungstest auf einem Laufband durch, um die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2-Spitze) und die maximale Herzfrequenz zu bestimmen, die von einem Team erfahrener Trainingsphysiologen überwacht werden. Der Test wird nach dem Bruce-Protokoll durchgeführt. Die Sauerstoffaufnahme (VO2) und die Kohlendioxidproduktion (VCO2) werden durch ein computergestütztes Gasaustauschsystem Atemzug für Atemzug bestimmt und unter Verwendung eines 20-Sekunden-Mittelungssignals analysiert. Der Grundumsatz wird im schnellen Zustand analysiert (Quark CPET, Cosmed, Italien).

Beim ersten und letzten Besuch im Labor werden Blutproben entnommen und 10 Minuten lang bei 1000 g zentrifugiert, um Plasma oder Serum abzutrennen, das für die weitere Analyse biochemischer Parameter aufbewahrt wird. Gesamtglukose, C-reaktives Protein, HDL-Cholesterin, HbA1c und Triglyceride werden in einem automatisierten System Cobas C111 (Roche Diagnostics, Basel, Schweiz) bestimmt. LDL-Cholesterin wird nach der Friedewald-Gleichung berechnet. Die Insulinresistenz wird anhand der Methode der Homöostatischen Modellbewertung (HOMA-IR) basierend auf Insulin- und Nüchternglukosespiegeln berechnet.

Für die Mikrobiota-Analyse wird die Silica-Membran-basierte DNA-Reinigung aus Fäkalien mit dem qualitativ hochwertigen Nukleinsäure-Extraktionskit QIAmp Blood and Body Fluid (Qiagen, Kanada) durchgeführt. Die hypervariable Region V3-V4 des 16 S rRNA-Gens wird amplifiziert und auf einem Illumina MiSeq sequenziert. Sequenzen werden in Mothur (v.1.41.1) 23 mit modifizierten Verfahren verarbeitet, wie zuvor beschrieben. Die Sequenzen werden dann mit der SILVA 16 S rRNA-Datenbank (v 132) abgeglichen.

Für entzündliche Biomarker und Plasma-LPS-Spiegel wird das Blut 10 Minuten lang bei 1000 g zentrifugiert und das Serum zur weiteren Analyse durch die ELISA-Technik (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) unter Verwendung handelsüblicher Kits eingefroren (-80 °C). , TNF-α, IL-1, IL-4, IL-5, IL-6, IL-10 und IL-13 (Human-ELISA-Kits, Sigma-Aldrich, St. Louis, MI, USA).

In Anbetracht der Bedeutung der HSR für die Stressanpassung werden wir die Fähigkeit von Leukozyten (eine Hauptquelle für zirkulierendes HSP72 und repräsentativ für die Stressreaktion von Immunzellen) testen, HSP72 unter Hitzestressbedingungen freizusetzen (eine normale und erwartete Reaktion in gesunden Zellen). ). Wir werden diese Strategie verwenden, um zu vergleichen, ob verschiedene Interventionen die HSR bei Diabetes verbessern könnten. Kurz gesagt wurde Vollblut nach der Entnahme sofort bei zwei verschiedenen Temperaturen inkubiert: 37 °C (Kontrolle) und 42 °C (Hitzestress) für 2 h in einem Wasserbad. Nach der Inkubation wird das Gesamtblut zentrifugiert, um das Plasma zu isolieren. Plasma wird für die Analyse von eHSP72 26 verwendet. Zur Quantifizierung der HSP72-Proteinspiegel im Plasma wird ein hochempfindliches EIA-Verfahren (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) (EKS-715 Stressgen, Victoria, Kanada) verwendet, wie zuvor beschrieben 27. Die Signalübertragung von Entzündungszellen in PBMC (NF-kB; TLR2 e 4, TRIF, IKKi/IKKε, e MyD88) wird durch Western Blot analysiert, wie zuvor beschrieben 28.

Flussvermittelte Dilatation Die flussvermittelte Dilatation (FMD) der Brachialarterie wird als Reaktion auf eine Hyperämie unter Verwendung eines Ultraschallgeräts (Toshiba-Modell Nemio XG, Japan) als indirekte Messung der Endothelfunktion durchgeführt, angepasst an die aktuellen Richtlinien. (THIJSSEN DHJ et.al., 2011).

Trinkprotokoll Am Vortag der Hitzeeinwirkung werden die Teilnehmer angewiesen, 12 ml·kg-1 Wasser zu trinken (zusätzlich zur üblichen Flüssigkeitsaufnahme). Am Morgen des Tages der experimentellen Sitzung in der Hitze werden die Teilnehmer angewiesen, zusätzlich zur üblichen Flüssigkeitsaufnahme 6 ml·kg-1 Wasser zu sich zu nehmen, um den Zustand der Euhydration sicherzustellen. Vor dem Eintritt in die Umweltkammer wird eine Urinsammlung durchgeführt, um den Hydratationszustand zu verifizieren, wobei das spezifische Gewicht durch ein Refraktometer 29 verwendet wird; 30 und die Farbe durch eine bestimmte Skala 31. Es wird ein Grenzwert für das spezifische Gewicht des Urins von 1,25 angewendet. Bei höheren Werten trinken die Teilnehmer 200-250 ml Wasser und warten 30 Minuten vor der Hitzeeinwirkung.

Sicherheit und unerwünschte Ereignisse Die Teilnehmer werden während und mindestens 30 Minuten nach dem Eingriff unter ständiger ärztlicher Aufsicht stehen, um unerwünschte Ereignisse zu vermeiden. Die folgenden leichten und mittelschweren Nebenwirkungen können auftreten: Trainingsprotokolle, insbesondere bei maximaler Anstrengung, können zu Beschwerden führen (Übelkeit, Muskelkater). Die Wärmetherapie hat sich für die meisten Menschen als sicher erwiesen. Bei einigen Teilnehmern ist es jedoch möglich, dass die höhere Temperatur zu einem thermischen Unbehagen führt. Die kardiovaskulären Veränderungen, wie erhöhte Herzfrequenz und erhöhter Blutdruck, sind zu erwarten und nicht schädlich. Schließlich kann nach dem Protokoll eine leichte Dehydrierung beobachtet werden. Dies wird mit der richtigen Flüssigkeitszufuhr danach abgeschwächt.

Ethische Erwägungen Die Studie hält sich strikt an die Protokolle bezüglich Einverständniserklärung, Vertraulichkeit und Anonymität. Eine Einverständniserklärung mit Richtlinien, Zielen des Projekts, Beschreibung der Verfahren, möglichen Risiken und Vorteilen wird bereitgestellt. Die Teilnehmer werden auch darüber informiert, dass die Teilnahme freiwillig ist und sie jederzeit von der Studie zurücktreten können. Diese Studie wird in Übereinstimmung mit der Deklaration von Helsinki durchgeführt und wurde vom institutionellen Prüfungsausschuss der Einrichtung genehmigt (Verfolgungsnummer: 38626420.6.0000.5347) und in der Clinical Trials Database registriert. Alle Dateien mit den Daten der Teilnehmer werden in einem sicheren, passwortgeschützten Datenbankdokument gespeichert, auf das nur autorisierte Mitglieder des Forschungsteams zugreifen können.