Variações glicêmicas induzidas pelo exercício e sistemas híbridos de circuito fechado (SAFE-T1D)

Pessoas com diabetes mellitus tipo 1 (DM1) estão continuamente em risco de hipoglicemia, que é uma das principais barreiras para alcançar o controle glicêmico ideal.

A atividade física (AF) no DM1 é caracterizada por um desequilíbrio entre a produção hepática de glicose e a liberação de glicose no músculo, aumento da sensibilidade à insulina e resposta hormonal contrarreguladora prejudicada. Assim, a AF pode aumentar o risco de hipoglicemia no DM1. A hipoglicemia pode ocorrer durante o exercício, bem como durante a recuperação, e o medo da hipoglicemia geralmente resulta em evitação do exercício ou comportamentos de tratamento supercompensatórios, que por sua vez resultam em pior controle metabólico e aumento do risco cardiometabólico.

A complexidade da homeostase da glicose e um nível insuficiente de tecnologia impedem uma regulação rígida do controle da glicose no sangue (BG). Estudos de pâncreas artificial de circuito fechado mostraram redução no risco de hipoglicemia e aumento no intervalo de tempo (70-180 mg/dl) em pacientes com DM1. Embora esses sistemas funcionem razoavelmente bem na hipoglicemia durante a noite, a prevenção de baixa glicemia durante e imediatamente após o exercício continua sendo um problema, devido à combinação de um aumento dramático na sensibilidade à insulina com o início tardio da insulina subcutânea. Informar a dosagem de insulina de PA pode diminuir esse risco. A resposta glicêmica ao exercício varia de acordo com o tipo de exercício (aeróbico ou resistido), mas também com base na intensidade e duração do exercício. A maioria dos sistemas híbridos de circuito fechado (HCL) existentes usa o sensor de glicose Dexcom G6, que demonstrou boa precisão durante exercícios aeróbicos, de resistência e de treinamento intervalado de alta intensidade (HIIT).

Os sistemas HCL atuais oferecem a possibilidade de anunciar o exercício ao sistema e essa informação é contabilizada no cálculo da dosagem de insulina. Como resultado, o sistema define uma meta glicêmica mais alta, aumenta o fator de sensibilidade à insulina e/ou evita bolus de correção durante o exercício. Esses sistemas têm um bom desempenho na prevenção da hipoglicemia, mas a hiperglicemia compensatória, devido à maior ingestão de carboidratos e menor liberação de insulina, geralmente ocorre. Um dos principais problemas com os sistemas HCL existentes é que o exercício é considerado uma entidade binomial, presente ou ausente, e fatores como intensidade, duração ou tipo de exercício não são levados em consideração. No entanto, essas variáveis ​​do exercício podem contribuir para eliciar respostas glicêmicas completamente diferentes ao exercício. Ainda mais, esses sistemas não levam em conta o efeito retardado do exercício, ou seja, a chamada atividade de bordo (AOB), uma representação quantitativa da AF realizada anteriormente que ainda está afetando os níveis de GS, e que é responsável por a hipoglicemia pós-exercício, às vezes várias horas após uma sessão de exercício. As recomendações atuais sobre como gerenciar os níveis de BG no exercício ainda não foram totalmente testadas no contexto de um sistema de circuito fechado.

O presente estudo visa desenvolver um algoritmo novo e aprimorado que usa informações sobre variáveis ​​de exercício/atividade física para prever variações glicêmicas e modular a terapia com insulina de acordo, a fim de evitar hipo e hiperglicemia e manter os níveis glicêmicos na faixa desejada. Este objetivo principal deve ser alcançado em várias etapas. A primeira etapa consistirá na coleta de dados. Os dados relativos ao exercício/actividade física serão recolhidos em dois contextos diferentes. Primeiro, através das diferentes sessões de exercícios, serão coletados dados relacionados ao exercício derivados do monitor de frequência cardíaca e das máquinas de treinamento de força. Em segundo lugar, os dados relativos à atividade física espontânea/comportamento sedentário, fora do ambiente experimental, serão coletados por meio de rastreadores de movimento. Dados relativos às variações glicêmicas, derivados de CGMs e dados relativos à ingestão de insulina e carboidratos de bombas de insulina e diários alimentares. Por meio das sessões experimentais de exercícios, os pesquisadores poderão avaliar a eficácia dos sistemas híbridos de circuito fechado na manutenção dos níveis de glicose dentro da faixa (70-180 mg/dl) e na prevenção de hipo e hiperglicemia, durante e após o exercício de diferentes durações. , intensidades e tipos. Em uma segunda etapa, serão investigadas as relações entre as variáveis ​​de exercício derivadas de ambas as sessões experimentais e o monitoramento da AF fora das sessões experimentais e as variações glicêmicas, insulínicas e de carboidratos com a atividade física.

A terceira e última etapa incluirá mais análises de dados, testes, modelagem e simulações in silico para estimar o desempenho de um novo sistema de suporte à decisão para dosagem de insulina informada por PA em relação à dosagem de insulina padrão.

