前糖尿病の成人における血糖調節に対する朝夕の運動の影響を調べる (TExIS)

参加者の募集、スクリーニング、およびランダム化。 参加者 (n=20、女性 =10) は、コロラド大学デンバー アンシュッツ メディカル キャンパス (CU AMC) および周辺のデンバー メトロ エリアから、キャンパスからの電子メールとチラシを使用して募集されます。 最初の適格基準を満たすボランティアは、スクリーニング検査機関（甲状腺刺激ホルモン（TSH）、全血球計算（CBC）、包括的代謝パネル（CMP）、脂質パネル、糖化ヘモグロビン（A1c）、女性の尿妊娠検査（ベータヒト絨毛性ゴナドトロピン）、12誘導心電図（ECG）、病歴の検討、および医師または高度な医療提供者による身体検査。 参加希望者は、運動の禁忌をさらにスクリーニングするために、身体活動準備状況アンケート (PAR-Q) に回答します。 38 潜在的な参加者は、WatchPat (Itamar Medical、イスラエル) を使用して閉塞性睡眠時無呼吸症候群のスクリーニングも行われますが、無呼吸低呼吸指数スコアが 5 を超える場合は、全身代謝に重大な影響を与えるため除外されます。 WatchPat は、末梢動脈緊張度、パルス酸素濃度、心拍数、加速度計、いびき検出器を組み合わせて呼吸努力に関連した覚醒を測定し、検証されています。 39,40 以下の研究適格基準を満たす参加者は、クロスオーバー研究で AM-Ex または PM-Ex のいずれかを最初に完了するために、1:1 の比率 (性別で階層化) でブロック無作為化されます。

研究プロトコルと評価。 この研究は、CU AMC Anschutz Health and Wellness Center (AHWC) と CU AMC Clinical Translational Research Center (CTRC) で実施されます。 AHWC と CTRC の詳細については、「施設とその他のリソース」を参照してください。 参加者はベースラインでの評価と、各運動条件を完了した後に再度評価を受けます。

午前と午後の運動条件を監視。 参加者は、3 日間の有酸素運動条件を完了します (注: 1 回の運動でメラトニンが変化することが示されています)。 運動は、年齢予測MHRの70％で1日あたり45分間実行されます。 個々の参加者の運動時間枠は、個人の習慣的な起床時間 (アクティグラフィーによって測定) によって定義され、AM-Ex は習慣的な起床時間の 0 ～ 3 時間後に発生し、PM-Ex は習慣的な起床時間の 9 ～ 12 時間後に発生します。 これらの時間枠が朝と夕方を定義するために選択されたのには、いくつかの理由があります。 まず、従来の勤務日中、ほとんどの成人は勤務前または勤務後の就寝前に運動を行っています。 第二に、これらの時間枠は、SI とメラトニンの概日パターンが最も明白で一貫している時間帯であることが実証されています。 13,35 運動セッションは AHWC のトレッドミルで実施され、研究スタッフの監督のもとで行われます。 目標強度を確実に達成するために、HR モニター (Polar H10) が装着されます。 セッション時間（時刻）、継続時間、平均強度が各セッションで記録されます。 異なる月経相は異なる SI を示すことが示されているため、SI に対するトレーニング効果を最小限に抑えるためと、月経周期の相を考慮するため、運動セッションは 3 ～ 4 週間の休薬期間で区切られます。

食事の処方箋。 各条件中、参加者は約 50% の炭水化物、30% の脂肪、20% のタンパク質からなるバランスの取れた食事を食べるように求められます。 翌日のインスリンクランプ試験におけるさまざまな食事組成の影響を軽減するために管理された食事を選択し、標準化された自由生活日を CGM によって検査できるようにしました。

