Fysisk aktivitets roll under graviditeten på metabolisk funktion, inflammation och mödra- och neonatala resultat

Fetma hos mödrar är ett betydande folkhälsoproblem i USA eftersom en av tre kvinnor blir överviktiga under graviditeten, och fetma hos mödrar är förknippad med ett stort antal ogynnsamma resultat för mödrar och nyfödda. Lyckligtvis har en fysiskt aktiv livsstil under graviditeten visat sig förbättra ogynnsamma resultat som ofta förknippas med fetma. Fysisk aktivitet under graviditeten har visat sig förbättra moderns insulinresistens och minska moderns viktökning under graviditeten. Dessutom har nyfödda av fysiskt aktiva kvinnor lägre fetthalt jämfört med nyfödda födda av inaktiva kvinnor. Även om sambanden mellan fysisk aktivitet och mödra- och neonatala resultat är väletablerade, är lite känt om potentialen för metabolisk dysfunktion och/eller inflammation att fungera som mekanismer som medierar den positiva effekten av fysisk inaktivitet på mödrars och neonatala hälsa. Att förstå mekanismer som kopplar samman moderns fysiska aktivitet till förbättrade resultat kommer att bättre informera framtida riktade interventionsstrategier.

Metaboliska anpassningar, speciellt förändringar i lipid- och kolhydratmetabolism, inträffar under normal fysiologisk graviditet för att tillhandahålla en adekvat näringstillförsel till det utvecklande fostret trots intermittent maternellt dietintag. Men hos feta gravida kvinnor kan dessa metaboliska anpassningar förstärkas av ytterligare maternell metabolisk dysfunktion. Vidare är det väletablerat att metabolisk dysfunktion hos feta gravida kvinnor har allvarliga konsekvenser för mödrar och neonatal hälsa. Maternell substratmetabolism bidrar inte bara till moderns hälsotillstånd som graviditetsdiabetes, utan den spelar också en viktig roll för fostrets tillväxt och utveckling. Hypotesen om "fosterursprung" antyder att en förändrad intrauterin metabolisk miljö kan bidra till programmeringen av kort- och långsiktiga neonatala resultat.

Metabolisk inflexibilitet kan spela en viktig roll för mödrar och neonatal hälsa; det har dock inte studerats under graviditet. I icke-gravida populationer är fysisk aktivitet positivt korrelerad med metabol flexibilitet, och fysisk aktivitet förbättrar metabolisk flexibilitet hos magra och feta individer.

Den fysiska aktivitetens roll för att modulera metabolisk inflexibilitet hos magra och feta gravida kvinnor har inte studerats. Men en försämrad förmåga att byta till fettmetabolism efter en hög fetthalt är sannolikt en bättre indikator på metabolisk dysreglering än metabolism under vilande förhållanden. Därför föreslår den aktuella studien att man ska titta på vilken roll en fysiskt aktiv livsstil har för metabolisk funktion hos magra och feta gravida kvinnor.

Detta projekt kommer också att fastställa sambanden mellan inflammation, metabolisk flexibilitet och andra viktiga maternala (gestationell viktökning) och neonatala (adipositas och insulinresistens) resultat. Målet med detta projekt är att undersöka effekten av en fysiskt aktiv livsstil på inflammatoriska och metaboliska svar på en fettrik måltid hos magra och feta gravida kvinnor.

Utredarna antar att en fysiskt aktiv livsstil bland magra och feta gravida kvinnor kommer att förbättra metabolisk funktion och inflammation och därmed mediera de positiva effekterna av fysisk aktivitet på mödrars och neonatala hälsoresultat

Sextio kvinnor (30 magra, 30 feta) kommer att rekryteras mellan 28-32 veckors graviditet.

Samtycke och bedömning av fysisk aktivitet Studieteamet kommer att träffa och samtycka patienten på ett privat kontor. Deltagarna kommer att få en Actigraph Link Accelerometer (ActiGraph LLC, Pensacola, FL) för att objektivt bekräfta sina självrapporterade fysiska aktivitetsnivåer. Länken kommer att placeras på den icke-dominanta handleden med icke-borttagbara armband av sjukhuskvalitet. Handledsburna tri-axel accelerometrar är ett giltigt mått på fysisk aktivitetsenergiförbrukning hos gravida kvinnor. Dessutom tyder tidigare data om acceptans på att deltagarna inte motsätter sig att bära armbandsburna enheter 24 timmar om dygnet, och vi tror att handledsburna enheter med armband av sjukhustyp skulle ge oss den bästa följsamheten och 24 timmars slitdata. Data kommer att samlas in under sju dagar i följd vid 30 Hz. Accelerometerns utsignal kommer att samplas av en 12-bitars analog-till-digital-omvandlare. Procentandelen av den tid som spenderas stillasittande samt mängden tid som ägnas åt att delta i olika kategorier av fysisk aktivitet, från lätt och livsstil till måttlig, kommer att beräknas med hjälp av algoritmer som motsvarar följande aktivitetsantal: stillasittande: 0 - 99 räkningar/min, lätt : 100 - 759 räkningar/min, livsstil: 760 - 1951 räkningar/min, måttliga: 1952-5724 räkningar/min.

