Un dispositivo indossabile e un intervento su dieta ed esercizio fisico supportato dall’intelligenza artificiale

Introduzione La prevalenza dell’obesità è cresciuta a livello globale, portando ad un aumento delle condizioni legate all’obesità e dei costi medici dell’obesità. L’obesità è un disordine endocrino e metabolico complesso con caratteristiche di infiammazione del tessuto adiposo, ipertrofia da rimodellamento e iperplasia degli adipociti. Inoltre, l’obesità induce uno squilibrio nella regolazione delle adipochine, un gruppo di citochine prodotte e secrete nel tessuto adiposo. Molti studi hanno studiato il ruolo delle diverse adipochine e la galectina-1 (Gal-1) è emersa come una nuova adipochina. Le galectine sono proteine ​​che legano i carboidrati con affinità per i β-galattosidi. Gal-1 è espresso da vari tessuti e presenta un'ampia gamma di attività biologiche. Le prove hanno indicato che la galectina-1 è un regolatore della risposta immunitaria, dell'infiammazione, dell'allergia, dell'omeostasi e dello sviluppo. Gal-1 svolge principalmente un ruolo antinfiammatorio. Tuttavia, solo negli ultimi anni gli studi hanno dimostrato le proprietà proinfiammatorie del Gal-1 in alcune malattie, indicando il duplice effetto del Gal-1. L'espressione del Gal-1 è massima nel tessuto adiposo sottocutaneo. Gal-1 è stato proposto in letteratura come una nuova adipochina che circola durante la differenziazione degli adipociti e l'omeostasi del tessuto adiposo. Negli studi sull'uomo, la Gal-1 circolante è positivamente associata all'indice di massa corporea (BMI), al grasso corporeo e alla circonferenza della vita.

Si raccomanda la promozione dell’attività fisica/allenamento fisico e della perdita di peso per ridurre il rischio cardiovascolare nei pazienti in sovrappeso e obesi. Programmi di allenamento fisico coerenti con le linee guida sull'attività fisica minima sono associati a benefici per la salute cardiovascolare. Con lo sviluppo della tecnologia, i dispositivi indossabili e le APP di intelligenza artificiale possono diventare uno strumento efficace ed economico per i pazienti, contribuendo a facilitare le loro interazioni con gli operatori sanitari. In una revisione sistematica focalizzata sulle caratteristiche delle APP per il fitness e dei dispositivi indossabili per aiutare gli utenti a superare l'obesità, è stato scoperto che i dispositivi indossabili enfatizzano promemoria, monitoraggio/monitoraggio/feedback e obiettivi/ricompense. L’uso di dispositivi indossabili per migliorare i processi e i risultati dell’assistenza sanitaria è promettente per la promozione della salute tra i pazienti affetti da malattie croniche come l’obesità e il diabete.

Il livello di Gal-1 circolante dopo i cambiamenti della composizione corporea indotti dalla dieta e dall’esercizio fisico non è mai stato esaminato in precedenza. Pertanto, abbiamo implementato un programma di dieta ed esercizio fisico di 6 mesi che ha applicato dispositivi indossabili e APP di intelligenza artificiale per studiare l'associazione dei cambiamenti nel Gal circolante con perdita di peso, composizione corporea e parametri metabolici tra gli individui con obesità.

Materiali e metodi Partecipanti Questo studio ha adottato una dieta personalizzata e un programma di esercizi di 6 mesi per promuovere la perdita di peso. I soggetti sono stati reclutati in ambulatori presso il Dipartimento di Medicina di Famiglia, Ospedale Universitario Nazionale di Taiwan. Erano eleggibili per questo studio gli adulti in sovrappeso e obesi. I criteri per il sovrappeso e l'obesità a Taiwan sono i seguenti: il sovrappeso è definito come 24 ≤ BMI (kg/m2) ≤ 27; l'obesità lieve è definita come 27 ≤ BMI (kg/m2) ≤ 30; l'obesità moderata è definita come 30 ≤ BMI (kg/m2) ≤ 35; e l'obesità grave è definita come 35 ≤ BMI (kg/m2). I criteri di esclusione erano i seguenti: variazione del peso corporeo superiore al 3% nei tre mesi precedenti; una storia di procedure bariatriche; disturbi psichiatrici non trattati; o attualmente utilizza farmaci noti per influenzare il peso corporeo. Questo studio è stato approvato dal Comitato Etico del National Taiwan University Hospital (202011101RINB) e tutti i partecipanti hanno ottenuto il consenso informato scritto.

