Rol van epigenetica in (de-)training-geïnduceerde responsen in skeletale fitheid

Transcriptie

1 FACULTEIT BEWEGINGS- EN REVALIDATIEWETENSCHAPPEN DEPARTEMENT BEWEGINGSWETENSCHAPPEN TERVUURSEVEST LEUVEN, BELGIË INFORMATIEFORMULIER Rol van epigenetica in (de-)training-geïnduceerde responsen in skeletale fitheid Achtergrond en doel van het onderzoek Verouderen gaat gepaard met het progressief afnemen van de spiermassa en spierkracht. Dit kan leiden tot fysieke beperkingen en zal de kans op verschillende ziektes verhogen. Op economisch vlak brengt dit heel wat kosten mee voor de gezondheidszorg. Krachttraining zou deze verliezen kunnen beperken. Het spierfunctieverlies en de respons op hangt af van persoon tot persoon. Deze variabiliteit is mede te danken aan genetische verschillen en omgevingsfactoren. Recent onderzoek heeft echter aangetoond dat ook epigenetische mechanismen een rol spelen. Hiermee wordt bedoeld dat omgevingsfactoren en onze levenstijl een indirect effect kunnen hebben op onze genactiviteit. Zo kan methylatie, één van de meest voorkomende epigenetische mechanismes, ervoor zorgen dat bepaalde genen wel of niet tot uiting komen. Zo blijkt dat een actieve levenstijl een positieve invloed heeft op onze methylatiestatus en dat dit preventief en therapeutisch gebruikt zou kunnen worden om onze gezondheid te verbeteren en verschillende kankers te voorkomen. Om deze reden is het erg belangrijk dat we het precieze effect van korststondige en langdurige training op onze methylatiestatus kennen. Tot op heden is echter nog geen onderzoek gedaan naar het effect van op de methylatiestatus. In onze studie zijn we dan ook op zoek naar deze effecten in bloed en in spierweefsel. Er is namelijk aangetoond dat de effecten op methylatie verschillen naargelang het weefsel dat onderzocht wordt. Bovendien zouden we graag de stabiliteit van deze methylatieveranderingen testen. Dit is mogelijk door na een periode van training, een periode van rust in te schakelen, om het lichaam daarna opnieuw te onderwerpen aan. Zo kunnen we onderzoeken of deze methylatieveranderingen blijvend zijn of eerder verdwijnen na een bepaalde periode en of ze sneller terugkeren wanneer het lichaam opnieuw getraind wordt. Tenslotte willen we bepalen of we op basis van het methylatieprofiel van een persoon ook zijn respons op en zijn fysiologische leeftijd kunnen voorspellen. Deze tools kunnen dan gebruikt worden in de preventieve geneeskunde om trainingsprogramma s te personaliseren.

2 Baseline Verloop van de studie Proefpersonen Om deze doelstellingen te realiseren zijn we op zoek naar 60 mannelijke proefpersonen die ouder zijn dan 60 jaar. Personen met de volgende kenmerken zijn niet toegelaten in de studie: Regelmatig deelname aan gestructureerde uithoudings- en/of krachtoefeningen in de laatste 12 maanden voor de studie (mag bijvoorbeeld niet: tweemaal per week gaan fitnessen; mag bijvoorbeeld wel: recreatief fietsen of lopen) Roken (u moet minimaal 25 jaar gestopt zijn met roken om te kunnen deelnemen) Chronische ziekten (vb. type 2 diabetes, kanker,...) Zware rugproblemen (vb. acute hernia) Problemen/prothese aan de knie/heup Onstabiele hartaandoening Neurale spierziekte Stollingsproblemen (enkel voor de proefpersonen die ook spierbiopten zullen afgeven) Nemen van bloedverdunners (enkel voor de proefpersonen die ook spierbiopten zullen afgeven) Indien u één van deze kenmerken bezit, gelieve dit te vermelden aan de onderzoekers zodat we samen kunnen kijken of u geschikt ben om deel te nemen. Medische screening Vooraleer u kan deelnemen aan de studie, zal u een medische screening moeten laten ondergaan om te kijken of het veilig is dat u deelneemt aan sessies en bijhorende metingen. Dit gebeurt op de volgende wijze: 1. U vraagt aan uw huisarts een extensieve lijst met uw medische voorgeschiedenis, medicatiegebruik en allergieën. 2. Vervolgens vult u een sportmedische vragenlijst in die u zal ontvangen van ons. 3. Tenslotte krijgt u een afspraak bij een arts van de FABER om puntje 1. en 2. te bespreken en om bijkomende onderzoeken te ondergaan indien nodig. Interventie Uw deelname aan de studie neemt ongeveer negen maanden in beslag en bestaat uit vier grote fases: (1) één acute, (2) een twaalf-weken durende trainingsinterventie, (3) een periode van twaalf weken waarin niet wordt getraind en (4) een retrainingsperiode van twaalf weken. Acute training Trainingsinterventie Detraining Retraining 1 training sessie geen * * Op het einde van de rustperiode

