Impatto del Carico di Allenamento sul Microbioma Intestinale e la sua Relazione con la Prestazione Fisica, il Fenotipo Muscolare e i Marcatori di Sovrallenamento in Uomini Sani (ICARUS)

ICARUS è uno studio monocentrico, randomizzato, controllato, a tre bracci, con gruppi paralleli, progettato per determinare se il carico di allenamento (moderato rispetto a elevato) modula l'ecosistema intestinale umano, con un focus primario sulla produzione di acidi grassi a catena corta (SCFA) da parte del microbiota intestinale, e per verificare se le risposte intestinali interindividuali si correlano ad adattamenti fisiologici e potenziali maladattamenti (cioè, sovrallenamento).

DISEGNO DELLO STUDIO: 45 uomini sani, fisicamente attivi a livello amatoriale, saranno randomizzati in un rapporto di allocazione 1:1:1 in: (i) un gruppo di controllo senza allenamento, (ii) un gruppo di allenamento ciclistico a carico moderato, o (iii) un gruppo di allenamento ciclistico ad alto carico. L'intervento dura 8 settimane ed è seguito da un periodo di scarico di 10 giorni. Gli outcome sono valutati in quattro momenti temporali: baseline (T1), a metà intervento dopo 4 settimane (T2), post-intervento dopo 8 settimane (T3) e post-scarico 10 giorni dopo (T4).

RANDOMIZZAZIONE: La randomizzazione sarà stratificata in base al volume di allenamento abituale al baseline (>3,5 ore rispetto a ≤3,5 ore di esercizio a settimana) utilizzando blocchi permutati di dimensione variabile e una sequenza di allocazione generata al computer. L'allocazione sarà implementata utilizzando un'applicazione web sicura REDCap per garantire l'occultamento dell'allocazione al personale coinvolto nella raccolta e analisi dei dati.

AMBIENTE E RECLUTAMENTO: Lo studio è condotto presso l'Exercise and Muscle Physiology Research Group, Dipartimento di Scienze del Movimento, KU Leuven (Lovanio, Belgio). Il reclutamento utilizza molteplici canali, inclusi inviti via email, annunci in aula, poster/volantini e social media.

PROCEDURE DI FAMILIARIZZAZIONE E STANDARDIZZAZIONE: Circa una settimana prima dell'inizio dell'intervento, i partecipanti partecipano a una sessione di familiarizzazione per minimizzare gli effetti di apprendimento e standardizzare le procedure nelle valutazioni successive. La familiarizzazione include le procedure chiave di test di performance e fisiologici e l'istruzione sui dispositivi e i diari dello studio. Un piano dietetico personalizzato e standardizzato è sviluppato per i tre giorni che precedono ogni periodo di valutazione e per i giorni di valutazione per migliorare la coerenza dietetica intra-soggetto tra i diversi momenti temporali e per allinearsi a specifici requisiti dei test (ad esempio, assunzione di fibre, carico di carboidrati, restrizione di lattosio/mannitolo ove applicabile).

BRACCI DELL'INTERVENTO - GRUPPO DI CONTROLLO: I partecipanti non eseguono un programma di allenamento strutturato. Per controllare gli effetti di aspettativa, ricevono una capsula placebo settimanale supervisionata (1 g di zucchero granulato) presentata come un 'nuovo estratto vegetale' che si dice supporti la salute intestinale e la performance. Ai partecipanti viene chiesto di mantenere le loro abitudini di esercizio abituali e di monitorare i comportamenti rilevanti come istruito.

BRACCI DELL'INTERVENTO - GRUPPO DI ALLENAMENTO A CARICO MODERATO: I partecipanti completano 8 settimane di allenamento ciclistico indoor supervisionato, seguito da un periodo di scarico di 10 giorni. L'allenamento è eseguito su un cicloergometro a frenatura elettromagnetica, supervisionato presso il centro di studio. La struttura settimanale comprende quattro sessioni a settimana con una sequenza fissa di tipi di sessione (allenamento continuo a intensità moderata, allenamento intervallato ad alta intensità, allenamento continuo a intensità moderata e allenamento intervallato sprint), e aumenti progressivi del carico secondo un piano standardizzato.

