Gepersonaliseerde bewegingstraining bij adolescenten met diabetes type 2 voor de vroege preventie van bètaceldisfunctie (PT4DEEP)

Diabetes Mellitus (DM) is een stofwisselingsziekte die wordt gekenmerkt door hyperglykemie als gevolg van insulinesecretie of insufficiëntie van de insulinefunctie. Bij diabetes type 2 (T2DM), de meest voorkomende vorm van diabetes mellitus, behoren een hoge body mass index, ongezonde voeding, verminderde lichamelijke activiteit, een ongunstige intra-uteriene omgeving en ongunstige genetische aanleg tot de risicofactoren. In de afgelopen 20 jaar is de prevalentie van T2DM onder adolescenten in de wereld meerdere keren toegenomen.

Vergeleken met volwassenen met T2DM die op latere leeftijd secundaire complicaties ontwikkelen ondanks jarenlang insulineresistent te zijn, ontwikkelen adolescenten klinische T2DM en complicaties sneller en agressiever. Adolescenten met T2DM hebben zeer slechte behandelresultaten en een snelle achteruitgang van hun glykemische controle met de huidige behandelprotocollen. Een vroeg begin van T2DM en langdurige blootstelling aan deze metabole afwijkingen versterken de micro- en macrovasculaire complicaties op de lange termijn van deze kinderen. Volgens de T2DM-atlas van de International Diabetes Federation zal T2DM ook een epidemisch niveau bereiken in de projectie van 2045 bij adolescenten en jongeren. Daarom wordt het voorkomen van de ontwikkeling van T2DM, het vertragen van de progressie van de ziekte, stoppen en behandelen van groot belang.

De belangrijkste metabole factoren bij de ontwikkeling van T2DM bij adolescenten zijn IR in de lever, spieren, vetweefsel en eventueel falen van β-cellen. De gedetailleerde moleculaire mechanismen die verband houden met het pathologische proces zijn echter nog niet duidelijk. Oxidatieve stress, die tot uiting komt als verstoring van het oxidatieve evenwicht, tast gezonde cellen in het lichaam aan en veroorzaakt verslechtering van hun functies en structuren. Er is gemeld dat oxidatieve stress een belangrijke rol speelt, zowel bij de pathogenese van T2DM als bij de ontwikkeling van ziektegerelateerde complicaties. Een andere belangrijke factor voor de ontwikkeling van T2DM is IR. IR wordt meer uitgesproken door obesitas en een sedentaire levensstijl. In tegenstelling tot hun volwassen tegenhangers, hebben kinderen de neiging om onevenredig veel insuline te produceren als reactie op IR. Studies hebben aangetoond dat perifere IR een belangrijke rol speelt bij de initiatie van type 2 DM. Gezien de rol van oxidatieve stress en IR in de pathogenese van T2DM en het effect ervan op de ontwikkeling van ziektegerelateerde complicaties, wordt aangenomen dat oefentraining nuttig kan zijn bij de preventie en/of behandeling van T2DM. Daarom is het erg belangrijk om de aanpassingsmechanismen te definiëren die het oxidatieve stress-preventieve en therapeutische potentieel van lichaamsbeweging verklaren.

Epigenetische processen zijn in verband gebracht met aanleg voor en progressie tot T2DM als reactie op verschillende leefstijlfactoren of omgevingsblootstellingen, waaronder ondervoeding, obesitas, lichamelijke inactiviteit, stress en toxines. Toenemend bewijs geeft aan dat dynamische veranderingen in het epigenoom kunnen optreden tijdens het leven van een individu en dat deze veranderingen de metabole gezondheid kunnen beïnvloeden. De moleculaire mechanismen die de beschermende effecten van lichaamsbeweging bij T2DM bepalen, zijn nog niet volledig begrepen. Verschillende recente onderzoeken hebben aangetoond dat er epigenetische modificaties zijn bij lichaamsbeweging. Hoewel er in-vitro-onderzoeken zijn die de beschermende effecten van verschillende trainingsprotocollen op moleculair niveau onderzoeken, tonen geen studies bij mensen hun epigenetische modificaties aan.

