Rola aktywności fizycznej podczas ciąży na funkcje metaboliczne, stany zapalne oraz wyniki matki i noworodka

Otyłość matki jest poważnym problemem zdrowia publicznego w Stanach Zjednoczonych, ponieważ jedna na trzy kobiety wchodzi w ciążę z otyłością, a otyłość matki wiąże się z dużą liczbą niekorzystnych wyników dla matki i noworodka. Na szczęście wykazano, że aktywny tryb życia podczas ciąży poprawia niekorzystne wyniki często związane z otyłością. Wykazano, że aktywność fizyczna podczas ciąży poprawia oporność matki na insulinę i zmniejsza przyrost masy ciała matki w czasie ciąży. Ponadto noworodki kobiet aktywnych fizycznie mają niższą otyłość w porównaniu do noworodków kobiet nieaktywnych fizycznie. Chociaż związek między aktywnością fizyczną a wynikami matek i noworodków jest dobrze poznany, niewiele wiadomo o potencjale dysfunkcji metabolicznych i/lub stanów zapalnych jako mechanizmów pośredniczących w pozytywnym wpływie braku aktywności fizycznej na zdrowie matki i noworodka. Zrozumienie mechanizmów łączących aktywność fizyczną matek z lepszymi wynikami będzie lepiej informować o przyszłych ukierunkowanych strategiach interwencyjnych.

Adaptacje metaboliczne, w szczególności zmiany w metabolizmie lipidów i węglowodanów, zachodzą podczas normalnej fizjologicznej ciąży, aby zapewnić odpowiednią podaż składników odżywczych rozwijającemu się płodowi, pomimo sporadycznego przyjmowania pokarmu przez matkę. Jednak u otyłych kobiet w ciąży te adaptacje metaboliczne mogą być nasilone przez dodatkowe dysfunkcje metaboliczne matki. Ponadto dobrze wiadomo, że dysfunkcja metaboliczna u otyłych ciężarnych kobiet ma poważne konsekwencje dla zdrowia matki i noworodka. Matczyny metabolizm substratów nie tylko przyczynia się do chorób matki, takich jak cukrzyca ciążowa, ale także odgrywa ważną rolę we wzroście i rozwoju płodu. „Hipoteza pochodzenia płodu” sugeruje, że zmienione wewnątrzmaciczne środowisko metaboliczne może przyczynić się do programowania krótko- i długoterminowych wyników noworodków.

Sztywność metaboliczna może odgrywać ważną rolę w zdrowiu matki i noworodka; jednak nie badano go w czasie ciąży. W populacjach nieciężarnych aktywność fizyczna jest dodatnio skorelowana z elastycznością metaboliczną, a aktywność fizyczna poprawia elastyczność metaboliczną u osób szczupłych i otyłych.

Rola aktywności fizycznej w modulowaniu sztywności metabolicznej u szczupłych i otyłych ciężarnych nie była badana. Jednak upośledzona zdolność do przełączania się na metabolizm tłuszczów po obciążeniu wysokotłuszczowym jest prawdopodobnie lepszym wskaźnikiem dysregulacji metabolicznej niż metabolizm w warunkach spoczynku. Dlatego obecne badanie proponuje przyjrzenie się roli aktywnego fizycznie stylu życia na funkcje metaboliczne u szczupłych i otyłych kobiet w ciąży.

W ramach tego projektu zostaną również określone zależności między stanem zapalnym, elastycznością metaboliczną i innymi ważnymi wynikami dla matki (przyrost masy ciała podczas ciąży) i noworodka (otyłość i insulinooporność). Celem tego projektu jest zbadanie wpływu aktywnego trybu życia na stany zapalne i reakcje metaboliczne na wysokotłuszczowy posiłek u szczupłych i otyłych kobiet w ciąży.

Badacze postawili hipotezę, że aktywny fizycznie styl życia wśród szczupłych i otyłych kobiet w ciąży poprawi funkcje metaboliczne i stany zapalne, pośrednicząc w ten sposób w pozytywnym wpływie aktywności fizycznej na wyniki zdrowotne matki i noworodka

Sześćdziesiąt kobiet (30 szczupłych, 30 otyłych) zostanie zatrudnionych między 28 a 32 tygodniem ciąży.

