Effekter av fetma och fysisk inaktivitet på graviditetsresultat

Träning under graviditet är förknippat med förlossningen av smalare, lättare och friskare spädbarn (Clapp 1990, Clapp 2000). Därefter är hög fetma hos spädbarn och födelsevikt starka prediktorer för fetma hos barn och fetma hos vuxna (Catalano 2006, Danielzk 2002). Därför kan moderns fysiska inaktivitet under graviditeten ha betydande konsekvenser för barnet, vars effekter kan sträcka sig långt in i vuxen ålder. Träning under graviditeten spelar också en viktig roll för moderns hälsa. Aktiva gravida kvinnor tenderar att gå upp mindre i vikt under graviditeten (Clapp 1995) och behålla mindre vikt efter graviditeten (O'Toole, 2003). Eftersom överdriven viktökning under graviditeten är den starkaste riskfaktorn för mödrars övervikt och fetma efter förlossningen, samt att den är associerad med många ogynnsamma metabola utfall hos modern och nyfödd, såsom fett och insulinresistens (Heerwagen 2010), påverkan av träning på mödrans och neonatala resultat. kan vara betydande. Mekanismerna bakom dessa förändringar är dåligt förstådda och studier som strävar efter att avslöja dem är kritiska.

Vanlig fysisk aktivitet hos icke-gravida individer har visat sig positivt förändra lipidmetabolismen genom att öka fettsyraoxidationen (Martin 1996), men effekten av fysisk aktivitet på moderns lipidmetabolism under graviditeten har inte studerats. På grund av tidigare forskning som tyder på att en förändrad intrauterin metabol miljö kan spela en betydande roll i fosterprogrammering (Heerwagen 2010), är det rimligt att tro att förbättringar i moderns lipidmetabolism kan bidra till förbättrade neonatala metaboliska resultat vid träning av gravida kvinnor. Preliminära data från vår grupp fann att hos feta och magra gravida kvinnor var lipidoxidationshastigheten signifikant korrelerad till avkommans födelsevikt; vilket tyder på att maternell lipidmetabolism kan bidra till neonatala metaboliska resultat. Hos inaktiva gravida kvinnor skulle försämrad lipidoxidativ förmåga i samband med känd ökad fysiologisk fettvävnadslipolys som inträffar under graviditet och fetma resultera i överskott av ooxiderade plasmafettsyror som sannolikt återförestras i fettvävnad och/eller levereras till fostret. Denna serie av händelser kan bidra till ökad maternell och neonatal fetma.

Dessutom kan generering av överskott av reaktiva syrearter, kända biprodukter av lipidmetabolism, bidra till förändrade/onormala oxidativ stressprofiler hos feta gravida kvinnor. Reaktiva syrearter uppregleras under fysiologisk graviditet såväl som icke-gravid fetma, och forskning tyder på att oxidativ stress kan vara relaterad till sämre neonatala resultat (Heerwagen 2010). Hos icke-gravida individer har långvarig fysisk aktivitet visat sig förbättra oxidativ stressprofil (Fisher-Wellman 2009). Därför kan kvinnor som tränar under graviditeten också ha högre antioxidantkapacitet och lägre markörer för oxidativ stress; båda kan bidra till gynnsamma neonatala resultat. Detta har dock ännu inte studerats.

Fetma tros också ha en negativ inverkan på lipidmetabolism, oxidativ stress och neonatala resultat under graviditeten. Därför planerar vi att jämföra dessa parametrar hos feta aktiva och feta inaktiva gravida kvinnor. Denna studiedesign kommer att tillåta oss att jämföra grupper för att avgöra om ogynnsam maternell lipidmetabolism och oxidativ stressprofiler och neonatala metaboliska resultat (adiposity och insulinresistens) är mer hänförliga till fysisk inaktivitet eller fetma. Tidigare forskning med icke-gravida vuxna tyder på att förekomsten av samsjuklighet är mer korrelerad med fysisk aktivitetsnivå än med kroppsvikt (Blair 1989, 1999, Sui 2007). Detta fynd strider mot mycket av den tidigare litteraturen om graviditet som tyder på att "fetma kan vara den vanligaste hälsorisken för fostret under utveckling" (Heerwagen 2010). Kunskap om maternell lipidmetabolism och profiler för oxidativ stress och deras samband i neonatala utfall hos aktiva och inaktiva gravida kvinnor kan vägleda livsstil och medicinska interventioner utformade för att rikta in sig på faktorer som kan bidra till dåliga resultat vid fetma graviditeter. För närvarande har vi samlat in data om magra, inaktiva gravida kvinnor som kan användas för jämförelse i slutet av all datainsamling.

