Wpływ otyłości i braku aktywności fizycznej na wyniki ciąży

Ćwiczenia w czasie ciąży wiążą się z porodem szczuplejszych, lżejszych i zdrowszych niemowląt (Clapp 1990, Clapp 2000). Następnie wysoka otyłość niemowląt i masa urodzeniowa są silnymi predyktorami otyłości u dzieci i dorosłych (Catalano 2006, Danielzk 2002). Dlatego brak aktywności fizycznej matki w czasie ciąży może mieć poważne konsekwencje dla dziecka, których skutki mogą rozciągać się na całe dorosłe życie. Ćwiczenia w czasie ciąży również odgrywają ważną rolę w zdrowiu matki. Aktywne kobiety w ciąży mają tendencję do przybierania na wadze w czasie ciąży (Clapp 1995) i utrzymywania mniejszej wagi po ciąży (O'Toole, 2003). Nadmierny przyrost masy ciała w czasie ciąży jest najsilniejszym czynnikiem ryzyka nadwagi i otyłości matki po porodzie, a także wiąże się z wieloma niekorzystnymi skutkami metabolicznymi matki i noworodka, takimi jak otyłość i insulinooporność (Heerwagen 2010), wpływ ćwiczeń na wyniki matki i noworodka mógłby być znaczny. Mechanizmy leżące u podstaw tych zmian są słabo poznane, a badania, które mają na celu ich ujawnienie, są krytyczne.

Wykazano, że nawykowa aktywność fizyczna u osób nieciężarnych pozytywnie zmienia metabolizm lipidów poprzez zwiększenie utleniania kwasów tłuszczowych (Martin 1996), ale nie badano wpływu aktywności fizycznej na metabolizm lipidów matki podczas ciąży. Ze względu na wcześniejsze badania sugerujące, że zmienione wewnątrzmaciczne środowisko metaboliczne może odgrywać znaczącą rolę w programowaniu płodu (Heerwagen 2010), uzasadnione jest przekonanie, że poprawa metabolizmu lipidów matki może przyczynić się do lepszych wyników metabolicznych noworodków u kobiet w ciąży wykonujących ćwiczenia fizyczne. Wstępne dane z naszej grupy wykazały, że u otyłych i szczupłych kobiet w ciąży szybkość utleniania lipidów była istotnie skorelowana z masą urodzeniową potomstwa; sugerując, że metabolizm lipidów matki może przyczyniać się do wyników metabolicznych noworodków. U nieaktywnych zawodowo kobiet w ciąży, upośledzona zdolność utleniania lipidów w połączeniu ze znaną zwiększoną fizjologiczną lipolizą tkanki tłuszczowej występującą w czasie ciąży i otyłości może skutkować nadmiarem nieutlenionych kwasów tłuszczowych w osoczu, które prawdopodobnie ulegają ponownej estryfikacji w tkance tłuszczowej i (lub) płód. Ta seria zdarzeń może przyczynić się do zwiększonej otyłości u matek i noworodków.

Ponadto wytwarzanie nadmiaru reaktywnych form tlenu, znanych produktów ubocznych metabolizmu lipidów, może przyczyniać się do zmienionych/nieprawidłowych profili stresu oksydacyjnego u otyłych kobiet w ciąży. Reaktywne formy tlenu są regulowane w górę podczas ciąży fizjologicznej, jak również otyłości innej niż ciężarna, a badania sugerują, że stres oksydacyjny może być związany z gorszymi wynikami noworodków (Heerwagen 2010). Wykazano, że u osób niebędących w ciąży długoterminowa aktywność fizyczna poprawia profile stresu oksydacyjnego (Fisher-Wellman 2009). Dlatego kobiety, które ćwiczą w czasie ciąży, mogą mieć również wyższą zdolność antyoksydacyjną i niższe markery stresu oksydacyjnego; z których oba mogą przyczynić się do korzystnych wyników noworodków. Jednak nie zostało to jeszcze zbadane.

