Precisietraining met hoge intensiteit door middel van epigenetica (PHITE) (PHITE)

Overzicht:

Het Amerikaanse leger vertrouwt op fysieke training om de paraatheid van de strijdkrachten te vergroten en te behouden. In deze studie veronderstellen we dat epigenetische modificatie een primair mechanisme is waarmee specifieke voorschriften voor lichaamsbeweging het warfighter-genotype omzetten in warfighting-fenotype. Ons doel met dit programma is drievoudig. We zullen (1) trainingsmethodologieën identificeren die epigenetische reacties wijzigen; (2) karakteriseren epigenetische regulatie van fysiologische processen, paden en mechanismen geassocieerd met matige en hoge intensiteit fysieke training, en (3) produceren real-time biomarkers van cardiorespiratoire en neuromusculaire prestaties die fysieke trainingsresultaten voorspellen. We zullen deze doelen bereiken door middel van de volgende zes onderzoeksprojecten:

I. Fenotypering van de inspanningsdosis-respons

1. Bepaal het effect van trainingsintensiteit op neuromusculaire en cardiorespiratoire prestaties
2. Beoordeel de impact van baseline, pre-trainingsfenotype op acute responsiviteit en aanpassingsvermogen aan trainingsregimes met verschillende intensiteit
3. Bepaal het effect van trainingsintensiteit op mechanismen die het spiereiwitmetabolisme, myofiberhypertrofie en spieroxidatievermogen reguleren

II. Realtime genetische en epigenetische prestatiebiomarkers

1. Identificeer spier-miRNA die differentieel worden uitgedrukt als reactie op variërende trainingsintensiteiten
2. Identificeer circulerende, van spieren afgeleide miRNA's die differentieel worden uitgedrukt als reactie op variërende trainingsintensiteiten
3. Genotype individueel atletisch potentieel voor optimalisatie van biomarkers

IV. Epigenomische handtekeningen van menselijke prestaties

1. Identificeer en correleer door inspanning veroorzaakte methyleringsveranderingen in bloed en spieren
2. Veranderingen in genexpressiehandtekeningen en fysiologische uitkomsten functioneel koppelen
3. Definieer nucleaire receptor-geïnduceerde epigenetische handtekeningen in metabolisch actieve weefsels

V. Door inspanning geïnduceerde histon-modificaties en chromatine-remodellering

1. Profielhistone-modificatie en handtekeningen voor het gebruik van histon-subeenheden
2. Beoordeel chromatine als een signaalintegratieplatform voor stabiliteit op lange termijn

VI. Integratieve epigenomics

1. Categoriseer basisprestaties en groepsonderwerpen
2. Karakteriseren epigenetische veranderingen als reactie op gevarieerde trainingsintensiteiten
3. Ontwikkel prognosemodellen van miRNA-biomarkers van prestaties

4. Ontwikkel epigenetische regulerende netwerkmodellen met behulp van Deep Belief Networks

   UAB zal gezonde, ongetrainde mannen en vrouwen inschrijven die op de Amerikaanse soldaat lijken. Ze nemen deel aan een oefendosis-responstrainingsproef die ongeveer 12 weken duurt.

   Er zijn 2 willekeurig toegewezen oefeningen: MOD - 3 dagen per week op de loopband of op een fietsergometer, gecombineerd met 2 dagen per week weerstandstraining; HI - 3 dagen per week intervaltraining met hoge intensiteit vergelijkbaar met militaire tactische training met hoge intensiteit, gecombineerd met weerstandstraining met hoge intensiteit 2 dagen per week.

   Fysieke prestaties worden vóór de training, halverwege de training en na de training geëvalueerd. Bovendien wordt de lichaamssamenstelling vóór en na de training geëvalueerd. Spierbiopten en bloedafnames worden uitgevoerd tijdens periodes van acute inspanningsrespons vóór en na de training, en monsters worden naar aanvullende onderzoekslocaties gestuurd voor specifieke evaluaties.

   Werving:

   Deelnemers worden geworven via door IRB goedgekeurde advertenties.

   Geïnformeerde toestemming:

   Zodra een persoon is geïdentificeerd; voldoet aan de in-/uitsluitingscriteria (prescreening); en interesse toont in de studie, geeft een lid van het onderzoeksteam de persoon een toestemmingsformulier om te bekijken. Een lid van het team neemt contact op met de persoon om het onderzoek verder uit te leggen en de toekomstige deelnemer de gelegenheid te bieden om eventuele vragen te stellen. Als de persoon besluit deel te nemen, wordt hij/zij ingepland voor het eerste bezoek. Hij/zij wordt aangemoedigd om verdere vragen te stellen alvorens schriftelijke geïnformeerde toestemming te geven.