Detta är den första studien som undersöker sambandet mellan fysisk aktivitet, lipidmetabolism och oxidativ stress vid fetma graviditeter. Vi förväntar oss att resultaten från den föreslagna studien kommer att visa vikten av en fysiskt aktiv livsstil under graviditeten (oavsett kroppsvikt) för att maximera det nyfödda barnets hälsa på kort och lång sikt. Dessutom hoppas vi att dessa resultat kommer att uppmuntra feta och överviktiga kvinnor i fertil ålder att förbli eller bli fysiskt aktiva genom att visa att fysisk inaktivitet har en större effekt på dåliga neonatala resultat än fetma. Dessa fynd är unika eftersom mycket av den aktuella litteraturen fokuserar på den negativa effekten av maternell fetma på neonatala resultat. Blair et al. har konsekvent visat i icke-gravida populationer att fysisk inaktivitet är en starkare prediktor för dödlighet av alla orsaker än fetma (Blair 1989, 1999). På samma sätt tror vi att fysisk aktivitet under graviditeten är viktigare än att bara behålla en hälsosam kroppsvikt för att förbättra neonatala resultat. Den här idén är ny och innovativ eftersom den tidigare är outforskad när det gäller graviditet och graviditetsresultat.

Förutom att bestämma effekten av regelbunden fysisk aktivitet på neonatala resultat, kommer mätning av moderns lipidmetabolism och profiler för oxidativ stress att ge värdefull kunskap om mekanismer som är ansvariga för förbättrade resultat hos fysiskt aktiva gravida kvinnor. Att mäta moderns lipidmetabolism och oxidativ stressprofiler under träning är också nytt och kliniskt insiktsfullt. Detta paradigm har potentialen att avslöja förändringar i moderns metabolism och/eller oxidativ stressprofiler som kanske inte upptäcks när man mäter dessa faktorer i vila. Dessutom är det kliniskt användbart att mäta metabolism och oxidativ stress under träning genom att tillhandahålla information om moderns metabolism under aktiviteter som kommer att efterlikna dagliga livsstilsuppgifter som barnomsorg, hushållssysslor, etc. (~3-5 METS). Således kommer denna studiedesign att ge oss värdefull insikt och ökad förståelse av moderns lipidmetabolism och oxidativ stressprofiler under vardagliga livsstilsaktiviteter.

METODER

Ämnen:

Alla kvinnor som söker förlossningsvård på Women's Health Clinic vid Barnes Jewish Hospital/Washington University kommer att screenas för inkluderande BMI enligt historia på kliniken. Försökspersoner kommer att rekryteras sent i sin andra trimester på kvinnohälsokliniken efter att ha frågat om deras träningsvanor. Alla patienter som uppfyller kriteriet med pågående graviditeter kommer att kontaktas för inskrivning i studien. Denna studie kommer att jämföra 2 grupper av gravida kvinnor mellan 30 och 35 veckors graviditet. Den första gruppen kommer att vara inaktiva överviktiga kvinnor och den andra kommer att vara aktiva överviktiga kvinnor. Vi kommer att rekrytera ~15 ämnen per grupp (N=30). Grupperna kommer att matchas mot varandra.

Provstorleksberäkningsdata från Pomeroy et al. i 2012 angav att när man använder en accelerometer för att mäta fysisk aktivitet och luftförskjutningspletysmografi för att mäta neonatal kroppssammansättning (samma mätningar som vi föreslår att använda), visar Spearman-korrelationskoefficienten sambandet mellan modern fysisk aktivitetsnivå och neonatal fettfri massa är r=0,5226. Genom att använda detta R-värde och ett alfa på 0,05 behövs totalt 30 deltagare (15 per grupp) för att ge tillräcklig styrka till vår studie på 0,85 (beta=0,15).

Studieprocedurer:

Alla studieprocedurer kommer att utföras vid Washington University School of Medicine (WUSM) Institute for Clinical and Translational Sciences Clinical Research Unit (CRU).

CRU-besök nr 1 av 2: Kroppssammansättning och konditionsbedömning (32-37 veckors graviditet):

Moderns kroppssammansättning:

En hudvecksmätning kommer att utföras för att bestämma moderns kroppssammansättning (% kroppsfett). Detta kommer att göras genom att trycka på hudveck på 7 ställen med en bromsok och registrera dess tjocklek som tidigare beskrivits (Jackson och Pollock 1980).

Moderns fysiska konditionsnivåer:

Mödrans konditionsnivåer kommer att bedömas med hjälp av ett submaximalt cykeltest på en liggande cykel. Försökspersoner kommer att sitta bekvämt på cykeln medan pedalerna är korrekt justerade så att det blir en lätt böjning i knäet när benen sträcks ut. De kommer sedan att genomföra YMCA submaximala flerstegs cykelergometertest enligt ACSM:s riktlinjer för träningstestning och recept (Thompson 2010). Sady och kollegor drog slutsatsen att VO2-Hjärtfrekvensextrapolationsmetoden är det mest exakta sättet att förutsäga VO2max under graviditet (1985), och YMCA-testet använder denna metod. Ett 3-avlednings-EKG kommer att användas för att övervaka hjärtfrekvensen under träningstestet.

