Изучение влияния утренних и вечерних упражнений на регуляцию уровня глюкозы у взрослых с преддиабетом (TExIS)

Набор участников, отбор и рандомизация. Участники (n = 20, женщины = 10) будут набраны из медицинского кампуса Аншутц в Денвере Университета Колорадо (CU AMC) и прилегающей к нему территории Денверского метро с использованием электронных писем и листовок кампуса. Добровольцам, которые соответствуют первоначальным критериям отбора, будет назначено личное скрининговое посещение, включая скрининговые лаборатории (тиреотропный гормон (ТТГ), общий анализ крови (CBC), комплексную метаболическую панель (CMP), липидную панель, гликированный гемоглобин (A1c), тест на беременность в моче у женщин (бета-хорионический гонадотропин человека), электрокардиограмма в 12 отведениях (ЭКГ), анализ истории болезни и медицинский осмотр у врача или поставщика передовой практики. Потенциальные участники заполнят анкету готовности к физической активности (PAR-Q) для дальнейшего выявления противопоказаний к упражнениям. 38 Потенциальные участники также будут проверены на обструктивное апноэ во сне с использованием WatchPat (Itamar Medical, Израиль) с показателем индекса апноэ-гипопноэ > 5, который является исключительным, поскольку он значительно влияет на системный метаболизм. WatchPat использует комбинацию тонуса периферических артерий, пульсоксиметрии, частоты сердечных сокращений, акселерометра и детектора храпа для измерения пробуждения, связанного с дыхательными усилиями, и прошел валидацию. 39,40 Участники, соответствующие приведенным ниже критериям отбора на участие в исследовании, будут рандомизированы в соотношении 1:1 (с разбивкой по полу) для прохождения AM-Ex или PM-Ex первыми в перекрестном исследовании.

Протокол исследования и оценки. Исследование будет проводиться в Центре здоровья и благополучия CU AMC Anschutz (AHWC) и Центре клинических трансляционных исследований CU AMC (CTRC). Подробную информацию о AHWC и CTRC см. в разделе «Объекты и другие ресурсы». Участники пройдут оценку вначале и снова после выполнения каждого из условий учений.

Условия тренировок под наблюдением утром и вечером. Участники выполнят 3-дневные аэробные упражнения (Примечание: было показано, что 1 сеанс упражнений меняет уровень мелатонина). Упражнения будут выполняться при 70% прогнозируемой по возрасту МЧСС в течение 45 минут в день. Временные интервалы упражнений для отдельных участников будут определяться привычным временем бодрствования человека (измеренным с помощью актиграфии), причем AM-Ex происходит через 0–3 часа, а PM-Ex — через 9–12 часов после обычного времени пробуждения. Эти временные окна были выбраны для определения утра и вечера по нескольким причинам. Во-первых, в течение традиционного рабочего дня большинство взрослых занимаются спортом либо до рабочего дня, либо после него перед сном. Во-вторых, было продемонстрировано, что в эти временные окна циркадные закономерности SI и мелатонина наиболее очевидны и последовательны. 13,35 Упражнения будут проводиться на беговой дорожке в AHWC под контролем исследовательского персонала. Для обеспечения достижения целевой интенсивности будут использоваться мониторы ЧСС (Polar H10). Время сеанса (время суток), продолжительность и средняя интенсивность будут записываться для каждого сеанса. Сеансы упражнений будут разделены 3-4-недельным периодом «отмывания», чтобы минимизировать влияние тренировки на SI и учитывать фазы менструального цикла, поскольку было показано, что разные менструальные фазы демонстрируют разные SI.

Диетический рецепт. Во время каждого условия участникам будет предложено соблюдать сбалансированную диету, состоящую примерно из 50% углеводов, 30% жиров и 20% белков. Контролируемая диета была выбрана для снижения воздействия различных составов пищи на следующий день клэмп-теста с инсулином и, таким образом, стандартизированный день свободной жизни можно было изучить с помощью CGM.

Оценки. Все измерения будут выполняться в исходном состоянии и после каждого условия тренировки.

