Effetti della terapia del calore e dell'allenamento della forza negli individui con diabete di tipo 2

Materiali e metodi Progettazione e impostazione dello studio Lo studio è uno studio clinico prospettico, randomizzato, in doppio cieco, parallelo, di non inferiorità e sarà condotto presso l'Universidade Federal do Rio Grande do Sul, un'università nel sud del Brasile. Questo protocollo di studio aderisce alla raccomandazione SPIRIT.

Interventi I volontari che soddisfano i criteri di inclusione saranno guidati nello studio e verrà loro chiesto di firmare un consenso informato scritto prima dell'arruolamento nello studio. I partecipanti saranno randomizzati in gruppi di intervento Controllo (C), RT o HT. Nel gruppo di controllo, i partecipanti non riceveranno alcun intervento. Nel gruppo di intervento RT, i partecipanti eseguiranno esercizi supervisionati in palestra per tre giorni non consecutivi della settimana. Ogni sessione durerà circa 60 minuti e consisterà in un riscaldamento, un allenamento di resistenza e un defaticamento. Tutte le sessioni saranno condotte da scienziati dello sport e dell'esercizio fisico qualificati per 12 settimane.

Il programma RT consisterà in una combinazione di esercizi per la parte superiore e inferiore del corpo utilizzando attrezzature da palestra, pesi liberi e peso corporeo (esercizi funzionali) come resistenza primaria. Le 12 settimane RT saranno suddivise in tre mesocicli di quattro settimane ciascuno (vedere i dettagli di serie, ripetizioni e intervalli nella Tabella 1). Gli esercizi includeranno leg press, estensioni del ginocchio e leg curl, curl bicipiti, estensioni tricipiti, lat pull down, pressa per spalle, panca e scricchiolio addominale. Prima dell'inizio del periodo di allenamento, i soggetti completeranno una sessione di familiarizzazione per praticare gli esercizi che eseguiranno ulteriormente durante il programma di allenamento, quando il carico di esercizio è stato testato individualmente. L'allenamento di resistenza verrà eseguito utilizzando da due a tre serie per esercizio a intensità comprese tra 12 e 15 ripetizioni massime (il peso più pesante possibile per eseguire un totale di 12-15 ripetizioni). L'intensità degli esercizi funzionali è stata controllata dalla scala OMNI. Ogni sessione durerà 60 min.

I partecipanti al gruppo HT intraprenderanno un trattamento termico di tutto il corpo secondo i metodi precedenti. I partecipanti saranno alloggiati in una camera climatica inizialmente fissata a 55.0oC per tre giorni non consecutivi della settimana. Ogni sessione durerà 60 min. Durante le sessioni verranno costantemente misurati la temperatura rettale, la frequenza cardiaca, la pressione arteriosa e il disagio termico.

Strategie per la conservazione della sperimentazione Ai partecipanti verrà chiesto una volta alla settimana durante la visita faccia a faccia di monitorare i loro eventi avversi. Inoltre, telefonate o messaggi verranno utilizzati anche per ricordare i partecipanti in merito a visite programmate o mancate.

Reclutamento e tempistica dei partecipanti Il periodo di reclutamento per lo studio sarà da aprile 2023 a dicembre 2025. I partecipanti saranno invitati a partecipare allo studio tramite annuncio su giornali, mezzi elettronici e social media. La Figura 1 mostra il diagramma di flusso del disegno dello studio.

Aderenza L'aderenza a un programma di esercizi è stata classificata come rispondente ad almeno l'80% della dose di esercizio raccomandata o prescritta. Qualsiasi partecipante che dimostri un'adesione al protocollo di allenamento dell'80% o più di 36 sessioni sarà considerato aderente. I partecipanti saranno classificati come non aderenti o parzialmente aderenti se la loro adesione è inferiore all'80%.

Considerazioni statistiche Per la valutazione dell'effetto dell'esercizio sui livelli plasmatici di HSP tra i gruppi dopo l'intervento, abbiamo ipotizzato una potenza dell'80%, un livello di significatività del 5% e una dimensione dell'effetto (F di Cohen) di 0,4. Abbiamo stimato un tasso di abbandono del 10% e il numero totale calcolato era di 22 in ciascun gruppo.

