Ejercicio físico y respuestas medidas por HIF-1 en la EPOC (ECOPDHIF-1)

1. Objetivo general

   Determinar el efecto de un programa de ejercicio físico sobre las respuestas mediadas por HIF-1 en pacientes con EPOC residentes a 2600 m.s.n.n.

2. Pregunta de investigación.

   ¿Cuál es el efecto de un programa de ejercicio físico sobre las respuestas mediadas por HIF-1 en pacientes con EPOC residentes a 2600 m.s.n.n?

3. Tipo de estudio.

   Se presenta como un estudio cuasiexperimental con comparación intra e intergrupo antes y después, con un grupo de control externo. Se realizarán dos observaciones en el tiempo (pre y post test); Las comparaciones se realizarán intragrupo y entre grupos, de la siguiente manera:

   Grupo experimental 1:

   • G1: Personas con diagnóstico de EPOC estratificado en GOLD 1-2.
   • O1: Medición de HIF-1, HADC 7, Síntesis de EPO, Síntesis de VGEF, FEV1, Hemograma.
   • X: Aplicación del programa de ejercicio físico.
   • O2: Medición HIF-1, HADC 7, Síntesis de EPO, Síntesis de VGEF, FEV1, Hemograma.

   Grupo experimental 2:

   • G2: Personas con diagnóstico de EPOC estratificadas en GOLD 3-4.
   • O3: Medición HIF-1, HADC 7, Síntesis de EPO, Síntesis de VGEF, FEV1, Hemograma.
   • X: Aplicación del programa de ejercicio físico.
   • O4: Medición HIF-1, HADC 7, Síntesis de EPO, Síntesis de VGEF, FEV1, Hemograma.

   Grupo de control:

   • G3: Personas sin diagnóstico de EPOC.
   • O5: Medición de HIF-1, HADC 7, Síntesis de EPO, Síntesis de VGEF, FEV1, Hemograma.
   • X: Aplicación del programa de ejercicio físico.
   • O6: Medición HIF-1, HADC 7, Síntesis de EPO, Síntesis de VGEF, FEV1, Hemograma.

4. Fases del estudio

   Fase 1. Enrolamiento de participantes e identificación de líneas base de medidas de HIF-1, síntesis de VEGF y EPO, Espirometría y Hemograma. Fase 2. Pilotaje y aplicación del programa de ejercicio físico en residentes con EPOC de media altura. Fase 3. Medición final de HIF-1, síntesis de VEGF y EPO, Espirometría y Hemograma; Fase 4. Análisis de resultados intra e intergrupales, redacción del informe final de investigación, socialización y publicación de resultados.

   La prueba piloto se realizará con el 10% de la muestra inicial calculada, con el fin de evaluar y afinar los instrumentos a utilizar, verificar las condiciones de aplicación de estos y los procedimientos involucrados en la obtención de los datos, como los tiempos de registro de la participación de los participantes en cada sesión, ejecución del programa de ejercicio físico y aplicación de pruebas de medición.

5. Tamaño de la muestra.

   Se realizará un cálculo de tamaño de muestra para estudios longitudinales, utilizando la fórmula de Diggle tanto para diferencias entre individuos como entre grupos, tomando como referencia un efecto esperado, diferencias de 7.1, 4.96, 1.14 y 0.19 para el HIF-1; 1.6, 1.1; y finalmente 0,6, 0,3, 0,23 y 0,052 para el efecto sobre la síntesis de proteínas VEGF y EPO. De igual manera, se consideraron varianzas (δ2) entre 0.00004489 a 6.76 dependiendo de cada medida de efecto como se reporta en la literatura, la Tabla 3 muestra en detalle las varianzas esperadas y magnitudes de efecto. Adicionalmente, se considerarán dos mediciones (pre y post), por uno (n = 4) para tres grupos de comparación, con un error tipo I de α = 0.05, poder P = 0.80 y explorando correlaciones (ρ) entre -0.86, 0.4 , 0,47, 0,6, 0,79 o 0,8 según cada parámetro.

