Variaciones glucémicas inducidas por el ejercicio y sistemas híbridos de circuito cerrado (SAFE-T1D)

Las personas con diabetes mellitus tipo 1 (DM1) tienen un riesgo continuo de hipoglucemia, que es una de las principales barreras para lograr un control glucémico óptimo.

La actividad física (AF) en la DM1 se caracteriza por un desequilibrio entre la producción de glucosa hepática y la eliminación de glucosa en el músculo, una mayor sensibilidad a la insulina y una respuesta hormonal contrarreguladora alterada. Por tanto, la AF podría aumentar el riesgo de hipoglucemia en la DM1. La hipoglucemia puede ocurrir durante el ejercicio, así como durante la recuperación, y el miedo a la hipoglucemia a menudo resulta en evitar el ejercicio o en comportamientos de tratamiento compensatorios en exceso, lo que a su vez resulta en un peor control metabólico y un mayor riesgo cardiometabólico.

La complejidad de la homeostasis de la glucosa y un nivel insuficiente de tecnología impiden una regulación estricta del control de la glucosa en sangre (GS). Los estudios de páncreas artificial de circuito cerrado han demostrado una reducción en el riesgo de hipoglucemia y un aumento en el rango de tiempo (70-180 mg/dl) en pacientes con DM1. Aunque estos sistemas funcionan bastante bien con la hipoglucemia nocturna, la prevención de la glucemia baja durante e inmediatamente después del ejercicio sigue siendo un problema, debido a la combinación de un aumento dramático en la sensibilidad a la insulina con el inicio tardío de la insulina subcutánea. Informar la dosificación de insulina de PA podría disminuir este riesgo. La respuesta glucémica al ejercicio varía según el tipo de ejercicio (aeróbico o de resistencia), pero también según la intensidad y la duración del ejercicio. La mayoría de los sistemas híbridos de circuito cerrado (HCL) existentes utilizan el sensor de glucosa Dexcom G6, que ha demostrado una buena precisión durante el ejercicio aeróbico, de resistencia y de intervalos de alta intensidad (HIIT).

Los sistemas HCL actuales ofrecen la posibilidad de anunciar el ejercicio al sistema y esta información se tiene en cuenta en el cálculo de la dosis de insulina. Como resultado, el sistema establece un objetivo glucémico más alto, aumenta el factor de sensibilidad a la insulina y/o evita los bolos de corrección durante el ejercicio. Estos sistemas funcionan bien en la prevención de la hipoglucemia, pero a menudo sigue una hiperglucemia compensatoria, debido a una mayor ingesta de carbohidratos y una menor administración de insulina. Uno de los principales problemas con los sistemas HCL existentes es que el ejercicio se considera una entidad binomial, ya sea presente o ausente, y no se tienen en cuenta factores como la intensidad, la duración o el tipo de ejercicio. Sin embargo, estas variables del ejercicio pueden contribuir a provocar respuestas glucémicas completamente diferentes al ejercicio. Más aún, estos sistemas no tienen en cuenta el efecto retardado del ejercicio, es decir, la llamada actividad a bordo (AOB), una representación cuantitativa de la actividad física realizada anteriormente que aún afecta los niveles de GS y que es responsable de la hipoglucemia posterior al ejercicio, a veces varias horas después de una sesión de ejercicio. Las recomendaciones actuales sobre cómo controlar los niveles de glucosa en sangre durante el ejercicio aún no se han probado por completo en el contexto de un sistema de circuito cerrado.

El presente estudio tiene como objetivo desarrollar un algoritmo nuevo y mejorado que utilice información sobre las variables de ejercicio/actividad física para predecir las variaciones glucémicas y modular la terapia con insulina en consecuencia para evitar la hipoglucemia y la hiperglucemia y mantener los niveles glucémicos en el rango deseado. Este objetivo principal debe lograrse en varios pasos. El primer paso consistirá en la recopilación de datos. Los datos relativos al ejercicio/actividad física se recogerán en dos escenarios diferentes. Primero, a través de las diferentes sesiones de ejercicio, se recopilarán datos relacionados con el ejercicio derivados del monitor de frecuencia cardíaca, máquinas de entrenamiento de fuerza. En segundo lugar, los datos relativos a la actividad física espontánea/comportamiento sedentario, fuera del entorno experimental, se recopilarán a través de rastreadores de movimiento. Datos relativos a las variaciones glucémicas, derivados de CGM y datos relativos a la ingesta de insulina y carbohidratos de bombas de insulina y diarios de alimentación. A través de las sesiones experimentales de ejercicio, los investigadores podrán evaluar la efectividad de los sistemas híbridos de circuito cerrado para mantener los niveles de glucosa en el rango (70-180 mg/dl) y para prevenir tanto la hipoglucemia como la hiperglucemia, durante y después del ejercicio de diferentes duraciones. , intensidades y tipos. En un segundo paso, se investigarán las relaciones entre las variables de ejercicio derivadas tanto de las sesiones experimentales como de la monitorización de la actividad física fuera de las sesiones experimentales, y las variaciones de glucemia, insulina y carbohidratos con la actividad física.

El tercer y último paso incluirá más análisis de datos, pruebas, modelado y simulaciones in-silico para estimar el rendimiento de un nuevo sistema de soporte de decisiones para la dosificación de insulina informada por AP frente a la dosificación de insulina estándar.

