Epigenetics(PHITE)를 통한 정밀 고강도 훈련 (PHITE)

개요:

미군은 병력 준비 태세를 높이고 유지하기 위해 신체 훈련에 의존합니다. 이 연구에서 우리는 특정 신체 운동 훈련 처방이 전투원 유전자형을 전투 표현형으로 변환하는 기본 메커니즘이 후생유전학적 변형이라는 가설을 세웁니다. 이 프로그램의 목표는 세 가지입니다. 우리는 (1) 후생유전학적 반응을 수정하는 훈련 방법론을 식별할 것입니다. (2) 중등도 및 고강도 신체 훈련과 관련된 생리적 과정, 경로 및 메커니즘의 후생적 조절을 특성화하고, (3) 신체 훈련 결과를 예측하는 심폐 및 신경근 성능의 실시간 바이오마커를 생성합니다. 우리는 다음과 같은 여섯 가지 연구 프로젝트를 통해 이러한 목표를 달성할 것입니다.

I. 운동 용량-반응 표현형

1. 운동 강도가 신경근 및 심폐 성능에 미치는 영향 확인
2. 다양한 강도의 운동 요법에 대한 급성 반응성 및 적응성에 대한 기준선, 사전 훈련 표현형의 영향을 평가합니다.
3. 근육 단백질 대사, 근섬유 비대 및 근육 산화 능력을 조절하는 메커니즘에 대한 운동 강도의 영향을 결정합니다.

II. 성능의 실시간 유전적 및 후생적 바이오마커

1. 다양한 운동 강도에 따라 다르게 발현되는 근육 miRNA 식별
2. 다양한 운동 강도에 따라 차등적으로 발현되는 순환 근육 유래 miRNA 식별
3. 바이오마커 최적화를 위한 유전자형 개별 운동 잠재력

IV. 인간 수행의 후성유전체적 특징

1. 운동으로 인한 혈액 및 근육의 메틸화 변화를 식별하고 연관시킵니다.
2. 유전자 발현 시그니처와 생리학적 결과의 변화를 기능적으로 연결
3. 대사 활성 조직에서 핵 수용체 유도 후생유전학적 특징 정의

V. 운동 유도 히스톤 변형 및 크로마틴 리모델링

1. 프로필 히스톤 수정 및 히스톤 소단위 사용 서명
2. 장기 안정성을 위한 신호 통합 플랫폼으로서 염색질을 평가합니다.

VI. 통합적 후성유전학

1. 기준 성능 및 그룹 주제 분류
2. 다양한 운동 강도에 따른 후생유전학적 변화 특성화
3. 성능의 miRNA 바이오마커로부터 예측 모델 개발

4. Deep Belief Networks를 사용하여 후성적 규제 네트워크 모델 개발

   UAB는 미국 군인을 닮은 건강하고 훈련되지 않은 남성과 여성을 등록할 것입니다. 그들은 약 12주 동안 지속되는 운동 용량 반응 훈련 시험에 참여합니다.

   무작위로 할당된 2가지 운동 처방이 있습니다. MOD - 주당 3일 러닝머신 또는 문구류 사이클 에르고미터에서 주당 2일의 저항 훈련과 결합; HI - 주당 3일은 군사 고강도 전술 훈련과 유사한 고강도 인터벌 훈련과 주 2일 고강도 저항 훈련을 결합한 것입니다.

   신체 성능은 훈련 전, 훈련 중간 및 훈련 후 평가됩니다. 또한 체성분은 훈련 전과 훈련 후 평가됩니다. 훈련 전 및 훈련 후 급성 운동 반응 시합에서 근육 생검 및 채혈을 수행하고 특정 평가를 위해 샘플을 추가 연구 사이트로 보냅니다.

   신병 모집:

   참가자는 IRB 승인 광고를 통해 모집됩니다.

   동의:

   일단 개인이 식별되면; 포함/제외 기준(사전 심사)을 충족합니다. 연구에 대한 관심을 표명하면 연구팀의 구성원이 개인에게 검토 동의서를 제공합니다. 팀의 구성원은 연구에 대해 더 자세히 설명하고 예비 참여자가 질문할 수 있는 기회를 제공하기 위해 개인과 후속 조치를 취합니다. 참여하기로 결정한 사람은 첫 방문이 예정되어 있습니다. 그/그녀는 서면 동의서를 제공하기 전에 추가 질문을 할 것을 권장합니다.

