Персонализированные занятия физическими упражнениями у подростков с сахарным диабетом 2 типа для ранней профилактики дисфункции бета-клеток (PT4DEEP)

Сахарный диабет (СД) представляет собой метаболическое заболевание, характеризующееся гипергликемией вследствие секреции инсулина или недостаточности функции инсулина. При сахарном диабете 2 типа (СД2), наиболее распространенном типе СД, к факторам риска относятся высокий индекс массы тела, нерациональное питание, снижение физической активности, неблагоприятная внутриутробная среда, неблагоприятная генетическая предрасположенность. За последние 20 лет распространенность СД2 среди подростков в мире увеличилась в несколько раз.

По сравнению со взрослыми с СД2, у которых вторичные осложнения развиваются в более позднем возрасте, несмотря на многолетнюю инсулинорезистентность, у подростков клинический СД2 и осложнения развиваются быстрее и агрессивнее. Подростки с СД2 имеют очень плохие результаты лечения и быстрое снижение гликемического контроля при использовании современных протоколов лечения. Раннее начало СД2 и длительное воздействие этих метаболических нарушений усугубляют долговременные микро- и макрососудистые осложнения у этих детей. Также, согласно атласу СД2 Международной диабетической федерации, СД2 достигнет эпидемического уровня в прогнозе 2045 г. среди подростков и молодых людей. Поэтому предупреждение развития СД2, замедление прогрессирования заболевания, купирование и лечение приобретают большое значение.

Основные метаболические факторы развития СД2 у подростков включают ИР в печени, мышцах, жировой ткани и возможную недостаточность β-клеток. Однако подробные молекулярные механизмы, связанные с патологическим процессом, еще не ясны. Окислительный стресс, который выражается в нарушении окислительного баланса, поражает здоровые клетки организма и вызывает ухудшение их функций и структур. Сообщалось, что окислительный стресс играет важную роль как в патогенезе СД2, так и в развитии связанных с заболеванием осложнений. Также еще одним важным фактором развития СД2 является ИР. ИР более выражен при ожирении и малоподвижном образе жизни. В отличие от своих взрослых сверстников, дети склонны к непропорциональной гиперпродукции инсулина в ответ на ИР. Исследования показали, что периферическая ИР играет значительную роль в инициации СД 2-го типа. Принимая во внимание роль окислительного стресса и ИР в патогенезе СД2 и его влияние на развитие связанных с заболеванием осложнений, считается, что физические упражнения могут быть полезными для профилактики и/или лечения СД2. Поэтому очень важно определить механизмы адаптации, которые объясняют профилактический и терапевтический потенциал физических упражнений в отношении окислительного стресса.

Эпигенетические процессы связаны с предрасположенностью и прогрессированием СД2 в ответ на различные факторы образа жизни или воздействие окружающей среды, включая недоедание, ожирение, отсутствие физической активности, стресс и токсины. Все больше данных указывает на то, что динамические изменения в эпигеноме могут происходить в течение жизни человека и что эти изменения могут влиять на метаболическое здоровье. Молекулярные механизмы, управляющие защитным эффектом физических упражнений при СД2, еще полностью не изучены. Несколько недавних исследований показали, что при физических нагрузках происходят эпигенетические модификации. Хотя существуют исследования in vitro, изучающие защитные эффекты различных протоколов упражнений на молекулярном уровне, ни одно исследование на людях не показывает их эпигенетических модификаций.

Физические упражнения являются ключевым компонентом в профилактике и лечении различных хронических заболеваний, таких как СД2. Адаптации и эффекты, возникающие при тренировках, различаются в зависимости от протоколов упражнений. Результаты большинства вмешательств с физической нагрузкой при СД2 основаны на HbA1c. Поскольку молекулярные и эпигенетические эффекты физических упражнений на функцию β-клеток не были полностью выявлены, важность и эффект физических упражнений не были полностью поняты.

Учитывая роль оксидативного стресса и воспаления, эпигенетических изменений в патогенезе СД2 и развития связанных с заболеванием осложнений, физические упражнения будут эффективны для профилактики и/или лечения СД2 у молодых людей. По этой причине в рамках данного проекта будет определен оптимальный протокол упражнений для улучшения дисфункции β-клеток, что обеспечит формирование и защиту окислительного баланса и снижение ИР.

Персонализированная медицина направлена ​​на прогнозирование терапевтического ответа в соответствии с личным профилем, включающим клинические, физиологические и генетические данные. Таким образом, в этом проекте разработка панелей эпигенетических маркеров, которые будут предсказывать реакцию человека на конкретный протокол тренировок, будет способствовать выявлению персонализированной эпигенетической памяти. Лучшее знание этих связей позволит разработать персонализированные режимы тренировок, которые позволят человеку достичь своих тренировочных целей с максимальной эффективностью. Также этот проект направлен на создание платформы искусственного интеллекта, которая объединяет данные клинических исследований о влиянии различных протоколов тренировок с целью выявления предикторов. Все результаты будут объединены в единую платформу данных для разработки прогностических моделей ответа на лечение. Эта платформа данных помогает разработать систему поддержки принятия решений для персонализированных тренировок подростков с СД2.

Пациенты, включенные в исследование, будут разделены на шесть групп; контрольная группа (20 подростков), группа умеренных непрерывных аэробных упражнений (20 подростков), группа высокоинтенсивных интервальных тренировок (20 подростков), группа силовых упражнений (20 подростков), сочетание умеренных непрерывных аэробных упражнений с группа тренировок с отягощениями (20 человек) и сочетание высокоинтенсивных интервальных тренировок с тренировками с отягощениями (20 подростков). В начале исследования будут регистрироваться демографические и физические характеристики пациентов, а также антропометрические и лабораторные оценки, исследование функции легких, измерение силы и выносливости дыхательных мышц, измерение силы периферических мышц, оценка функциональных и аэробных возможностей, измерение уровня физической активности и энергозатрат, будет проведена оценка качества жизни, эпигенетический анализ, оценка функции β-клеток и биохимическая структура инсулина.

Все пациенты будут получать физические упражнения 3 дня в неделю в течение 16 недель. Все измерения и оценки будут проводиться до начала тренировок и после 16 недель тренировок.

В результате полученных данных будет предпринята попытка объективно представить, какой вид лечебной физической нагрузки, в каких дозах и частоте будет более эффективен для больных СД2 с учетом ее влияния на эпигенетические факторы. Кроме того, определение оптимального немедикаментозного метода лечения заболевания, определяемого как эпидемия в прогнозе 2045 г., будет способствовать предотвращению смертности и заболеваемости и сокращению расходов на здравоохранение.