Diseño del estudio Participantes Cincuenta hombres y mujeres con DM1 participarán en el estudio. Pruebas preliminares Al firmar el consentimiento informado, se recopilarán los datos de referencia de los participantes. Luego, se realizarán pruebas preliminares en el Laboratorio de Fisiología del Ejercicio de la Universidad de Roma Foro Itálico. El consumo máximo de oxígeno cardiopulmonar (VO2peak) se evaluará utilizando una prueba de ejercicio en cicloergómetro graduado (Lode, Groningen, Países Bajos) hasta el agotamiento voluntario. La producción de potencia máxima (Wmax) alcanzada durante la prueba se utilizará para estandarizar la prescripción del ejercicio.

El test de 1RM se realizará para la evaluación de la fuerza muscular máxima dinámica. La prueba se realizará antes de la aleatorización, para los movimientos de empuje de la parte inferior del cuerpo y los movimientos de empuje y tracción de la parte superior del cuerpo en las máquinas de prensa de piernas, prensa de pecho y línea baja Biostrength®, respectivamente (Technogym S.p.A., Cesena, Italia). La evaluación de 1-RM será útil para la determinación de la carga de los individuos durante el programa de ejercicios. Durante la prueba se registrará la velocidad del movimiento para el análisis de la potencia máxima muscular. Antes de ser asignados a cualquiera de las pruebas de ejercicio, se les pedirá a los participantes que usen un monitor de actividad GENEActiv en la muñeca durante siete días consecutivos en condiciones de vida libre. Los dispositivos GENEActiv son instrumentos que se llevan en la muñeca y se utilizan para evaluar las actividades cotidianas. Estos dispositivos, que serán proporcionados por el Laboratorio de Fisiología del Ejercicio, proporcionan datos brutos de actividad física, comportamiento sedentario y análisis del sueño, capturando datos de movimiento, luz y temperatura. A los participantes se les proporcionará una dieta estandarizada durante todo el estudio y se les pedirá que lleven un diario de alimentos los siete días en que usan el acelerómetro, 24 horas antes de las pruebas de ejercicio y los días de las pruebas de ejercicio.

Pruebas de ejercicio Los pacientes se someterán a cuatro pruebas de ejercicio diferentes, ejercicio aeróbico de intensidad moderada (MIE), ejercicio en intervalos de alta intensidad (HIIE), ejercicio de resistencia (RE) y ejercicio aeróbico y de resistencia combinado (COMB). Las mismas pruebas de ejercicio se realizarán en dos condiciones diferentes: Modo de ejercicio configurado en "on" o modo de ejercicio configurado en "off" en la bomba de insulina. Los pacientes también usarán un acelerómetro y un monitor de frecuencia cardíaca en los días de prueba. Las cuatro sesiones de ejercicio tendrán la misma duración de 50 min subdivididos en 5 min de calentamiento, 40 min de trabajo y 5 min de vuelta a la calma. Los 40 minutos de trabajo diferirán entre las pruebas de la siguiente manera.

El ejercicio de intensidad moderada consistirá en ejercicio continuo en un cicloergómetro al 40% Wmax.

El ejercicio en intervalos de alta intensidad consistirá en tres series de 10 min de ejercicio en intervalos con una relación de trabajo: descanso de 1:1 (5 intervalos de 1 min al 90 % Wmax con un minuto de recuperación al 25 % Wmax entre intervalos) intercalados por 3 min de recuperación al 25% Wmax.

El ejercicio de fuerza comprenderá un circuito de 8 grupos de ejercicios repetidos en 3 series de 12 repeticiones cada una al 70% de 1-RM. Todos los ejercicios se realizarán en las mismas máquinas utilizadas para las evaluaciones de fuerza durante las pruebas preliminares (máquinas de la línea Biostrength®, Technogym S.p.A., Cesena, Italia), lo que permitirá la individualización precisa del ejercicio de resistencia, el registro de las sesiones y la reproducibilidad exacta en la próxima prueba de ejercicio. para cada paciente.

El ejercicio combinado consistirá en 20 minutos de ejercicio de intensidad moderada al 40% Wmax en cicloergómetro seguido de 20 minutos de ejercicio de resistencia consistente en un entrenamiento en circuito de 4 grupos de ejercicios repetidos en 3 series de 12 repeticiones cada una al 70% de 1 -RM.

Diseño experimental A los participantes se les asignarán las ocho pruebas de ejercicio (MIE-ON, HIIT-ON, RE-ON, COMB-ON, MIE-OFF, HIIT-OFF, RE-OFF, COMB-OFF) en orden aleatorio. La aleatorización se realizará mediante una secuencia generada por computadora. Cada sesión de ejercicio estará separada por al menos 7 días.

Se les pedirá a los participantes que se abstengan de hacer ejercicio extenuante 48 horas antes de la prueba de ejercicio. El día anterior a las pruebas de ejercicio, se les pedirá a los participantes que sigan una dieta estándar y mantengan una dieta láctea.

En la mañana del ensayo, los pacientes se presentarán en el laboratorio a las 9:00 a. m., 2 horas después de un desayuno estándar, que fue precedido por un bolo de insulina calculado por la calculadora de bolo de los participantes. Cuando se asigna a una de las pruebas de ejercicio "ON", se les pedirá a los pacientes que activen el modo de ejercicio (objetivo más alto temporal) desde 2 horas antes de la prueba de ejercicio esperada hasta el final de la prueba de ejercicio. Cuando se asigna a una de las pruebas de ejercicio "APAGADO", los pacientes comenzarán la prueba de ejercicio sin anunciar el ejercicio a la bomba. La frecuencia cardíaca, la tasa de esfuerzo percibido (RPE), la producción de potencia, la velocidad angular, el número de repeticiones y la carga del ejercicio se registrarán durante las sesiones de ejercicio. Los datos de CGM, la ingesta de carbohidratos y los datos de administración de insulina se registrarán durante las siguientes 24 horas.