評価。 すべての測定はベースライン時および各運動条件後に実行されます。

インスリン感受性 (高インスリン血症正常血糖クランプ): 元のグルコース クランプ検証研究から派生したプロトコル。 一晩 12 時間絶食した後、参加者は習慣的な起床時間の 1 時間後に CTRC に到着し、ベースラインのバイタルサインと毛細管血糖が取得されます。 看護スタッフによって 2 つの点滴が対側の腕に配置され、1 つは肘前静脈に、もう 1 つは手首に配置されます。 インスリン（４２単位／７００ｍＬのＮＳ濃度）を４０ｍＵ／ｍ２／分で開始し、ブドウ糖２０％溶液も開始し、毛細管血糖を９０ｎｇ／ｄＬに維持するように滴定する。 低カリウム血症を防ぐために、リン酸カリウム (5 mmol/100 mL NS) も 4 mL/hr で実行されます。 100 分間の正常血糖の後、毛細管血糖と血清インスリンが 10 分ごとに 3 回測定されます。 120分で、血清グルコース、インスリン、トリグリセリド、FFA、グリセロール、乳酸塩が採取され、インスリン注入が停止され、患者に食事を与えます。 食後30分でブドウ糖の投与を中止し、参加者は退院するまで低血糖を監視する。 SI は、グルコース注入速度、グルコースの尿中損失、および前述の式によるスペース補正を使用して計算されます。

自由生活平均血糖値、範囲内時間 (TIR)、および血糖変動 (連続血糖値モニター): 連続血糖値監視システム (CGM; FreeStyle Libre Pro; Abbott Industries、米国イリノイ州シカゴ) が初日に設置されます。ベースラインと運動条件。 研究参加者は、デバイスのメンテナンス方法について訓練を受けます。 参加者はモニターを 5 日間装着し、ポストコンディション訪問時にデバイスを返却します (デバイスは 1 日目から 5 日目まで装着)。 簡単に説明すると、取り外し可能な導入針を使用して、センサーが参加者の腕の皮膚の直下に 45°の角度で挿入されます。 小さくて柔軟な電極が残され、5日間皮膚に埋め込まれたままになります。 挿入も早く、痛みもほとんどありません。 参加者の間質液グルコースはセンサーのグルコースオキシダーゼ層と反応し、デジタル受信機によって記録される電気信号を生成します。 システムは 15 分ごとの平均血糖値を保存し、参加者はすべての血糖データを知らされません。 すべてのグルコース データはスキャン リーダーを介して取得され、デバイスを取り外す前に利用されます。

唾液薄暗いメラトニン オフセット (DLM-オフ): 参加者は、研究期間中、市販品、メラトニン製品、またはメラトニンを含むサプリメントの摂取を避けるよう指示されます。 DLM-Off検査の前日に、参加者はカフェイン、アルコール、マリファナ、非ステロイド性抗炎症薬の摂取を避け、処方された食事に従うよう指示されます。 DLM-Off テストの前の夕方、被験者は遮光ゴーグル、唾液採取管 1 本、サンプルログ、ペンをベッドサイドに置き、翌朝のいつもの起床時間にアラームをセットするよう指示されます。 DLM-Off コレクションの朝、参加者はベッドに残り、すぐに遮光ゴーグルを装着します。 目覚めてから 5 分後、参加者はベッドサイドにあるチューブに最初の唾液サンプルを採取し、時間を記録します。 唾液の採取は5分程度で完了します。 このチューブは冷凍庫に置かれ、参加者によって氷上の CTRC に運ばれます。 CTRC に到着するまで、光が制御された部屋で遮光ゴーグルを着用します。 唾液サンプルは、起床後1時間から5時間まで研究スタッフによって1時間ごとに収集されます。

血清 AM コルチゾール: ポストコンディション訪問のため CTRC に到着し、高インスリン血症正常血糖クランプ (上記参照) のための IV 留置後、インスリン注入の開始前に AM 血清コルチゾールの血液サンプルが採取されます。

