베타 세포 기능 장애의 조기 예방을 위한 제2형 당뇨병 청소년의 맞춤형 운동 훈련 (PT4DEEP)
베타 세포 기능 장애의 조기 예방을 위한 제2형 당뇨병 청소년의 맞춤형 운동 훈련: 임상, 후성유전체 및 기계 학습 모델을 통합하는 새로운 알고리즘 개발
운동 훈련은 제2형 당뇨병(T2DM)과 같은 다양한 만성 질환의 예방 및 치료의 핵심 요소입니다. 운동 훈련으로 발생하는 적응과 효과는 운동 프로토콜에 따라 다릅니다. T2DM에서 대부분의 운동 개입은 HbA1c에 결과를 기반으로 합니다. 운동훈련이 베타세포 기능에 미치는 분자적, 후생유전학적 효과가 완전히 밝혀지지 않았기 때문에 운동훈련의 중요성과 효과가 충분히 이해되지 않았다.
연구에 포함된 환자는 6개 그룹으로 나뉩니다. 대조군(청소년 20명), 중등도 연속 유산소 운동 훈련군(청소년 20명), 고강도 인터벌 운동 훈련군(청소년 20명), 저항운동 훈련군(청소년 20명), 저항운동 훈련군(20명)과 고강도 인터벌 훈련과 저항운동 훈련의 조합(청소년 20명). 연구 초기에 환자의 인구통계학적 및 신체적 특성을 기록하고, 인체측정학적 및 실험실적 평가, 폐기능 검사, 호흡근력 및 지구력 측정, 말초근력 측정, 기능 및 유산소 능력 평가, 측정 신체 활동 수준 및 에너지 소비량, 삶의 질 평가, 후생유전학적 분석, β-세포 기능 평가 및 인슐린의 생화학적 구조 평가가 이루어집니다.
모든 환자는 16주 동안 주 3일 운동 훈련을 받게 됩니다. 모든 측정 및 평가는 운동 훈련을 시작하기 전과 16주간의 운동 훈련 후에 이루어집니다. 얻어진 데이터를 통해 후생유전학적 요인에 미치는 영향과 함께 제2형 당뇨병 환자에게 어떤 종류의 운동 중재가 어떤 용량과 빈도로 더 효과적인지 객관적으로 제시하고자 한다.
연구 개요
상세 설명
당뇨병(DM)은 인슐린 분비 또는 인슐린 기능 부족으로 인한 고혈당증을 특징으로 하는 대사 질환입니다. 제2형 당뇨병(T2DM)에서 가장 흔한 유형의 DM, 높은 체질량 지수, 건강에 해로운 식습관, 신체 활동 감소, 불리한 자궁 내 환경 및 불리한 유전적 소인이 위험 요인 중 하나입니다. 지난 20년 동안 청소년의 T2DM 유병률은 전 세계적으로 몇 배 증가했습니다.
수년간 인슐린 저항성에도 불구하고 나중에 이차 합병증이 발생하는 T2DM을 가진 성인과 비교하여 청소년은 임상 T2DM 및 합병증을 더 빠르고 공격적으로 발생시킵니다. T2DM이 있는 청소년은 치료 결과가 매우 좋지 않으며 현재 치료 프로토콜로 혈당 조절이 급격히 감소합니다. T2DM의 조기 발병과 이러한 대사 이상에 대한 장기간 노출은 이러한 어린이의 장기적인 미세혈관 및 대혈관 합병증을 증폭시킵니다. 또한 국제당뇨병연맹(International Diabetes Federation)의 T2DM 아틀라스에 따르면 T2DM은 2045년 청소년과 청년층에서 전염병 수준에 도달할 것으로 예상됩니다. 따라서 T2DM의 발병을 예방하고 질병의 진행을 늦추고 중단하고 치료하는 것이 매우 중요합니다.
청소년의 T2DM 발병에 있어 핵심 대사 인자는 간, 근육, 지방 조직의 IR 및 궁극적인 β-세포 부전을 포함합니다. 그러나 병리학적 과정과 관련된 자세한 분자 메커니즘은 아직 명확하지 않습니다. 산화 균형의 붕괴로 표현되는 산화 스트레스는 체내의 건강한 세포를 공격하여 기능과 구조를 저하시킵니다. 산화 스트레스는 T2DM의 병인과 질병 관련 합병증의 발달 모두에서 중요한 역할을 하는 것으로 보고되었습니다. 또한 T2DM의 발전을 위한 또 다른 중요한 요소는 IR입니다. IR은 비만과 좌식 생활 방식에서 더 두드러집니다. 성인과 달리 어린이는 IR에 반응하여 불균형적으로 인슐린을 과잉 생산하는 경향이 있습니다. 연구에 따르면 말초 IR은 제2형 DM의 시작에 중요한 역할을 합니다. T2DM의 병인에서 산화 스트레스와 IR의 역할과 질병 관련 합병증의 발달에 미치는 영향을 고려할 때 운동 훈련이 T2DM의 예방 및/또는 치료에 도움이 될 수 있다고 생각됩니다. 따라서 운동 훈련의 산화 스트레스 예방 및 치료 가능성을 설명하는 적응 메커니즘을 정의하는 것이 매우 중요합니다.
