Undersöker effekterna av morgon- och kvällsträning på glukosreglering hos vuxna med prediabetes (TExIS)

Deltagarrekrytering, screening och randomisering. Deltagare (n=20, kvinnor=10) kommer att rekryteras från University of Colorado Denver Anschutz Medical Campus (CU AMC) och det omgivande Denver Metro-området med hjälp av campus-e-post och flygblad. Frivilliga som uppfyller de initiala behörighetskriterierna kommer att schemaläggas för ett personligt screeningbesök inklusive screeninglaboratorier (tyreoideastimulerande hormon (TSH), fullständigt blodvärde (CBC), omfattande metabolisk panel (CMP), lipidpanel, glykerat hemoglobin (A1c), uringraviditetstest hos kvinnor (beta humant koriongonadotropin), 12-avledningselektrokardiogram (EKG), medicinsk historia och fysisk undersökning med en läkare eller avancerad praktikleverantör. Potentiella deltagare kommer att fylla i frågeformuläret för beredskap för fysisk aktivitet (PAR-Q) för att ytterligare screena för kontraindikationer för träning. 38 Potentiella deltagare kommer också att screenas för obstruktiv sömnapné med WatchPat (Itamar Medical, Israel) med ett apnéhypopnéindexvärde > 5 som uteslutande eftersom det signifikant påverkar den systemiska metabolismen. WatchPat använder en kombination av perifer arteriell tonus, pulsoximetri, hjärtfrekvens, accelerometrar och en snarkdetektor för att mäta andningsansträngningsrelaterade upphetsningar och har validerats. 39,40 Deltagare som uppfyller kriterierna för studiebehörighet nedan kommer att blockeras randomiserat i ett 1:1-förhållande (stratifierat efter kön) för att slutföra antingen AM-Ex eller PM-Ex först i crossover-studien.

Studieprotokoll och bedömningar. Studien kommer att utföras vid CU AMC Anschutz Health and Wellness Center (AHWC) och CU AMC Clinical Translational Research Center (CTRC). Se Faciliteter och andra resurser för detaljer om AHWC och CTRC. Deltagarna kommer att genomgå bedömningar vid baslinjen och igen efter att ha genomfört vart och ett av träningsvillkoren.

Övervakade AM- och PM-träningsförhållanden. Deltagarna kommer att genomföra en 3-dagars aerob träning (Obs: 1 träningspass har visat sig skifta melatonin). Träning kommer att utföras vid 70 % av åldersförutsagd MHR i 45 minuter per dag. Individuella deltagares träningstidsfönster kommer att definieras av individens vanliga vakna tid (mätt med aktigrafi), där AM-Ex inträffar 0-3 timmar och PM-Ex inträffar 9-12 timmar efter den vanliga vakna tiden. Dessa tidsfönster valdes för att definiera morgon och kväll av flera skäl. För det första, under den traditionella arbetsdagen, ägnar sig de flesta vuxna åt att träna antingen före arbetsdagen eller efter arbetsdagen innan de går och lägger sig. För det andra har dessa tidsfönster visat sig vara när cirkadiska mönster av SI och melatonin är mest uppenbara och konsekventa. 13,35 Träningspass kommer att utföras på löpbandet på AHWC och övervakas av studiepersonal. HR-monitorer (Polar H10) kommer att bäras för att säkerställa att målintensiteten uppnås. Sessionstid (tid på dygnet), varaktighet och genomsnittlig intensitet kommer att registreras för varje session. Träningspass kommer att separeras av en 3-4 veckors tvättperiod för att både minimera träningseffekter på SI och för att ta hänsyn till faser av menstruationscykeln, eftersom olika menstruationsfaser har visat sig uppvisa olika SI.

Kostrecept. Under varje tillstånd kommer deltagarna att uppmanas att äta en balanserad kost bestående av cirka 50 % kolhydrater, 30 % fett, 20 % protein. En kontrollerad diet valdes för att minska effekterna av olika måltidssammansättningar på följande dags insulinklämförsök och så kunde en standardiserad frilevande dag undersökas via CGM.

Bedömningar. Alla åtgärder kommer att utföras vid baslinjen och efter varje träningstillstånd.

