Ćwiczenia, mikroflora jelitowa i cukrzyca typu 2 (Ex-GM-T2D)

Cukrzyca typu 2 to globalna epidemia metaboliczna i główne globalne zagrożenie dla zdrowia. W 2021 r. na cukrzycę chorowało 537 milionów dorosłych w wieku 20–79 lat na całym świecie. T2D wiąże się z zagrażającymi życiu powikłaniami mikronaczyniowymi i makronaczyniowymi, które w ogromnym stopniu przyczyniają się do śmiertelności i niepełnosprawności na całym świecie. T2D definiuje się jako hiperglikemię na czczo, która jest w dużej mierze wtórna do niewystarczającego działania insuliny. T2D jest zwykle poprzedzona stanem pośredniej hiperglikemii lub Pre-D, który charakteryzuje się nieprawidłową glikemią na czczo (IFG), nieprawidłową tolerancją glukozy (IGT) lub obydwoma i znacznie zwiększa ryzyko T2D. W T2D, chociaż poziom insuliny jest prawidłowy lub wysoki, tkanki takie jak wątroba, mięśnie szkieletowe i tkanka tłuszczowa stają się oporne na insulinę, co powoduje wysoki poziom glukozy we krwi. T2D wiąże się z ogólnoustrojową reakcją zapalną, która wydaje się być niezależnym czynnikiem ryzyka rozwoju T2D. Ponadto u osób chorych na T2D środowisko wewnętrzne jest zwykle bardziej utleniające niż osoby zdrowe. Stwierdzono, że stres oksydacyjny wywołany hiperglikemią wpływa na kaskadę sygnalizacyjną insuliny i zmniejsza transkrypcję genu GLUT4, a także zmienia aktywność mitochondriów. Patofizjologię T2D powiązano także ze składem GMO. Sugeruje się, że dysbioza w GMO odgrywa centralną rolę w patogenezie insulinooporności i T2D poprzez kilka mechanizmów.

Ustalono ważną rolę regularnych ćwiczeń w zapobieganiu i leczeniu T2D. Większość korzyści płynących z ćwiczeń w leczeniu i zapobieganiu T2D osiąga się poprzez adaptację mięśni szkieletowych, co z kolei powoduje ostrą i przewlekłą poprawę działania insuliny. Ćwiczenia mają również działanie przeciwzapalne. Pojawiające się dowody sugerują, że ćwiczenia mogą również korzystnie wpływać na T2D poprzez poprawę składu GMO. Najbardziej obiecującym efektem regularnych ćwiczeń jest zmiana GMO w kierunku zdrowszego składu mikrobiologicznego poprzez produkcję bardziej zróżnicowanej GMO, zmniejszenie społeczności bakterii chorobotwórczych i zwiększenie liczby bakterii wytwarzających SCFA. Jednakże wpływ ćwiczeń na strukturę i funkcję GM u osób z T2D jest słabo poznany, ponieważ jak dotąd przeprowadzono jedynie ograniczoną liczbę badań w tej dziedzinie.