후생유전학적 과정은 영양실조, 비만, 신체 활동 부족, 스트레스 및 독소를 포함한 다양한 생활 양식 요인 또는 환경적 노출에 대한 반응으로 T2DM에 대한 소인 및 진행과 관련되어 있습니다. 증가하는 증거는 후생유전체의 역동적인 변화가 개인의 일생 동안 발생할 수 있으며 이러한 변화가 대사 건강에 영향을 미칠 수 있음을 나타냅니다. T2DM에서 운동의 보호 효과를 지배하는 분자 메커니즘은 아직 완전히 이해되지 않았습니다. 최근 여러 연구에서 운동에 후생유전학적 변형이 있음이 밝혀졌습니다. 분자 수준에서 다양한 운동 프로토콜의 보호 효과를 조사하는 체외 연구가 있지만 인간 연구에서는 후성적 변형을 보여주지 않습니다.
운동 훈련은 T2DM과 같은 다양한 만성 질환의 예방 및 치료에 핵심적인 요소입니다. 운동 훈련으로 발생하는 적응과 효과는 운동 프로토콜에 따라 다릅니다. T2DM에서 대부분의 운동 개입은 HbA1c에 결과를 기반으로 합니다. 운동훈련이 베타세포 기능에 미치는 분자적, 후생유전학적 효과가 완전히 밝혀지지 않았기 때문에 운동훈련의 중요성과 효과가 충분히 이해되지 않았다.
산화 스트레스와 염증의 역할, T2DM 병인의 후성적 변화, 질병 관련 합병증의 발달을 고려할 때 운동 훈련은 젊은 사람들의 T2DM 예방 및/또는 치료에 효과적일 것입니다. 이러한 이유로 이 프로젝트에서는 산화 균형의 형성 및 보호를 보장하고 IR을 감소시키는 β 세포 기능 장애를 개선하기 위한 최적의 운동 프로토콜을 결정할 것입니다.
맞춤형 의학은 임상, 생리학적, 유전적 데이터를 포함하는 개인 프로필에 따라 치료 반응을 예측하는 것을 목표로 합니다. 따라서 이 프로젝트에서 특정 운동 훈련 프로토콜에 대한 개인의 반응을 예측할 후성유전학적 마커 패널의 개발은 개인화된 후성유전적 기억을 드러내는 데 기여할 것입니다. 이러한 연결에 대한 더 나은 지식은 개인이 최대 효율로 훈련 목표를 달성할 수 있도록 하는 개인화된 운동 훈련 요법의 개발을 허용할 것입니다. 또한 이 프로젝트는 예측 변수를 식별하기 위해 다양한 운동 훈련 프로토콜의 효과에 대한 임상 연구 데이터를 통합하는 인공 지능 플랫폼을 구축하는 것을 목표로 합니다. 모든 결과는 단일 데이터 플랫폼으로 결합되어 치료 반응에 대한 예측 모델을 개발합니다. 이 데이터 플랫폼은 T2DM이 있는 청소년의 맞춤형 운동 훈련을 위한 의사 결정 지원 시스템을 개발하는 데 도움이 됩니다.
연구에 포함된 환자는 6개 그룹으로 나뉩니다. 대조군(청소년 20명), 중등도 연속 유산소 운동 훈련군(청소년 20명), 고강도 인터벌 운동 훈련군(청소년 20명), 저항운동 훈련군(청소년 20명), 저항운동 훈련군(20명)과 고강도 인터벌 훈련과 저항운동 훈련의 조합(청소년 20명). 연구 초기에 환자의 인구통계학적 및 신체적 특성을 기록하고, 인체측정학적 및 실험실적 평가, 폐기능 검사, 호흡근력 및 지구력 측정, 말초근력 측정, 기능 및 유산소 능력 평가, 측정 신체 활동 수준 및 에너지 소비량, 삶의 질 평가, 후생유전학적 분석, β-세포 기능 평가 및 인슐린의 생화학적 구조 평가가 이루어집니다.
모든 환자는 16주 동안 주 3일 운동 훈련을 받게 됩니다. 모든 측정 및 평가는 운동 훈련을 시작하기 전과 16주간의 운동 훈련 후에 이루어집니다.