デバイスで測定される身体活動 (PA) および座りがちな行動 (SB): 各条件で、PA と SB は activPAL (PALTechnologies: スコットランド、グラスゴー) 活動モニターを使用して測定されます。 activPAL は症状の 1 日目に参加者に渡され、症状後の訪問時に返却されます。 activPAL は小型 (53 x 35 x 7 mm) で軽量 (15 グラム) のデバイスで、大腿部の位置に関する加速度計から得られた情報を使用して、さまざまな体の位置 (つまり、座る/横になる、立つ、足踏みする) で費やされる時間を推定します。 このデバイスは、非アレルギー性の粘着パッドを使用して取り付けられ、股関節と膝の間の 3 分の 1 の太腿の正中線上に配置され、PA と SB の客観的な尺度として検証されています。

睡眠時間、睡眠の質、睡眠のタイミング（手首アクティグラフィー、アンケート）：手首アクティグラフィー（Actiwatch、Philips Respironics）は、睡眠時間と睡眠の質の評価について十分に検証されており、自由生活睡眠の評価に一般的に使用されています48。 Actiwatch は、利き腕ではない方の手首に 5 日間連続して装着されます。 Actiwatch を使用して睡眠を評価することに加えて、参加者は同じ 5 日間の睡眠日記をつけるように求められます。 睡眠日記には、就寝時間、起床時間、日中の昼寝、睡眠の質の評価が含まれます。 日中の眠気は、Epworth Sleepiness Scale (ESS) を使用して評価されます。 ESS は、過去 7 日間の日中の眠気の有効な尺度を提供します。

クロノタイプ：個々のクロノタイプは、ベースライン訪問時に朝夕アンケート（MEQ）を使用して測定されます。

月経追跡: 月経中の参加者については、スクリーニング訪問時に月経履歴が記録され、各症状が発症する前に尿妊娠検査で妊娠が判定されます。 性的に活動的な人は、研究プロトコルの期間中、避妊を行う必要があります。 各測定値 (ベースライン、条件 1、および条件 2) は 28 日の間隔で区切られるため、ほとんどの月経中の参加者の月経周期と一致します。 月経中の参加者は卵胞期中に評価され、月経周期の 1 日目から開始する運動処方が行われます。

分析計画の検出力の計算 私たちのサンプル サイズと検出力の推定値は、高齢女性の SI に対する早歩きの影響を調査した同様の研究に基づいています。 この 2x2 クロスオーバー設計の両側ペア t 検定で 80% の検出力を達成するには、サンプル サイズ n=20 が必要です。 この検出力推定値は、グルコース クリアランス (Rd) の平均差が 412 µmol/min、ペアの差の標準偏差が 626.2 µmol/min であると仮定します。 有意水準は 0.05 です。 20% のドロップアウト率を予測して、すべての条件を満たした 20 人の被験者という最終的なサンプルサイズを得るために、25 人の被験者が登録されます。

目的 1 および 2 の統計分析 分析は、SAS 9.4 ソフトウェア (SAS Institute, Inc (米国ノースカロライナ州ケアリー)) を使用して実行されます。 統計分析の結果の解釈と報告には従来のアプローチが使用されます (すべての仮説検定には両側 p 値と 95% 信頼区間、および有意水準 0.05 が使用されます)。 主な比較は、異なる運動条件での SI (運動 - ベースライン) の変化です。 SIの潜在的な変化、血糖変動、DLMオフのタイミング、血清コルチゾールのピークとオフセット、光への曝露、運動以外の身体活動、座りっぱなしの時間、睡眠時間/睡眠時間、睡眠の質/主観的眠気などが調査されます。 グループ内の変化は、正規分布データの両側対応のある t 検定を使用して分析されます。 連続変数は正規性について評価され、非正規分布データには変換が利用されます。 グループ間の差異は、正規分布変数の反復測定 ANOVA を使用して調査されます。 実現可能性と受け入れ可能性の結果に関する要約統計が計算されます。