   참가자 절차:

   MOD 운동 요법 - 고정식 사이클 또는 러닝머신에서 30분 동안 70% 심박수 여유로 지구력 운동을 일주일에 3일, 3일 중 2일은 저항 운동과 결합합니다. 저항 훈련 처방은 세트 사이에 1분 휴식과 함께 각 움직임에 대해 3세트 x 10-14회 반복을 포함합니다. 동작에는 레그 프레스 또는 스쿼트, 니 익스텐션, 체스트 프레스, 오버헤드 프레스, 시티드 로우, 와이드 그립 풀다운, 앱 크런치, 힐 레이즈, 삼두근 푸쉬 다운, 바이셉 컬이 포함됩니다. 3세트 중 2세트에 대해 14회 반복이 달성되면 저항 하중이 진행됩니다. 심박수는 각 세션에서 모니터링됩니다.

   HI 운동 요법 - 주당 3일의 최대 강도 간격 운동과 3일 중 2일에 저항 운동을 결합합니다. 적당한 강도의 지구력 운동 대신 이 그룹의 참가자는 박스 점프, 버피, 스플릿 스쿼트 점프, 케틀벨 스윙, 싸이클링 스프린트, 배틀 로프, 월볼을 포함한 10개의 고강도 인터벌(작업 30초, 휴식 30초)을 수행합니다. , 딥 등 저항 훈련 처방에는 MOD와 동일한 동작에 대해 3세트 x 8-10회 반복이 포함되지만 두 동작의 슈퍼세트가 포함됩니다. 저항 하중은 3세트 중 2세트에 대해 10회 반복이 달성되면 진행됩니다. 휴식 시간은 수퍼세트 사이에 30-45초입니다. 심박수는 각 세션에서 모니터링됩니다.

   DXA 스캔 - 체성분(근육, 지방, 뼈)을 결정하기 위한 이중 에너지 X선 흡광계(DXA) 절차에는 약간의 X선 노출이 포함됩니다. DXA는 0주차와 12주차에 수행됩니다. 유효 선량 노출은 4시간의 태양 노출과 비슷합니다.

   소변 임신 검사 - 월경 주기가 한 번 이상 있는 모든 여성은 초기 평가 시 그리고 각 DEXA 스캔 전에 소변 임신 검사를 받습니다. 월경 주기가 한 번 이상 있는 모든 여성은 월경 주기에 관한 질문을 받습니다. 호르몬 수치는 생물 표본 분석에 상당한 영향을 미칠 수 있기 때문에 개입 기간 후 근육 및 혈액 수집이 있는 급성 운동 시합은 훈련 전 급성 반응 운동 시합과 동일한 월경 주기 단계에서 발생하도록 시간이 지정됩니다.

   근육 샘플링 - 확립된 절차를 사용하여 외측광근에서 경피 바늘 근육 생검으로 총 7개의 근육 샘플을 수집합니다.

   3은 훈련 전 상태(운동 전, 운동 후 3시간, 운동 후 24시간)에서 첫 번째 급성 반응 운동 시합 전후에 수집되었습니다. 훈련 후 상태(운동 전, 운동 후 3시간, 운동 후 24시간)에서 급성 반응 운동 시합 전후에 수집된 3개;

   1개는 개입 기간 종료 후 4주 후에 후속 방문에서 수집되었습니다.

   혈액 샘플링 - 확립된 절차를 사용하여 정맥 천자로 총 9개의 혈액 샘플을 수집합니다.

   4는 훈련 전 상태(운동 전, 운동 후 15분, 운동 후 3시간, 운동 후 24시간)에서 첫 번째 급성 반응 운동 시합 전후에 수집되었습니다. 3은 훈련 후 상태(운동 전, 운동 후 15분, 운동 후 3시간, 운동 후 24시간)에서 급성 반응 운동 시합 전후에 수집되었습니다.

   1개는 개입 기간 종료 후 4주 후에 후속 방문에서 수집되었습니다.