   Procedures voor deelnemers:

   MOD-trainingsregime - 3 dagen per week duurtraining met 70% hartslagreserve gedurende 30 minuten op een stationaire fiets of loopband, gecombineerd met krachttraining op 2 van de 3 dagen. Het recept voor weerstandstraining omvat 3 sets x 10-14 herhalingen voor elke beweging, met 1 minuut rust tussen de sets. De bewegingen omvatten leg press of squat, knee extension, chest press, overhead press, sitting row, wide grip pull down, ab crunch, heel raise, triceps push down, bicep curls. Weerstandsbelastingen nemen toe wanneer 14 herhalingen worden bereikt voor 2 van 3 sets. De hartslag wordt tijdens elke sessie gecontroleerd.

   HI Trainingsregime - 3 dagen per week intervaltraining met maximale intensiteit, gecombineerd met krachttraining op 2 van de 3 dagen. In plaats van duurtraining met matige intensiteit, voeren deelnemers in deze groep 10 intervallen met hoge intensiteit uit (30 sec werk, 30 sec rust), waaronder boxsprongen, burpees, split squat jumps, kettle bell swings, cycling sprints, battle ropes, wall ball , dipjes enz. Het recept voor weerstandstraining omvat 3 sets x 8-10 herhalingen voor dezelfde bewegingen als MOD, maar met supersets van twee bewegingen. Weerstandsbelastingen nemen toe wanneer 10 herhalingen worden bereikt voor 2 van 3 sets. Rusttijden zijn 30-45 seconden tussen supersets. De hartslag wordt tijdens elke sessie gecontroleerd.

   DXA-scan - De dual energy x-ray absorptiometry (DXA) procedure voor het bepalen van de lichaamssamenstelling (spier, vet, bot) omvat een kleine blootstelling aan röntgenstralen. DXA wordt uitgevoerd in week 0 en 12. De effectieve blootstellingsdosis is vergelijkbaar met 4 uur blootstelling aan de zon

   Urinezwangerschapstest - Alle vrouwen die ten minste één menstruatiecyclus hebben gehad, ondergaan een urinezwangerschapstest bij de eerste beoordeling en voorafgaand aan elke DEXA-scan. Alle vrouwen die minstens één menstruatiecyclus hebben gehad, krijgen vragen over hun menstruatiecyclus. Omdat hormoonspiegels een aanzienlijke invloed kunnen hebben op de analyse van biospecimen, zal de acute oefenperiode met spier- en bloedverzamelingen na de interventieperiode worden getimed om plaats te vinden in dezelfde fase van de menstruatiecyclus als de pre-training acute respons-oefeningsperiode.

   Spierbemonstering - Er worden in totaal 7 spiermonsters verzameld door percutane naaldspierbiopsie van de vastus lateralis volgens vastgestelde procedures:

   3 verzameld voor en na de eerste acute respons-oefening in de pre-trainingstoestand (voor de training, 3 uur na de training, 24 uur na de training); 3 verzameld voor en na de acute respons-oefening in de post-trainingstoestand (vóór de training, 3 uur na de training, 24 uur na de training);

   1 afgenomen bij een vervolgbezoek 4 weken na afloop van de interventieperiode.

   Bloedafname - Er worden in totaal 9 bloedmonsters verzameld door middel van venapunctie volgens vastgestelde procedures:

   4 verzameld voor en na de eerste acute respons-oefening in de pre-trainingstoestand (vóór de training, 15 min na de training, 3 uur na de training, 24 uur na de training); 3 verzameld voor en na de acute respons-oefening in de post-trainingstoestand (vóór de training, 15 min na de training, 3 uur na de training, 24 uur na de training);

   1 afgenomen bij een vervolgbezoek 4 weken na afloop van de interventieperiode.

   Evaluaties van trainingsprestaties - 1-herhaling maximale (1RM) kracht op bewegingen van het boven- en onderlichaam, maximale aerobe capaciteit (VO2peak) op een fietsergometer, Wingate anaerobe krachttest, maximale spierkracht van de knie-extensoren met behulp van een computergestuurde dynamometer, en verticale sprongtest worden uitgevoerd voor en na de interventieperiode. Sommige verrichtingsonderzoeken worden ook halverwege de interventie (ongeveer week 6) uitgevoerd.