I dati dei partecipanti assegnati in modo casuale saranno analizzati in base al principio dell'intenzione di trattare come scelta primaria e al principio per protocollo, con trattamento, tempo e interazione trattamento-tempo registrati come effetti fissi. Documenteremo qualitativamente i motivi e i dettagli di ogni caso di recesso. La normalità dei dati sarà verificata mediante il test di Shapiro-Wilk. La media e la deviazione standard saranno utilizzate per descrivere le variabili continue parametriche e la mediana e l'intervallo interquartile per le variabili non parametriche, mentre le frequenze assolute e relative saranno utilizzate per le variabili categoriali. L'analisi della varianza (ANOVA) verrà utilizzata per confrontare i valori finali dei risultati. Gli effetti del trattamento (gruppo, tempo e interazione di gruppo) saranno stimati utilizzando Equazioni di stima generalizzate (GEE) seguite dal test posthoc di Bonferroni (P < 0,05). Verrà eseguita un'analisi di regressione lineare multipla (metodo all'indietro) per studiare l'impatto della farmacoterapia di routine, del sesso e dell'età sugli esiti primari e secondari. Per queste analisi verrà utilizzato il software Statistical Package for Social Science Professional versione 20.0 (IBM Corp., Armonk, NY, USA).

Assegnazione I partecipanti verranno assegnati in modo casuale ai gruppi in base a una sequenza di numeri casuali generati dal computer. Questa sequenza sarà ottenuta nel programma Excel Microsoft, in rapporto 1:1, con blocchi di otto o sei partecipanti per completare il numero totale calcolato. Una busta sigillata contenente il codice di assegnazione verrà aperta solo all'inizio del trattamento in presenza del partecipante, secondo l'ordine di ingresso nello studio.

A causa della natura degli interventi, il ricercatore che conduce le sessioni di esercitazione così come i partecipanti non saranno accecati. Per garantire il mascheramento del valutatore, ai soggetti viene chiesto di omettere il gruppo assegnato e di non parlare dei loro interventi durante le sessioni di valutazione degli esiti. In caso di apertura involontaria per qualsiasi motivo, il ricercatore coinvolto informerà il ricercatore principale.

Raccolta e gestione dei dati Verrà applicato un questionario per ottenere le caratteristiche sociodemografiche e cliniche dei partecipanti, tra cui età, sesso, stato civile, livello di istruzione, durata del diabete, storia familiare di diabete e attività fisica dichiarata. I farmaci per il T2DM saranno registrati al basale e alla fine dello studio.

Le misure antropometriche, inclusi peso corporeo, altezza, indice di massa corporea calcolato (kg/m2), variazione della circonferenza della vita e dell'anca, verranno registrate alla prima e all'ultima visita. Il peso sarà misurato in una bilancia tarata digitalmente con una portata massima di 150 kg e una precisione di 100 g. L'altezza sarà determinata da uno stadiometro verticale fissato alla bilancia con una capacità di 2 m/0,1 cm (Urano®, Canoas, Brasile). Le circonferenze della vita e dei fianchi saranno misurate con un nastro metrico anelastico (2 m/0,1 cm). La composizione corporea totale sarà valutata mediante assorbimetria a raggi X a doppia energia (DEXA scan - Lunar iDXA, GE Healthcare, Buckinghamshire, UK).

Dopo questa valutazione, le persone eseguiranno un test di esercizio massimo autolimitato su un tapis roulant per determinare il picco di consumo di ossigeno (picco VO2) e la frequenza cardiaca massima, sotto la supervisione di un team di esperti fisiologi dell'esercizio. Il test sarà effettuato secondo il protocollo Bruce. L'assorbimento di ossigeno (VO2) e la produzione di anidride carbonica (VCO2) saranno determinati da un sistema di scambio di gas computerizzato respiro per respiro e analizzati utilizzando un segnale di media di 20 secondi. Il metabolismo basale sarà analizzato in stato veloce (Quark CPET, Cosmed, Italia).

Alla prima e ultima visita al laboratorio, i campioni di sangue verranno raccolti e centrifugati a 1000 g per 10 minuti per separare il plasma o il siero, che verrà conservato per ulteriori analisi dei parametri biochimici. Il glucosio totale, la proteina C-reattiva, il colesterolo HDL, l'HbA1c ei trigliceridi saranno determinati in un sistema automatizzato Cobas C111 (Roche Diagnostics, Basilea, Svizzera). Il colesterolo LDL sarà calcolato dall'equazione di Friedewald. La resistenza all'insulina sarà calcolata con il metodo Homeostatic Model Assessment (HOMA-IR), basato sui livelli di insulina e glicemia a digiuno.

Per l'analisi del microbiota, la purificazione del DNA a base di membrana di silice dalle feci sarà eseguita dal kit commerciale di estrazione dell'acido nucleico di alta qualità QIAmp Blood and Body Fluid (Qiagen, Canada). La regione ipervariabile V3-V4 del gene 16 S rRNA sarà amplificata e sequenziata su Illumina MiSeq. Le sequenze saranno processate in momhur (v.1.41.1) 23 con procedure modificate, come precedentemente descritto. Le sequenze saranno quindi allineate al database SILVA 16 S rRNA (v 132).