Disegno dello studio Un totale di 171 soggetti sono stati sottoposti a screening presso gli ambulatori. Ventinove dei 171 partecipanti sono stati esclusi dallo studio dopo lo screening perché il loro BMI non soddisfaceva i criteri. I restanti 142 soggetti hanno partecipato all'analisi della composizione corporea e biochimica al basale. Novantotto di questi soggetti erano disposti a partecipare al programma di perdita di peso di 6 mesi per un intervento di dieta ed esercizio fisico, mentre gli altri 44 soggetti hanno preferito rimanere nella coorte come gruppo di controllo. Dopo l'iscrizione, i soggetti sono stati divisi in due gruppi in base alle loro preferenze: un gruppo ha partecipato a un programma standard di dieta ed esercizio fisico, mentre l'altro gruppo ha ricevuto lo stesso programma insieme a un orologio indossabile e APP di intelligenza artificiale. L’orologio indossabile potrebbe essere utilizzato per tracciare e monitorare vari parametri, inclusi passi, frequenza cardiaca e consumo calorico. Le visite ambulatoriali sono state programmate nella settimana 0, settimana 12 e settimana 24. Ad ogni visita sono stati condotti incontri faccia a faccia sulla dieta e sull'educazione fisica. I partecipanti hanno inoltre completato le consultazioni telefoniche nella settimana 2, settimana 4 e settimana 8 da parte dei case manager. I case manager hanno fornito consulenza su dieta ed esercizio fisico e coaching per 10 minuti per consultazione. Durante il programma di allenamento non erano ammessi farmaci per la perdita di peso.

Raccolta dati Il peso, l'altezza, la pressione arteriosa sistolica (BP) e la pressione arteriosa diastolica dei partecipanti sono stati misurati mediante una scala elettronica standard composta da stadiometro e sfigmomanometro. Il peso corporeo è stato valutato con l'approssimazione di 0,1 kg con il partecipante vestito con indumenti leggeri. La circonferenza della vita è stata misurata dallo stesso operatore addestrato. L'analisi dell'impedenza bioelettrica è stata eseguita per muscolo scheletrico, massa magra, massa grassa corporea e percentuale di grasso corporeo. Per quanto riguarda le analisi del sangue, i campioni di sangue venoso sono stati raccolti dai partecipanti dopo un periodo di digiuno minimo di otto ore. I livelli di glucosio sierico, colesterolo totale, colesterolo lipoproteico ad alta densità (HDL), colesterolo lipoproteico a bassa densità (LDL) e trigliceridi sono stati valutati mediante un test spettrofotometrico automatico (HITACHI 7250, Giappone). I livelli di insulina a digiuno sono stati misurati mediante un test immunoenzimatico a microparticelle utilizzando un sistema AxSYM (Abbott Laboratories, Dainabot Co, Tokyo, Giappone). Il modello omeostatico di valutazione della resistenza all’insulina (HOMA-IR) è stato applicato come misura indiretta del grado di resistenza all’insulina (HOMA-IR=insulina a digiuno x glucosio plasmatico a digiuno/22,5, con glucosio in mmol/L e insulina in mU/L ). I livelli sierici di galectina-1 (cat n.: DGAL10, RD Systems, MN, USA) sono stati misurati mediante un kit ELISA (enzima-linked immunosorbent assay) che utilizzava la tecnica di dosaggio immunoenzimatico sandwich quantitativo. Tutta la composizione corporea, la pressione sanguigna e le variabili biochimiche sono state misurate il giorno 1 (basale) e alla fine dell'intervento (settimana 24).

Intervento su dieta ed esercizio fisico I soggetti sono stati divisi in due gruppi in base alle loro preferenze. Ogni partecipante ha ricevuto una dieta standard e un programma di esercizi. Per coloro che hanno optato per dispositivi indossabili aggiuntivi, sono stati somministrati un orologio indossabile e app di intelligenza artificiale. Ad ogni partecipante è stato suggerito di puntare ad un obiettivo giornaliero di 7.500 passi. Questa raccomandazione è in linea con la linea guida di raggiungere circa 150 minuti di attività fisica aerobica di moderata intensità a settimana, come raccomandato dall'Organizzazione Mondiale della Sanità. L'educazione alimentare standard comprende istruzioni sul calcolo dell'apporto calorico totale ed enfatizza i principi della dieta mediterranea . Vengono sviluppati concetti dietetici su misura in base alle abitudini dei singoli pazienti per fornire consigli pratici. Ogni partecipante che ha scelto un dispositivo indossabile aggiuntivo ha scaricato l'APP per connettersi con la piattaforma di gestione della salute. L'interfaccia utente della piattaforma di gestione della salute ha raccolto spontaneamente dati sul numero di passi percorsi, sulla distanza e sulla frequenza cardiaca. I partecipanti hanno registrato ogni giorno un diario alimentare con un’APP per smartphone. Tutte le informazioni raccolte sono state caricate anche sulla piattaforma di gestione sanitaria. I case manager ben addestrati hanno offerto una piattaforma per istruire i partecipanti a impostare una migliore modificazione autogestita dello stile di vita attraverso strategie di enfasi sui promemoria, monitoraggio/monitoraggio/feedback e obiettivi/ricompense.