   A continuación se pueden observar los diferentes escenarios donde la muestra de estudio es suficiente, es así que para el valor de la magnitud del efecto esperado en cada una de las variables de respuesta con los diferentes escenarios de varianzas y correlaciones planteadas, la muestra puede estar entre 1 a 2630 participantes. Para la consideración del presente estudio se tomará una muestra de 27 participantes con el fin de poder observar diferentes magnitudes con potencia suficiente. Debido a que puede haber pérdidas durante el seguimiento, se realizó un aumento del 20 % para un total de 33 participantes, 11 por grupo (66 mediciones totales).

6. Selección e inscripción de participantes.

   Luego de obtener los avales de los comités de investigación y ética de la Universidad Nacional de Colombia, se convocará a la población de estudio; Esto se hará de manera presencial y telefónica a los potenciales participantes del proyecto de investigación. El mecanismo de convocatoria será por: 1. Listas de personas asistentes a programas de rehabilitación de instituciones hospitalarias, 2. Invitación abierta a posibles participantes, a través de llamadas radiales, periódicos y redes sociales, 3. Invitación directa a personas conocidas que cumplan con los criterios de inclusión. Una vez realizada la invitación, se realizará un tamizaje para identificar los criterios de inclusión y exclusión; A continuación, se programará una cita con el participante para llenar el consentimiento informado.

7. Evaluación del estado de salud y asignación de grupos de estudio.

   Las personas interesadas en participar en la investigación y que hayan firmado el consentimiento informado, serán inicialmente convocadas para la evaluación médica y terapéutica de su estado de salud, por lo que se presenta un formato de historia clínica para este proyecto (Anexo 3); En este momento se aplicará la espirometría para determinar el grado de compromiso pulmonar de acuerdo a lo presentado por el informe GOLD 2019. Adicionalmente, se medirá la condición física de los participantes para la prescripción de ejercicio físico.

8. Análisis de los datos

   8.1. Análisis descriptivo

   Para el análisis descriptivo de las características de la población estudiada, las variables de la escala de medida cualitativa se describirán como frecuencias proporcionales, las variables continuas se describirán con medidas de tendencia central (media y mediana) y dispersión (desviación estándar, rango intercuartil ). según presenten o no una distribución normal según métodos gráficos (histogramas, dispersión, entre otros) y numéricos (Shapiro-Wilk).

   8.2 Análisis de línea de base

   Comparar los tres grupos (G1: EPOC 1-2, G2: EPOC 3-4, G3: sin EPOC). Las pruebas paramétricas y no paramétricas se realizarán según la verificación de criterios a priori. Para comparaciones entre proporciones se realizará Chi2 o exacta de Fischer, para la comparación de variables continuas entre los tres grupos se utilizará ANOVA o prueba de kruskal wallis.

   8.3 Análisis multivariante

   Como método longitudinal, se realizará un análisis de medidas repetidas para datos correlacionados. Para cada una de las variables de resultado continuas, el análisis se realizará con modelos de efectos fijos (marginales). La evaluación del supuesto de distribución normal de las variables se realizará mediante métodos gráficos (histogramas, box plots y gráficos QQ).

   En el modelo se incluirá como covariable la exposición principal, referida al grupo al que pertenece (G1: EPOC 1-2, G2: EPOC 3-4, G3: sin EPOC). El tiempo se tomará como una variable continua de acuerdo a los minutos entre cada una de las mediciones, para lo cual se evaluará su linealidad y sus interacciones con las covariables de interés, en caso de no cumplir con este supuesto se categorizará en base a la mediciones realizadas, tomando como referencia la medición de línea base y se realizará la evaluación de posibles términos de interacción. Para las variables con distribución normal se utilizará el modelo restrictivo de máxima verosimilitud (REML) para seleccionar la mejor matriz de correlación; posteriormente, para seleccionar las covariables a mantener en el modelo, se utilizará la estimación de máxima verosimilitud (MLE). La selección del mejor modelo se basará en el menor valor del criterio de información de Akaike (AIC) y el criterio de evaluación bayesiano (BIC) después de haber evaluado las interacciones y los términos no lineales. Para los modelos condicionales se utilizarán modelos con intercepto y pendientes. Si no presenta una distribución normal, se implementará un modelo de estimación de ecuaciones generalizadas (GEE) con una matriz no estructurada. Se realizará un análisis residual en todos los modelos finales. Con lo anterior, será posible evaluar los efectos tanto dentro como entre grupos con un modelo más robusto para analizar las medidas de resultado y controlar las posibles variables de confusión.