얻어진 데이터를 통해 후생유전학적 요인에 미치는 영향과 함께 제2형 당뇨병 환자에게 어떤 종류의 운동 중재가 어떤 용량과 빈도로 더 효과적인지 객관적으로 제시하고자 한다. 또한 2045년 전염병으로 정의된 질병에 대한 최적의 비약물적 치료 방법을 결정함으로써 사망 및 이환율을 예방하고 의료비 절감에 기여할 것입니다.
연구 유형
등록 (예상)
단계
- 해당 없음
참여기준
자격 기준
공부할 수 있는 나이
건강한 자원 봉사자를 받아들입니다
연구 대상 성별
설명
포함 기준:
- T2DM으로 진단,
- 만 10세~19세 사이,
- 체질량 지수(BMI) 40kg/m2 미만,
- 운동 훈련 및 평가 방법을 위해 협력하고 걸을 수 있습니다.
제외 기준:
- 제1형 당뇨병을 앓고 있는
- 알려진 폐질환,
- 지난 6개월 동안 심장 사건이나 수술을 받은 적이 있는 경우
- 신장병, 망막병증, 심한 신경병증과 같은 당뇨병 합병증,
- 인슐린 치료를 받고 있는 중,
- 알려진 암 질환이 있는 경우,
- 알려진 자가면역 질환, 류마티스 질환,
- 알려진 신경근 질환이 있는 경우,
- T2DM 이외의 알려진 다른 내분비 질환이 있는 경우,
- 운동 훈련에 영향을 줄 수 있는 제한 및 질병의 존재.
공부 계획
연구는 어떻게 설계됩니까?
디자인 세부사항
- 주 목적: 치료
- 할당: 무작위
- 중재 모델: 병렬 할당
- 마스킹: 하나의
무기와 개입
참가자 그룹 / 팔 |
개입 / 치료 |
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간섭 없음: 대조군
통제 그룹의 환자는 연구 내내 평소 운동과 식습관을 유지하도록 요청받을 것입니다.
개입이 적용되지 않습니다.
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실험적: 적당한 연속 유산소 운동 훈련 그룹
준비운동(5분) 후 자전거 에르고미터로 심폐운동 검사를 통해 얻은 최대산소소비량(VO2max) 값의 60%(중강도)로 35분간 지속적인 운동훈련을 실시한다.
운동 훈련 후, 환자는 5분간의 휴식 시간을 갖습니다.
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적당한 강도의 유산소 운동 훈련이 적용됩니다.
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실험적: 고강도 인터벌 트레이닝 그룹
준비운동(5분) 후 환자에게 자전거 에르고미터 심폐운동 검사에서 구한 VO2max의 90%(고강도) 작업부하로 1분 동안 자전거를 타게 한 후 환자에게 질문한다. VO2max 값의 25% 작업 부하에서 2분 동안 순환합니다.
이 주기는 10번 반복됩니다.
그런 다음 환자는 5분의 냉각 기간에 배치됩니다.
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고강도 인터벌 운동 트레이닝이 적용됩니다.
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실험적: 저항 운동 훈련 그룹
최대 1회 반복의 50%로 저항 운동 10회씩 3세트로 계획합니다.
운동은 체스트 프레스, 가슴, 도르래, 고관절 외전근 및 내전근, 레그 프레스, 케이블 바이셉스 컬, 트라이셉 푸시 다운, 숄더 프레스, 복부 크런치 머신에서 수행됩니다.
프로그램은 세트간 휴식시간 3분, 운동 전 10분 스트레칭, 운동 후 10분 스트레칭 및 쿨링 운동으로 구성된다.
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저항 운동 훈련이 적용됩니다
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실험적: 중등도 연속 유산소 운동 훈련과 저항 운동 훈련 그룹의 조합
중등도의 지속적인 유산소 운동 훈련과 저항 운동 훈련의 조합이 환자에게 적용될 것입니다.
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적당한 강도의 유산소 운동 훈련이 적용됩니다.
저항 운동 훈련이 적용됩니다
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실험적: 고강도 인터벌 트레이닝과 저항 운동 트레이닝의 조합
고강도 인터벌 트레이닝과 저항 운동 트레이닝의 조합이 환자에게 적용될 것입니다.
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고강도 인터벌 운동 트레이닝이 적용됩니다.
저항 운동 훈련이 적용됩니다
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연구는 무엇을 측정합니까?
주요 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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인체 측정 평가
기간: 1-24개월
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개인의 체성분은 몸통, 하지 및 상지의 5개 분절 영역의 생체 전기 임피던스 분석을 사용하여 평가됩니다.
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1-24개월
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체질량 지수
기간: 1-24개월
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체질량 지수(BMI)는 사람의 질량(무게)과 키에서 파생된 값입니다.
BMI는 체중을 신장의 제곱으로 나눈 값으로 정의되며 kg/m2 단위로 표시되며, 이는 체중(kg)과 신장(m)으로 계산됩니다.
BMI 점수가 기록됩니다.
