Badanie wpływu porannych i wieczornych ćwiczeń na regulację poziomu glukozy u dorosłych ze stanem przedcukrzycowym (TExIS)

Rekrutacja uczestników, weryfikacja i randomizacja. Uczestnicy (n=20, kobiety=10) zostaną rekrutowani z kampusu medycznego Uniwersytetu Kolorado w Denver Anschutz (CU AMC) i otaczającego go obszaru metra Denver za pośrednictwem e-maili i ulotek kampusu. Ochotnicy spełniający wstępne kryteria kwalifikacyjne zostaną umówieni na osobistą wizytę przesiewową, obejmującą badania przesiewowe w badaniach przesiewowych (hormon tyreotropowy (TSH), pełna morfologia krwi (CBC), kompleksowy panel metaboliczny (CMP), panel lipidowy, hemoglobina glikowana (A1c), test ciążowy z moczu u kobiet (beta ludzka gonadotropina kosmówkowa), elektrokardiogram 12-odprowadzeniowy (EKG), przegląd wywiadu i badanie fizykalne u lekarza lub specjalisty zaawansowanej praktyki. Potencjalni uczestnicy wypełnią kwestionariusz gotowości do aktywności fizycznej (PAR-Q), aby dokładniej sprawdzić przeciwwskazania do ćwiczeń. 38 Potencjalni uczestnicy zostaną również poddani badaniu przesiewowemu pod kątem obturacyjnego bezdechu sennego za pomocą WatchPat (Itamar Medical, Izrael), przy czym wskaźnik bezdechu spłyconego oddechu > 5 wyklucza badanie, ponieważ znacząco wpływa na metabolizm ogólnoustrojowy. WatchPat wykorzystuje kombinację napięcia tętniczego obwodowego, pulsoksymetrii, tętna, akcelerometrów i czujnika chrapania do pomiaru pobudzenia związanego z wysiłkiem oddechowym i został zatwierdzony. 39,40 Uczestnicy, którzy spełniają poniższe kryteria kwalifikacyjne do badania, zostaną losowo przydzieleni blokowo w stosunku 1:1 (ze względu na płeć), aby jako pierwsi ukończyli AM-Ex lub PM-Ex w badaniu krzyżowym.

Protokół badania i oceny. Badanie zostanie przeprowadzone w Centrum Zdrowia i Wellness CU AMC Anschutz (AHWC) oraz Centrum Badań Klinicznych i Translacyjnych CU AMC (CTRC). Aby uzyskać szczegółowe informacje na temat AHWC i CTRC, zobacz Obiekty i inne zasoby. Uczestnicy zostaną poddani ocenie na początku i ponownie po spełnieniu każdego z warunków ćwiczeń.

Nadzorowane warunki ćwiczeń AM i PM. Uczestnicy ukończą 3-dniowe ćwiczenia aerobowe (Uwaga: wykazano, że 1 sesja ćwiczeń powoduje zmianę poziomu melatoniny). Ćwiczenia będą wykonywane przy 70% przewidywanego dla wieku MHR przez 45 minut dziennie. Okna czasowe ćwiczeń dla poszczególnych uczestników zostaną określone na podstawie zwykłego czasu budzenia się danej osoby (mierzonego za pomocą aktygrafii), przy czym AM-Ex będzie występował w godzinach 0–3 godzin, a PM-Ex będzie miał miejsce w godzinach 9–12 godzin po zwyczajowym czasie budzenia. Te okna czasowe zostały wybrane w celu zdefiniowania poranka i wieczoru z kilku powodów. Po pierwsze, podczas tradycyjnego dnia pracy większość dorosłych ćwiczy przed snem lub po dniu pracy. Po drugie, wykazano, że w tych oknach czasowych wzorce dobowe SI i melatoniny są najbardziej widoczne i spójne. 13,35 Sesje ćwiczeń będą wykonywane na bieżni w AHWC i nadzorowane przez personel badawczy. Noszone będą monitory tętna (Polar H10), aby zapewnić osiągnięcie docelowej intensywności. Dla każdej sesji rejestrowany będzie czas sesji (pora dnia), czas trwania i średnia intensywność. Sesje ćwiczeń będą oddzielone 3-4-tygodniowym okresem bez treningu, aby zminimalizować wpływ treningu na SI i uwzględnić fazy cyklu menstruacyjnego, ponieważ wykazano, że różne fazy menstruacyjne wykazują różny SI.

Recepta dietetyczna. Podczas każdego schorzenia uczestnicy zostaną poproszeni o stosowanie zbilansowanej diety składającej się z około 50% węglowodanów, 30% tłuszczu i 20% białka. Wybrano dietę kontrolowaną, aby zmniejszyć wpływ różnych składów posiłków w badaniu klamrą insulinową następnego dnia, dzięki czemu można było zbadać standaryzowany dzień wolnego życia za pomocą CGM.

Oceny. Wszystkie pomiary zostaną wykonane na początku i po każdym warunku ćwiczeń.

