Esercizio fisico, microbiota intestinale e diabete di tipo 2 (Ex-GM-T2D)

Il diabete di tipo 2 è un’epidemia metabolica globale e una grave minaccia per la salute globale. Nel 2021, 537 milioni di adulti di età compresa tra 20 e 79 anni in tutto il mondo avevano il diabete. Il T2D è correlato a complicazioni sanitarie microvascolari e macrovascolari potenzialmente letali che contribuiscono enormemente al peso della mortalità e della disabilità in tutto il mondo. Il T2D è definito dall’iperglicemia a digiuno che è in gran parte secondaria all’azione inadeguata dell’insulina. Il T2D è solitamente preceduto da uno stato di iperglicemia intermedia o Pre-D, caratterizzato da alterata glicemia a digiuno (IFG), ridotta tolleranza al glucosio (IGT) o entrambi, e aumenta notevolmente il rischio di T2D. Nel T2D, sebbene i livelli di insulina siano normali o elevati, tessuti come fegato, muscolo scheletrico e tessuto adiposo diventano resistenti all’insulina con conseguente aumento dei livelli di glucosio nel sangue. Il T2D è associato a una risposta infiammatoria sistemica che sembra essere un fattore di rischio indipendente per lo sviluppo del T2D. Inoltre, gli individui con T2D tendono ad avere un ambiente interno più ossidativo rispetto ai soggetti sani. È stato scoperto che lo stress ossidativo indotto dall’iperglicemia influenza la cascata di segnalazione dell’insulina e diminuisce la trascrizione del gene GLUT4 e altera anche l’attività mitocondriale. Anche la fisiopatologia del T2D è stata associata alla composizione degli OGM. Si suggerisce che la disbiosi del GM abbia un ruolo centrale nella patogenesi della resistenza all’insulina e del T2D attraverso diversi meccanismi.

È stato stabilito l’importante ruolo dell’esercizio fisico regolare per la prevenzione e il trattamento del T2D. La maggior parte dei benefici dell’esercizio fisico sulla gestione e prevenzione del T2D si realizzano attraverso gli adattamenti del muscolo scheletrico che a loro volta inducono miglioramenti acuti e cronici nell’azione dell’insulina. L’esercizio fisico esercita anche effetti antinfiammatori. Le prove emerse suggeriscono che l’esercizio fisico può anche influenzare favorevolmente il T2D migliorando la composizione degli OGM. L’effetto più promettente dell’esercizio fisico regolare è l’alterazione del GM verso una composizione microbica più sana producendo un GM più diversificato, diminuendo le comunità batteriche patogene e aumentando i batteri produttori di SCFA. Tuttavia, l’impatto dell’esercizio sulla struttura e sulla funzione GM degli individui con T2D è poco compreso, poiché finora esiste solo un numero limitato di studi in quest’area.

Secondo un'analisi preliminare della potenza (un errore di probabilità di 0,05 e una potenza statistica dell'80%), una dimensione del campione di 8-10 partecipanti/gruppo è stata considerata appropriata per rilevare cambiamenti statisticamente significativi tra gli studi. Pertanto, verrà valutata l'idoneità a partecipare allo studio su ≥60 individui di mezza età. Lo studio sarà condotto secondo un disegno parallelo, randomizzato e controllato. I partecipanti, saranno innanzitutto informati sulle procedure dello studio, nonché sui benefici e sui possibili rischi, e firmeranno inoltre un modulo di consenso informato per la partecipazione allo studio. Tutti gli individui idonei forniranno campioni di sangue per la determinazione della glicemia a digiuno, dell'emoglobina glicosilata (HbA1c) e dell'insulina plasmatica a digiuno e verranno sottoposti a un test di tolleranza al glucosio orale (OGTT) per determinare il loro profilo glicemico, in base al quale saranno caratterizzati come individui con normale tolleranza al glucosio (NGT), o individui pre-diabete (pre-D), o individui con diabete di tipo 2 (T2D). I livelli di attività fisica saranno valutati anche attraverso il Questionario Internazionale sull’Attività Fisica (IPAQ). Successivamente, i partecipanti di ciascuna fase di tolleranza al glucosio verranno assegnati in modo casuale alle 12 settimane di regolare esercizio combinato aerobico e di resistenza secondo le linee guida per gli individui pre-D e T2D, oppure rimarranno sedentari per 12 settimane. Pertanto, sei gruppi di intervento saranno i seguenti: i) gruppo NGT (NGTG), individui NGT - nessun esercizio, ii) gruppo di esercizi NGT (NGTG+Ex), individui NGT che parteciperanno alla formazione e al detraining, iii) pre-D gruppo (pre-DG), individui pre-D - nessun esercizio, iv) gruppo di esercizi pre-D (Pre-DG+Ex), individui pre-D che parteciperanno all'allenamento e al detraining, v) gruppo T2D (T2DG), Individui con T2D - nessun esercizio, e vi) Gruppo di esercizi con T2D (T2DG+Ex), individui con T2D che parteciperanno alla formazione e al detraining. La randomizzazione delle condizioni verrà effettuata da un software che genera numeri interi casuali disponibili su Internet (Random.org).

Le misurazioni di base si svolgeranno presso il Laboratorio di Biochimica, Fisiologia e Nutrizione dell'Esercizio (SmArT Lab), Dipartimento di Educazione Fisica e Sport, Università della Tessaglia: misure fisiologiche (frequenza cardiaca a riposo, pressione arteriosa sistolica e diastolica a riposo, tasso metabolico a riposo) , caratteristiche antropometriche (altezza corporea, massa corporea, indice di massa corporea), composizione corporea (quantità di grasso corporeo, massa magra, massa grassa, densità ossea), prestazione muscolare [capacità aerobica (VO2max), forza isocinetica degli arti inferiori ( coppia isometrica, concentrica ed eccentrica degli estensori e dei flessori del ginocchio), forza della presa della mano, potenza muscolare (salto con contromovimento)]. Inoltre, i partecipanti forniranno feci per la determinazione della composizione GM e dei metaboliti GM [acidi grassi a catena corta (SCFA)], nonché campioni di sangue per la determinazione dell'emocromo completo (CBC), dell'infiammazione sistemica [fattore di necrosi tumorale alfa ( TNF-α), interleuchina 6 (IL-6), proteina C-reattiva (CRP), zonulina, proteina legante i lipopolisaccaridi (LBP)], stato redox del sangue [capacità antiossidante totale (TAC), catalasi (CAT), carbonili proteici (PC), glutatione ridotto (GSH), glutatione ossidato (GSSG), rapporto GSH/GSSG, malondialdeide (MDA), acido urico, bilirubina] e profilo lipidico [colesterolo totale (CHO-T), lipoproteine ​​a bassa densità (LDL) , lipoproteine ​​ad alta densità (HDL), trigliceridi (TG)]. Inoltre, i partecipanti registreranno la loro dieta tramite un richiamo di 7 giorni prima della loro partecipazione alla prima condizione sperimentale e verranno analizzati i dati dietetici. Tutte le misurazioni di cui sopra verranno ripetute dopo le 12 settimane di intervento con esercizio fisico, nonché dopo le 4 settimane di periodo di detraining. I partecipanti che verranno assegnati all'esercizio regolare, ad eccezione del VO2max, verranno inoltre sottoposti a stima della forza massima dei principali gruppi muscolari per la determinazione dell'intensità del programma di esercizi di ciascun partecipante; la determinazione della capacità aerobica e della forza muscolare verrà ripetuta anche dopo quattro settimane di esercizio regolare per i necessari aggiustamenti dell'intensità del programma di esercizi.