Harjoituskuorman vaikutus suoliston mikrobiomiin ja sen yhteys liikuntasuorituskykyyn, lihasfenotyyppiin sekä ylikunnon merkkeihin terveillä miehillä (ICARUS)

ICARUS on monokeskeinen, satunnaistettu, kontrolloitu, kolmihaarainen, rinnakkaisryhmäkokeilu, jonka tarkoituksena on selvittää, moduloiiko harjoittelukuormitus (kohtalainen verrattuna korkeaan) ihmisen suoliston ekosysteemiä, keskittyen ensisijaisesti suoliston mikrobien lyhytsuolihappojen (SCFA) tuotantoon, ja testata, liittyvätkö yksilölliset suolistovasteet fysiologisiin sopeutumisiin ja mahdollisiin huonoon sopeutumiseen (eli ylikuormittumiseen).

TUTKIMUSSUUNNITTELU: 45 tervettä, harrastustoimintaa harjoittavaa miestä satunnaistetaan 1:1:1-jakautumissuhteeseen: (i) harjoittelemaan kontrolliryhmään, (ii) kohtalaisen kuormituksen pyöräilyharjoitusryhmään tai (iii) suuren kuormituksen pyöräilyharjoitusryhmään. Interventio kestää 8 viikkoa ja sitä seuraa 10 päivän harjoittelun vähentämisjakso. Tuloksia arvioidaan neljällä aikapisteellä: lähtötilanteessa (T1), interventiossa puolivälissä 4 viikon jälkeen (T2), intervention jälkeen 8 viikon jälkeen (T3) ja harjoittelun vähentämisjakson jälkeen 10 päivää myöhemmin (T4).

SATUNNAISTAMINEN: Satunnaistaminen kerrostetaan lähtötilanteen perinteisen harjoittelumäärän mukaan (>3,5 tuntia verrattuna ≤3,5 tuntiin liikuntaa viikossa) käyttäen vaihtelevan kokoisia permutoituja lohkoja ja tietokoneella luotua allokaatiosekvenssiä. Allokointi toteutetaan käyttäen turvallista REDCap-verkkosovellusta tukemaan allokaation peittämistä henkilökunnalta, joka on mukana tiedonkeruussa ja analysoinnissa.

YMPÄRISTÖ JA REKRYTOINTI: Koe suoritetaan Liikuntatieteiden laitoksen Harjoittelu- ja lihasfysiologian tutkimusryhmässä, KU Leuven (Leuven, Belgia). Rekrytointi käyttää useita kanavia, mukaan lukien sähköpostikutsut, luokkahuoneilmoitukset, julisteet/lentolehtiset ja sosiaalisen median.

TUTUSTUMIS- JA STANDARDISOINTIMENETELMÄT: Noin viikko ennen interventiota osallistujat osallistuvat yhteen tutustumistapaamiseen vähentääkseen oppimisvaikutuksia ja standardisoidakseen menettelyt myöhemmissä arvioinneissa. Tutustuminen sisältää keskeisiä suorituskyky- ja fysiologisia testausmenettelyjä sekä ohjeita tutkimuslaitteisiin ja päiväkirjoihin. Henkilökohtainen, standardoitu ruokavaliosuunnitelma laaditaan kolmeksi päiväksi ennen jokaista arviointijaksoa ja arviointipäiviä parantaakseen osallistujan sisäistä ruokavalion yhdenmukaisuutta aikapisteiden välillä ja kohdistaakseen sen erityisiin testivaatimuksiin (esim. kuidunsaanti, hiilihydraattien lataus, laktoosi/mannitolirajoitus soveltuvin osin).

INTERVENTIOHAARAT - KONTROLLIRYHMÄ: Osallistujat eivät suorita strukturoitua harjoitusohjelmaa. Kontrolloidakseen odotusvaikutuksia he saavat valvotun viikoittaisen placebokapselin (1 g rakeistettua sokeria), joka esitetään 'uutena kasviuutteena', jonka väitetään tukevan suoliston terveyttä ja suorituskykyä. Osallistujia pyydetään ylläpitämään perinteisiä harjoittelumallejaan ja seuraamaan asianmukaisia käyttäytymismuotoja ohjeiden mukaisesti.

INTERVENTIOHAARAT - KOHTALAISEN KUORMITUKSEN HARJOITUSRYHMÄ: Osallistujat suorittavat 8 viikkoa valvottua sisäpyöräilyä, jota seuraa 10 päivän harjoittelun vähentäminen. Harjoittelu suoritetaan sähkömagneettisesti jarrutetulla polkupyöräharjoittimella, valvottuna tutkimuskeskuksessa. Viikkorakenne koostuu neljästä sessiota viikossa kiinteällä sessiotyyppien järjestyksellä (kohtalainen intensiteetin jatkuva harjoittelu, korkean intensiteetin intervalliharjoittelu, kohtalainen intensiteetin jatkuva harjoittelu ja sprintti-intervalliharjoittelu), ja progressiivisilla kuormituksen lisäyksillä standardoidun suunnitelman mukaisesti.