Wrażliwość na insulinę (klamra hiperinsulinemiczno-euglikemiczna): Protokół wywodzący się z oryginalnego badania walidacyjnego klamry glukozowej. 45 Po całonocnym poszczeniu przez 12 godzin uczestnicy przybędą do CTRC 1 godzinę po zwykłej godzinie pobudki, gdzie zostaną wykonane podstawowe parametry życiowe i poziom glukozy we krwi włośniczkowej. Personel pielęgniarski umieści dwie kroplówki na przeciwległych ramionach, jedną w żyle łokciowej i jedną w nadgarstku. Insulina (42 jednostki/700 ml stężenia NS) zostanie rozpoczęta w dawce 40 mU/m2/min, a 20% roztwór dekstrozy zostanie również rozpoczęty i dostosowywany w celu utrzymania poziomu glukozy we krwi włośniczkowej na poziomie 90 ng/dl. Oznaczenie fosforanu potasu (5 mmol/100 ml NS) będzie również oznaczane z szybkością 4 ml/h, aby zapobiec hipokaliemii. Po 100 minutach euglikemii, co 10 minut x3 będzie oznaczany poziom glukozy we krwi włośniczkowej i insuliny w surowicy. Po 120 minutach zostanie pobrany poziom glukozy, insuliny, trójglicerydów, FFA, gliceryny i mleczanu w surowicy, wlew insuliny zostanie zatrzymany, a pacjent otrzyma posiłek. Trzydzieści minut po posiłku zostanie odstawione podawanie dekstrozy, a uczestnik będzie monitorowany pod kątem hipoglikemii aż do wypisu ze szpitala. SI zostanie obliczony na podstawie szybkości wlewu glukozy, utraty glukozy z moczem i korekty przestrzeni za pomocą wzoru opisanego wcześniej.

Średni poziom glukozy w organizmie wolno żyjącym, czas w zakresie (TIR) ​​i zmienność poziomu glukozy (ciągły monitor poziomu glukozy): System ciągłego monitorowania poziomu glukozy (CGM; FreeStyle Libre Pro; Abbott Industries, Chicago, IL, USA) zostanie umieszczony pierwszego dnia warunki podstawowe i ćwiczenia. Uczestnicy badania zostaną przeszkoleni w zakresie konserwacji urządzenia. Uczestnicy będą nosić monitor przez 5 dni i zwrócić urządzenie po wizycie kontrolnej (urządzenie na miejscu od 1 do 5 dnia). W skrócie, czujnik wprowadza się pod kątem 45° tuż pod skórę na ramieniu uczestnika za pomocą wyjmowanej igły wprowadzającej. Pozostawia się małą, elastyczną elektrodę, która pozostaje wszczepiona w skórę przez 5 dni. Zakładanie jest szybkie i powoduje bardzo niewielki dyskomfort. Glukoza w płynie śródmiąższowym uczestnika reaguje z warstwą oksydazy glukozowej czujnika, wytwarzając sygnał elektryczny rejestrowany przez odbiornik cyfrowy. System przechowuje średnią wartość glukozy co 15 minut, a uczestnicy nie będą widzieć wszystkich danych dotyczących glukozy. Wszystkie dane dotyczące poziomu glukozy są pobierane za pośrednictwem czytnika skanującego, który zostanie wykorzystany przed usunięciem urządzenia.

Przesunięcie melatoniny w ślinie przyćmionej (DLM-Off): Uczestnicy zostaną pouczeni, aby przez czas trwania badania unikać leków dostępnych bez recepty, produktów melatoninowych lub suplementów zawierających melatoninę. Na dzień przed badaniem DLM-Off uczestnicy zostaną poinstruowani, aby unikać kofeiny, alkoholu, marihuany i niesteroidowych leków przeciwzapalnych oraz będą przestrzegać przepisanej diety. Wieczorem przed badaniem DLM-Off zostaną poinstruowani, aby umieścić przy łóżku okulary blokujące światło, 1 probówkę do pobierania śliny, dziennik próbek i długopis oraz ustawić budzik na następny dzień o zwykłej porze pobudki. Rankiem w dniu zbiórki DLM-Off uczestnicy pozostaną w łóżkach i natychmiast założą okulary blokujące światło. Pięć minut po przebudzeniu uczestnicy pobierają pierwszą próbkę śliny do probówki przy łóżku i rejestrują czas. Pobieranie śliny zakończy się w ciągu 5 minut. Probówka ta zostanie umieszczona w zamrażarce i przetransportowana przez uczestnika do CTRC na lodzie. Gogle blokujące światło będą noszone do czasu przybycia do CTRC w pomieszczeniu z kontrolowanym światłem. Próbki śliny będą następnie pobierane przez personel badawczy co godzinę od 1. do 5. po przebudzeniu.

Kortyzol AM w surowicy: Po przybyciu do CTRC na wizytę pokontrolną i po umieszczeniu dożylnym klamry hiperinsulinemiczno-euglikemicznej (patrz powyżej), przed rozpoczęciem wlewu insuliny zostanie pobrana próbka krwi na obecność kortyzolu w surowicy AM.

