Ein tragbares Gerät und eine KI-gestützte Diät- und Trainingsintervention

Einleitung Die Prävalenz von Fettleibigkeit hat weltweit zugenommen, was zu einem Anstieg der mit Fettleibigkeit verbundenen Erkrankungen und der medizinischen Kosten von Fettleibigkeit führt. Fettleibigkeit ist eine komplexe endokrine und metabolische Störung mit den Merkmalen einer Entzündung des Fettgewebes, einer Remodelling-Hypertrophie und einer Hyperplasie der Adipozyten. Darüber hinaus führt Fettleibigkeit zu einem Ungleichgewicht in der Regulierung von Adipokinen, einer Gruppe von Zytokinen, die im Fettgewebe produziert und ausgeschieden werden. Viele Studien haben die Rolle verschiedener Adipokine untersucht, und Galectin-1 (Gal-1) hat sich als neuartiges Adipokin herausgestellt. Galectine sind kohlenhydratbindende Proteine ​​mit einer Affinität zu β-Galactosiden. Gal-1 wird von verschiedenen Geweben exprimiert und weist ein breites Spektrum biologischer Aktivitäten auf. Es gibt Hinweise darauf, dass Galectin-1 ein Regulator von Immunreaktionen, Entzündungen, Allergien, Homöostase und Entwicklung ist. Gal-1 spielt hauptsächlich eine entzündungshemmende Rolle. Allerdings haben erst in den letzten Jahren Studien gezeigt, dass Gal-1 bei bestimmten Krankheiten entzündungsfördernde Eigenschaften hat, was auf die doppelte Wirkung von Gal-1 hinweist. Die Expression von Gal-1 ist im subkutanen Fettgewebe am höchsten. Gal-1 wurde in der Literatur als neuartiges Adipokin vorgeschlagen, das während der Adipozytendifferenzierung und der Homöostase des Fettgewebes zirkuliert. In Studien am Menschen ist zirkulierendes Gal-1 positiv mit dem Body-Mass-Index (BMI), dem Körperfett und dem Taillenumfang verbunden.

Um das kardiovaskuläre Risiko bei übergewichtigen und adipösen Patienten zu verringern, wird die Förderung von körperlicher Aktivität/Training und Gewichtsabnahme befürwortet. Trainingsprogramme, die den Mindestrichtlinien für körperliche Aktivität entsprechen, sind mit Vorteilen für die kardiovaskuläre Gesundheit verbunden. Mit der Entwicklung der Technologie können tragbare Geräte und APPs mit künstlicher Intelligenz ein wirksames und kostengünstiges Instrument für Patienten sein, indem sie ihre Interaktionen mit Gesundheitsdienstleistern erleichtern. In einer systemischen Überprüfung, die sich auf die Eigenschaften von Fitness-APPs und Wearables konzentrierte, um Benutzern bei der Überwindung von Fettleibigkeit zu helfen, wurde festgestellt, dass die Wearables den Schwerpunkt auf Erinnerungen, Nachverfolgung/Überwachung/Feedback und Ziele/Belohnungen legen. Der Einsatz tragbarer Geräte zur Verbesserung von Prozessen und Ergebnissen im Gesundheitswesen ist vielversprechend für die Gesundheitsförderung bei Patienten mit chronischen Krankheiten wie Fettleibigkeit und Diabetes.

Der Spiegel des zirkulierenden Gal-1 nach durch Ernährung und Bewegung verursachten Veränderungen der Körperzusammensetzung wurde bisher noch nie untersucht. Aus diesem Grund haben wir ein 6-monatiges Diät- und Trainingsprogramm implementiert, bei dem tragbare Geräte und APPs mit künstlicher Intelligenz zum Einsatz kamen, um den Zusammenhang von Veränderungen im zirkulierenden Gal- mit Gewichtsverlust, Körperzusammensetzung und Stoffwechselparametern bei Personen mit Adipositas zu untersuchen.

Materialien und Methoden Teilnehmer dieser Studie wurde ein personalisiertes 6-monatiges personalisiertes Diät- und Trainingsprogramm zur Förderung der Gewichtsabnahme eingeführt. Die Probanden wurden in Ambulanzen der Abteilung für Familienmedizin des National Taiwan University Hospital rekrutiert. An dieser Studie konnten übergewichtige und fettleibige Erwachsene teilnehmen. Die Kriterien für Übergewicht und Fettleibigkeit in Taiwan sind wie folgt: Übergewicht ist definiert als 24 ≤ BMI (kg/m2) ≤ 27; leichte Fettleibigkeit ist definiert als 27 ≤ BMI (kg/m2) ≤ 30; mäßige Fettleibigkeit ist definiert als 30 ≤ BMI (kg/m2) ≤ 35; und schwere Fettleibigkeit ist definiert als 35 ≤ BMI (kg/m2). Die Ausschlusskriterien waren wie folgt: eine Körpergewichtsveränderung von mehr als 3 % in den letzten drei Monaten; eine Vorgeschichte bariatrischer Eingriffe; unbehandelte psychiatrische Störungen; oder derzeit Medikamente einnehmen, von denen bekannt ist, dass sie das Körpergewicht beeinflussen. Diese Studie wurde von der Ethikkommission des National Taiwan University Hospital (202011101RINB) genehmigt und von allen Teilnehmern wurde eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt.