INTERVENTIOHAARAT - SUUREN KUORMITUKSEN HARJOITUSRYHMÄ: Osallistujat suorittavat 4 viikkoa identtisenä kohtalaisen kuormituksen harjoitusryhmän kanssa, jota seuraa 4 viikkoa suuren kuormituksen harjoittelua, jossa harjoittelumäärä kaksinkertaistetaan suhteessa MOD:aan lisäämällä sessioiden taajuutta samalla kun ylläpidetään samaa intensiteettijakaumaa.

HARJOITELUN INTENSITEETIN MÄÄRITYS: Harjoittelun intensiteetti individualisoidaan käyttäen fysiologisia kynnysarvoja, jotka on johdettu inkrementaalisesta kardiopulmonaarisesta harjoitustestistä laktaattimittauksilla, mukaan lukien teho ensimmäisellä laktaattikynnyksellä, toisella laktaattikynnyksellä ja maksimaalisella tehon tuotolla. Harjoittelu määrätään perustuen pyöräilyn tehon tuottoon.

ARVIOINTIJAKSOT: Jokainen neljästä arviointijaksosta kattaa kolme peräkkäistä päivää kotipohjaisia ja tutkimuskeskuspohjaisia menettelyjä standardoiduissa olosuhteissa ja samaan aikaan päivästä jokaiselle osallistujalle rajoittaakseen ympärivuorokautista vaihtelua. Arvioinnit integroivat biospecimenien keräyksen ja monijärjestelmäfenotyypityksen, mukaan lukien suolistoon liittyvät mittaukset (esim. SCFA:t, suoliston esteen eheyden testaus), liikuntasuoritustestit, luurankolihaksen fenotyypitys, kardiometabolinen testaus, autonomiset mittaukset ja itsearviointilomakkeet, jotka liittyvät toipumiseen ja psykologiseen hyvinvointiin. Ulostenäytteet kerätään kotona ja säilytetään jäädytettyinä ennen siirtoa tutkimuskeskukseen biopankkivarastointia varten.

BIOSPECIMENIEN KÄSITTELY JA VARASTOINTI: Biologiset näytteet, mukaan lukien veri, uloste, luurankolihas, virtsa ja sylki, merkitään käyttäen tutkimukselle ominaista tunnistetta ja varastoidaan -20°C tai -80°C:ssa analysointia ja/tai tulevaa käyttöä varten instituution biopankkivaatimusten ja sovellettavien säädösten mukaisesti.

SOKEUTTAMINEN JA VINOUTUMIEN VÄHENTÄMINEN: Intervention käyttäytymisluonteen vuoksi osallistujia ei voida sokettaa ryhmäallokaatiosta. Vähentääkseen odotusvaikutuksia kontrolliryhmä saa placebolisäyksen, joka esitetään suorituskykyyn liittyvänä. Soveltuvin osin tulosten arvioijat ja laboratoriohenkilökunto pysyvät sokennettuna ryhmäallokaatiosta tiedonkeruun ja analysoinnin aikana, vaikkakin osittaista sokkeutumattomuutta voi esiintyä henkilöstörajoitusten vuoksi.

OTOSKOKO JA TILASTOLLISET PERIAATTEET: Suunniteltu otoskoko on 45 osallistujaa (15 per haara), huomioiden keskeyttämiset, ja perustuu tehoarvioihin, jotka on johdettu aiemmasta todisteesta ulosten butyraatin reagoinnista kestävyysharjoitteluun, koska vankkoja ihmisaineistoja ensisijaisesta kiertävästä SCFA-päätepisteestä ei ollut saatavilla suunnitteluvaiheessa. Analyysit noudattavat aikomusten mukaan -hoito -periaatteita. Ryhmäeroja ajan kuluessa arvioidaan käyttäen rajoitettuja pitkittäistietoanalyysimalleja, jotka mallintavat yhdessä lähtötilanteen ja seurantamittaukset samalla kun rajoittavat lähtötilanteen keskiarvot olemaan yhtä suuret ryhmien välillä, tarjoten siten ANCOVA-ekvivalentit estimaattorit ja sopeuttaen puuttuvat tiedot satunnaisesti puuttuvan oletuksen alla maksimaalisen uskottavuuden kautta. Hierarkkinen testausstrategia on suunniteltu ensisijaisille ja keskeisille toissijaisille päätepisteille kontrolloidakseen tyypin I virhettä. Herkkyysanalyysit voivat sisältää protokollan mukaan -analyysit, jotka määritellään ennen tietokannan lukitsemista.