Henkilökohtainen harjoittelu tyypin 2 diabetesta sairastaville nuorille beetasolujen toimintahäiriön varhaiseen ehkäisyyn (PT4DEEP)

Diabetes mellitus (DM) on aineenvaihduntasairaus, jolle on tunnusomaista insuliinin erittymisestä tai insuliinin vajaatoiminnasta johtuva hyperglykemia. Tyypin 2 diabeteksessa (T2DM), yleisin DM-tyyppi, korkea painoindeksi, epäterveellinen ruokavalio, vähentynyt fyysinen aktiivisuus, epäsuotuisa kohdunsisäinen ympäristö ja haitallinen geneettinen taipumus ovat riskitekijöitä. Viimeisten 20 vuoden aikana T2DM:n esiintyvyys nuorten keskuudessa on moninkertaistunut maailmassa.

Verrattuna aikuisiin, joilla on T2DM, joille kehittyy toissijaisia ​​komplikaatioita myöhemmässä iässä huolimatta siitä, että he ovat olleet insuliiniresistenttejä vuosia, nuorille kehittyy kliininen T2DM ja komplikaatiot nopeammin ja aggressiivisemmin. Nuorilla, joilla on T2DM, hoitotulokset ovat erittäin huonot ja verensokeritasapaino heikkenee nopeasti nykyisillä hoitomenetelmillä. T2DM:n varhainen puhkeaminen ja pitkäaikainen altistuminen näille aineenvaihduntahäiriöille lisää näiden lasten pitkäaikaisia ​​mikro- ja makrovaskulaarisia komplikaatioita. Kansainvälisen diabetesliiton T2DM-atlasin mukaan T2DM saavuttaa epidemian tason vuoden 2045 ennusteessa nuorten ja nuorten keskuudessa. Siksi T2DM:n kehittymisen ehkäisy, taudin etenemisen hidastaminen, lopettaminen ja hoito nostavat suurta merkitystä.

Keskeisiä metabolisia tekijöitä T2DM:n kehittymisessä nuorilla ovat IR maksassa, lihaksessa, rasvakudoksessa ja mahdollinen β-solujen vajaatoiminta. Patologiseen prosessiin liittyvät yksityiskohtaiset molekyylimekanismit eivät kuitenkaan ole vielä selvillä. Oksidatiivinen stressi, joka ilmaistaan ​​oksidatiivisen tasapainon häiriintymisenä, hyökkää kehon terveisiin soluihin ja aiheuttaa niiden toimintojen ja rakenteiden heikkenemistä. On raportoitu, että oksidatiivisella stressillä on tärkeä rooli sekä T2DM:n patogeneesissä että sairauksiin liittyvien komplikaatioiden kehittymisessä. Myös toinen tärkeä tekijä T2DM:n kehityksessä on IR. IR on selvempi liikalihavuuden ja istumisen vuoksi. Toisin kuin aikuiset kollegansa, lapset ylituotantoa insuliinia suhteettoman paljon vasteena IR. Tutkimukset ovat osoittaneet, että perifeerisellä IR:llä on merkittävä rooli tyypin 2 DM:n alkamisessa. Ottaen huomioon oksidatiivisen stressin ja IR:n roolin T2DM:n patogeneesissä ja sen vaikutuksen sairauksiin liittyvien komplikaatioiden kehittymiseen, uskotaan, että harjoittelu voi olla hyödyllistä T2DM:n ehkäisyssä ja/tai hoidossa. Siksi on erittäin tärkeää määritellä sopeutumismekanismit, jotka selittävät liikuntaharjoittelun oksidatiivista stressiä ehkäisevän ja terapeuttisen potentiaalin.

Epigeneettiset prosessit on liitetty alttiuteen ja etenemiseen T2DM:ään vasteena erilaisille elämäntapatekijöille tai ympäristöaltistuksille, mukaan lukien aliravitsemus, liikalihavuus, fyysinen passiivisuus, stressi ja myrkyt. Kasvava näyttö osoittaa, että dynaamisia muutoksia epigenomissa voi tapahtua yksilön eliniän aikana ja että nämä muutokset voivat vaikuttaa aineenvaihdunnan terveyteen. Liikunnan suojaavia vaikutuksia T2DM:ssä ohjaavia molekyylimekanismeja ei vielä täysin ymmärretä. Useat viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että harjoituksella on epigeneettisiä muutoksia. Vaikka on olemassa in vitro -tutkimuksia, joissa tutkitaan eri harjoituskäytäntöjen suojaavia vaikutuksia molekyylitasolla, yksikään ihmistutkimus ei osoita niiden epigeneettisiä modifikaatioita.

