Träning hos äldre vuxna med risk för typ 2-diabetes

Effekterna av träning på kognition och hjärnstruktur hos äldre vuxna med risk för typ 2-diabetes: En 3T MRI-studie

Mål/forskningsfrågor:

I denna studie ingick forskningsfrågorna:

1. Påverkar motståndsträning två gånger i veckan den kognitiva funktionen jämfört med balans-och-tonövningar hos äldre vuxna med risk för diabetes?
2. Kan motståndsträning modifiera hjärnans struktur och volym i olika hjärnstrukturer, särskilt hippocampus, jämfört med balans-och-ton träning (kontroll) hos äldre vuxna med risk för diabetes?

Hypoteser:

1. 6 månaders styrketräning kommer att förbättra den kognitiva funktionen hos äldre vuxna med risk för diabetes jämfört med balans- och tonsträning. Vi förutspår att se signifikanta förbättringar av exekutiva funktioner i den motståndstränade gruppen jämfört med balans-och-ton-gruppen.
2. 6 månaders styrketräning kommer att bevara hippocampus struktur och volym hos äldre vuxna med risk för diabetes jämfört med balans-och-tonövningar.

Design:

6-månaders randomiserat kontrollerat försök, singelblindade studiearmar: 1) Experimentell: Motståndsträning (RT) 2) Kontroll: Balans-och-ton-träning (BAT)

Metodik:

Screening: Deltagarna kommer att slutföra den första screeningen via telefon. Intresserade deltagare kommer att skickas informationsbrevet (via e-post eller föredragen metod) för att få mer detaljerad information om studien. De som är berättigade kommer att komma in i labbet för baslinjebedömningar.

Baslinjebedömningar: Följande frågeformulär/test/bedömningar kommer att fyllas i. Deltagarna kan tacka nej till något eller alla prov eller kan välja att inte svara på någon av frågorna. Om de väljer att inte svara på en fråga eller genomföra ett test som är nödvändigt för att bekräfta behörighet, kommer de att uteslutas från resten av studien.

Randomisering: När deltagarna har slutfört alla baslinjebedömningar kommer de att slumpmässigt tilldelas en av två grupper med hjälp av en slumptalsgenerator. Alla deltagare har lika stora chanser att komma in i de två grupperna.

Total tid för att slutföra baslinjebedömningar i labbet (exklusive magnetisk resonanstomografi; MRT) kommer att vara 2 till 2,5 timmar.

