Precíziós, nagy intenzitású edzés az epigenetikán keresztül (PHITE) (PHITE)

Áttekintés:

Az amerikai hadsereg a fizikai képzésre támaszkodik a haderő készenlétének növelése és fenntartása érdekében. Ebben a tanulmányban azt feltételezzük, hogy az epigenetikai módosítás az elsődleges mechanizmus, amellyel a specifikus fizikai gyakorlatok képzési előírásai a warfighter genotípust háborús fenotípussá alakítják át. Célunk ezzel a programmal 3-szoros. (1) azonosítani fogjuk azokat a képzési módszereket, amelyek módosítják az epigenetikai válaszokat; (2) jellemzi a mérsékelt és nagy intenzitású fizikai edzéssel kapcsolatos fiziológiai folyamatok, pályák és mechanizmusok epigenetikus szabályozását, és (3) a kardiorespirációs és neuromuszkuláris teljesítmény valós idejű biomarkereit állítja elő, amelyek előrejelzik a fizikai edzés eredményeit. Ezeket a célokat a következő hat kutatási projekttel fogjuk elérni:

I. A gyakorlati dózis-válasz fenotipizálása

1. Határozza meg az edzés intenzitásának hatását a neuromuszkuláris és a kardiorespiratorikus teljesítményre
2. Értékelje az alapvonal, az edzés előtti fenotípus hatását a különböző intenzitású edzési rendekhez való akut válaszkészségre és alkalmazkodóképességre
3. Határozza meg az edzés intenzitásának hatását az izomfehérje anyagcserét, a myofiber hipertrófiát és az izom oxidatív kapacitását szabályozó mechanizmusokra

II. A teljesítmény valós idejű genetikai és epigenetikai biomarkerei

1. Azonosítsa az izom-miRNS-t, amely eltérően expresszálódik a változó intenzitású edzés hatására
2. Azonosítsa a keringő izomból származó miRNS-t, amely eltérően expresszálódik a változó intenzitású edzés hatására
3. Az egyéni atlétikai potenciál genotípusa a biomarker optimalizálásához

IV. Az emberi teljesítmény epigenomikus jelei

1. Azonosítsa és korrelálja a testmozgás által kiváltott metilációs változásokat a vérben és az izmokban
2. Funkcionálisan összekapcsolja a génexpressziós aláírások változásait és a fiziológiai eredményeket
3. Határozza meg a nukleáris receptor által indukált epigenetikai jeleket metabolikusan aktív szövetekben

V. Edzés által kiváltott hisztonmódosítások és kromatin-remodelling

1. Profil hiszton módosítása és hiszton alegység-használati aláírások
2. Értékelje a kromatint jelintegrációs platformként a hosszú távú stabilitás érdekében

VI. Integratív epigenomika

1. Kategorizálja az alapteljesítményt és csoportosítsa a tantárgyakat
2. Jellemezze az epigenetikai változásokat a különböző edzésintenzitásokra adott válaszként
3. Előrejelzési modellek kidolgozása a teljesítmény miRNS biomarkereiből

4. Fejlesszen ki epigenetikus szabályozóhálózati modelleket a Deep Belief Networks segítségével

   Az UAB egészséges, képzetlen férfiakat és nőket vesz fel, akik hasonlítanak az amerikai katonára. Részt vesznek egy gyakorlati dózis-válasz képzési kísérletben, amely körülbelül 12 hétig tart.

   2 véletlenszerűen kiosztott edzési előírás létezik: MOD - heti 3 nap futópadon vagy írószeres kerékpárergométeren, heti 2 nap ellenállási edzéssel kombinálva; HI - heti 3 nap nagy intenzitású intervallum edzés, hasonló a katonai nagy intenzitású taktikai edzéshez, kombinálva nagy intenzitású ellenállási edzéssel heti 2 napon.

   A fizikai teljesítmény értékelése az edzés előtt, az edzés közben és az edzés után történik. Ezenkívül a testösszetételt az edzés előtt és után is értékelik. Izombiopsziát és vérvételt végeznek az edzés előtti és edzés utáni akut gyakorlati reakciók során, és a mintákat további vizsgálati helyszínekre küldik specifikus értékelés céljából.

   Toborzás:

   A résztvevőket az IRB által jóváhagyott hirdetések útján toborozzák.