Чувствительность к инсулину (гиперинсулинемически-эугликемический клэмп-тест): протокол, полученный на основе оригинального исследования по валидации глюкозного клэмп-теста. 45 После 12-часового голодания в течение ночи участники прибудут в CTRC через 1 час после обычного времени пробуждения, где будут получены базовые показатели жизненно важных функций и уровень глюкозы в капиллярной крови. Медперсонал поместит две капельницы на контралатеральные руки: одну в локтевую вену и одну в запястье. Инсулин (концентрация NS 42 единицы/700 мл) будет начат при скорости 40 мЕд/м2/мин, а также будет начат прием 20% раствора декстрозы, который будет титрован для поддержания уровня глюкозы в капиллярной крови на уровне 90 нг/дл. Фосфат калия (5 ммоль/100 мл НС) также будет вводиться со скоростью 4 мл/час для предотвращения гипокалиемии. После 100 минут эугликемии уровень глюкозы в капиллярной крови и инсулин в сыворотке будут получаться каждые 10 минут x3. Через 120 минут из сыворотки будут взяты уровни глюкозы, инсулина, триглицеридов, СЖК, глицерина и лактата, инфузия инсулина будет остановлена ​​и пациенту будет предложена еда. Через тридцать минут после еды прием декстрозы будет прекращен, и участник будет находиться под наблюдением на предмет гипогликемии до выписки. SI будет рассчитываться с использованием скорости инфузии глюкозы, потерь глюкозы с мочой и пространственной коррекции по формуле, описанной ранее.

Средний уровень глюкозы в свободном состоянии, время в диапазоне (TIR) ​​и вариабельность глюкозы (непрерывный монитор глюкозы): Система непрерывного мониторинга глюкозы (CGM; FreeStyle Libre Pro; Abbott Industries, Чикаго, Иллинойс, США) будет установлена ​​в первый день исходные условия и условия тренировок. Участники исследования будут обучены тому, как обслуживать устройство. Участники будут носить монитор в течение 5 дней и вернуть устройство при посещении после проверки состояния (устройство будет на месте с 1 по 5 день). Вкратце, датчик вводится под углом 45° прямо под кожу на руке участника с помощью съемной интродьюсерной иглы. Остается небольшой гибкий электрод, который остается в коже в течение 5 дней. Вставка происходит быстро, дискомфорт не ощущается. Глюкоза интерстициальной жидкости участника реагирует со слоем глюкозооксидазы датчика, создавая электрический сигнал, который регистрируется цифровым приемником. Система сохраняет среднее значение уровня глюкозы каждые 15 минут, и участники не будут видеть все данные об уровне глюкозы. Все данные о глюкозе извлекаются с помощью сканирующего считывателя, который будет использоваться перед снятием устройства.

Компенсация мелатонина при тусклом свете в слюне (DLM-Off): участникам будет дано указание избегать безрецептурных продуктов или добавок с мелатонином, содержащих мелатонин, на время исследования. За день до тестирования DLM-Off участникам будет дано указание избегать употребления кофеина, алкоголя, марихуаны, нестероидных противовоспалительных препаратов и соблюдать предписанную диету. Вечером перед тестированием DLM-Off им будет предложено положить светозащитные очки, 1 пробирку для сбора слюны, журнал образцов и ручку у кровати и установить будильник на следующее утро в обычное время пробуждения. Утром во время сбора DLM-Off участники останутся в постели и сразу же наденут светозащитные очки. Через пять минут после пробуждения участники соберут первый образец слюны в пробирку у своей постели и зафиксируют время. Сбор слюны будет завершен в течение 5 минут. Эта пробирка будет помещена в морозильную камеру и доставлена ​​участником в CTRC на льду. До прибытия в CTRC в комнате с контролируемым освещением необходимо носить светозащитные очки. Образцы слюны затем будут собираться исследовательским персоналом ежечасно с 1 по 5 часов после пробуждения.

Сывороточный кортизол AM: по прибытии в CTRC для визита после обследования и после внутривенного введения гиперинсулинемически-эугликемического клэмп-теста (см. выше) перед началом инфузии инсулина будет взят образец крови на кортизол сыворотки AM.