1. Grundläggande demografiskt frågeformulär: Kommer att användas för att karakterisera vårt urval.
2. Functional Comorbidity Index (FCI): En lista med 18 punkter över diagnoser som används för att fastställa samsjukligheter.
3. Sömnformulär: Bestämmer kvalitet och kvantitet av sömn under en månads tidsperiod och föregående natt specifikt.
4. Activities-Specific Balance Scale (ABC): Ett självrapporteringsformulär med 16 punkter som används för att bedöma balans och funktionell rörlighet. Deltagarna bedömer sin balans förtroende för sin förmåga att utföra dagliga aktiviteter.
5. Lawton Instrumental Activities of Daily Living (IADL): Ett frågeformulär för självrapportering som används för att bedöma färdigheter i självständigt liv.
6. Fysisk aktivitetsskala för äldre (PASE): Används för att mäta nivån av självrapporterad fysisk aktivitet, och består av 12 frågor om fritids-, hushålls- och arbetsrelaterad daglig aktivitet.
7. Canadian Diabetes Risk Questionnaire (CANRISK): Ett självrapporteringsformulär med 12 artiklar som används för att avgöra om deltagarna löper hög risk att ha pre-diabetes eller typ II-diabetes.
8. Diabetes frågeformulär: Ett frågeformulär för att fastställa risken för diabetes.
9. Geriatrisk depressionsskala: Ett frågeformulär med 15 punkter som används för att testa förekomsten av depression. Om man misstänker depression kommer primärutredaren (PI) att se till att deltagaren får en kopia av frågeformuläret och råder deltagaren att boka tid med sin familjeläkare för att diskutera resultaten.
10. 12-Item Short Form Survey (SF-12): Självrapporterad undersökning av hälsa.
11. Sex minuters promenadtest: Används för att bedöma aerob kondition. Deltagarna går i sin vanliga hastighet i totalt 6 minuter i korridoren utanför vårt labb. Den totala sträckan som gått i meter registreras.
12. Timed Up and Go-test (TUG): Används för att bedöma rörlighet. Deltagarna sitter i en stol och måste stå upp, gå en sträcka på 3 meter i sin vanliga takt, vända sig om, gå tillbaka till sin stol och sätta sig tillbaka. Tiden för att slutföra var och en av två separata försök registreras i sekunder.
13. Short Physical Performance Battery (SPPB): Används för att bedöma gånghastighet, balans och fysisk funktion i nedre extremiteter med hjälp av uppgifter som efterliknar dagliga aktiviteter; innehåller tre uppgifter: stående balansuppgift, gånghastighetsuppgift och stolståtest.
14. Fallhistorik: Används för att bedöma rörlighet och fallrisk.
15. Maximal enrepetition (1RM): Ett fysiskt mått på en individs maximala muskelstyrka under en enstaka repetition och används för att bestämma önskad belastning för styrketräning. Träningen inkluderar benpress, latissimus pulldown, leg curl, bröstpress, bicep curls, triceps extensions och tricep rader.
16. Paired Associative Learning (PAL) Pekskärmsuppgift: Används för att testa inlärning och komma ihåg av tre objekt som är associerade med en korrekt rumslig plats på skärmen.
17. Trail Unique-Non-Matching-Location (TUNL)-uppgift: Detta är en arbetsuppgift för rumsligt minne som innebär att man väljer en annan stimulus (icke-matchande) till den stimulus som visas på skärmen efter en fördröjningsperiod. Stimuli presenteras på platser långt ifrån varandra eller nära varandra för att utmana det rumsliga minnet.
18. Progressive Ratio (PR) Pekskärmsuppgift: Denna uppgift testar motivation och uppmärksamhet och innebär att upprepade gånger röra vid en fyrkantig stimulus i mitten av skärmen för poäng i en enda försök. Antalet beröringar som krävs för poäng ökar på en rampskala, som börjar vid en beröring och sedan ökas med fyra vid varje efterföljande försök. Om deltagaren slutar svara i 5 minuter, stoppas uppgiften och brytpunkten (stopp) registreras.
19. Mini-Mental Status Examination (MMSE): Används som ett screeningverktyg för kognitiv funktionsnedsättning. Detta test med 11 punkter bedömer global kognitiv funktion inom domänerna orientering, registrering, uppmärksamhet och beräkning, återkallelse och språk. Maxpoäng är 30.
20. Montreal Cognitive Assessment (MoCA): Används som ett screeningverktyg för mild kognitiv funktionsnedsättning. Detta test bedömer kognitiv förmåga inom områdena uppmärksamhet och koncentration, exekutiva funktioner, minne, språk, visuella färdigheter, konceptuellt tänkande, beräkningar och orientering. Maxpoäng är 30.
21. Alzheimers Disease Assessment Scale Cognitive Subscale 11 (ADAS-Cog-11): Test med 11 uppgifter som mäter olika kognitiva funktioner (minne, språk, praxis, uppmärksamhet). Används i stor utsträckning i kliniska prövningar för att bedöma kognitiv dysfunktion och Alzheimers sjukdom.
22. Trail Making Test (TMT): Används för att bedöma exekutiva funktioner inom områdena visuell uppmärksamhet (Del A) och set-shifting (förmågan att flytta uppmärksamhet mellan en uppgift och en annan; Del B). Tiden för att slutföra detta test registreras i sekunder.
23. Stroop: Används för att bedöma exekutiva funktioner inom områdena selektiv uppmärksamhet, bearbetningshastighet och kognitiv flexibilitet. Tiden för att slutföra detta test registreras i sekunder.
24. Digit Span: Används för att bedöma arbetsminnet. Deltagarna måste memorera och återkalla en serie nummerlistor både framåt och bakåt.
25. Blodprov: Vi kommer att samla in blodprover för att testa glykerat hemoglobin och fastande glukosnivåer för att fastställa diabetesstatus (pre-diabetes, diabetes) och biomarkörer för hjärnans hälsa (hjärnhärledd neurotrofisk faktor, insulinliknande tillväxtfaktor 1). Blod kommer att tas i träningshälsolabbet. Blodtagningar kommer att göras av legitimerad sjuksköterska (RN) Arlene Fleischhauer i Co-investigator (Co-I) Kevin Shoemakers labb eller av vår utbildade forskarstudent, Olivia Ghosh-Swaby.
26. Physical Activity Readiness Questionnaire (PAR-Q): Forskarna kommer att tillhandahålla detta formulär som ska fyllas i av sin familjeläkare och returneras. Formuläret beskriver träningsprogrammet i studien till familjeläkaren så att de kan ge lämpliga råd.

