Optymalizacja intensywności ćwiczeń podczas treningu interwałowego o wysokiej intensywności w celu kontroli glukozy w stanie przedcukrzycowym

Rekrutacja Rekrutacja 12 mężczyzn zostanie zrekrutowanych przez Church and Borth GP Surgeries w Aberystwyth. Pacjenci zgłaszający się na wizyty u lekarza rodzinnego, u których istnieje ryzyko zachorowania na cukrzycę, będą mieli pobieraną próbkę krwi w ramach zwykłej opieki, ta próbka będzie analizowana pod kątem HbA1c. Jeśli wartość HbA1c wynosi od 42 do 47 mmol·mol-1, to pacjent jest w stanie przedcukrzycowym. Zwyczajowa opieka nad tą grupą polegałaby na poinformowaniu listownie nowo zdiagnozowanego pacjenta o wyniku testu oraz udzieleniu informacji na temat diety i ćwiczeń fizycznych w celu zmniejszenia ryzyka rozwoju T2DM. Pacjenci, u których wartość HbA1c wynosiła od 42 do 47 mmol·mol-1 w ciągu ostatnich 12 miesięcy, zostaną zidentyfikowani przez gabinet, który następnie skontaktuje się z pacjentem pocztą w celu przekazania szczegółów badania, w tym danych kontaktowych zespołu badawczego. Zespół badawczy nie będzie miał kontaktu z pacjentem, chyba że skontaktuje się z nim w celu uzyskania dodatkowych informacji. Ponadto plakaty zostaną umieszczone na kampusie Uniwersytetu Aberystwyth w mieście Aberystwyth, a e-mail zostanie wysłany do IBERS i pracowników uniwersytetu, a także za pośrednictwem sieci społecznościowych, w tym WARU (https://waru.org.uk/cms/) Konta na Facebooku i Twitterze. Potencjalni uczestnicy, którzy nie zostali zwerbowani przez lekarza rodzinnego, ale u których zdiagnozowano stan przedcukrzycowy, mogą skontaktować się z zespołem badawczym, aby wyrazić swoje zainteresowanie.

Po kontakcie wyrażającym zainteresowanie udziałem, zespół badawczy przekaże danej osobie kartę informacyjną uczestnika drogą mailową lub pocztową. Jeśli po otrzymaniu i przeczytaniu informacji o uczestniku, dana osoba nadal jest zainteresowana udziałem w badaniu, dane kontaktowe zostaną również przekazane Oddziałowi Kardiologii Szpitala Ogólnego Bronglais. Zgoda zostanie uzyskana przed udostępnieniem danych kontaktowych. Następnie kardiolog i uczestnik zostaną umówieni na spotkanie na pierwszą wizytę, główny badacz również będzie obecny na tej pierwszej wizycie.

Wizyta pierwsza Po przybyciu do lokalnego szpitala uczestnicy otrzymają od głównego badacza szczegółowe słowne wyjaśnienie protokołu badania, które wyjaśni cel badania i wyraźnie określi, czego się od nich wymaga. Uczestnik będzie miał również możliwość zadawania pytań dotyczących badania i zostanie poinformowany o przysługującym mu prawie do wycofania się bez konieczności wyjaśnienia. Następnie wyrażą pisemną świadomą zgodę na udział w badaniu. Po wyrażeniu zgody uczestnicy zostaną poproszeni o wypełnienie ankiety dotyczącej stanu zdrowia. Następnie uczestnik wykona test wysiłkowy z ciągłym monitorowaniem elektrokardiogramu (EKG), stosując „protokół Bruce'a”, który zostanie zbadany pod kątem choroby sercowo-naczyniowej. Jeśli uczestnik zostanie wykluczony z badania na podstawie wyników EKG, zostanie o tym poinformowany przez kardiologa, który następnie poinformuje o tym swojego lekarza rodzinnego. Jeżeli uczestnik nie zostanie wykluczony na tym etapie, zostanie ustalony termin i godzina drugiej wizyty.