   Tájékozott hozzájárulás:

   Miután azonosították az egyént; megfelel a felvételi/kizárási kritériumoknak (előszűrés); és érdeklődését fejezi ki a vizsgálat iránt, a kutatócsoport egyik tagja beleegyezési űrlapot ad át az egyénnek az áttekintéshez. A csapat egyik tagja követi az egyént, hogy tovább magyarázza a vizsgálatot, és lehetőséget biztosítson a leendő résztvevőnek, hogy kérdéseket tegyen fel. Ha a személy úgy dönt, hogy részt vesz, akkor az első látogatásra ütemezzük be. Javasoljuk, hogy további kérdéseket tegyen fel, mielőtt írásos beleegyezését adja.

   Résztvevői eljárások:

   MOD edzésprogram - heti 3 nap állóképességi gyakorlat 70%-os pulzustartalékkal, 30 percig álló cikluson vagy futópadon, a 3 napból 2 napon ellenállási gyakorlattal kombinálva. Az ellenállás edzési előírása 3 sorozat x 10-14 ismétlésből áll minden mozdulathoz, 1 perc pihenővel a sorozatok között. A mozgások közé tartozik a lábprés vagy guggolás, térdnyújtás, mellkasnyomás, fejnyomás, ülősor, széles markolatú lehúzás, hasropogtatás, sarokemelés, tricepsz lenyomás, bicepsz göndörítés. Az ellenállási terhelések akkor haladnak előre, ha 3 sorozatból 2-ben 14 ismétlést értek el. A pulzusszámot minden ülés alatt figyelik.

   HI Gyakorlati rend - heti 3 nap maximális intenzitású intervallum edzés, a 3 napból 2 napon ellenállási gyakorlattal kombinálva. Mérsékelt intenzitású állóképességi gyakorlatok helyett a csoport résztvevői 10 nagy intenzitású intervallumot hajtanak végre (30 mp munka, 30 mp pihenő), beleértve a boxugrásokat, burpee-okat, guggolásos ugrásokat, kettle harang ütéseket, kerékpáros sprinteket, harci köteleket, fallabdát. , mártogatós stb. Az ellenállási tréning előírása 3 sorozatból x 8-10 ismétlésből áll, ugyanazokhoz a mozdulatokhoz, mint a MOD, de két mozdulatból álló szuperszettekkel. Az ellenállási terhelések akkor haladnak előre, ha 3 sorozatból 2-ben 10 ismétlést értek el. A pihenőidő 30-45 másodperc a szuperszettek között. A pulzusszámot minden ülés alatt figyelik.

   DXA Scan – A testösszetétel (izom, zsír, csont) meghatározására szolgáló kettős energiájú röntgenabszorpciós (DXA) eljárás kismértékű röntgensugárzással jár. A DXA-t a 0. és a 12. héten hajtják végre. A hatásos dózis 4 órás napozáshoz hasonlítható

   Vizelet terhességi teszt – Minden olyan nőnél, akinek legalább egy menstruációs ciklusa volt, vizelet terhességi tesztet kell végezni a kezdeti értékeléskor és minden DEXA vizsgálat előtt. Minden olyan nőnek, akinek legalább egy menstruációs ciklusa volt, kérdéseket tesznek fel a menstruációs ciklusával kapcsolatban. Mivel a hormonszintek jelentős hatással lehetnek a biominta analízisére, a beavatkozási periódus utáni izom- és vérvétellel járó akut edzési roham a menstruációs ciklus ugyanabban a fázisában lesz időzítve, mint az edzés előtti akut válaszgyakorlat.

   Izommintavétel – Összesen 7 izommintát gyűjtünk perkután tűizom-biopsziával a vastus lateralisból a bevált eljárások alkalmazásával:

   3 az első akut válaszreakciós edzés előtt és után, edzés előtti állapotban gyűjtve (edzés előtt, 3 órával edzés után, 24 órával edzés után); 3 az akut válaszreakciós edzés előtt és után gyűjtött edzés utáni állapotban (edzés előtt, 3 órával edzés után, 24 órával edzés után);

   1 utóellenőrzésen gyűjtöttük össze, 4 héttel a beavatkozási időszak befejezése után.

   Vérmintavétel - Összesen 9 vérmintát vesznek vénapunkcióval a bevett eljárások alkalmazásával:

   4 az első akut válaszreakciós edzés előtt és után gyűjtött adatok az edzés előtti állapotban (edzés előtt, 15 perc edzés után, 3 óra edzés után, 24 óra edzés után); 3 az akut válaszreakciós edzés előtt és után gyűjtött edzés utáni állapotban (edzés előtt, 15 perc edzés után, 3 óra edzés után, 24 óra edzés után);

   1 utóellenőrzésen gyűjtöttük össze, 4 héttel a beavatkozási időszak befejezése után.