Insulinkänslighet (hyperinsulinemisk-euglykemisk klämma): Protokoll härlett från den ursprungliga valideringsstudien med glukosklämmor. 45 Efter att ha fastat över natten i 12 timmar kommer deltagarna att anlända till CTRC 1 timme efter den vanliga vakna tiden och baslinjens vitala tecken och kapillärt blodsocker kommer att erhållas. Två IV kommer att placeras av vårdpersonal på kontralaterala armar, en i antecubitalvenen och en i handleden. Insulin (42 enheter/700mL NS-koncentration) kommer att startas vid 40mU/m2/min och dextros 20% lösning kommer också att startas och titreras för att bibehålla ett kapillärt blodsocker på 90ng/dL. Kaliumfosfat (5mmol/100mL NS) kommer också att köras med 4mL/timme för att förhindra hypokalemi. Efter 100 minuters euglykemi kommer kapillärblodglukos och seruminsulin att erhållas var 10:e minut x3. Efter 120 minuter kommer en serumglukos, insulin, triglycerider, FFA, glycerol och laktat att tas ut, insulininfusionen stoppas och patienten kommer att få en måltid. Trettio minuter efter måltid stoppas dextrosen och deltagaren kommer att övervakas för hypoglykemi tills han släpps ut. SI kommer att beräknas med hjälp av glukosinfusionshastighet, urinförluster av glukos och utrymmeskorrigering via formeln som beskrivits tidigare.

Gratis levande medelglukos, tid i intervallet (TIR) ​​och glukosvariabilitet (kontinuerlig glukosmätare): Ett kontinuerligt glukosövervakningssystem (CGM; FreeStyle Libre Pro; Abbott Industries, Chicago, IL, USA) kommer att placeras den första dagen i baslinje och träningsförhållanden. Studiedeltagarna kommer att utbildas i hur man underhåller enheten. Deltagarna kommer att bära monitorn i 5 dagar och returnera enheten vid efterbesöket (enheten på plats från dag 1 till 5). Kortfattat sätts en sensor in i en 45° vinkel precis under huden på deltagarens arm med hjälp av en avtagbar introducernål. En liten, flexibel elektrod lämnas kvar som förblir inbäddad i huden i 5 dagar. Införandet är snabbt och mycket lite obehag upplevs. Deltagarens interstitiell vätska glukos reagerar med sensorns glukosoxidasskikt och producerar en elektrisk signal som registreras av digitalmottagaren. Systemet lagrar ett genomsnittligt glukosvärde var 15:e minut och deltagarna blir blinda för alla glukosdata. Alla glukosdata hämtas via skanningsläsaren, som kommer att användas innan enheten tas bort.

Salivary Dim Light Melatonin Offset (DLM-Off): Deltagarna kommer att instrueras att undvika över disk eller melatoninprodukter eller kosttillskott som innehåller melatonin under hela studien. Dagen före DLM-Off-testning kommer deltagarna att instrueras att undvika koffein, alkohol, marijuana, icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel och kommer att följa den föreskrivna kosten. På kvällen före DLM-Off-testning kommer de att instrueras att placera ljusblockerande skyddsglasögon, 1 salivuppsamlingsrör, provlogg och en penna vid sängen och att ställa in alarmet för nästa morgon vid deras vanliga vakna tid. På morgonen för DLM-Off-kollektionen kommer deltagarna att ligga kvar i sängen och omedelbart ta på sig de ljusblockerande glasögonen. Fem minuter efter uppvaknandet kommer deltagarna att samla in det första salivprovet i röret vid sängen och registrera tiden. Salivinsamlingen kommer att slutföras inom 5 minuter. Detta rör kommer att placeras i frysen och transporteras till CTRC på is av deltagaren. Ljusblockerande glasögon kommer att bäras fram till ankomst till CTRC i ett ljuskontrollerat rum. Salivprover kommer sedan att samlas in av studiepersonalen varje timme från timmar 1-5 efter uppvaknandet.

Serum AM-kortisol: Vid ankomst till CTRC för besöket efter tillståndet, och efter IV-placering för hyperinsulinemisk-euglykemisk klämma (se ovan), kommer ett blodprov för AM-serumkortisol att tas innan insulininfusionen påbörjas.