Zgoda i ocena aktywności fizycznej Zespół badawczy spotka się z pacjentem i wyrazi na to zgodę w prywatnym gabinecie. Uczestnicy otrzymają akcelerometr Actigraph Link (ActiGraph LLC, Pensacola, Floryda), aby obiektywnie potwierdzić deklarowany przez nich poziom aktywności fizycznej. Link zostanie umieszczony na niedominującym nadgarstku z nieusuwalnymi opaskami klasy szpitalnej. Akcelerometry trójosiowe noszone na nadgarstku są ważnym miernikiem wydatku energetycznego podczas aktywności fizycznej u kobiet w ciąży. Ponadto wcześniejsze dane dotyczące dopuszczalności sugerują, że uczestnicy nie sprzeciwiają się noszeniu urządzeń noszonych na nadgarstku przez 24 godziny na dobę i uważamy, że urządzenia noszone na nadgarstku z opaskami typu szpitalnego zapewnią nam najlepszą zgodność i 24-godzinne dane dotyczące zużycia. Dane będą zbierane przez siedem kolejnych dni z częstotliwością 30 Hz. Dane wyjściowe z akcelerometru będą próbkowane przez 12-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy. Procent czasu spędzonego w pozycji siedzącej oraz ilość czasu spędzonego na uczestnictwie w różnych kategoriach aktywności fizycznej, od lekkiej i stylu życia do umiarkowanej, zostanie obliczony przy użyciu algorytmów odpowiadających następującym licznikom aktywności: siedzący tryb życia: 0 - 99 jednostek/min, lekki : 100 - 759 zliczeń/min, styl życia: 760 - 1951 zliczeń/min, umiarkowany: 1952-5724 zliczeń/min.

Sztywność metaboliczna matki i stan zapalny w odpowiedzi na posiłek wysokotłuszczowy Uczestnicy zgłaszają się do Laboratorium Wysiłkowego znajdującego się w Medical Health Complex w Bowling Green, KY, około godziny 8:00 po 10-godzinnym poście. Uczestnicy otrzymają pisemne instrukcje dotyczące spożywania standardowej diety dzień wcześniej, zawierającej około 50% węglowodanów, 30% tłuszczu i 20% białka. Waga, wzrost i parametry życiowe uczestnika zostaną pobrane po przyjeździe. Skład ciała zostanie zmierzony za pomocą antropometrii fałdów skórnych w celu określenia procentowej zawartości tkanki tłuszczowej matki. Procent tkanki tłuszczowej zostanie określony przez uciśnięcie fałd skóry w siedmiu miejscach za pomocą suwmiarki (Harpenden Skinfolds Caliper, Baty International, Wielka Brytania), zarejestrowanie grubości fałdu skórnego i wprowadzenie danych do znormalizowanego równania uwzględniającego wiek, technikę który był stosowany w czasie ciąży we wcześniejszych badaniach.

Spoczynkowa przemiana materii i współczynnik oddechowy będą mierzone przez około 30 minut przy użyciu opcji TrueOne Canopy i wózka metabolicznego TrueOne (TrueOne 2400, Parvomedics, Sandy, UT). Szybkości utleniania lipidów i węglowodanów zostaną obliczone przez pomiar zużycia tlenu i produkcji dwutlenku węgla, jak opisano wcześniej. Po pomiarze podstawowego metabolizmu spoczynkowego zostanie pobrane podstawowe pobranie krwi (punkt czasowy - 0). Po początkowym pobraniu krwi uczestnicy spożywają standardowy posiłek o wartości 1000 kcal, który jest bogaty w tłuszcze i ma podobny skład do poprzednich badań. Wysokotłuszczowy posiłek będzie się składał z Smoothie od Smoothie King (55,9% tłuszczu, 29,4% węglowodanów, 14,7% białka). Dodatkowe próbki krwi zostaną pobrane 60, 120 i 240 minut po spożyciu posiłku. Spoczynkowa przemiana materii i współczynnik oddechowy będą mierzone po raz drugi przez ~30 minut od 210 do 240 minut po spożyciu posiłku. Łącznie zostanie pobrane 32 ml krwi matki. Punkty czasowe do oceny odpowiedzi metabolicznych na ładunek wysokotłuszczowy wybrano na podstawie danych z poprzednich badań badających nieelastyczność metaboliczną i stan zapalny w odpowiedzi na posiłek wysokotłuszczowy w innych populacjach.