MRT-screeningsformulär: Används för att screena för behörighet för MRT-skanning. MRT-skanning kommer att göras vid Centrum för funktionell och metabolisk kartläggning vid Robarts Research Institute.

En timmes skanning kommer att bestå av följande:

1. Strukturell MRI 3Tesla (3T) skanning (T1) för att undersöka hjärnstrukturbilder till ämnesspecifika strukturella bilder.
2. Funktionell anslutning i vilotillstånd för att undersöka aktivering i vilotillståndsnätverket.

Träningsintervention: Träningslektioner kommer att köras två gånger i veckan i 26 veckor (6 månader). Klasserna kommer att vara gruppklasser, med upp till 5 deltagare i varje klass. Alla lektioner kommer att vara 1 timme totalt - 10 minuter uppvärmning, 40 minuter huvudövningar, 10 minuter nedkylning. Klassledare kommer att vara närvarande under alla klasser för att övervaka deltagarna för andnöd, rätt teknik och för att minska eventuella risker/faror under träningsklasserna. Detta protokoll har använts i stor utsträckning av PI (Liu-Ambrose et al., 2010; Liu-Ambrose et al., 2012; Nagamatsu et al., 2012; Nagamatsu et al., 2013).

RESISTANSTRÄNING: Övningarna kommer att genomföras i Kevin Shoemakers träningslabb i Health Sciences Building. Deltagarna kommer att använda de programmerbara viktmaskinerna tillsammans med fria vikter för att rikta in sig på primära muskelgrupper. Dessutom kommer de att genomföra mini-knäböj, mini-utfall och utfallspromenader. Deltagarna kommer att genomföra två set med 6-8 reps. Träningsstimulans kommer att ökas med "7-RM"-metoden - när 2 set med 6-8 reps genomförs med rätt form och utan obehag. Vi kommer att registrera antalet genomförda set och belastningen som lyfts för varje övning för varje deltagare i varje klass.

BALANS OCH TON (Kontroll): Övningarna kommer att genomföras i Health Science Exercise Lab (samma som ovan). Dessa kommer att omfatta stretchövningar, rörelseomfångsövningar, grundläggande core-styrkeövningar, balansövningar och avslappningstekniker. Endast kroppsvikt kommer att tillämpas (dvs ingen extra belastning). Denna grupp kontrollerar för förvirrande variabler som fysisk träning som erhållits genom att resa till träningscenter, social interaktion och förändringar i livsstil sekundärt till studiedeltagande

Efterlevnad: Klassnärvaro kommer att registreras av klasslärare.

Biverkningar: Alla biverkningar som inträffar under träningspass kommer att registreras och rapporteras omedelbart.

Fidelity Questionnaire: För att säkerställa konsistens över träningsklasserna och hjälpa till att identifiera eventuella programproblem, fylldes ett frågeformulär i av en icke-studiepartner en gång i månaden, där han/hon deltog och utvärderade en slumpmässigt utvald RT- och BAT-session.

Månatliga bedömningar: Under den 6-månaders träningsinterventionen kommer deltagarna att genomföra följande bedömningar varje månad.

1. PASE
2. Fallens kalender

Slutliga bedömningar: Alla baslinjebedömningar kommer att slutföras vid försökets slutförande (26 veckor) INKLUSIVE MRI-skanning och blodtagning med samtycke.

Betydelse:

Denna studie kommer att klargöra om motståndsövning är en rimlig intervention för kognitiv försämring hos personer med risk för diabetes. Resultaten av denna studie kommer också att bestämma en gångbar tidpunkt för att ingripa innan en betydande minskning av äldre vuxna med störd metabol homeostas börjar. Dessutom har denna studie potential att identifiera kostnadseffektiva och tillgängliga strategier för att förbättra kognitiv funktion hos dem som riskerar att försvinna. Med tanke på den enorma bördan (ekonomisk, livskvalitet, oberoende) av kognitiv nedgång i vårt åldrande samhälle, kan de potentiella positiva konsekvenserna av vår studie inte överskattas.