BRACCI DELL'INTERVENTO - GRUPPO DI ALLENAMENTO AD ALTO CARICO: I partecipanti completano 4 settimane identiche al gruppo di allenamento a carico moderato, seguite da 4 settimane di allenamento ad alto carico in cui il volume di allenamento è raddoppiato rispetto al MOD aumentando la frequenza delle sessioni mentre si mantiene la stessa distribuzione dell'intensità.

PRESCRIZIONE DELL'INTENSITÀ DELL'ESERCIZIO: L'intensità dell'allenamento è individualizzata utilizzando soglie fisiologiche derivate da un test cardiopolmonare incrementale con misurazioni del lattato, inclusa la potenza alla prima soglia del lattato, alla seconda soglia del lattato e alla potenza massima. L'allenamento è prescritto in base alla potenza di uscita in ciclismo.

PERIODI DI VALUTAZIONE: Ciascuno dei quattro periodi di valutazione si estende su tre giorni consecutivi di procedure domiciliari e presso il centro di studio in condizioni standardizzate e allo stesso orario del giorno per ciascun partecipante per limitare la variabilità circadiana. Le valutazioni integrano la raccolta di biospecimen e il fenotipaggio multi-sistema, inclusi misure correlate all'intestino (ad esempio, SCFA, test di integrità della barriera intestinale), test di performance fisica, fenotipaggio del muscolo scheletrico, test cardiometabolici, misure autonomiche e strumenti di autovalutazione rilevanti per il recupero e il benessere psicologico. I campioni di feci sono raccolti a casa e conservati congelati prima del trasferimento al centro di studio per la conservazione in biobanca.

GESTIONE E CONSERVAZIONE DEI BIOSPECIMEN: I campioni biologici inclusi sangue, feci, muscolo scheletrico, urina e saliva sono etichettati utilizzando un identificatore specifico dello studio e conservati a -20°C o -80°C fino all'analisi e/o all'uso futuro in conformità con i requisiti della biobanca istituzionale e le normative applicabili.

MASCHEramento E MITIGAZIONE DEI BIAS: A causa della natura comportamentale dell'intervento, i partecipanti non possono essere mascherati rispetto all'assegnazione del gruppo. Per ridurre gli effetti di aspettativa, il gruppo di controllo riceve un'integrazione placebo presentata come rilevante per la performance. Quando possibile, i valutatori degli outcome e il personale di laboratorio rimangono mascherati rispetto all'allocazione del gruppo durante la raccolta e l'analisi dei dati, sebbene possa verificarsi qualche parziale smascheramento a causa di limitazioni del personale.

DIMENSIONE CAMPIONARIA E PRINCIPI STATISTICI: La dimensione campionaria pianificata è di 45 partecipanti (15 per braccio), tenendo conto dell'attrito, ed è basata su considerazioni di potenza derivate da precedenti evidenze sulla responsività del butirrato fecale all'allenamento di resistenza, data l'assenza di dati umani robusti per l'endpoint primario degli SCFA circolanti al momento della pianificazione. Le analisi seguiranno i principi intention-to-treat. Le differenze tra gruppi nel tempo saranno stimate utilizzando modelli di analisi longitudinale vincolata che modellano congiuntamente le misure di baseline e di follow-up vincolando le medie di baseline ad essere uguali tra i gruppi, fornendo così stimatori equivalenti all'ANCOVA e accogliendo i dati mancanti sotto un'assunzione di mancanza casuale tramite massima verosimiglianza. È pianificata una strategia di test gerarchica per gli endpoint primari e secondari chiave per controllare il tasso di errore di tipo I. Le analisi di sensibilità possono includere analisi per protocollo definite prima del blocco del database.