ベータ細胞機能不全の早期予防のための2型糖尿病青年の個別化された運動トレーニング (PT4DEEP)

糖尿病（DM）は、インスリン分泌またはインスリン機能不全による高血糖を特徴とする代謝性疾患です。 最も一般的なタイプの DM である 2 型糖尿病 (T2DM) では、高い BMI、不健康な食事、身体活動の減少、不利な子宮内環境、および不利な遺伝的素因が危険因子に含まれます。 過去 20 年間で、世界では青少年の間での T2DM の有病率が数倍に増加しました。

何年もインスリン抵抗性であるにもかかわらず、後の年齢で二次的合併症を発症するT2DMの成人と比較して、青年は臨床的T2DMおよび合併症をより急速かつ積極的に発症します。 T2DM の青年は、現在の治療プロトコルでは治療成績が非常に悪く、血糖コントロールが急速に低下します。 T2DM の早期発症とこれらの代謝異常への長期間の曝露により、これらの小児の長期にわたる微小血管および大血管合併症が増幅されます。 また、国際糖尿病連盟の T2DM アトラスによると、2045 年には若者と若年層で T2DM が流行レベルに達すると予測されています。 したがって、T2DM の発症を予防し、病気の進行を遅らせ、病気を止め、治療することが非常に重要になっています。

青年期の T2DM の発症における中心となる代謝因子には、肝臓、筋肉、脂肪組織の IR、および最終的な β 細胞不全が含まれます。 しかし、病理学的プロセスに関連する詳細な分子メカニズムはまだ明らかではありません。 酸化バランスの崩れとして表される酸化ストレスは、体内の健康な細胞を攻撃し、その機能や構造の劣化を引き起こします。 酸化ストレスは、T2DM の発症と疾患関連合併症の発症の両方において重要な役割を果たしていることが報告されています。 T2DM の開発におけるもう 1 つの重要な要素は IR です。 IRは、肥満や座りっぱなしのライフスタイルによってより顕著になります。 大人とは異なり、子供はIRに反応してインスリンを不釣り合いに過剰に生産する傾向があります。 研究により、末梢IRがタイプ2 DMの開始に重要な役割を果たすことが示されています。 T2DM の病因における酸化ストレスと IR の役割、および疾患関連合併症の発症における酸化ストレスと IR の影響を考慮すると、運動トレーニングは T2DM の予防および/または治療に有益である可能性があると考えられます。 したがって、運動トレーニングの酸化ストレスの予防および治療の可能性を説明する適応メカニズムを定義することが非常に重要です。

エピジェネティックなプロセスは、栄養失調、肥満、運動不足、ストレス、毒素などのさまざまなライフスタイル要因や環境への曝露に応じた、T2DM の素因と進行に関連しています。 エピゲノムの動的な変化が個人の生涯内で発生する可能性があり、これらの変化が代謝の健康に影響を与える可能性があることを示す証拠が増えています。 T2DM における運動の保護効果を支配する分子機構はまだ完全には理解されていません。 いくつかの最近の研究では、運動によってエピジェネティックな変化が起こることが示されています。 さまざまな運動プロトコルの保護効果を分子レベルで調査するインビトロ研究はありますが、エピジェネティックな修飾を示す人体研究はありません。

運動トレーニングは、T2DM などのさまざまな慢性疾患の予防と治療において重要な要素です。 運動トレーニングによって生じる適応と効果は、運動プロトコルによって異なります。 T2DM における運動介入のほとんどは、結果を HbA1c に基づいています。 運動トレーニングがβ細胞機能に及ぼす分子的およびエピジェネティックな影響は十分に解明されていないため、運動トレーニングの重要性や効果は十分に理解されていません。

酸化ストレスと炎症の役割、T2DM の病因におけるエピジェネティックな変化、疾患関連合併症の発症を考慮すると、運動トレーニングは若者の T2DM の予防および/または治療に効果的です。 このため、このプロジェクトでは、β細胞の機能不全を改善するための最適な運動プロトコルを決定し、酸化バランスの形成と保護を確実にし、IRを低減します。

個別化医療は、臨床データ、生理学的データ、遺伝データを含む個人プロファイルに従って治療反応を予測することを目的としています。 したがって、このプロジェクトでは、特定の運動トレーニングプロトコルに対する個人の反応を予測するエピジェネティックマーカーパネルの開発が、個人化されたエピジェネティック記憶の解明に貢献します。 これらのつながりについての知識が深まると、個人に合わせた運動トレーニング計画を開発できるようになり、トレーニング目標を最大限の効率で達成できるようになります。 また、このプロジェクトは、予測因子を特定することを目的として、さまざまな運動トレーニングプロトコルの効果に関する臨床研究からのデータを統合する人工知能プラットフォームを確立することを目的としています。 すべての結果は単一のデータ プラットフォームに統合され、治療反応の予測モデルが開発されます。 このデータ プラットフォームは、T2DM を使用した青少年のパーソナライズされた運動トレーニングのための意思決定支援システムの開発に役立ちます。

研究に含まれる患者は 6 つのグループに分けられます。対照群（青少年 20 人）、中等度の継続的有酸素運動トレーニング グループ（青少年 20 人）、高強度インターバル トレーニング グループ（青少年 20 人）、レジスタンス運動トレーニング グループ（青少年 20 人）、中等度の継続的有酸素運動トレーニングと抵抗運動トレーニング グループ (20 名)、および高強度インターバル トレーニングと抵抗運動トレーニングの組み合わせ (青少年 20 名)。 研究の開始時に、患者の人口統計学的および身体的特徴が記録され、人体計測および臨床検査による評価、肺機能検査、呼吸筋力および持久力の測定、末梢筋力の測定、機能的および有酸素能力の評価、測定が行われます。身体活動レベルとエネルギー消費量の評価、生活の質の評価、エピジェネティック解析、β細胞の機能とインスリンの生化学構造の評価が行われます。

すべての患者は、16週間にわたって週3日の運動トレーニングを受けます。 すべての測定と評価は、運動トレーニングを開始する前と 16 週間の運動トレーニング後に行われます。

得られたデータの結果として、T2DM患者にとって、どのタイプの運動介入が、どの用量および頻度でより効果的であるかを、エピジェネティック因子への影響とともに客観的に提示することが試みられる。 さらに、2045 年の予測で流行病と定義されている疾患に対する最適な非薬物治療法を決定することは、死亡率と罹患率の予防と医療費の削減に貢献します。