Физическая активность (PA) и сидячий образ жизни (SB), измеряемые устройством. При каждом состоянии PA и SB будут измеряться с помощью монитора активности activPAL (PALTechnologies: Глазго, Шотландия). ActivPAL будет передан участнику в первый день участия в соревновании и возвращен во время посещения после завершения соревнования. activPAL — это небольшое (53 x 35 x 7 мм) и легкое (15 грамм) устройство, которое использует информацию, полученную от акселерометра о положении бедер, для оценки времени, проведенного в различных положениях тела (т. е. сидя/лежа, стоя и шагая). Устройство крепится с помощью неаллергенной клейкой подушечки и размещается на средней линии бедра, на одной трети расстояния между бедром и коленом, и было проверено как объективный показатель PA и SB.

Продолжительность сна, качество сна и время сна (актиграфия на запястье, анкета): Актиграфия на запястье (Actiwatch, Philips Respironics) хорошо зарекомендовала себя для оценки продолжительности и качества сна и обычно используется для оценки сна у свободноживущих48. Actiwatch будет носиться на недоминантном запястье в течение 5 дней подряд. Помимо оценки сна с помощью Actiwatch, участникам будет предложено вести дневник сна в течение этих самых 5 дней. Дневник сна будет включать время сна, время пробуждения, дневной сон и оценку качества сна. Сонливость в дневное время будет оцениваться с помощью шкалы сонливости Эпворта (ESS). ESS обеспечивает достоверную оценку дневной сонливости за последние семь дней.

Хронотип: Индивидуальный хронотип будет измерен во время исходного визита с использованием опросника «Утро-вечер» (MEQ).

Отслеживание менструального цикла: для участников с менструацией во время скринингового визита будет собрана история менструаций, а беременность будет подтверждена с помощью теста на беременность в моче до появления каждого заболевания. Сексуально активные лица должны будут использовать контрацепцию на протяжении всего протокола исследования. Каждая мера (исходный уровень, условие 1 и условие 2) будет разделена интервалами в 28 дней, что соответствует менструальному циклу большинства менструирующих участников. Участники с менструацией будут оцениваться во время фолликулярной фазы с назначением упражнений, которые должны начаться в первый день менструального цикла.

Аналитический план расчета мощности Наш размер выборки и оценки мощности были основаны на аналогичном исследовании, изучавшем влияние быстрой ходьбы на SI у пожилых женщин. Чтобы достичь мощности 80% с помощью двустороннего парного t-критерия для этой схемы кроссовера 2x2, необходим размер выборки n = 20. Эта оценка мощности предполагает среднюю разницу в клиренсе глюкозы (Rd) 412 мкмоль/мин, при этом стандартное отклонение парных разностей предполагается равным 626,2 мкмоль/мин. а уровень значимости равен 0,05. Предполагая, что уровень отсева составит 20%, будут включены 25 субъектов, чтобы получить окончательный размер выборки из 20 субъектов, выполнивших все условия.

Статистический анализ для целей 1 и 2. Анализ будет проводиться с использованием программного обеспечения SAS 9.4 (SAS Institute, Inc (Кэри, Северная Каролина, США)). Будут использоваться традиционные подходы к интерпретации и представлению результатов статистического анализа (двусторонние значения p и 95% доверительные интервалы, а уровни значимости 0,05 будут использоваться для всех проверок гипотез). Первичным сравнением будет изменение SI (упражнение – базовый уровень) при различных условиях тренировки. Будут изучены потенциальные изменения SI, гликемической вариабельности, времени отключения DLM, пика и смещения кортизола в сыворотке, воздействия света, физической активности без физических упражнений, времени сидячего образа жизни, продолжительности/времени сна, а также качества сна/субъективной сонливости. Внутригрупповые изменения будут анализироваться с использованием двусторонних парных t-тестов для нормально распределенных данных. Непрерывные переменные будут оцениваться на предмет нормальности, а преобразования будут использоваться для данных с ненормально распределенным распределением. Различия между группами будут исследоваться с использованием повторяющихся измерений ANOVA для нормально распределенных переменных. Будет рассчитана сводная статистика результатов осуществимости и приемлемости.