Desenho do estudo Participantes Cinquenta homens e mulheres com DM1 participarão do estudo. Teste preliminar Ao assinar o consentimento informado, os dados iniciais dos participantes serão coletados. Em seguida, os testes preliminares serão realizados no Laboratório de Fisiologia do Exercício da Universidade de Roma Foro Italico. O consumo máximo de oxigênio cardiopulmonar (VO2pico) será avaliado por meio de um teste de exercício em cicloergômetro graduado (Lode, Groningen, Holanda) até a exaustão voluntária. A potência máxima (Wmáx) alcançada durante o teste será utilizada para padronizar a prescrição de exercícios.

O teste de 1-RM será realizado para avaliação da força muscular dinâmica máxima. O teste será realizado antes da randomização, para movimentos de empurrar da parte inferior do corpo e movimentos de empurrar e puxar da parte superior do corpo nos aparelhos leg press, chest press e linha baixa Biostrength®, respectivamente (Technogym S.p.A., Cesena, Itália). A avaliação de 1-RM será útil para a determinação da carga dos indivíduos durante o programa de exercícios. Durante o teste, a velocidade do movimento será registrada para análise do pico de potência muscular. Antes de serem designados para qualquer um dos testes de exercícios, os participantes serão solicitados a usar um monitor de atividade GENEActiv no pulso por sete dias consecutivos em condições de vida livre. Os dispositivos GENEActiv são instrumentos de pulso usados ​​para avaliação de atividades de vida livre. Esses dispositivos, que serão fornecidos pelo Laboratório de Fisiologia do Exercício, fornecem dados brutos para atividade física, comportamento sedentário e análise do sono, capturando dados de movimento, luz e temperatura. Os participantes receberão uma dieta padronizada durante toda a duração do estudo e serão solicitados a manter um diário alimentar nos sete dias em que usarem o acelerômetro, 24 horas antes dos exercícios e nos dias dos exercícios.

Ensaios de exercício Os pacientes serão submetidos a quatro ensaios de exercício diferentes, exercício aeróbico de intensidade moderada (MIE), exercício intervalado de alta intensidade (HIIE), exercício de resistência (ER) e exercício combinado aeróbico e de resistência (COMB). As mesmas tentativas de exercício serão realizadas em duas condições diferentes: Modo de exercício definido como "ligado" ou modo de exercício definido como "desligado" na bomba de insulina. Os pacientes também usarão um acelerômetro e um monitor de frequência cardíaca nos dias de teste. As quatro sessões de exercícios terão a mesma duração de 50 min subdivididos em 5 min de aquecimento, 40 min de trabalho e 5 min de desaquecimento. Os 40 min de trabalho serão diferentes entre as tentativas da seguinte forma.

O exercício de intensidade moderada consistirá em exercício contínuo em um cicloergômetro a 40% Wmáx.

O exercício intervalado de alta intensidade consistirá em três séries de 10 min de exercício intervalado na proporção de trabalho:descanso de 1:1 (5 x 1 min de intervalo a 90% da Wmáx com um minuto de recuperação a 25% da Wmáx entre os intervalos) intercalados por 3 min de recuperação a 25% Wmax.

O exercício resistido será composto por um circuito de 8 grupos de exercícios repetidos em 3 séries de 12 repetições cada a 70% de 1-RM. Todos os exercícios serão realizados nas mesmas máquinas utilizadas para avaliação de força durante os testes preliminares (máquinas da linha Biostrength®, Technogym S.p.A., Cesena, Itália), o que permitirá individualização precisa do exercício resistido, registro das sessões e reprodutibilidade exata na próxima tentativa de exercício. para cada paciente.

O exercício combinado consistirá em 20 minutos de exercício de intensidade moderada a 40% Wmáx em um cicloergômetro seguido de 20 minutos de exercício resistido consistindo em um treinamento em circuito de 4 grupos de exercícios repetidos em 3 séries de 12 repetições cada a 70% de 1 -RM.

Desenho experimental Os participantes serão designados para oito tentativas de exercícios (MIE-ON, HIIT-ON, RE-ON, COMB-ON, MIE-OFF, HIIT-OFF, RE-OFF, COMB-OFF) em ordem aleatória. A randomização será feita por uma sequência gerada por computador. Cada sessão de exercício será separada por pelo menos 7 dias.

Os participantes serão solicitados a se abster de exercícios extenuantes 48 horas antes do teste de exercícios. No dia anterior aos testes de exercícios, os participantes serão solicitados a seguir uma dieta padrão e manter uma dieta láctea.

Na manhã do teste, os pacientes se apresentarão no laboratório às 9h, 2 horas após um café da manhã padrão, que foi precedido por um bolus de insulina calculado pela calculadora de bolus do participante. Quando alocado para uma das tentativas de exercício "ON", os pacientes serão solicitados a ativar o modo de exercício (alvo mais alto temporário) de 2 horas antes da tentativa de exercício esperada até o final da tentativa de exercício. Quando alocados para um dos testes de exercício "OFF", os pacientes iniciarão o teste de exercício sem anunciar o exercício para a bomba. Frequência cardíaca, taxa de esforço percebido (RPE), potência, velocidade angular, número de repetições e carga de exercício serão todos registrados durante as sessões de exercício. Dados de CGM, ingestão de carboidratos e dados de administração de insulina serão registrados nas 24 horas seguintes.