Onderzoek naar de effecten van ochtend- en avondoefeningen op de glucoseregulatie bij volwassenen met prediabetes (TExIS)

Werving, screening en randomisatie van deelnemers. Deelnemers (n=20, vrouwen=10) worden gerekruteerd van de University of Colorado Denver Anschutz Medical Campus (CU AMC) en het omliggende Denver Metro-gebied met behulp van campus-e-mails en flyers. Vrijwilligers die aan de initiële geschiktheidscriteria voldoen, zullen worden ingepland voor een persoonlijk screeningbezoek, inclusief screeningslaboratoria (schildklierstimulerend hormoon (TSH), compleet bloedbeeld (CBC), uitgebreid metabolisch panel (CMP), lipidenpanel, geglyceerd hemoglobine (A1c), urinezwangerschapstest bij vrouwen (bèta-humaan choriongonadotrofine), 12-afleidingen elektrocardiogram (ECG), beoordeling van de medische geschiedenis en lichamelijk onderzoek met een arts of een gevorderde praktijkaanbieder. Potentiële deelnemers zullen de Physical Activity Readiness Questionnaire (PAR-Q) invullen om verder te screenen op contra-indicaties om te oefenen. 38 Potentiële deelnemers zullen ook worden gescreend op obstructieve slaapapneu met behulp van de WatchPat (Itamar Medical, Israël), waarbij een apneu-hypopneu-indexscore > 5 uitsluitend is, omdat dit het systemische metabolisme aanzienlijk beïnvloedt. De WatchPat maakt gebruik van een combinatie van perifere arteriële toon, pulsoximetrie, hartslag, versnellingsmeters en een snurkdetector om ademhalingsinspanningsgerelateerde opwinding te meten en is gevalideerd. 39,40 Deelnemers die voldoen aan de onderstaande criteria om in aanmerking te komen voor het onderzoek, worden blokgerandomiseerd in een verhouding van 1:1 (gestratificeerd naar geslacht) om AM-Ex of PM-Ex als eerste in het crossover-onderzoek te voltooien.

Studieprotocol en beoordelingen. Het onderzoek zal worden uitgevoerd bij het CU AMC Anschutz Health and Wellness Centre (AHWC) en het CU AMC Clinical Translational Research Center (CTRC). Zie Faciliteiten en andere bronnen voor details over de AHWC en CTRC. Deelnemers ondergaan beoordelingen bij aanvang en opnieuw na voltooiing van elk van de oefenvoorwaarden.

Onder toezicht staande AM- en PM-oefeningsomstandigheden. Deelnemers voltooien een driedaagse aërobe oefeningsconditie (Opmerking: het is aangetoond dat 1 oefeningsronde de melatonine verschuift). Er wordt gedurende 45 minuten per dag getraind op 70% van de door de leeftijd voorspelde MHR. De oefentijdvensters van individuele deelnemers worden gedefinieerd door de gebruikelijke wektijd van het individu (gemeten door middel van actigrafie), waarbij AM-Ex plaatsvindt op 0-3 uur en PM-Ex op 9-12 uur na de gebruikelijke ontwaaktijd. Om verschillende redenen zijn deze tijdvensters gekozen om de ochtend en de avond te definiëren. Ten eerste doen de meeste volwassenen tijdens de traditionele werkdag aan lichaamsbeweging, hetzij vóór hun werkdag, hetzij na hun werkdag voordat ze naar bed gaan. Ten tweede is aangetoond dat deze tijdvensters het meest duidelijk en consistent zijn in de circadiane patronen van SI en melatonine. 13,35 Oefensessies worden uitgevoerd op de loopband van de AHWC en begeleid door studiepersoneel. Er worden HR-monitoren (Polar H10) gedragen om ervoor te zorgen dat de doelintensiteit wordt bereikt. De sessieduur (tijd van de dag), de duur en de gemiddelde intensiteit worden voor elke sessie geregistreerd. Oefensessies zullen worden gescheiden door een wash-outperiode van 3-4 weken om zowel de trainingseffecten op SI te minimaliseren als om rekening te houden met fasen van de menstruatiecyclus, aangezien is aangetoond dat verschillende menstruatiefasen verschillende SI vertonen.

Dieetrecept. Tijdens elke conditie wordt de deelnemers gevraagd een uitgebalanceerd dieet te volgen dat bestaat uit ongeveer 50% koolhydraten, 30% vet en 20% eiwit. Er werd gekozen voor een gecontroleerd dieet om de effecten van verschillende maaltijdsamenstellingen op de insulineklemproef de volgende dag te verminderen, zodat via CGM een gestandaardiseerde vrijlevende dag kon worden onderzocht.

Beoordelingen. Alle maatregelen worden uitgevoerd bij aanvang en na elke oefenconditie.