Wizyta druga Po przybyciu uczestnik będzie miał możliwość poproszenia o wyjaśnienie dowolnego aspektu badania i swojego zaangażowania, zostanie mu również przypomniane o prawie do wycofania się z badania. Uczestnik będzie siedział przez 10 minut przed pomiarem ciśnienia krwi (Omron M2 Basic, Automatic Blood Pressure Monitor, Milton Keynes, UK) wzrostu (Harpenden Stadiometer, Holtain Ltd; Crymych, UK) masy ciała (Tanita, Body Composition Analyzer, DC-430MA, Amsterdam, Holandia) i obwód talii (Rollfix, Hoechstmass, Niemcy Zachodnie) są rejestrowane i obliczany jest wskaźnik masy ciała (BMI). Zostanie pobrana próbka krwi z opuszki palca i poddana analizie pod kątem hemoglobiny glikowanej (HbA1c) i profilu lipidowego krwi (Alere Afinion AS100, Abbott, Cheshire, Wielka Brytania). Następnie uczestnicy przejdą maksymalny test wysiłkowy, który obejmie ukończenie testu „rampy” przeprowadzonego na ergometrze rowerowym (Lode Excaliber sport V2, Lode BV, Gronigen, Holandia) w celu określenia VO2peak i progu wymiany gazowej (GET). Ergometr zostanie wyregulowany tak, aby każdemu ćwiczącemu było wygodnie, a ustawienia będą rejestrowane i powielane podczas wszystkich kolejnych prób wysiłkowych. Test obejmie trzy minuty pedałowania z mocą 0 W, a następnie ciągłe zwiększanie tempa pracy o 15 W·min-1. Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby utrzymywać kadencję 65 ± 5 obr./min. przez cały test. Gdy uczestnik nie będzie już w stanie utrzymać ≥ 55 obr./min, pomimo werbalnej zachęty, test zostanie zakończony. Podczas testu tętno (HR) będzie rejestrowane za pomocą telemetrii na falach krótkich (Polar, S610i, Kempele, Finlandia). Wymiana gazowa i wentylacja płuc będą mierzone oddech po oddechu (COSMED Quark CPET, COSMED srl, Rzym; Włochy). Analizatory gazów będą kalibrowane przed każdym testem gazami o znanym stężeniu, a przetwornik objętości turbiny kalibrowany będzie trzylitrową strzykawką. VO2peak zostanie określony jako najwyższy VO2 zmierzony w ciągu 30 sekund, a GET zostanie określony przy użyciu metody V-slope (Beaver et al. 1986) jako pierwszy nieproporcjonalny wzrost emisji dwutlenku węgla (VCO2) w stosunku do VO2. Tempo pracy odpowiadające 105% VO2peak i 50%∆ GET, co stanowi 50% różnicy między GET a VO2peak, zostanie obliczone metodą regresji liniowej VO2 w funkcji tempa pracy z uwzględnieniem opóźnienia VO2 względem tempo pracy, które występuje podczas ćwiczeń narastających z rampą (Whipp i in. 1981). Po zakończeniu ćwiczeń uczestnicy otrzymają menu, z którego wybiorą pięć posiłków (dwa śniadania, jeden obiad i dwie kolacje) do zjedzenia przed i po każdej z trzech prób eksperymentalnych.

Na koniec uczestnicy otrzymają tracker aktywności ActiGraph oraz instrukcje dotyczące jego używania. Tracker będzie noszony przez uczestnika przez okres dwóch i pół dnia podczas każdej z trzech prób eksperymentalnych; dzień przed próbą od przebudzenia, dzień próby do udania się na spoczynek i dzień następujący po próbie od przebudzenia do dwóch godzin po drugim obciążeniu węglowodanami (CHO).

Wizyta trzecia Wizyta trzecia odbędzie się dzień przed pierwszą próbą eksperymentalną. Uczestnik przyjedzie przed godziną 14:00 w celu odebrania posiłków. Podczas gdy uczestnicy mogą zmieniać zawartość posiłków po obu stronach badania, posiłki będą powielane pod względem zawartości i czasu spożycia dla każdej z trzech prób eksperymentalnych. Aby pomóc uczestnikowi, harmonogram posiłków i prób zostanie uzupełniony i dostarczony wraz z posiłkami. Harmonogram ten będzie używany przez uczestników do rejestrowania wszelkich dodatkowych posiłków, w tym przekąsek, które są spożywane przed i po pierwszej próbie eksperymentalnej, aby można je było powtórzyć w kolejnych próbach.

Podczas tej wizyty uczestnik zostanie również wyposażony w sensor FreeStyle Libre (FreeStyle Libre Sensor, Flash Glucose Monitoring System, Abbott Laboratories LTD., Maidenhead; Berkshire) oraz zostanie pokazany sposób korzystania z czytnika. Czujnik FreeStyle Libre to 14-dniowy system ciągłego osobistego monitorowania glukozy, który rejestruje poziomy glukozy w tkance śródmiąższowej. Czujnik jest mocowany na niedominującym ramieniu na czas trwania badania. Czujnik składa się z małego krążka, mniej więcej wielkości monety dwufuntowej, o wysokości 5 mm i średnicy 35 mm (Abbott, 2018), z klejem do przymocowania czujnika do uczestnika, jest też mały filament, około 0,4 mm grubości i 5 mm wysokości, który mierzy poziom glukozy w tkance śródmiąższowej (FreeStyle, 2016). Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby skanować czujnik przed każdym posiłkiem lub co osiem godzin, a także przed zaśnięciem i zaraz po przebudzeniu. Po zeskanowaniu czujnika dane są przesyłane do czytnika i pokazują trend poziomów glukozy w tkance śródmiąższowej z ostatnich ośmiu godzin i są przechowywane przez maksymalnie 90 dni.

