Aamu- ja iltaharjoituksen vaikutusten tutkiminen glukoosin säätelyyn aikuisilla, joilla on esidiabetes (TExIS)

Osallistujien rekrytointi, seulonta ja satunnaistaminen. Osallistujat (n = 20, naiset = 10) rekrytoidaan Coloradon yliopiston Denver Anschutzin lääketieteelliseltä kampukselta (CU AMC) ja ympäröivältä Denverin metroalueelta kampussähköpostien ja lentolehtisten avulla. Vapaaehtoiset, jotka täyttävät alkuperäiset kelpoisuusvaatimukset, määrätään henkilökohtaiselle seulontakäynnille, mukaan lukien seulontalaboratoriot (kilpirauhasta stimuloiva hormoni (TSH), täydellinen verenkuva (CBC), kattava metabolinen paneeli (CMP), lipidipaneeli, glykoitu hemoglobiini (A1c), virtsan raskaustesti naisilla (beeta ihmisen koriongonadotropiini), 12-kytkentäinen elektrokardiogrammi (EKG), sairaushistorian tarkastelu ja fyysinen koe lääkärin tai edistyneen lääkärin kanssa. Potentiaaliset osallistujat täyttävät fyysisen aktiivisuuden valmiuskyselyn (PAR-Q) tutkiakseen edelleen harjoituksen vasta-aiheita. 38 Potentiaaliset osallistujat seulotaan myös obstruktiivisen uniapnean varalta WatchPatilla (Itamar Medical, Israel), ja apnean hypopneaindeksin pistemäärä > 5 on poissulkeva, koska se vaikuttaa merkittävästi systeemiseen aineenvaihduntaan. WatchPat käyttää yhdistelmää ääreisvaltimoiden sävyä, pulssioksimetriaa, sykettä, kiihtyvyysmittareita ja kuorsausilmaisinta hengitysponnistuksiin liittyvien kiihotusten mittaamiseen, ja se on validoitu. 39,40 osallistujaa, jotka täyttävät alla olevat kelpoisuuskriteerit tutkimukseen, satunnaistetaan suhteessa 1:1 (sukupuolen mukaan ositettuna) suorittamaan joko AM-Ex tai PM-Ex ensin crossover-tutkimuksessa.

Tutkimuspöytäkirja ja arvioinnit. Tutkimus suoritetaan CU AMC Anschutz Health and Wellness Centerissä (AHWC) ja CU AMC Clinical Translational Research Centerissä (CTRC). Katso tilat ja muut resurssit saadaksesi lisätietoja AHWC:stä ja CTRC:stä. Osallistujat käyvät läpi arvioinnit lähtötilanteessa ja uudelleen jokaisen harjoitusehdon suorittamisen jälkeen.

Valvotut AM- ja PM-harjoitusolosuhteet. Osallistujat suorittavat 3 päivän aerobisen harjoittelun (Huomautus: 1 harjoituskerta muuttaa melatoniinia). Harjoitusta suoritetaan 70 %:lla iän arvioidusta MHR:stä 45 minuuttia päivässä. Yksittäisten osallistujien harjoitusaikaikkunat määritetään henkilön tavanomaisen herätysajan perusteella (mitattu aktigrafialla), jolloin AM-Ex esiintyy 0-3 tuntia ja PM-Ex tapahtuu 9-12 tuntia tavanomaisen herätysajan jälkeen. Nämä aikaikkunat valittiin määrittämään aamu ja ilta useista syistä. Ensinnäkin perinteisen työpäivän aikana useimmat aikuiset harrastavat liikuntaa joko ennen työpäivää tai työpäivän jälkeen ennen nukkumaanmenoa. Toiseksi näiden aikaikkunoiden on osoitettu olevan silloin, kun SI:n ja melatoniinin vuorokausivaihtelut ovat selkeimpiä ja johdonmukaisimpia. Klo 13,35 Harjoitukset suoritetaan AHWC:n juoksumatolla ja niitä valvoo tutkimushenkilöstö. Tavoitteen intensiteetin saavuttamisen varmistamiseksi käytetään HR monitoreja (Polar H10). Istunnon aika (vuorokaudenaika), kesto ja keskimääräinen intensiteetti tallennetaan jokaiselle istunnolle. Harjoitukset erotetaan 3–4 viikon pesujaksolla, jotta voidaan minimoida harjoitteluvaikutukset SI:hen ja ottaa huomioon kuukautiskierron vaiheet, koska eri kuukautisvaiheiden on osoitettu olevan erilainen SI.

Ruokavalion resepti. Jokaisen tilan aikana osallistujia pyydetään syömään tasapainoista ruokavaliota, joka koostuu noin 50 % hiilihydraateista, 30 % rasvasta ja 20 % proteiinista. Kontrolloitu ruokavalio valittiin vähentämään eri ateriakoostumusten vaikutuksia seuraavan päivän insuliinipuristinkokeessa, joten standardisoitua vapaata elämää voitiin tutkia CGM:n avulla.

Arvioinnit. Kaikki toimenpiteet suoritetaan lähtötilanteessa ja jokaisen harjoitustilanteen jälkeen.