Bewegingstraining is een sleutelcomponent in de preventie en behandeling van verschillende chronische ziekten zoals T2DM. Aanpassingen en effecten die optreden bij oefentraining verschillen per oefenprotocol. De meeste oefeninterventies bij T2DM baseren hun resultaten op HbA1c. Aangezien de moleculaire en epigenetische effecten van inspanningstraining op de β-celfunctie niet volledig zijn onthuld, zijn het belang en het effect van lichaamsbeweging niet volledig begrepen.

Gezien de rol van oxidatieve stress en ontsteking, epigenetische veranderingen in de pathogenese van T2DM en de ontwikkeling van ziektegerelateerde complicaties, zal oefentraining effectief zijn bij de preventie en/of behandeling van T2DM bij jongeren. Om deze reden zal met dit project het optimale inspanningsprotocol worden bepaald om de β-celdisfunctie te verbeteren, wat de vorming en bescherming van een oxidatieve balans zal verzekeren en IR zal verminderen.

Gepersonaliseerde geneeskunde heeft tot doel de therapeutische respons te voorspellen op basis van een persoonlijk profiel dat klinische, fysiologische en genetische gegevens omvat. Dus met dit project zal de ontwikkeling van epigenetische markerpanelen die de reactie van een individu op een bepaald trainingsprotocol voorspellen, bijdragen aan het onthullen van gepersonaliseerd epigenetisch geheugen. Een betere kennis van deze verbanden zal de ontwikkeling van gepersonaliseerde trainingsregimes voor oefeningen mogelijk maken waarmee een persoon zijn trainingsdoelen met maximale efficiëntie kan bereiken. Dit project heeft ook tot doel een platform voor kunstmatige intelligentie op te zetten dat gegevens uit klinisch onderzoek naar de effecten van verschillende trainingsprotocollen voor oefeningen samenbrengt met als doel voorspellers te identificeren. Alle resultaten zullen worden gecombineerd in één gegevensplatform om voorspellende modellen voor de behandelingsrespons te ontwikkelen. Dit dataplatform helpt bij het ontwikkelen van een beslissingsondersteunend systeem voor gepersonaliseerde oefentraining bij adolescenten met T2DM.

De patiënten die in het onderzoek zijn opgenomen, zullen in zes groepen worden verdeeld; de controlegroep (20 adolescenten), de matige continue aerobe trainingsgroep (20 adolescenten), de high-intensity intervaltrainingsgroep (20 adolescenten), de weerstandstrainingsgroep (20 adolescenten), combinatie van matige continue aerobe training met weerstandstrainingsgroep (20) en combinatie van intensieve intervaltraining met weerstandstraining (20 adolescenten). Aan het begin van het onderzoek zullen de demografische en fysieke kenmerken van de patiënten worden geregistreerd, en antropometrische en laboratoriumevaluaties, longfunctietest, meting van de ademhalingsspierkracht en het uithoudingsvermogen, meting van perifere spierkracht, evaluatie van functionele en aerobe capaciteit, meting van fysieke activiteitsniveaus en energieverbruik, evaluatie van de kwaliteit van leven, epigenetische analyse, evaluatie van β-celfunctie en biochemische structuur van insuline zullen worden gedaan.

Alle patiënten krijgen gedurende 16 weken 3 dagen per week oefentraining. Alle metingen en evaluaties worden uitgevoerd voordat met de training wordt begonnen en na 16 weken training.

Aan de hand van de verkregen gegevens zal getracht worden objectief te presenteren welk type inspanningsinterventie, met welke doseringen en frequenties, effectiever zal zijn voor patiënten met T2DM, met het effect op epigenetische factoren. Daarnaast zal het bepalen van een optimale niet-medicamenteuze behandelingsmethode voor een ziekte die in de prognose 2045 als epidemie wordt gedefinieerd, bijdragen aan het voorkomen van mortaliteit en morbiditeit en het verminderen van gezondheidsuitgaven.