Wizyty od czterech do sześciu Uczestnicy będą uczestniczyć w laboratorium przy każdej z tych okazji o tej samej porze dnia, aby zminimalizować wahania dzienne. Uczestnicy będą spożywać zapewnione śniadanie co najmniej godzinę przed przybyciem do laboratorium. Po przybyciu uczestnicy będą siedzieć przez 10 minut przed pomiarem ciśnienia krwi i pobraniem próbki krwi żylnej z żyły łokciowej za pomocą precyzyjnej igły o rozmiarze 21 (Becton-Dickinson, Oxford, Wielka Brytania). Krew zostanie pobrana do 6 ml probówki Vacutainer traktowanej K2EDTA (BD Vacutainer Systems, Plymouth, Wielka Brytania). 1,5 µl pełnej krwi zostanie przeniesione bezpośrednio z vacutainera do wkładu do testu lipidów i natychmiast zbadane na analizatorze POC Alere Afinion AS100 (Abbott, Illinois, Stany Zjednoczone). Kolejne 1,0 µl krwi pełnej zostanie natychmiast zbadane pod kątem glukozy i mleczanu (2300 Stat Plus, YSI, Yellow Springs, USA). Pozostała krew będzie odwirowywana przy 1500xg przez 10 min w 4°C, osocze zostanie odpipetowane do polipropylenowych probówek do mikrowirówki (Eppendorf, Hamburg, Niemcy) przed przechowywaniem w -80°C do późniejszej analizy (insulina).

Uczestnicy wykonają każdy z trzech różnych warunków raz w czasie trwania badania. Warunki eksperymentalne zostaną przeprowadzone w kolejności losowej, określonej przez WinPepi dla Windows, przy czym każda z prób eksperymentalnych będzie oddzielona pięciodniowym odstępem czasu. Te trzy warunki to; ukończenie dziesięciu interwałów z tempem pracy odpowiadającym 105% VO2peak ze stosunkiem odpoczynku w pracy 1:1, ukończenie dziesięciu interwałów z tempem pracy równym 50% ∆ GET, ze stosunkiem odpoczynku w pracy 1:1 oraz Kontrolą (CON) sesja bez ćwiczeń. Regeneracja w każdej próbie wysiłkowej będzie obejmować swobodną jazdę na rowerze bez oporu. Czas trwania przerwy i okresy regeneracji będą się różnić między próbami, tak aby całkowita praca wykonana podczas każdej próby, z wyłączeniem KON, była taka sama, czas trwania przerw będzie określony przez próbę 50% ∆, która zostanie ustawiona na 60 s do pracy i przerw regeneracyjnych. Każda z prób wysiłkowych będzie poprzedzona i zakończona pięciominutową rozgrzewką i schłodzeniem przy obciążeniu 30 W. Uczestnicy będą mogli pić wodę z kranu do woli przed, w trakcie i po próbie.

Podczas prób wysiłkowych uczestnicy będą proszeni o zgłaszanie oceny postrzeganego wysiłku (RPE) ze skali RPE Borga (Borg, 1982) podczas każdego z przedziałów regeneracyjnych. W trakcie badania wymiana gazowa płuc i wentylacja będą mierzone oddech po oddechu i rejestrowana będzie częstość słyszenia.

Po zakończeniu wyciszenia uczestnicy zostaną posadzeni i zmierzone zostanie ciśnienie krwi. Uczestnicy będą musieli spożyć ładunek CHO 75 g CHO w postaci monohydratu glukozy w 200 ml wody po pięciominutowym okresie rekonwalescencji. Następnie uczestnicy mogą wziąć prysznic i przebrać się przed pobraniem ostatniej próbki krwi i pomiarem ciśnienia krwi, godzinę po zakończeniu ćwiczenia. Uczestnicy otrzymają butelkę zawierającą 75 g CHO w postaci monohydratu glukozy w 200 ml wody, którą zostaną poproszeni o wypicie następnego dnia próby, w tym samym czasie co pierwszą porcję CHO.

Wizyty Siedmiu uczestników pojawi się w laboratorium w celu usunięcia czujnika glukozy i zwrotu śródtkankowego czytnika glukozy i monitora aktywności.

Działania niepożądane Wszelkie zdarzenia niepożądane (AE), poważne zdarzenia niepożądane (SAE) lub podejrzewane nieoczekiwane poważne działania niepożądane (SUSAR) zostaną zgłoszone sponsorowi badania za pośrednictwem standardowych mechanizmów zgłaszania Uniwersytetu Aberystwyth. Potencjalne zdarzenia niepożądane obejmowałyby; bolesność/uszkodzenie mięśni, nudności i zdarzenia sercowo-naczyniowe. Ryzyko wystąpienia każdego z nich zostanie zminimalizowane przez odpowiednią rozgrzewkę i ćwiczenia schładzające oraz badania przesiewowe układu sercowo-naczyniowego.