Uważa się również, że otyłość niekorzystnie wpływa na metabolizm lipidów, stres oksydacyjny i wyniki noworodków w czasie ciąży. Dlatego planujemy porównać te parametry u otyłych kobiet w ciąży aktywnych i otyłych nieaktywnych zawodowo. Ten projekt badania pozwoli nam porównać grupy w celu ustalenia, czy niekorzystny metabolizm lipidów matki i profile stresu oksydacyjnego oraz wyniki metaboliczne noworodków (otyłość i insulinooporność) są bardziej związane z brakiem aktywności fizycznej lub otyłością. Wcześniejsze badania z udziałem dorosłych nieciężarnych sugerowały, że obecność chorób współistniejących jest bardziej skorelowana z poziomem aktywności fizycznej niż z masą ciała (Blair 1989, 1999, Sui 2007). Odkrycie to jest sprzeczne z większością wcześniejszej literatury na temat ciąży, która sugeruje, że „otyłość może być najczęstszym zagrożeniem dla zdrowia rozwijającego się płodu” (Heerwagen 2010). Wiedza na temat metabolizmu lipidów matki i profili stresu oksydacyjnego oraz ich związków z wynikami noworodków u aktywnych i nieaktywnych ciężarnych kobiet może kierować stylem życia i interwencjami medycznymi ukierunkowanymi na czynniki, które mogą przyczyniać się do słabych wyników w ciąży z otyłością. Obecnie zebraliśmy dane dotyczące szczupłych, nieaktywnych zawodowo kobiet w ciąży, które można wykorzystać do porównania na koniec całego gromadzenia danych.

Jest to pierwsze badanie mające na celu zbadanie związku między aktywnością fizyczną, metabolizmem lipidów i stresem oksydacyjnym w otyłych ciążach. Przewidujemy, że wyniki proponowanego badania wykażą znaczenie aktywnego fizycznie trybu życia w czasie ciąży (niezależnie od masy ciała) dla maksymalizacji krótko- i długoterminowego zdrowia noworodka. Ponadto mamy nadzieję, że te wyniki zachęcą kobiety otyłe i z nadwagą w wieku rozrodczym do pozostania lub podjęcia aktywności fizycznej poprzez wykazanie, że brak aktywności fizycznej ma większy wpływ na złe wyniki noworodków niż otyłość. Odkrycia te są wyjątkowe, ponieważ znaczna część aktualnej literatury koncentruje się na negatywnym wpływie otyłości matki na wyniki noworodków. Blaira i in. konsekwentnie wykazał w populacjach nieciężarnych, że brak aktywności fizycznej jest silniejszym predyktorem śmiertelności z jakiejkolwiek przyczyny niż otyłość (Blair 1989, 1999). Podobnie uważamy, że aktywność fizyczna w ciąży jest ważniejsza niż zwykłe utrzymanie prawidłowej masy ciała w poprawie wyników noworodków. Pomysł ten jest nowatorski i innowacyjny, ponieważ wcześniej nie był badany w odniesieniu do ciąży i wyników ciąży.

Oprócz określenia wpływu regularnej aktywności fizycznej na wyniki noworodków, pomiar metabolizmu lipidów matki i profili stresu oksydacyjnego dostarczy cennej wiedzy na temat mechanizmów odpowiedzialnych za lepsze wyniki u aktywnych fizycznie kobiet w ciąży. Również mierzenie metabolizmu lipidów matki i profili stresu oksydacyjnego podczas ćwiczeń jest nowatorskie i klinicznie wnikliwe. Ten paradygmat może ujawnić zmiany w metabolizmie matki i/lub profilach stresu oksydacyjnego, które mogą nie zostać wykryte podczas pomiaru tych czynników w spoczynku. Ponadto mierzenie metabolizmu i stresu oksydacyjnego podczas ćwiczeń jest przydatne klinicznie, ponieważ dostarcza informacji o metabolizmie matki podczas czynności, które będą naśladować codzienne zadania związane ze stylem życia, takie jak opieka nad dziećmi, prace domowe itp. (~3-5 METS). Zatem ten projekt badania zapewni nam cenny wgląd i lepsze zrozumienie metabolizmu lipidów matki i profili stresu oksydacyjnego podczas codziennych czynności związanych ze stylem życia.

METODY

Przedmioty:

Wszystkie kobiety, które szukają opieki prenatalnej w Women's Health Clinic w Barnes Jewish Hospital/Washington University, zostaną przebadane pod kątem włączenia BMI na podstawie wywiadu w klinice. Badane będą rekrutowane pod koniec drugiego trymestru w poradni zdrowia kobiet po zapytaniu o ich nawyki związane z ćwiczeniami. Wszystkie pacjentki spełniające kryterium z toczącą się ciążą zostaną zakwalifikowane do badania. W tym badaniu zostaną porównane 2 grupy kobiet w ciąży między 30 a 35 tygodniem ciąży. Pierwszą grupę stanowić będą kobiety otyłe nieaktywne zawodowo, a drugą aktywne kobiety otyłe. Zrekrutujemy ~15 osób na grupę (N=30). Grupy będą dobierane pod względem wyścigowym.