Według wstępnej analizy mocy (błąd prawdopodobieństwa 0,05 i moc statystyczna 80%) uznano, że wielkość próby wynosząca 8–10 uczestników w grupie jest odpowiednia do wykrycia statystycznie znaczących zmian pomiędzy badaniami. W związku z tym ≥60 osób w średnim wieku zostanie ocenionych pod kątem kwalifikowalności do udziału w badaniu. Badanie zostanie przeprowadzone w układzie równoległym, randomizowanym i kontrolowanym. Uczestnicy zostaną przede wszystkim poinformowani o przebiegu badania, korzyściach i możliwych zagrożeniach, a także podpiszą formularz świadomej zgody na udział w badaniu. Wszystkie kwalifikujące się osoby dostarczą próbki krwi w celu oznaczenia poziomu glukozy we krwi na czczo, hemoglobiny glikozylowanej (HbA1c) i insuliny w osoczu na czczo, a także poddadzą się doustnemu testowi tolerancji glukozy (OGTT) w celu określenia swojego profilu glikemicznego, zgodnie z którym zostaną scharakteryzowane jako osoby z prawidłową tolerancją glukozy (NGT), osoby ze stanem przedcukrzycowym (pre-D) lub osoby z cukrzycą typu 2 (T2D). Poziomy aktywności fizycznej będą również oceniane za pomocą Międzynarodowego Kwestionariusza Aktywności Fizycznej (IPAQ). Następnie uczestnicy każdego etapu tolerancji glukozy zostaną losowo przydzieleni do 12 tygodni regularnych połączonych ćwiczeń aerobowych i oporowych zgodnie z wytycznymi dla osób w wieku przed D i T2D lub do prowadzenia siedzącego trybu życia przez 12 tygodni. Zatem sześć grup interwencyjnych będzie wyglądało następująco: i) grupa NGT (NGTG), osoby NGT – bez ćwiczeń, ii) grupa ćwicząca NGT (NGTG+Ex), osoby NGT, które będą uczestniczyć w treningu i roztrenowaniu, iii) pre-D grupa (pre-DG), osoby pre-D - bez ćwiczeń, iv) grupa ćwiczeniowa pre-D (Pre-DG+Ex), osoby pre-D, które będą uczestniczyć w szkoleniu i przeszkoleniu, v) grupa T2D (T2DG), Osoby T2D – brak ćwiczeń oraz vi) grupa ćwiczeniowa T2D (T2DG+Ex), osoby T2D, które będą uczestniczyć w szkoleniu i roztrenowaniu. Randomizacja warunków zostanie przeprowadzona za pomocą oprogramowania generującego losowe liczby całkowite dostępnego w Internecie (Random.org).

Pomiary bazowe odbędą się w Laboratorium Biochemii, Fizjologii i Żywienia Wysiłku (SmArT Lab) na Wydziale Wychowania Fizycznego i Sportu Uniwersytetu w Tesalii: pomiary fizjologiczne (tętno spoczynkowe, spoczynkowe skurczowe i rozkurczowe ciśnienie krwi, spoczynkowe tempo metabolizmu) , cechy antropometryczne (wysokość ciała, masa ciała, wskaźnik masy ciała), skład ciała (ilość tkanki tłuszczowej, beztłuszczowa masa ciała, masa tłuszczowa, gęstość kości), wydajność mięśni [wydajność tlenowa (VO2max), siła izokinetyczna kończyn dolnych ( izometryczny, koncentryczny i ekscentryczny moment obrotowy prostowników i zginaczy stawu kolanowego), siła chwytu dłoni, siła mięśni (skok w przeciwstawnym ruchu)]. Dodatkowo uczestnicy dostarczą kał do oznaczania składu GMO i metabolitów GMO [krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA)], a także próbki krwi do oznaczania pełnej morfologii krwi (CBC), ogólnoustrojowego zapalenia [czynnik martwicy nowotworu alfa ( TNF-α), interleukina 6 (IL-6), białko C-reaktywne (CRP), zonulina, białko wiążące lipopolisacharydy (LBP)], status redoks we krwi [całkowita zdolność antyoksydacyjna (TAC), katalaza (CAT), karbonylki białek (PC), zredukowany glutation (GSH), utleniony glutation (GSSG), stosunek GSH/GSSG, dialdehyd malonowy (MDA), kwas moczowy, bilirubina] i profil lipidowy [cholesterol całkowity (CHO-T), lipoproteina o małej gęstości (LDL) , lipoproteiny o dużej gęstości (HDL), trójglicerydy (TG)]. Ponadto uczestnicy będą rejestrować swoją dietę za pomocą 7-dniowego okresu przed udziałem w pierwszym warunku eksperymentalnym, a dane dotyczące diety zostaną przeanalizowane. Wszystkie powyższe pomiary zostaną powtórzone po 12 tygodniach interwencji ćwiczeń, a także po 4 tygodniach okresu roztrenowania. Uczestnicy, którzy zostaną przydzieleni do regularnych ćwiczeń, z wyjątkiem VO2max, zostaną poddani dalszej ocenie maksymalnej siły głównych grup mięśni w celu określenia intensywności programu ćwiczeń każdego uczestnika; Określenie wydolności tlenowej i siły mięśni zostanie również powtórzone po czterech tygodniach regularnych ćwiczeń w celu niezbędnego dostosowania intensywności programu ćwiczeń.