Krew zostanie wykorzystana do analizy poziomu glukozy w osoczu matki, insuliny, c-peptydu, wolnych kwasów tłuszczowych, lipidów (trójglicerydów, HDL, LDL) oraz markerów stanu zapalnego (IL-6, TNF-α, IL-1α). Wszystkie próbki krwi zostaną przeanalizowane przy użyciu standardowych protokołów w Laboratorium Biochemistry w WKU lub w Washington University Core Laboratory for Clinical Studies. Dane te dostarczą dodatkowych informacji dotyczących odpowiedzi metabolicznych na obciążenie wysokotłuszczowe. Wyjściowe poziomy insuliny i glukozy zostaną wykorzystane do obliczenia homeostatycznego modelu oceny insulinooporności (HOMA-IR), wskaźnika insulinooporności, który odzwierciedla stężenie glukozy na czczo mierzone przy stężeniu insuliny na czczo. Dane dotyczące doustnego testu tolerancji glukozy każdej uczestniczki (wykonanego w ~24-28 tygodniu ciąży) zostaną również uzyskane z wykresów prenatalnych w celu zbadania oporności na insulinę.

Podczas czterogodzinnego okresu nauki uczestnicy zostaną poproszeni o pozostanie w pozycji leżącej i odpoczynku. W tym czasie uczestniczki wypełnią również kilka ankiet, w tym zatwierdzony Kwestionariusz Historii Żywienia II National Institutes of Health w celu określenia potencjalnych różnic w codziennej diecie oraz Kwestionariusz Aktywności Fizycznej Ciąży w celu określenia domeny i trybu aktywności fizycznej.

Wyniki noworodków Podczas porodu masa, długość i obwód głowy noworodka zostaną określone przez pielęgniarki porodowe. Pobiera się około 20 ml krwi pępowinowej, odwirowuje w ciągu godziny od porodu i umieszcza w zamrażarce w temperaturze -80°C. Noworodkowa insulina, glukoza, markery stanu zapalnego (IL-6, TNF-α, IL-1α) oraz wolne kwasy tłuszczowe będą oznaczane z osocza pępowinowego.

W ciągu 48 godzin od porodu zostanie zmierzony skład ciała noworodka (masa tłuszczowa i beztłuszczowa) poprzez pomiar grubości fałdu skórnego przy łóżku pacjentki. Uzyskane zostaną wykresy prenatalne matki w celu określenia przyrostu masy ciała podczas ciąży i wszelkich innych schorzeń, które mogą mieć wpływ na interpretację wyników badania.

Procedury statystyczne Obliczanie wielkości próby Ze względu na brak danych dotyczących nieelastyczności metabolicznej podczas ciąży i eksploracyjny charakter badania wykorzystano dane z poprzedniego badania porównującego nieelastyczność metaboliczną między kilkoma populacjami nieciężarnymi przy użyciu tej samej metodologii, co w obecnym badaniu, gdzie 29 osób na grupę zapewniłoby 80% mocy do wykrycia różnic w elastyczności metabolicznej (za pomocą kalorymetrii pośredniej) między aktywnymi i nieaktywnymi kobietami w ciąży.

Analizy statystyczne Normalność rozkładu dla każdej zmiennej zostanie przetestowana za pomocą testu Kołmogorowa-Smirnowa. Współczynniki korelacji momentów iloczynu Pearsona dla zmiennych o rozkładzie normalnym lub współczynnik korelacji rzędu Spearmana dla zmiennych o rozkładzie innym niż normalny zostaną wykorzystane do oceny stopnia związku między zmiennymi. Częściowe korelacje zostaną użyte w celu dostosowania pod kątem potencjalnych czynników zakłócających. Niezależne testy t-Studenta dla zmiennych o rozkładzie normalnym oraz testy U Manna-Whitneya dla zmiennych o rozkładzie innym niż normalny zostaną wykorzystane do porównania wyników ciężarnych szczupłych i otyłych. Wszystkie testy będą dwustronne z wartością p <0,05 oznaczającą istotność statystyczną. Wszystkie analizy danych zostaną przeprowadzone przy użyciu IBM SPSS Statistics, wersja 22 (Armonk, Nowy Jork).