Maternal metabolisk inflexibilitet och inflammation som svar på en måltid med hög fetthalt Deltagarna kommer att rapportera till träningslaboratoriet som ligger på Medical Health Complex i Bowling Green, KY cirka kl. 8:00 efter en 10-timmars fasta. Deltagarna kommer att få skriftliga instruktioner för att äta en standardiserad kost dagen innan med cirka 50 % kolhydrater, 30 % fett och 20 % protein. Deltagarens vikt, längd och vitals kommer att tas vid ankomst. Kroppssammansättningen kommer att mätas med hjälp av hudveckantropometri för att bestämma moderns procent kroppsfett. Kroppsfettprocenten kommer att bestämmas genom att trycka på hudveck på sju ställen med en bromsok (Harpenden Skinfolds Caliper, Baty International, Storbritannien), registrera hudvecktjockleken och mata in data i en standardiserad ekvation som tar hänsyn till ålder, en teknik som har använts under graviditet i tidigare studier.

Vilometabolisk hastighet och andningskvot kommer att mätas i ~30 minuter med TrueOne Canopy Option och TrueOne Metabolic Cart (TrueOne 2400, Parvomedics, Sandy, UT). Lipid- och kolhydratoxidationshastigheter kommer att beräknas genom mätning av syreförbrukning och koldioxidproduktion som tidigare beskrivits. Efter baslinjemätningen av vilometabolism kommer en baslinjeblodtagning att tas (tidpunkt-0). Efter baslinjeblodtagningen kommer deltagarna att konsumera en standardmåltid på 1000 kcal som är hög i fett, liknande sammansättning som tidigare studier. Den fettrika måltiden kommer att bestå av en Smoothie från Smoothie King (55,9 % fett, 29,4 % kolhydrater, 14,7 % protein). Ytterligare blodprov kommer att tas 60, 120 och 240 minuter efter att måltiden har konsumerats. Vilometabolisk hastighet och andningskvot kommer att erhållas en andra gång i ~30 minuter från minut 210 till 240 minuter efter måltidskonsumtion. Totalt 32 ml moderblod kommer att tas. Tidpunkter för bedömning av metabola svar på en hög fetthalt valdes baserat på data från tidigare studier som utforskade metabolisk inflexibilitet och inflammation som svar på en fettrik måltid i andra populationer.

Blodtagningar kommer att användas för att analysera moderns plasmaglukos, insulin, c-peptid, fria fettsyror, lipider (triglycerider, HDL, LDL) och inflammatoriska markörer (IL-6, TNF-α, IL-1α). Alla blodprover kommer att analyseras med standardiserade protokoll vid Biochemistry Lab vid WKU eller Washington University Core Laboratory for Clinical Studies. Dessa data kommer att ge ytterligare information om metaboliska svar på den höga fetthalten. Baslinjenivåerna för insulin och glukos kommer att användas för att beräkna den homeostatiska modellen för bedömning av insulinresistens (HOMA-IR), ett index för insulinresistens som återspeglar fastande glukoskoncentration mätt vid fastande insulinkoncentration. Data om varje deltagares orala glukostoleranstest (utfört ~24-28 veckors graviditet) kommer också att hämtas från prenatala diagram för att undersöka insulinresistens.

Under den fyra timmar långa studieperioden kommer deltagarna att uppmanas att ligga tillbakalutade och vila. Deltagarna kommer att fylla i flera undersökningar under denna tid, inklusive National Institutes of Healths validerade Dietary History Questionnaire II för att fastställa potentiella skillnader i daglig kost och Graviditets Fysisk Aktivitet Questionnaire för att fastställa domän och sätt för fysiska aktiviteter.

Neonatala resultat Vid förlossning kommer neonatal vikt, längd och huvudomkrets att erhållas via förlossnings- och förlossningssköterskor. Cirka 20 ml navelsträngsblod kommer att erhållas, centrifugeras inom en timme efter leverans och placeras i en -80ºC frys. Neonatalt insulin, glukos, inflammatoriska markörer (IL-6, TNF-α, IL-1α) och fria fettsyror kommer att bestämmas från navelsträngsplasman.

Inom 48 timmar efter förlossningen kommer neonatal kroppssammansättning (fett och mager massa) att mätas genom mätning av hudvecktjocklek vid patientens säng. Maternala prenatala diagram kommer att erhållas för att fastställa viktökning i graviditeten och andra medicinska tillstånd som kan påverka tolkningen av studieresultaten.

Statistiska procedurer Beräkning av provstorlek På grund av bristen på data angående metabolisk inflexibilitet under graviditeten och studiens utforskande karaktär användes data från en tidigare studie som jämförde metabolisk inflexibilitet mellan flera icke-gravida populationer med samma metodik som den aktuella studien, där 29 försökspersoner per grupp skulle ge 80 % kraft att upptäcka skillnader i metabolisk flexibilitet (via indirekt kalorimetri) mellan aktiva och inaktiva gravida kvinnor.

Statistiska analyser Normaliteten hos fördelningen för varje variabel kommer att testas med Kolmogorov-Smirnov-tester. Pearsons produkt-moment-korrelationskoefficienter för normalfördelade variabler eller Spearmans korrelationskoefficient i rangordning för icke-normalfördelade variabler kommer att användas för att bedöma graden av sambandet mellan variabler. Partiella korrelationer kommer att användas för att justera för potentiella confounders. Students oberoende t-tester för normalfördelade variabler och Mann-Whitney U-tester för icke-normalfördelade variabler kommer att användas för att jämföra resultat mellan magra och feta gravida kvinnor. Alla tester kommer att vara tvåsidiga med ett p-värde <0,05 som anger statistisk signifikans. Alla dataanalyser kommer att utföras med hjälp av IBM SPSS Statistics, version 22 (Armonk, New York).