Studiendesign Insgesamt wurden 171 Probanden in den Ambulanzen untersucht. 29 der 171 Teilnehmer wurden nach dem Screening von der Studie ausgeschlossen, da ihr BMI die Kriterien nicht erfüllte. Die restlichen 142 Probanden nahmen zu Studienbeginn an der Analyse der Körperzusammensetzung und der biochemischen Daten teil. 98 dieser Probanden waren bereit, an dem sechsmonatigen Abnehmprogramm zur Diät- und Bewegungsintervention teilzunehmen, während die anderen 44 Probanden es vorzogen, in der Kohorte als Kontrollgruppe zu bleiben. Nach der Einschreibung wurden die Probanden je nach ihren Vorlieben in zwei Gruppen eingeteilt: Eine Gruppe nahm an einem Standard-Diät- und Trainingsprogramm teil, während die andere Gruppe das gleiche Programm zusammen mit einer tragbaren Uhr und APPs für künstliche Intelligenz erhielt. Mit der tragbaren Uhr könnten verschiedene Messwerte verfolgt und überwacht werden, darunter Schritte, Herzfrequenz und Kalorienverbrauch. Ambulante Klinikbesuche waren in Woche 0, Woche 12 und Woche 24 geplant. Bei jedem Besuch wurden persönliche Ernährungs- und Bewegungsschulungen durchgeführt. Die Teilnehmer führten außerdem in Woche 2, Woche 4 und Woche 8 telefonische Beratungen durch die Fallmanager durch. Die Fallmanager boten pro Beratung 10 Minuten lang Ernährungs- und Bewegungsberatung und Coaching an. Medikamente zur Gewichtsreduktion waren während des Trainingsprogramms nicht erlaubt.

Datenerfassung: Gewicht, Größe, systolischer Blutdruck (BP) und diastolischer Blutdruck der Teilnehmer wurden mit einer standardmäßigen elektronischen Waage aus Stadiometer und Blutdruckmessgerät gemessen. Das Körpergewicht wurde auf 0,1 kg genau bestimmt, wobei der Teilnehmer leichte Kleidung trug. Der Taillenumfang wurde von demselben geschulten Bediener gemessen. Für die Skelettmuskulatur, die fettfreie Masse, die Körperfettmasse und den Körperfettanteil wurde eine bioelektrische Impedanzanalyse durchgeführt. Zur Blutanalyse wurden den Teilnehmern nach einer Fastenperiode von mindestens acht Stunden venöse Blutproben entnommen. Serumglukose, Gesamtcholesterin, High-Density-Lipoprotein-Cholesterin (HDL), Low-Density-Lipoprotein-Cholesterin (LDL) und Triglyceridspiegel wurden durch einen automatischen spektrophotometrischen Test (HITACHI 7250, Japan) bestimmt. Der Nüchterninsulinspiegel wurde durch einen Mikropartikel-Enzymimmunoassay unter Verwendung eines AxSYM-Systems (Abbott Laboratories, Dainabot Co, Tokio, Japan) gemessen. Die homöostatische Modellbewertung der Insulinresistenz (HOMA-IR) wurde als indirektes Maß für den Grad der Insulinresistenz angewendet (HOMA-IR = Nüchterninsulin x Nüchternplasmaglukose/22,5, mit Glukose in mmol/L und Insulin in mU/L). Die Serum-Galectin-1-Spiegel (Kat.-Nr.: DGAL10, RD Systems, MN, USA) wurden mit einem ELISA-Kit (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) gemessen, bei dem die quantitative Sandwich-Enzym-Immunoassay-Technik zum Einsatz kam. Sämtliche Körperzusammensetzung, Blutdruck und biochemische Variablen wurden am ersten Tag (Grundlinie) und am Ende der Intervention (Woche 24) gemessen.

Ernährungs- und Bewegungsintervention Die Probanden wurden basierend auf ihren Präferenzen in zwei Gruppen eingeteilt. Jeder Teilnehmer erhielt ein Standard-Diät- und Trainingsprogramm. Für diejenigen, die sich für zusätzliche tragbare Geräte entschieden, wurden eine tragbare Uhr und Apps für künstliche Intelligenz verabreicht. Jedem Teilnehmer wurde empfohlen, ein Tagesziel von 7.500 Schritten anzustreben. Diese Empfehlung steht im Einklang mit der Richtlinie, etwa 150 Minuten aerobe körperliche Aktivität mittlerer Intensität pro Woche zu erreichen, wie sie von der Weltgesundheitsorganisation empfohlen wird. Die Standard-Ernährungserziehung umfasst Anweisungen zur Berechnung der Gesamtkalorienaufnahme und betont die Prinzipien der Mittelmeerdiät . Basierend auf den individuellen Gewohnheiten der Patienten werden maßgeschneiderte Ernährungskonzepte entwickelt, die praktische Ratschläge geben. Jeder Teilnehmer, der sich für ein zusätzliches tragbares Gerät entschieden hatte, lud die APP herunter, um sich mit der Gesundheitsmanagementplattform zu verbinden. Die Benutzeroberfläche der Gesundheitsmanagement-Plattform sammelte spontan Daten zur Anzahl der zurückgelegten Schritte, zur Distanz und zur Herzfrequenz. Die Teilnehmer führten jeden Tag ein Ernährungstagebuch mit einer Smartphone-App. Alle gesammelten Informationen wurden auch auf die Gesundheitsmanagementplattform hochgeladen. Die gut ausgebildeten Fallmanager boten eine Plattform, um die Teilnehmer darin zu coachen, durch Strategien zur Betonung von Erinnerungen, Nachverfolgung/Überwachung/Feedback und Zielen/Belohnungen eine bessere selbstgesteuerte Änderung ihres Lebensstils zu erreichen.