Aktywność fizyczna (PA) i siedzący tryb życia (SB) mierzone urządzeniem: w przypadku każdego schorzenia PA i SB będą mierzone za pomocą monitora aktywności activPAL (Technologie PAL: Glasgow, Szkocja). activPAL zostanie przekazany uczestnikowi pierwszego dnia stanu chorobowego i zwrócony podczas wizyty pokondycyjnej. activPAL to małe (53 x 35 x 7 mm) i lekkie (15 gramów) urządzenie, które wykorzystuje informacje uzyskane z akcelerometru na temat pozycji uda do oszacowania czasu spędzonego w różnych pozycjach ciała (tj. siedzenia/leżenia, stania i chodzenia). Urządzenie mocuje się za pomocą niealergicznej podkładki samoprzylepnej i umieszcza na linii środkowej uda, w jednej trzeciej odległości między biodrem a kolanem, i zostało zatwierdzone jako obiektywny pomiar PA i SB.

Długość snu, jakość snu i czas snu (aktygrafia nadgarstka, kwestionariusz): Aktygrafia nadgarstka (Actiwatch, Philips Respironics) jest dobrze sprawdzona w ocenie czasu trwania i jakości snu i jest powszechnie stosowana do oceny snu swobodnego48. Actiwatch będzie noszony na niedominującym nadgarstku przez 5 kolejnych dni. Oprócz oceny snu za pomocą Actiwatch, uczestnicy zostaną poproszeni o prowadzenie dziennika snu przez te same 5 dni. Dziennik snu będzie zawierał godzinę snu, godzinę pobudki, drzemki w ciągu dnia i ocenę jakości snu. Senność w ciągu dnia będzie oceniana za pomocą Skali Senności Epworth (ESS). ESS zapewnia prawidłową miarę senności w ciągu dnia w ciągu ostatnich siedmiu dni.

Chronotyp: Indywidualny chronotyp zostanie zmierzony podczas wizyty początkowej za pomocą Kwestionariusza Poranka-Wieczoru (MEQ).

Śledzenie miesiączki: W przypadku uczestniczek miesiączkujących podczas wizyty przesiewowej zostanie zebrany wywiad dotyczący miesiączki, a ciąża zostanie stwierdzona na podstawie testu ciążowego z moczu przed wystąpieniem każdego schorzenia. Osoby aktywne seksualnie będą zobowiązane do stosowania antykoncepcji przez cały czas trwania protokołu badania. Każdy pomiar (wartość bazowa, warunek 1 i warunek 2) będzie oddzielony 28-dniowymi odstępami, co odpowiada cyklowi menstruacyjnemu większości miesiączkujących uczestniczek. Uczestniczki miesiączkujące zostaną poddane ocenie w fazie folikularnej, a zalecenie ćwiczeń rozpocznie się w 1. dniu cyklu miesiączkowego.

Plan analityczny Obliczanie mocy Nasze szacunki dotyczące wielkości próby i mocy opierały się na podobnym badaniu badającym wpływ szybkiego chodzenia na SI u starszych kobiet. Aby osiągnąć 80% mocy za pomocą dwustronnego testu t dla par dla tego projektu skrzyżowania 2x2, konieczna jest wielkość próbki n=20. W tym oszacowaniu mocy przyjęto średnią różnicę 412 µmol/min w klirensie glukozy (Rd), przy założeniu odchylenia standardowego różnic w parach wynoszącego 626,2 µmol/min, a poziom istotności wynosi 0,05. Przewidując, że odsetek osób przerywających naukę wyniesie 20%, do badania zostanie zapisanych 25 uczestników, aby uzyskać ostateczną wielkość próby wynoszącą 20 uczestników, którzy spełnili wszystkie warunki.

Analizy statystyczne dla celów 1 i 2 Analizy zostaną przeprowadzone przy użyciu oprogramowania SAS 9.4 (SAS Institute, Inc (Cary, NC, USA)). Zastosowane zostaną konwencjonalne podejścia do interpretacji i raportowania wyników analiz statystycznych (do wszystkich testów hipotez stosowane będą dwustronne wartości p i 95% przedziały ufności oraz poziomy istotności 0,05). Podstawowym porównaniem będzie zmiana SI (ćwiczenie – wartość bazowa) przy różnych warunkach ćwiczeń. Zbadane zostaną potencjalne zmiany w zakresie SI, zmienności glikemii, czasu wyłączenia DLM, wartości szczytowej i offsetu kortyzolu w surowicy, ekspozycji na światło, aktywności fizycznej niezwiązanej z ćwiczeniami, czasu siedzenia, czasu trwania/godziny snu oraz jakości snu/subiektywnej senności. Zmiany w obrębie grupy będą analizowane przy użyciu dwustronnych testów t dla par dla danych o rozkładzie normalnym. Zmienne ciągłe zostaną ocenione pod kątem normalności, a transformacje zostaną wykorzystane w przypadku danych o rozkładzie normalnym. Różnice między grupami zostaną zbadane przy użyciu powtarzanych pomiarów ANOVA dla zmiennych o rozkładzie normalnym. Obliczone zostaną statystyki podsumowujące dotyczące wyników wykonalności i akceptowalności.