   Gyakorlati teljesítmény értékelések – 1 ismétléses maximális (1RM) erő a felső és alsó testmozgások során, csúcs aerob kapacitás (VO2csúcs) ciklusergométeren, Wingate anaerob erőteszt, a térdfeszítő izomcsúcs teljesítménye számítógép által vezérelt dinamométer segítségével, és függőleges ugrás tesztet végeznek a beavatkozási időszak előtt és után. Néhány teljesítménytesztet a beavatkozás közepén (körülbelül a 6. héten) is végeznek.

   Étrendbevitel – A táplálékfelvételt a 0. és 12. héten validált 24 órás visszahívással ellenőrizzük.

   Minőségbiztosítás:

   Gyakorlatok: Az alanyokat gondosan kioktatják a megfelelő módszerekre, és folyamatosan figyelemmel kísérik őket. Minden edzést tapasztalt, minősített személyzet teljes felügyelete mellett hajtanak végre [Certified Strength and Conditioning Specialist (National Strength and Conditioning Association) és/vagy Certified Exercise Specialist (American College of Sports Medicine)].

   Biospecimens Gyűjtemény: Minden izombiopsziát és vérvételt képzett, professzionális klinikus és kutatószemélyzet végez, aki tapasztalt és helyi tanúsítvánnyal rendelkezik.

   DXA szkennelés: Minden DXA szkennelést az UAB képzett technikusai végeznek.

   Genetikai tesztelés: A minták genetikai vizsgálata egy egyedi résztvevőazonosítóhoz kapcsolódik, amely semmilyen módon nem azonosítja a résztvevőt. A személyes egészségügyi információkkal való kapcsolatokat a klinikai telephely (UAB) biztonságban tartja.

   A kutatást jól képzett és tapasztalt munkatársak végzik, akiket az IRB azonosított, mielőtt a tanulmányon dolgoznának.

   Végső soron a PI felelős az adatok és a biztonsági ellenőrzésért: (i) Minden vizsgálati dokumentum naprakészen tartása és a szponzor, az UAB IRB és más felhatalmazott felülvizsgálók általi ellenőrzés céljából elérhetővé tétele; (ii) a vizsgálatban résztvevők biztonságának védelmét szolgáló megfelelő mechanizmusok betartásának biztosítása; (iii) a protokollkövetelmények betartásának biztosítása; és (iv) annak biztosítása, hogy az adatok pontosak, teljesek és biztonságosak legyenek. A vizsgálat lefolytatásával kapcsolatos összes dokumentumot a PI-k irattárban tartják.

   Annak ellenére, hogy ez a próba nem felel meg az adat- és biztonságfelügyeleti testület követelményeinek, proaktív adat- és biztonságfelügyeleti tervet fogunk követni az alábbiak szerint.

   1. Heti felülvizsgálatok a nyomozók/személyzeti csapat értekezletein a toborzás folyamatáról szóló feljegyzések, frissítések/jelentések a gyakorló létesítménytől, a laboratóriumoktól és az adatkezelő személyzettől, valamint az újonnan elérhető adatokról.
   2. A vezetők negyedéves felülvizsgálata a biztonságról és az időközi adatok elemzéséről.
   3. Az UAB IRB által végzett éves felülvizsgálat.
   4. A vizsgálati csoport féléves betegbiztonsági felülvizsgálata.

   Minden nem súlyos AE dokumentálásra kerül, és előre meghatározott időközönként (legalább évente) összefoglalót küldünk az UAB IRB-nek. Minden SAE-t a felfedezésüket követő 3 napon belül jelentenek az UAB IRB-nek. Az AE/SAE összesített jelentéseit a megbízásnak megfelelően eljuttatják a szponzornak. Ha AE (súlyos vagy nem súlyos) történik, a PI azonnal értesítést kap. Az eseménytől függően a nyomon követés további vizsgálatokat vagy orvosi eljárásokat igényelhet, és/vagy szakemberhez fordulhat. A vizsgálatot végző orvosok hozzák meg az ilyen döntéseket. Az AE/SAE típusától függően a PI-k dönthetnek úgy, hogy kivonják az alanyt a vizsgálatból. A PI-k végső soron felelősek az egyes mellékhatások értékeléséért a protokollhoz való viszony, súlyosság és elvárás, a kockázat/haszon arányra gyakorolt ​​hatás, valamint az, hogy szükség van-e a tájékozott beleegyező dokumentum és/vagy protokoll módosítására. A PI-k feladata annak meghatározása is, hogy a protokollt fel kell-e függeszteni a kielégítő módosítások elvégzéséig; a végső hatáskör azonban ilyen esetekben az UAB IRB-t illeti meg.