Moderns fysiska aktivitetsnivåer:

Moderns dagliga fysiska aktivitet kommer att bedömas under veckan efter dessa tester med hjälp av ActiGraph GT3X+ accelerometer (ActiGraph LLC, Pensacola, FL) för att objektivt mäta dagliga fysiska aktivitetsnivåer. ActiGraph-data kommer att samlas in under sju dagar i följd på den icke-dominanta handleden vid 30 Hertz. Tid som spenderas i stillasittande och aktiva (lätt, livsstil, måttliga, kraftfulla och mycket kraftfulla) aktiviteter kommer att beräknas med hjälp av algoritmer från Freedson och kollegor som använder programvaran ActiGraph (Freedson 1998). Vi kommer också att mäta moderns fysiska aktivitetsnivåer subjektivt med hjälp av Pregnancy Physical Activity Questionnaire (PPAQ). PPAQ är ett giltigt och tillförlitligt instrument för att mäta fysiska aktivitetsnivåer under graviditeten (Chasan-Taber 2011). PPAQ:n kommer inte bara att förse oss med ytterligare information om deras aktivitetsnivåer, utan det kommer att tillåta oss att redogöra för aktiviteter som aktigrafen kanske inte kan upptäcka (dvs. cyklar stillastående).

Kostintag och sammansättning:

För att ta hänsyn till skillnader i kost kommer försökspersonerna att fylla i National Institutes of Healths Dietary History Questionnaire II. Denna kostbedömning har noggrant validerats (Subar 2001) och används i stor utsträckning bland många olika populationer. Tidigare litteratur visar också att enkäter om kosthistoria är giltiga och reproducerbara bland gravida populationer (Vioque 2013).

CRU-besök #2 av 2: Lipidmetabolism under träningsstudie (32-37 veckors graviditet):

Efter att ha erhållit längd, vikt och vitala, kommer en kateter (IV) att placeras i en handven och värmas upp i en uppvärmningslåda före varje blodtagning. Deltagarna kommer att vila i cirka 30 minuter innan de mäter lipidoxidationshastigheten med indirekt kalorimetri (True One 2400, Parvo Medics, Sandy, UT). Deltagarna kommer att ligga på rygg medan en huva placeras över deras huvud i 15 minuter för att mäta syreförbrukning och koldioxidproduktion för att bestämma lipidoxidationshastighet34. Efter att den första indirekta kalorimetrimätningen har tagits kommer basal bloduppsamling att erhållas. Basala insulin- och glukosnivåer kommer att användas för att beräkna moderns insulinresistens via en homeostatisk modell för bedömning av insulinresistens (HOMA-IR). Efter denna blodtagning kommer deltagarna att träna med cirka 50 % av deras förutsagda VO2max (baserat på YMCA submaximala cykeltest) i 30 minuter på liggande cykelergometer (Lode Corvial, InMed, New South Wales, Australien). Blod kommer att samlas in vid olika tidpunkter under träningen. Indirekt kalorimetri (med ett munstycke, näsklämma och träningsversion av programvaran) kommer också att utföras under 2 minuter åt gången för att mäta lipidoxidation och kroppens totala syreförbrukning under träning på låg nivå. Efter avslutad träning återgår deltagarna till ryggläge. Återhämtningsblod kommer att tas och indirekt kalorimetri kommer att utföras.

Blod som tas vid olika tidpunkter kommer att användas för att mäta glukos, insulin, fria fettsyror, reaktiva syrearter (F2-isoprostaner med masspektrometri (även kallad 8-iso-PGF2α) (Milne 2007)) och total antioxidantkapacitet (Total Antioxidant Capacity Assay (TAC), Cell Biolabs, Inc., San Diego, CA). Alla dessa mätningar kommer att hjälpa oss att bättre förstå insulinresistens, oxidativ stress och mekanismer som kan bidra till båda tillstånden.

Nedkomst:

Vid förlossningen kommer moderns vikt att mätas och viktökningen under graviditeten bestämmas. Neonatal vikt, längd och huvudomkrets kommer också att erhållas. Spädbarns HOMA-IR och fettsyraleverans till fostret kommer att bestämmas genom att mäta plasmakoncentrationer av glukos, insulin och fettsyra i navelsträngen vid förlossningen. Inom 48 timmar efter förlossningen kommer neonatal kroppssammansättning (fett och mager massa) att mätas genom mätning av hudvecktjocklek och genom luftförskjutningspletysmografi (Pea Pod, Life Measurement, Inc., Concord, CA) i CRU vid WUSM.

Statistisk analys: Upprepade mätningar ANOVA (grupp x tid) kommer att användas för att jämföra lipidoxidationshastigheter och oxidativ stressprofiler mellan de två grupperna under graviditeten före, under och efter träning. Pearsons produktmomentkorrelationskoefficienter för normalfördelade variabler och Spearmens rangordningskoefficienter för icke-normalfördelade variabler kommer att användas för att undersöka sambanden mellan maternell lipidoxidationshastighet, oxidativ stressmarkörer i plasma och neonatala metaboliska resultat. Vi kan också använda en regressionsanalys för att undersöka sambandet mellan moderns fysiska aktivitetsnivåer hos överviktiga kvinnor och neonatal kroppssammansättning och/eller insulinresistens (liknande vad som har gjorts hos normalviktiga gravida kvinnor av Pomeroy et al. 2012).