Insulinegevoeligheid (hyperinsulinemische-euglycemische klem): Protocol afgeleid van het oorspronkelijke validatieonderzoek van de glucoseklem. 45 Na een nacht van vasten gedurende 12 uur zullen de deelnemers 1 uur na de gebruikelijke ontwaaktijd bij het CTRC aankomen en zullen de basiswaarden van de vitale functies en capillaire bloedglucose worden verkregen. Op de contralaterale armen worden door het verplegend personeel twee infusen geplaatst, één in de antecubitale ader en één in de pols. Insuline (42 eenheden/700 ml NS-concentratie) zal worden gestart met een dosis van 40 mU/m2/min en de 20%-dextrose-oplossing zal ook worden gestart en getitreerd om een ​​capillaire bloedglucose van 90 ng/dl te behouden. Kaliumfosfaat (5 mmol/100 ml NS) zal ook worden toegediend met een snelheid van 4 ml/uur om hypokaliëmie te voorkomen. Na 100 minuten euglycemie worden elke 10 minuten x3 capillaire bloedglucose en seruminsuline verkregen. Na 120 minuten worden serumglucose, insuline, triglyceriden, FFA, glycerol en lactaat afgenomen, wordt de insuline-infusie gestopt en krijgt de patiënt een maaltijd. Dertig minuten na de maaltijd wordt de dextrose gestopt en wordt de deelnemer gecontroleerd op hypoglykemie totdat hij wordt ontslagen. SI zal worden berekend met behulp van de glucose-infusiesnelheid, urineverlies van glucose en ruimtecorrectie via de eerder beschreven formule.

Vrij levende gemiddelde glucose, tijd binnen bereik (TIR) ​​en glucosevariabiliteit (continue glucosemonitor): Een continu glucosemonitoringsysteem (CGM; FreeStyle Libre Pro; Abbott Industries, Chicago, IL, VS) zal worden geplaatst op de eerste dag van de zwangerschap. basislijn- en oefenomstandigheden. De studiedeelnemers zullen worden getraind in het onderhoud van het apparaat. Deelnemers dragen de monitor gedurende 5 dagen en retourneren het apparaat tijdens het post-conditiebezoek (apparaat op zijn plaats van dag 1 tot en met 5). In het kort wordt een sensor ingebracht onder een hoek van 45° net onder de huid van de arm van de deelnemer met behulp van een verwijderbare inbrengnaald. Er blijft een kleine, flexibele elektrode achter die gedurende 5 dagen in de huid blijft zitten. Het inbrengen gaat snel en er wordt zeer weinig ongemak ervaren. De interstitiële vloeibare glucose van de deelnemer reageert met de glucose-oxidaselaag van de sensor, waardoor een elektrisch signaal ontstaat dat door de digitale ontvanger wordt geregistreerd. Het systeem slaat elke 15 minuten een gemiddelde glucosewaarde op en deelnemers zijn blind voor alle glucosegegevens. Alle glucosegegevens worden opgehaald via de scanlezer, die zal worden gebruikt voordat het apparaat wordt verwijderd.

Speeksel Dim Light Melatonine Offset (DLM-Off): Deelnemers zullen worden geïnstrueerd om vrij verkrijgbare of melatonineproducten of supplementen die melatonine bevatten te vermijden gedurende de duur van het onderzoek. Op de dag voorafgaand aan de DLM-Off-test zullen de deelnemers worden geïnstrueerd om cafeïne, alcohol, marihuana en niet-steroïde ontstekingsremmende medicijnen te vermijden en zullen ze het voorgeschreven dieet volgen. Op de avond voorafgaand aan de DLM-Off-test wordt hen geïnstrueerd om een ​​lichtblokkerende bril, 1 speekselopvangbuisje, een monsterlogboek en een pen naast het bed te plaatsen en hun wekker voor de volgende ochtend op de gebruikelijke wektijd in te stellen. Op de ochtend van de DLM-Off-collectie blijven de deelnemers in bed en zetten ze onmiddellijk de lichtblokkerende bril op. Vijf minuten na het ontwaken verzamelen de deelnemers het eerste speekselmonster in het buisje naast hun bed en registreren de tijd. De speekselafname is binnen 5 minuten voltooid. Deze buis wordt in de vriezer geplaatst en door de deelnemer op ijs naar het CTRC getransporteerd. Een lichtwerende bril wordt gedragen tot aankomst in het CTRC in een lichtgestuurde ruimte. Speekselmonsters worden vervolgens elk uur verzameld door het onderzoekspersoneel, van 1 tot 5 uur na het ontwaken.

Serum AM-cortisol: Bij aankomst op het CTRC voor het post-conditiebezoek, en na IV-plaatsing voor hyperinsulinemische-euglycemische klem (zie hierboven), zal vóór aanvang van de insuline-infusie een bloedmonster voor AM-serumcortisol worden genomen.