Obliczanie rozmiaru próbki Dane z Pomeroy i wsp. w 2012 roku wykazały, że przy użyciu akcelerometru do pomiaru aktywności fizycznej i pletyzmografii przemieszczenia powietrza do pomiaru składu ciała noworodka (te same pomiary, które proponujemy zastosować), współczynnik korelacji Spearmana pokazujący związek między poziom aktywności fizycznej i beztłuszczowa masa noworodka wynosi r=0,5226. Wykorzystując tę ​​wartość R i alfa 0,05, potrzebnych jest łącznie 30 uczestników (15 na grupę), aby odpowiednio zasilić nasze badanie na poziomie 0,85 (beta=0,15).

Procedury badania:

Wszystkie procedury badawcze zostaną przeprowadzone w Instytucie Nauk Klinicznych i Translacyjnych Instytutu Badań Klinicznych (CRU) Washington University School of Medicine (WUSM).

Wizyta CRU nr 1 z 2: Skład ciała i ocena sprawności (32-37 tydzień ciąży):

Skład ciała matki:

Przeprowadzony zostanie pomiar fałdu skórnego w celu określenia składu ciała matki (% tkanki tłuszczowej). Zostanie to wykonane przez uciśnięcie fałd skóry w 7 miejscach za pomocą suwmiarki i zarejestrowanie jej grubości, jak opisano wcześniej (Jackson i Pollock 1980).

Poziomy sprawności fizycznej matki:

Poziom sprawności matki zostanie oceniony za pomocą testu cyklu submaksymalnego na rowerze poziomym. Badani siedzą wygodnie na rowerze, gdy pedały są odpowiednio wyregulowane, tak aby kolano było lekko zgięte, gdy nogi są wyprostowane. Następnie przejdą submaksymalny wieloetapowy test ergometru rowerowego YMCA zgodnie z wytycznymi ACSM dotyczącymi testów wysiłkowych i zaleceń (Thompson 2010). Sady i współpracownicy doszli do wniosku, że metoda ekstrapolacji VO2-tętna jest najdokładniejszym sposobem przewidywania VO2max w czasie ciąży (1985), a test YMCA wykorzystuje tę metodę. W celu monitorowania częstości akcji serca podczas próby wysiłkowej zostanie zastosowane 3-odprowadzeniowe EKG.

Poziomy aktywności fizycznej matki:

Dzienna aktywność fizyczna matki zostanie oceniona w tygodniu następującym po tych testach za pomocą akcelerometru ActiGraph GT3X+ (ActiGraph LLC, Pensacola, Floryda) w celu obiektywnego zmierzenia dziennego poziomu aktywności fizycznej. Dane ActiGraph będą zbierane przez siedem kolejnych dni na niedominującym nadgarstku przy częstotliwości 30 Hz. Czas spędzony na siedzących i aktywnych zajęciach (lekkich, związanych ze stylem życia, umiarkowanych, intensywnych i bardzo intensywnych) zostanie obliczony przy użyciu algorytmów Freedsona i współpracowników korzystających z oprogramowania ActiGraph (Freedson 1998). Zmierzymy również subiektywnie poziom aktywności fizycznej matki za pomocą Kwestionariusza Aktywności Fizycznej Ciąży (PPAQ). PPAQ jest ważnym i wiarygodnym instrumentem do pomiaru poziomu aktywności fizycznej w czasie ciąży (Chasan-Taber 2011). PPAQ nie tylko dostarczy nam dodatkowych szczegółów na temat ich poziomów aktywności, ale pozwoli nam uwzględnić działania, których aktygraf może nie być w stanie wykryć (tj. jazda na rowerze stacjonarnym).

Spożycie i skład diety:

Aby uwzględnić różnice w diecie, badani wypełnią Kwestionariusz Historii Dietetyki National Institutes of Health II. Ta ocena diety została rygorystycznie zweryfikowana (Subar 2001) i jest szeroko stosowana w wielu różnych populacjach. Wcześniejsza literatura pokazuje również, że kwestionariusze historii żywienia są ważne i powtarzalne wśród populacji ciężarnych (Vioque 2013).