Insuliiniherkkyys (hyperinsulineemis-euglykeeminen puristin): Protokolla, joka on johdettu alkuperäisestä glukoosipuristimen validointitutkimuksesta. 45 Yön yli 12 tunnin paaston jälkeen osallistujat saapuvat CTRC:hen 1 tunti tavanomaisen heräämisajan jälkeen, ja peruselintoiminnot ja kapillaariveren glukoosi mitataan. Hoitohenkilöstö asettaa kaksi IV:tä vastapuolisiin käsivarsiin, yhden kyynärpäälaskimoon ja toisen ranteeseen. Insuliini (42 yksikköä/700 ml NS-pitoisuus) aloitetaan nopeudella 40 mU/m2/min ja 20 % dekstroosiliuos käynnistetään ja titrataan, jotta kapillaariveren glukoosi pysyy 90 ng/dl:ssa. Kaliumfosfaattia (5 mmol/100 ml NS) ajetaan myös nopeudella 4 ml/h hypokalemian estämiseksi. 100 minuutin euglykemian jälkeen kapillaariveren glukoosi ja seerumin insuliini mitataan 10 minuutin välein x3. 120 minuutin kohdalla otetaan seerumin glukoosi-, insuliini-, triglyseridit-, FFA-, glyseroli- ja laktaattiarvot, insuliinin infuusio lopetetaan ja potilaalle annetaan ateria. 30 minuuttia aterian jälkeen dekstroosi lopetetaan, ja osallistujaa seurataan hypoglykemian varalta, kunnes hänet kotiutetaan. SI lasketaan käyttämällä glukoosin infuusionopeutta, glukoosin virtsan hävikkiä ja tilan korjausta aiemmin kuvatun kaavan avulla.

Vapaasti elävän keskimääräinen glukoosi, aika alueella (TIR) ​​ja glukoosin vaihtelu (jatkuva glukoosimonitori): Jatkuva glukoosivalvontajärjestelmä (CGM; FreeStyle Libre Pro; Abbott Industries, Chicago, IL, USA) sijoitetaan ensimmäisenä päivänä perustilanne ja harjoitusolosuhteet. Tutkimukseen osallistujat koulutetaan laitteen huoltoon. Osallistujat käyttävät monitoria 5 päivän ajan ja palauttavat laitteen kuntokäynnin jälkeen (laite paikallaan päivinä 1-5). Lyhyesti sanottuna anturi työnnetään 45° kulmassa juuri ihon alle osallistujan käsivarteen käyttämällä irrotettavaa sisäänvientineulaa. Jäljelle jää pieni, joustava elektrodi, joka pysyy ihossa 5 päivän ajan. Asennus on nopeaa, ja epämukavuutta koetaan hyvin vähän. Osallistujan välinesteen glukoosi reagoi anturin glukoosioksidaasikerroksen kanssa ja tuottaa sähköisen signaalin, jonka digitaalinen vastaanotin tallentaa. Järjestelmä tallentaa keskimääräisen glukoosiarvon 15 minuutin välein, ja osallistujat sokeutuvat kaikkiin glukoositietoihin. Kaikki glukoositiedot haetaan skannauslukijan kautta, jota käytetään ennen laitteen poistamista.

Syljen hämärä melatoniinipoikkeama (DLM-Off): Osallistujia neuvotaan välttämään reseptivapaata myyntiä tai melatoniinituotteita tai melatoniinia sisältäviä lisäravinteita tutkimuksen ajan. DLM-Off-testausta edeltävänä päivänä osallistujia neuvotaan välttämään kofeiinia, alkoholia, marihuanaa, ei-steroidisia tulehduskipulääkkeitä ja noudattamaan määrättyä ruokavaliota. DLM-Off-testausta edeltävänä iltana heitä neuvotaan sijoittamaan valoa estävät suojalasit, yksi syljenkeräysputki, näytetuki ja kynä sängyn viereen ja asettamaan herätys seuraavana aamuna tavanomaiseen herätysaikaan. DLM-Off-keräyksen aamuna osallistujat jäävät sänkyyn ja laittavat välittömästi valoa estävät suojalasit päälle. Viisi minuuttia heräämisen jälkeen osallistujat keräävät ensimmäisen sylkinäytteen sängyn viereen putkeen ja kirjaavat ajan. Syljen keräys valmistuu 5 minuutissa. Osallistuja asettaa tämän putken pakastimeen ja kuljettaa sen CTRC:hen jäällä. Valoa estäviä suojalaseja käytetään, kunnes saavut CTRC:hen valoohjatussa huoneessa. Tutkimushenkilöstö ottaa sitten sylkinäytteet tunnin välein 1-5 tuntia heräämisen jälkeen.

Seerumin AM-kortisoli: Saavuttaessa CTRC:hen tilan jälkeistä käyntiä varten ja IV-asetuksen jälkeen hyperinsulineemis-euglykeemiselle puristin (katso yllä) verinäyte AM-seerumin kortisolia varten otetaan ennen insuliini-infuusion alkamista.