Door het apparaat gemeten fysieke activiteit (PA) en sedentair gedrag (SB): Bij elke aandoening worden PA en SB gemeten met behulp van de activPAL (PALTechnologies: Glasgow, Schotland) activiteitenmonitor. De activPAL wordt op dag 1 van de aandoening aan de deelnemer gegeven en bij het bezoek na de aandoening teruggegeven. De activPAL is een klein (53 x 35 x 7 mm) en licht (15 gram) apparaat dat gebruikmaakt van van de accelerometer afgeleide informatie over de positie van de dijen om de tijd in te schatten die in verschillende lichaamshoudingen wordt doorgebracht (dat wil zeggen zitten/liggen, staan ​​en stappen). Het apparaat wordt bevestigd met behulp van een niet-allergene zelfklevende pad en op de middellijn van de dij geplaatst, op een derde van de afstand tussen de heup en de knie, en is gevalideerd als een objectieve maatstaf voor PA en SB.

Slaapduur, slaapkwaliteit en slaaptiming (polsactigrafie, vragenlijst): Polsactigrafie (Actiwatch, Philips Respironics) is goed gevalideerd voor de beoordeling van de slaapduur en -kwaliteit en wordt vaak gebruikt voor de beoordeling van vrijlevende slaap48. De Actiwatch wordt gedurende 5 opeenvolgende dagen om de niet-dominante pols gedragen. Naast het beoordelen van de slaap met behulp van de Actiwatch, wordt de deelnemers gevraagd om gedurende dezelfde 5 dagen een slaapdagboek bij te houden. Het slaapdagboek bevat bedtijd, wektijd, dutjes overdag en een beoordeling van de slaapkwaliteit. Slaperigheid overdag wordt beoordeeld met behulp van de Epworth Sleepiness Scale (ESS). De ESS geeft een geldige maatstaf voor de slaperigheid overdag gedurende de afgelopen zeven dagen.

Chronotype: Het individuele chronotype wordt gemeten tijdens het basisbezoek met behulp van de Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ).

Menstruatie volgen: Voor menstruerende deelnemers wordt tijdens het screeningsbezoek een menstruatiegeschiedenis afgenomen en wordt zwangerschap vastgesteld met een urinezwangerschapstest voorafgaand aan het begin van elke aandoening. Van seksueel actieve personen wordt verlangd dat zij gedurende de gehele duur van het onderzoeksprotocol anticonceptie gebruiken. Elke meting (basislijn, voorwaarde 1 en voorwaarde 2) wordt gescheiden door intervallen van 28 dagen, en komt daardoor overeen met de menstruatiecyclus van de meeste menstruerende deelnemers. Menstruerende deelnemers worden geëvalueerd tijdens de folliculaire fase, waarbij het trainingsvoorschrift begint op dag 1 van de menstruatiecyclus.

Analytische plankrachtberekening Onze schattingen van de steekproefomvang en het vermogen zijn gebaseerd op een soortgelijk onderzoek naar het effect van stevig wandelen op SI bij oudere vrouwen. Om 80% power te bereiken met een tweezijdige gepaarde t-test voor dit 2x2 crossover-ontwerp, is een steekproefomvang van n=20 nodig. Bij deze vermogensschatting wordt uitgegaan van een gemiddeld verschil van 412 µmol/min in de glucoseklaring (Rd), waarbij wordt aangenomen dat de standaardafwijking van de gepaarde verschillen 626,2 µmol/min bedraagt. en het significantieniveau is 0,05. Anticiperend op een uitvalpercentage van 20% zullen 25 proefpersonen worden ingeschreven om een ​​uiteindelijke steekproefomvang van 20 proefpersonen te verkrijgen die aan alle voorwaarden hebben voldaan.

Statistische analyses voor doelstellingen 1 en 2. Analyses zullen worden uitgevoerd met behulp van SAS 9.4-software (SAS Institute, Inc (Cary, NC, VS)). Conventionele benaderingen voor de interpretatie en rapportage van resultaten uit statistische analyses zullen worden gebruikt (tweezijdige p-waarden en 95% betrouwbaarheidsintervallen, en significantieniveaus van 0,05 zullen worden gebruikt voor alle hypothesetoetsen). De primaire vergelijking zal de verandering in SI (oefening - basislijn) zijn bij verschillende oefenomstandigheden. Potentiële veranderingen in SI, glycemische variabiliteit, DLM-off-timing, serumcortisolpiek en -offset, blootstelling aan licht, fysieke activiteit zonder inspanning, sedentaire tijd, slaapduur/timing, en slaapkwaliteit/subjectieve slaperigheid zullen worden onderzocht. Binnen de groep zullen veranderingen worden geanalyseerd met behulp van tweezijdige gepaarde t-toetsen voor normaal verdeelde gegevens. Continue variabelen zullen worden beoordeeld op normaliteit, en transformaties zullen worden gebruikt voor niet-normaal verdeelde gegevens. Verschillen tussen groepen zullen worden onderzocht met behulp van herhaalde ANOVA-metingen voor normaal verdeelde variabelen. Er zullen samenvattende statistieken voor de haalbaarheids- en aanvaardbaarheidsresultaten worden berekend.