Enhetsmätad fysisk aktivitet (PA) och stillasittande beteende (SB): Med varje tillstånd kommer PA och SB att mätas med hjälp av aktivitetsmonitorn activPAL (PALTechnologies: Glasgow, Skottland). ActivPAL kommer att ges till deltagaren på dag 1 av tillståndet och returneras vid efterbesöket. ActivPAL är en liten (53 x 35 x 7 mm) och lätt (15 gram) enhet som använder accelerometer-härledd information om lårposition för att uppskatta tiden som spenderas i olika kroppspositioner (dvs sittande/liggande, stående och steg). Enheten fästs med hjälp av en icke-allergiframkallande självhäftande dyna och placerad på lårets mittlinje, en tredjedel av vägen mellan höft och knä och har validerats som ett objektivt mått på PA och SB.

Sömnlängd, sömnkvalitet och sömntid (handledsaktigrafi, frågeformulär): Handledsaktigrafi (Actiwatch, Philips Respironics) är väl validerad för bedömning av sömnens varaktighet och kvalitet och används ofta för bedömning av fri levande sömn48. Actiwatch kommer att bäras på den icke-dominanta handleden i 5 dagar i följd. Förutom att bedöma sömnen med Actiwatch kommer deltagarna att uppmanas att föra en sömndagbok under samma 5 dagar. Sömndagboken kommer att innehålla läggdags, vakentid, tupplurar på dagarna och en bedömning av sömnkvaliteten. Sömnighet under dagtid kommer att bedömas med Epworth Sleepiness Scale (ESS). ESS ger ett giltigt mått på sömnighet under dagtid under de senaste sju dagarna.

Kronotyp: Individuell kronotyp kommer att mätas vid baslinjebesöket med hjälp av Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ).

Menstruationsspårning: För menstruerande deltagare kommer en menstruationsanamnes att tas vid screeningbesöket och graviditet kommer att bestämmas med ett uringraviditetstest innan varje tillstånd börjar. Sexuellt aktiva individer kommer att behöva använda preventivmedel under hela studieprotokollet. Varje åtgärd (baslinje, tillstånd 1 och tillstånd 2) kommer att separeras med intervaller på 28 dagar, och därför anpassas till menstruationscykeln för de flesta menstruerande deltagare. Menstruerande deltagare kommer att utvärderas under follikelfasen med träningsreceptet för att börja på dag 1 av menstruationscykeln.

Effektberäkning av analysplan Våra provstorlekar och kraftuppskattningar baserades på en liknande studie som undersökte effekten av snabb promenad på SI hos äldre kvinnor. För att uppnå 80 % effekt med ett tvåsidigt parat t-test för denna 2x2 crossover-design, krävs en provstorlek på n=20. Denna effektuppskattning antar en medelskillnad på 412 µmol/min i glukosclearance (Rd), med en standardavvikelse för de parade skillnaderna som antas vara 626,2 µmol/min, och signifikansnivån är 0,05. För att räkna med en avhopp på 20 %, kommer 25 försökspersoner att registreras för att få en slutlig provstorlek på 20 försökspersoner som har fullgjort alla villkor.

Statistiska analyser för mål 1 och 2 Analyser kommer att utföras med programvaran SAS 9.4 (SAS Institute, Inc (Cary, NC, USA)). Konventionella metoder för tolkning och rapportering av resultat från statistiska analyser kommer att användas (2-sidiga p-värden och 95 % konfidensintervall, och signifikansnivåer på 0,05 kommer att användas för alla hypotestest). Den primära jämförelsen kommer att vara förändring i SI (motion - baseline) med olika träningsförhållanden. Potentiella förändringar i SI, glykemisk variabilitet, DLM-off-timing, serumkortisoltopp och offset, ljusexponering, icke-motionär fysisk aktivitet, stillasittande tid, sömnlängd/timing och sömnkvalitet/subjektiv sömnighet kommer att undersökas. Inom grupp kommer förändringar att analyseras med tvåsidiga parade t-tester för normalfördelade data. Kontinuerliga variabler kommer att bedömas för normalitet, och transformationer kommer att användas för icke-normalfördelade data. Skillnader mellan grupper kommer att utforskas med hjälp av upprepade mätningar ANOVA för normalfördelade variabler. Sammanfattande statistik för genomförbarhets- och acceptabilitetsresultat kommer att beräknas.