Liikuntaharjoittelu on keskeinen osa erilaisten kroonisten sairauksien, kuten T2DM:n, ehkäisyssä ja hoidossa. Harjoittelussa tapahtuvat mukautukset ja vaikutukset vaihtelevat harjoitusprotokollien mukaan. Useimmat T2DM:n harjoitustoimenpiteet perustuvat HbA1c:hen. Koska harjoittelun molekulaarisia ja epigeneettisiä vaikutuksia β-solujen toimintaan ei ole täysin paljastettu, harjoittelun merkitystä ja vaikutusta ei ole täysin ymmärretty.

Ottaen huomioon oksidatiivisen stressin ja tulehduksen roolin, epigeneettiset muutokset T2DM:n patogeneesissä ja sairauksiin liittyvien komplikaatioiden kehittyminen, harjoittelu on tehokas nuorten T2DM:n ehkäisyssä ja/tai hoidossa. Tästä syystä tällä projektilla määritetään optimaalinen harjoitusprotokolla β-solujen toimintahäiriön parantamiseksi, mikä varmistaa oksidatiivisen tasapainon muodostumisen ja suojauksen sekä vähentää IR:tä.

Henkilökohtainen lääketiede pyrkii ennustamaan terapeuttista vastetta henkilökohtaisen profiilin mukaan, joka sisältää kliinisiä, fysiologisia ja geneettisiä tietoja. Joten tämän projektin avulla epigeneettisten merkkipaneelien kehittäminen, joka ennustaa yksilön vasteen tiettyyn harjoituskäytäntöön, auttaa paljastamaan henkilökohtaisen epigeneettisen muistin. Näiden yhteyksien parempi tuntemus mahdollistaa yksilöllisten harjoitteluohjelmien kehittämisen, joiden avulla henkilö voi saavuttaa harjoitustavoitteensa mahdollisimman tehokkaasti. Myös tämän hankkeen tavoitteena on perustaa tekoälyalusta, joka kokoaa yhteen kliinisestä tutkimuksesta saadut tiedot eri harjoitusprotokollien vaikutuksista ennustajien tunnistamiseksi. Kaikki tulokset yhdistetään yhdeksi tietoalustaksi ennustemallien kehittämiseksi hoitovasteelle. Tämä tietoalusta auttaa kehittämään päätöksenteon tukijärjestelmän henkilökohtaista harjoittelua varten T2DM-nuorille.

Tutkimukseen osallistuvat potilaat jaetaan kuuteen ryhmään; kontrolliryhmä (20 nuorta), kohtalaisen jatkuvan aerobisen harjoittelun ryhmä (20 nuorta), korkean intensiteetin intervalliharjoitteluryhmä (20 nuorta), vastusharjoitteluryhmä (20 nuorta), kohtalaisen jatkuvan aerobisen harjoittelun yhdistelmä vastusharjoitteluryhmä (20) ja korkean intensiteetin intervalliharjoittelun ja vastusharjoittelun yhdistelmä (20 nuorta). Tutkimuksen alussa kirjataan potilaiden demografiset ja fyysiset ominaisuudet sekä antropometriset ja laboratoriotutkimukset, keuhkojen toimintakoe, hengityslihasten voiman ja kestävyyden mittaus, ääreislihasten voiman mittaus, toiminnallisen ja aerobisen kapasiteetin arviointi, mittaus. Fyysisen aktiivisuuden ja energiankulutuksen arviointi, elämänlaadun arviointi, epigeneettinen analyysi, β-solujen toiminnan ja insuliinin biokemiallisen rakenteen arviointi.

Kaikki potilaat saavat harjoittelua 3 päivänä viikossa 16 viikon ajan. Kaikki mittaukset ja arvioinnit tehdään ennen harjoittelun aloittamista ja 16 viikon harjoittelun jälkeen.

Saatujen tietojen tuloksena pyritään objektiivisesti esittelemään, minkä tyyppinen harjoitusinterventio, millä annoksilla ja taajuuksilla on tehokkaampi T2DM-potilaille, mikä vaikuttaa epigeneettisiin tekijöihin. Lisäksi optimaalisen ei-lääketieteellisen hoitomenetelmän määrittäminen vuoden 2045 ennusteessa epidemiaksi määritellylle taudille edesauttaa kuolleisuuden ja sairastuvuuden ehkäisyä sekä terveysmenojen alentamista.