Per i biomarcatori infiammatori e i livelli plasmatici di LPS, il sangue sarà centrifugato a 1000 g per 10 minuti e il siero sarà congelato (-80 °C) per ulteriori analisi mediante la tecnica del saggio di immunoassorbimento enzimatico (ELISA), utilizzando kit commerciali: LPS , TNF-α, IL-1, IL-4, IL-5, IL-6, IL-10 e IL-13 (Kit ELISA umani, Sigma-Aldrich, St. Louis, MI, USA).

Considerando l'importanza dell'HSR per l'adattamento allo stress, testeremo la capacità dei leucociti (una delle principali fonti di HSP72 circolante e rappresentativa della risposta allo stress delle cellule immunitarie), di rilasciare HSP72, in condizioni di stress termico (una risposta normale e prevista nelle cellule sane ). Useremo questa strategia per confrontare se diversi interventi potrebbero migliorare l'HSR nel diabete. In breve, dopo la raccolta, il sangue intero è stato immediatamente incubato a due diverse temperature: 37 °C (controllo) e 42 °C (sottoposte a stress termico) per 2 ore a bagnomaria. Dopo l'incubazione, il sangue totale sarà centrifugato per isolare il plasma. Il plasma sarà utilizzato per l'analisi di eHSP72 26. Per quantificare i livelli di proteina HSP72 plasmatica verrà utilizzato un metodo altamente sensibile di immunoassorbimento enzimatico (EIA) (EKS-715 Stressgen, Victoria, Canada) come precedentemente descritto 27. La segnalazione cellulare infiammatoria in PBMC (NF-kB; TLR2 e 4, TRIF, IKKi/IKKε, e MyD88) sarà analizzata mediante western blot, come precedentemente descritto 28.

Dilatazione mediata dal flusso La dilatazione mediata dal flusso dell'arteria brachiale (FMD), in risposta all'iperemia, sarà eseguita utilizzando un dispositivo ad ultrasuoni (Toshiba modello Nemio XG, Giappone) come misurazione indiretta della funzione endoteliale, adattato alle attuali linee guida. (THIJSSEN DHJ et.al., 2011).

Protocollo di idratazione Il giorno precedente all'esposizione al calore, ai partecipanti verrà chiesto di bere 12 ml•kg-1 di acqua (in aggiunta al consueto consumo di liquidi). Durante la mattinata del giorno della sessione sperimentale al caldo, i partecipanti saranno istruiti a consumare 6 mL•kg-1 di acqua, oltre al consueto consumo di liquidi, per garantire lo stato di euidratazione. Prima dell'ingresso in camera climatica verrà effettuato un prelievo delle urine per verificarne lo stato di idratazione, utilizzando il peso specifico attraverso un rifrattometro 29; 30 e il colore attraverso una specifica scala 31. Verrà applicato un limite di peso specifico dell'urina di 1,25. Per valori più alti, i partecipanti berranno 200-250 ml di acqua e aspetteranno 30 minuti prima dell'esposizione al calore.

Sicurezza ed eventi avversi I partecipanti saranno sotto controllo continuo da parte di un professionista sanitario durante e almeno 30 minuti dopo l'intervento per prevenire eventi avversi. Possono manifestarsi i seguenti eventi avversi lievi e moderati: I protocolli di esercizio, in particolare durante il massimo sforzo, possono causare qualche disagio (nausea, indolenzimento muscolare). La terapia del calore ha dimostrato di essere sicura per la maggior parte delle persone. Tuttavia, per alcuni partecipanti, è possibile che la temperatura più alta causi qualche disagio termico. I cambiamenti cardiovascolari, come l'aumento della frequenza cardiaca e della pressione sanguigna, sono previsti e non dannosi. Infine, dopo il protocollo si può osservare una lieve disidratazione. Questo sarà attenuato con una corretta idratazione in seguito.

Considerazioni etiche Lo studio segue rigorosamente i protocolli riguardanti il ​​modulo di consenso informato, la riservatezza e l'anonimato. Verrà fornito un modulo di consenso informato con linee guida, obiettivi del progetto, descrizione delle procedure, possibili rischi e benefici. I partecipanti saranno inoltre informati che la partecipazione è volontaria e possono ritirarsi dallo studio in qualsiasi momento. Questo studio sarà condotto in conformità con la Dichiarazione di Helsinki ed è stato approvato dal comitato di revisione istituzionale della struttura (numero di riferimento: 38626420.6.0000.5347) e registrato nel database degli studi clinici. Tutti i file contenenti i dati dei partecipanti saranno archiviati in un documento protetto da password di database sicuro a cui potranno accedere solo i membri autorizzati del gruppo di ricerca.