Wizyta CRU nr 2 z 2: Metabolizm lipidów podczas badania wysiłkowego (32-37 tydzień ciąży):

Po uzyskaniu wzrostu, wagi i funkcji życiowych cewnik (IV) zostanie umieszczony w żyle ręki i podgrzewany w komorze grzewczej przed każdym pobraniem krwi. Uczestnicy będą odpoczywać przez około 30 minut przed pomiarem szybkości utleniania lipidów za pomocą kalorymetrii pośredniej (True One 2400, Parvo Medics, Sandy, UT). Uczestnicy kładą się na wznak, podczas gdy nad ich głowami umieszcza się kaptur na 15 minut w celu pomiaru zużycia tlenu i produkcji dwutlenku węgla w celu określenia szybkości utleniania lipidów34. Po wykonaniu wstępnego pomiaru kalorymetrii pośredniej uzyskany zostanie podstawowy pobór krwi. Bazowe poziomy insuliny i glukozy zostaną wykorzystane do obliczenia insulinooporności matki za pomocą homeostatycznego modelu oceny insulinooporności (HOMA-IR). Po tym pobraniu krwi uczestnicy będą ćwiczyć przy około 50% przewidywanego VO2max (na podstawie testu submaksymalnego cyklu YMCA) przez 30 minut na ergometrze rowerowym leżącym (Lode Corvial, InMed, Nowa Południowa Walia, Australia). Krew będzie pobierana w różnych punktach czasowych podczas ćwiczeń. Kalorymetria pośrednia (przy użyciu ustnika, klipsa na nos i oprogramowania do ćwiczeń) będzie również wykonywana przez 2 minuty, aby zmierzyć utlenianie lipidów i całkowite zużycie tlenu przez organizm podczas ćwiczeń o niskim poziomie intensywności. Po zakończeniu ćwiczeń uczestnicy wrócą do pozycji leżącej. Zostanie pobrana regeneracyjna krew i przeprowadzona zostanie kalorymetria pośrednia.

Krew pobrana w różnych punktach czasowych zostanie wykorzystana do pomiaru glukozy, insuliny, wolnych kwasów tłuszczowych, reaktywnych form tlenu (F2-izoprostany metodą spektrometrii mas (określane również jako 8-izo-PGF2α) (Milne 2007)) oraz całkowitej pojemności antyoksydacyjnej (Oznaczenie całkowitej zdolności przeciwutleniającej (TAC), Cell Biolabs, Inc., San Diego, CA). Wszystkie te pomiary pomogą nam lepiej zrozumieć oporność na insulinę, stres oksydacyjny i mechanizmy, które mogą przyczyniać się do obu stanów.

Poród:

Podczas porodu zostanie zmierzona waga matki i określony zostanie przyrost masy ciała w czasie ciąży. Otrzymana zostanie również masa noworodka, długość i obwód głowy. Niemowlę HOMA-IR i dostarczanie kwasów tłuszczowych do płodu zostaną określone poprzez pomiar stężenia glukozy, insuliny i kwasów tłuszczowych w osoczu krwi pępowinowej podczas porodu. W ciągu 48 godzin od porodu skład ciała noworodka (masa tłuszczowa i beztłuszczowa) zostanie zmierzony za pomocą pomiaru grubości fałdów skórnych i pletyzmografii przemieszczenia powietrza (Pea Pod, Life Measurement, Inc., Concord, CA) w CRU w WUSM.

Analiza statystyczna: ANOVA z powtarzanymi pomiarami (grupa x czas) zostanie wykorzystana do porównania szybkości utleniania lipidów i profili stresu oksydacyjnego między dwiema grupami w czasie ciąży przed, w trakcie i po wysiłku fizycznym. Współczynniki korelacji momentu iloczynu Pearsona dla zmiennych o rozkładzie normalnym i współczynniki rzędu Spearmena dla zmiennych o rozkładzie innym niż normalny zostaną wykorzystane do zbadania zależności między szybkością utleniania lipidów matki, markerami stresu oksydacyjnego w osoczu i wynikami metabolicznymi noworodka. Możemy również wykorzystać analizę regresji do zbadania związku między poziomem aktywności fizycznej matek u otyłych kobiet a składem ciała noworodka i/lub insulinoopornością (podobnie jak Pomeroy i wsp. 2012 dokonali u ciężarnych kobiet z prawidłową masą ciała).