   Inname via de voeding - De inname via de voeding zal worden gecontroleerd met behulp van een gevalideerde 24-uurs recall in week 0 en 12.

   Kwaliteitsverzekering:

   Oefensessies: proefpersonen zullen zorgvuldig worden geïnstrueerd in de juiste methoden en worden continu gecontroleerd. Alle oefensessies worden uitgevoerd onder volledig toezicht door ervaren, gecertificeerd personeel [Certified Strength and Conditioning Specialist (National Strength and Conditioning Association) en/of Certified Exercise Specialist (American College of Sports Medicine)].

   Afname biospecimens: Alle spierbiopten en bloedafnames worden uitgevoerd door getrainde, professionele clinici en onderzoeksmedewerkers die ervaren en lokaal gecertificeerd zijn.

   DXA-scans: Alle DXA-scans worden uitgevoerd door getrainde technici van UAB.

   Genetische tests: Genetische tests van monsters worden gekoppeld aan een unieke deelnemer-ID die een deelnemer op geen enkele manier identificeert. Koppelingen naar persoonlijke gezondheidsinformatie worden veilig bewaard op de klinische locatie (UAB).

   Het onderzoek zal worden uitgevoerd door goed opgeleid en ervaren personeel dat voorafgaand aan het werk aan dit onderzoek bij de IRB zal worden aangemeld.

   PI zal uiteindelijk verantwoordelijk zijn voor het monitoren van gegevens en veiligheid: (i) Alle onderzoeksdocumenten up-to-date houden en beschikbaar houden voor inspectie door de sponsor, UAB IRB en andere geautoriseerde beoordelaars; (ii) Ervoor zorgen dat passende mechanismen worden gevolgd om de veiligheid van studiedeelnemers te beschermen; (iii) Zorgen voor naleving van protocolvereisten; en (iv) Ervoor zorgen dat gegevens juist, volledig en veilig zijn. Alle documenten die betrekking hebben op de uitvoering van het onderzoek worden bewaard door de PI's.

   Hoewel deze proef niet voldoet aan de vereisten voor een Data and Safety Monitoring Board, zullen we een proactief Data and Safety Monitoring Plan volgen zoals hieronder beschreven.

   1. Wekelijkse beoordelingen tijdens onderzoekers-/stafteamvergaderingen van notities over de voortgang van de werving, updates/rapporten van de oefenfaciliteit, laboratoria en personeel voor gegevensbeheer, en nieuw beschikbare gegevens.
   2. Driemaandelijkse evaluatie van veiligheid door PI's en tussentijdse data-analyse.
   3. Jaarlijkse controle uitgevoerd door de UAB IRB.
   4. Halfjaarlijkse beoordeling van de patiëntveiligheid door het onderzoeksteam.

   Alle niet-ernstige bijwerkingen worden gedocumenteerd en er wordt een samenvatting bezorgd aan de UAB IRB met vooraf bepaalde tussenpozen (minstens jaarlijks). Eventuele SAE's worden binnen 3 dagen na ontdekking gerapporteerd aan de UAB IRB. Geaggregeerde rapporten van AE's/SAE's worden volgens de opdracht aan de sponsor bezorgd. Als er een AE (ernstig of niet-ernstig) optreedt, wordt de PI onmiddellijk op de hoogte gebracht. Afhankelijk van de gebeurtenis kan voor follow-up aanvullende tests of medische procedures nodig zijn, zoals aangegeven, en/of doorverwijzing naar een specialist. De onderzoeksartsen zullen dergelijke beslissingen nemen. Afhankelijk van het type AE/SAE kunnen de PI's ervoor kiezen om de proefpersoon uit het onderzoek te halen. De PI's zullen uiteindelijk verantwoordelijk zijn voor het evalueren van elke AE op relatie tot het protocol, ernst en verwachting, eventuele impact op de risico-batenverhouding en of er wijzigingen nodig zijn in het document met geïnformeerde toestemming en/of het protocol. De PI's zullen ook de verantwoordelijkheid hebben om te bepalen of het protocol moet worden opgeschort totdat bevredigende wijzigingen zijn aangebracht; de uiteindelijke autoriteit in dergelijke gevallen berust echter bij de UAB IRB.