9. Intervención (Programa de ejercicio físico para personas con EPOC.)

   El programa de ejercicio físico se propone según la evidencia científica existente y las recomendaciones de la GOLD 2019. Este programa se basará en un macro ciclo de formación de 8 semanas con 3 sesiones por semana para un total de 24 sesiones de formación extrahospitalaria. Constará de 4 pasos, cada uno compuesto por 2 microciclos de entrenamiento o 6 sesiones de trabajo; En cada paso se realizará un entrenamiento de las cualidades físicas condicionales y coordinativas, y adicionalmente con sesiones de educación para la salud.

10. Control de sesgos

10.1. Control y gestión de fuentes internas de invalidación

• Historial de amenazas. Acciones a tomar: Los participantes de los grupos experimentales experimentan el mismo evento, siendo personas con EPOC expuestas a hipoxia de altura por ser residentes a 2060 msnm, con estratificación de severidad de la enfermedad (GOLD 3 - 4).
• Amenaza - Maduración. Acciones a tomar: Establecimiento de criterios de inclusión y exclusión. Participantes mayores de 40 años con maduración biológica completa.
• Amenaza-Inestabilidad del instrumento de medida. Acciones a tomar: Los instrumentos a utilizar en la recolección de la información tienen validez y confiabilidad; Se han utilizado en múltiples investigaciones relacionadas con el tema y son estrategias.
• Amenaza-Inestabilidad del entorno experimental. Acciones a realizar: las condiciones ambientales son las mismas para todos los participantes de la investigación ya que se aplicarán a 2.600 metros sobre el nivel del mar en la ciudad de Bogotá D.C. La intervención tiene un protocolo definido que será aplicado por el mismo investigador a todos los participantes del estudio.
• Amenaza: Instrumentación. Acciones a tomar: se aplicarán los mismos instrumentos de medición a todos los participantes de la investigación independientemente de la estratificación de la enfermedad o la asignación al grupo control.
• Amenaza - Selección. Acciones a tomar: Los participantes se establecerán en grupos según la estratificación de la enfermedad GOLD 3 o GOLD 4.
• Amenaza-desgaste. Acciones a tomar: Cálculo del tamaño de muestra suficiente y realizado por un estadístico externo a la investigación, teniendo en cuenta el 20% de la posible deserción.

10.2 Control y gestión de fuentes de invalidación externa

• Efecto amenaza-reactivo o de interacción de las pruebas. Acciones a tomar: Los instrumentos que se utilizarán en la recolección de la información tienen validez y confiabilidad.
• Amenaza-Efecto de interacción entre errores de selección y tratamiento experimental. Acciones a tomar: Se establecen criterios de inclusión y exclusión, que descartan personas con aspectos que se puedan inferir de los resultados de la investigación.
• Amenaza-Interferencia de múltiples tratamientos. Acciones a emprender: Se realizará un único programa de ejercicio físico para todos los participantes de la investigación.
• Amenaza: Imposibilidad de replicar los tratamientos: Acciones a tomar: Descripción detallada del contenido del programa de ejercicio físico.
• Amenaza-Interacción entre la historia o el lugar y los efectos del tratamiento experimental. Acciones a realizar: La investigación se realizará en el mismo lugar y laboratorio, ubicado a 2.600 metros sobre el nivel del mar, en la ciudad de Bogotá D.C.