   운동 수행 평가 - 상체 및 하체 움직임의 1회 반복 최대(1RM) 근력, 사이클 에르고미터의 최대 유산소 능력(VO2peak), Wingate 혐기성 파워 테스트, 컴퓨터 제어 동력계를 사용한 무릎 신근의 최대 근력 및 개입 기간 전후에 수직 점프 테스트를 실시합니다. 일부 성능 테스트는 개입 중간(대략 6주차)에도 실시됩니다.

   식이 섭취 - 0주와 12주에 검증된 24시간 리콜을 사용하여 식이 섭취를 모니터링합니다.

   품질 보증:

   연습 세션: 피험자는 적절한 방법에 대해 주의 깊게 교육을 받고 지속적으로 모니터링됩니다. 모든 운동 세션은 경험이 풍부하고 인증된 직원[Certified Strength and Conditioning Specialist (National Strength and Conditioning Association) 및/또는 Certified Exercise Specialist (American College of Sports Medicine)]의 완전한 감독 하에 수행됩니다.

   생체 표본 수집: 모든 근육 생검 및 채혈은 경험이 풍부하고 현지 인증을 받은 숙련된 전문 임상의 및 연구 직원이 수행합니다.

   DXA 스캔: 모든 DXA 스캔은 UAB의 숙련된 기술자가 수행합니다.

   유전자 검사: 샘플의 유전자 검사는 어떤 식으로든 참가자를 식별하지 않는 고유한 참가자 ID에 연결됩니다. 개인 건강 정보에 대한 연결은 임상 현장(UAB)에서 안전하게 유지됩니다.

   이 연구는 이 연구를 수행하기 전에 IRB에 확인된 잘 훈련되고 경험이 풍부한 직원이 수행할 것입니다.

   PI는 궁극적으로 데이터 및 안전 모니터링에 대한 책임이 있습니다. (ii) 연구 참가자의 안전을 보호하기 위한 적절한 메커니즘이 준수되고 있는지 확인; (iii) 프로토콜 요구 사항을 준수하는지 확인합니다. (iv) 데이터가 정확하고 완전하며 안전하도록 보장합니다. 연구 수행과 관련된 모든 문서는 PI가 파일에 보관합니다.

   이 시험이 데이터 및 안전 모니터링 위원회의 요구 사항을 충족하지 않더라도 아래에 설명된 사전 예방적 데이터 및 안전 모니터링 계획을 따를 것입니다.

   1. 조사자/직원 팀 회의에서 모집 진행 노트, 운동 시설, 실험실 및 데이터 관리 직원의 업데이트/보고서 및 새로 사용 가능한 데이터에 대한 주간 검토.
   2. 안전 및 중간 데이터 분석에 대한 PI의 분기별 검토.
   3. UAB IRB에서 수행하는 연례 검토.
   4. 연구 팀에 의한 반기별 환자 안전 검토.

   심각하지 않은 모든 AE는 문서화되며 미리 결정된 간격(최소 1년)으로 UAB IRB에 요약이 전달됩니다. 모든 SAE는 발견 후 3일 이내에 UAB IRB에 보고됩니다. AE/SAE의 집계 보고서는 위임된 대로 스폰서에게 전달됩니다. AE(심각하거나 심각하지 않음)가 발생하면 PI에게 즉시 통보됩니다. 상황에 따라 후속 조치에는 표시된 대로 추가 검사 또는 의료 절차 및/또는 전문의에게 의뢰가 필요할 수 있습니다. 연구 의사는 그러한 결정을 내릴 것입니다. AE/SAE 유형에 따라 PI는 연구 대상을 중단하도록 선택할 수 있습니다. PI는 궁극적으로 프로토콜과의 관계, 심각성 및 기대성, 위험 대비 이익 비율에 대한 영향, 정보에 입각한 동의 문서 및/또는 프로토콜에 수정이 필요한지 여부에 대해 각 AE를 평가할 책임이 있습니다. PI는 또한 만족스러운 수정이 이루어질 때까지 프로토콜을 중단해야 하는지 여부를 결정할 책임이 있습니다. 그러나 이러한 경우 최종 권한은 UAB IRB에 있습니다.