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1-24개월
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강제 폐활량
기간: 1-24개월
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강제 폐활량(FVC)은 가능한 가장 깊은 호흡을 한 후 폐에서 강제로 내쉴 수 있는 공기의 양입니다.
이는 폐 기능을 확인하기 위한 일반적인 호흡 검사인 폐활량계로 측정됩니다.
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1-24개월
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처음 1초 동안의 강제 호기량
기간: 1-24개월
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1초간 강제 호기량(FEV1)은 최대 흡기 후 강제 호기 중 1초 동안 내쉰 공기의 양(리터)입니다.
일반적으로 FVC(강제 폐활량)의 80% 이상이 첫 1초에 호기됩니다.
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1-24개월
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강제폐활량에 대한 1초간의 강제호기량의 비율
기간: 1-24개월
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강제 폐활량에 대한 1초 간의 강제 호기량의 비율(FEV1/FVC)은 폐쇄성 및 제한성 폐 질환의 진단에 사용되는 계산된 비율입니다.
FVC(완전한 강제 폐활량)에 대한 강제 만료(FEV1)의 첫 번째 1초에 만료될 수 있는 사람의 폐활량 비율을 나타냅니다.
이 비율의 결과는 FEV1%로 표시됩니다.
정상 값은 약 75%입니다.
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1-24개월
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최고 유량
기간: 1-24개월
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최대 호기 유량(PEF)은 최대 호기 속도로, 사람의 호흡 능력을 모니터링하는 데 사용되는 소형 휴대용 장치인 최대 호기량 측정기로 측정됩니다.
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1-24개월
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호흡근력 및 지구력 검사
기간: 1-24개월
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호흡근력 평가에서 환자의 최대흡기내압(MIP) 및 최대호기내압(MEP)은 휴대용 전자식 구강압 측정기를 사용하여 측정되며 그 값은 cmH2O로 기록됩니다.
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1-24개월
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말초 근력 검사
기간: 1-24개월
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말초 근력으로는 어깨 외전근 및 내전근, 어깨 굴근, 신전근, 팔꿈치 굴근 및 신전근의 근력을 휴대용 수동 근력 측정기로 측정한다.
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1-24개월
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심폐운동검사
기간: 1-24개월
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심폐운동검사(KPET)는 COSMED 기기를 이용하여 매 호흡마다 측정방식(breath by breath)으로 시행하게 됩니다.
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1-24개월
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신체 활동 및 에너지 소비량 측정
기간: 1-24개월
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신체 활동 수준은 마이크로 센서로 움직임 정보를 수집하고 저장하는 3차원 가속도계 장치(ActiGraph)로 평가됩니다.
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1-24개월
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삶의 질 측정
기간: 1-24개월
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삶의 질은 당뇨병-39 삶의 질 척도(D-39)를 사용하여 평가됩니다.
당뇨병 환자의 삶의 질을 평가하기 위해 개발된 질병별 삶의 질 평가 척도입니다. D-39는 39개 항목과 5개 영역(당뇨조절, 불안과 걱정, 사회적 부담, 성기능, 에너지와 이동성)으로 구성되어 있습니다. ).각 항목은 1~7점으로 총점은 100점으로 총점이 높을수록 삶의 질이 저하됨을 의미한다.
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1-24개월
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차세대 시퀀싱을 통한 메틸롬 분석
기간: 1-24개월
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Bisulfite로 변환된 샘플의 DNA 서열은 차세대 시퀀싱, 프로모터의 CpG, CHG 및 CHH 모티프의 메틸화 및 메틸화 패턴에 의해 시퀀싱되고 각 샘플에서 얻은 DNA의 유전자의 다른 유전자 부분은 게놈- 관련 프로그램을 이용한 광범위한 DNA 메틸화 분석 .
운동 전 게놈과 비교하여 메틸화 점수를 계산합니다.
통계 분석을 수행한 후 대조군과 연구 그룹 사이의 CG, CHG 및 CHH 시퀀스의 메틸화 빈도는 이러한 시퀀스의 빈도 및 분포와 직접적으로 관련됩니다. 즉, 메틸화 효과가 있는지 여부를 통계적으로 테스트합니다. .
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1-24개월
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β 세포 기능 분석
기간: 1-24개월
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혈중 C 펩타이드 수치를 평가합니다.C 펩타이드 수치는 혈당 수치를 기준으로 합니다.
C 펩타이드는 신체가 인슐린을 생산하고 있다는 신호입니다.
낮은 수치는 췌장이 인슐린을 거의 또는 전혀 생성하지 않는다는 것을 나타냅니다.
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1-24개월
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공동 작업자 및 조사자
스폰서
연구 기록 날짜
연구 주요 날짜
연구 시작 (예상)
기본 완료 (예상)
연구 완료 (예상)
연구 등록 날짜
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