Laitteen mittaama fyysinen aktiivisuus (PA) ja istumakäyttäytyminen (SB): Kunkin tilan kohdalla PA ja SB mitataan käyttämällä activPAL (PALTechnologies: Glasgow, Skotlanti) aktiivisuusmonitoria. ActivPAL annetaan osallistujalle ehdon ensimmäisenä päivänä ja palautetaan kunnon jälkeisen käynnin yhteydessä. ActivPAL on pieni (53 x 35 x 7 mm) ja kevyt (15 grammaa) laite, joka käyttää kiihtyvyysmittarista saatua tietoa reisien asennosta arvioidakseen eri kehon asennoissa (eli istuessa/makuussa, seisomassa ja astumassa) käytettyä aikaa. Laite on kiinnitetty allergiaa aiheuttamattomalla liimatyynyllä ja sijoitettu reiden keskiviivalle, kolmasosaan lonkan ja polven välisestä tiestä, ja se on validoitu PA:n ja SB:n objektiiviseksi mittaukseksi.

Unen kesto, unen laatu ja unen ajoitus (ranteen aktigrafia, kyselylomake): Rannekigrafia (Actiwatch, Philips Respironics) on hyvin validoitu unen keston ja laadun arvioimiseen, ja sitä käytetään yleisesti unen arvioinnissa48. Actiwatchia pidetään ei-dominoivassa ranteessa 5 peräkkäisenä päivänä. Sen lisäksi, että osallistujat arvioivat unta Actiwatchilla, heitä pyydetään pitämään unipäiväkirjaa näiden samojen viiden päivän ajan. Unipäiväkirja sisältää nukkumaanmenoajan, heräämisajan, päiväunet ja arvion unen laadusta. Päiväunisuus arvioidaan Epworth Sleepiness Scale (ESS) -asteikolla. ESS tarjoaa pätevän mittarin päiväsaikaan uneliaisuudesta viimeisen seitsemän päivän ajalta.

Kronotyyppi: Yksilöllinen kronotyyppi mitataan peruskäynnillä käyttämällä Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ) -kyselyä.

Kuukautiskierron seuranta: Kuukautisten osanottajilta otetaan kuukautishistoria seulontakäynnillä ja raskaus määritetään virtsaraskaustestillä ennen kunkin sairauden alkamista. Seksuaalisesti aktiivisten henkilöiden on käytettävä ehkäisyä koko tutkimusprotokollan ajan. Jokainen mitta (perustaso, ehto 1 ja ehto 2) erotetaan 28 päivän välein, mikä vastaa useimpien kuukautisten osallistujien kuukautiskiertoa. Kuukautiset arvioidaan follikulaarisen vaiheen aikana, ja harjoitusmääräys alkaa kuukautiskierron ensimmäisenä päivänä.

Analyyttisen suunnitelman teholaskenta Otoskoko- ja tehoarviomme perustuivat samanlaiseen tutkimukseen, jossa tutkittiin reippaan kävelyn vaikutusta SI:hen vanhemmilla naisilla. 80 % tehon saavuttamiseksi kaksipuolisella t-testillä tälle 2x2-jakomallille tarvitaan otoskoko n=20. Tämä tehoarvio olettaa, että glukoosin puhdistuman (Rd) keskimääräinen ero on 412 µmol/min, ja parillisten erojen keskihajonnan oletetaan olevan 626,2 µmol/min. ja merkitsevyystaso on 0,05. Odotettaessa 20 prosentin keskeyttämisprosenttia otetaan mukaan 25 koehenkilöä, jotta saadaan lopullinen otoskoko, jossa on 20 henkilöä, jotka ovat täyttäneet kaikki ehdot.

Tilastolliset analyysit tavoitteille 1 ja 2 Analyysit suoritetaan SAS 9.4 -ohjelmistolla (SAS Institute, Inc (Cary, NC, USA)). Tilastollisten analyysien tulosten tulkinnassa ja raportoinnissa käytetään perinteisiä lähestymistapoja (kaksipuolisia p-arvoja ja 95 %:n luottamusväliä sekä merkitsevyystasoja 0,05 käytetään kaikissa hypoteesitesteissä). Ensisijainen vertailu on muutos SI:ssä (harjoitus - perustaso) erilaisilla harjoitusolosuhteilla. Mahdollisia muutoksia SI:ssä, glykeemisen vaihtelun, DLM:n poistumisajoituksen, seerumin kortisolin huipun ja offsetin, valoaltistuksen, ei-harjoittelun, istuma-ajan, unen keston/ajoituksen ja unen laadun/subjektiivisen uneliaisuuden mahdollisia muutoksia tutkitaan. Ryhmän sisällä tapahtuneet muutokset analysoidaan käyttämällä kaksipuolisia parillisia t-testejä normaalijakauman tiedoilla. Jatkuvien muuttujien normaalisuus arvioidaan, ja muunnoksia hyödynnetään ei-normaalisti jakautuneille tiedoille. Ryhmien välisiä eroja tutkitaan käyttämällä toistettujen mittausten ANOVA-menetelmää normaalijakautuneille muuttujille. Lasketaan yhteenvetotilastot toteutettavuuden ja hyväksyttävyyden tuloksista.