3 Acute Om de acute trainingseffecten te bestuderen neemt u deel aan één gesuperviseerde ssessie voor het onderlichaam. Vooraleer deze sessie start zullen er baseline metingen plaatsvinden en zal er een gewenningsessie voorzien worden, waarin tevens uw maximale kracht wordt bepaald zodat we de training aan uw individuele noden kunnen aanpassen. De sessie zelf start met een specifieke opwarming van tien minuten. Hierna worden twee oefeningen voor de beenspieren gedaan: leg extension en leg press. Elke oefening bestaat uit 3 sets van 10 tot 15 herhalingen aan een intensiteit van 80% van uw maximale kracht. De rustpauze tussen de twee sets bedraagt een minuut. Tussen de twee oefeningen is er rustpauze van twee minuten voorzien. De sessie eindigt met een cool-down. Vlak voor en en na de acute trainingssessie worden bloedstalen (en spierbiopten) afgenomen. Krachttrainingsinterventie U neemt deel aan een gecontroleerd en gesuperviseerd krachttainingsprogramma ter versterking van het boven- en onderlichaam en dit gedurende een periode van twaalf weken. Drie maal per week (op maandag, woensdag en vrijdag) neemt u in groepjes van vijf tot zeven personen deel aan een sprogramma van 45 min (locatie: sportkot, Heverlee). Daarin doorloopt u hetzelfde protocol als in de acute trainingssessie om de spieren van het bovenbeen te trainen. Andere spiergroepen worden aangesproken door middel van oefeningen met vrije gewichten. De training verloopt in circuitvorm. Er wordt van u verwacht dat u minstens vijf trainingssessies per twee weken vervolledigt. Gedurende de twaalf weken neemt de trainingsbelasting progressief toe. De baseline metingen worden na de trainingsinterventie herhaald. Bovendien wordt er 48 uur na de interventie opnieuw een bloedstaal (en spierbiopt) verzameld. De- and retraining Na de sinterventie zal u gevraagd worden om twaalf weken lang niet deel te nemen aan gestructureerde kracht- en/of uithoudingsoefeningen. Met andere woorden, wij vragen om de levensstijl van voor het trainingsprogramma verder te zetten. Dit geeft ons belangrijke informatie over hoe opgebouwde trainingswinsten terug verloren gaan of toch langer blijven staan (zelfs als je niet meer traint). Na de detrainingsperiode zal er een bloedstaal (en spierbiopt) worden afgenomen en tevens worden de baseline metingen herhaald. Na deze twaalf weken krijgt u de kans om uw krachtwinsten opnieuw op te bouwen (of zelfs te verbeteren). Gedurende deze periode zal u hetzelfde programma volgen als in de eerste trainingsfase. Na de retrainingsperiode worden de baseline metingen een laatste maal uitgevoerd met inbegrip van een bloedstaal. Metingen Gedurende deze negen maanden zal u gevraagd worden om enkele keren langs te komen om extra metingen te ondergaan en vragenlijsten in te vullen. Dit zal steeds een halve dag in beslag nemen. Indien u besluit deel te nemen aan de studie en aan alle voorwaarden voor deelname voldoet, zal u onderstaande testen en onderzoeken doorlopen.

4 Baseline Baseline Acute training Trainingsinterventie Detraining Retraining 1 training sessie geen training * Bloedstaal Spierbiopt Biodex spierkracht Spiermassa Antropometrie Fysieke activiteit Lichaamssamenstelling Voedingsstatus Rookgedrag * Op het einde van de rustperiode Methylatiestatus: bloedstaal en spierbiopt Om de methylatiestatus in bloed en spierweefsel te kunnen meten, zullen wij enkele bloedstalen en eventueel ook enkele spierbiopten nemen. Deze stalen worden gebruikt om uw DNA uit te halen en vervolgens de methylatiestatus, gen activiteit en bepaalde eiwitten te bestuderen. De bloedafname gebeurt door een getrainde verpleegster of arts door middel van een klein prikje in een ader ter hoogte van de elleboogplooi, onderarm of hand. In totaal zullen er zes maal bloedstalen verzameld worden over de gehele periode (twee stalen van 4 ml en een staal van 2,5 ml per keer). Enkel indien u hiermee expliciet instemt, wensen we ook enkele spierbiopten te nemen. Zoals u kan zien op onderstaand schema zoeken we vijf proefpersonen die vier spierbiopten willen afgeven. Deze worden verzameld aan het begin van de studie, na de trainingsinterventie, na de detrainingsen na de retrainingsperiode en na de retrainingsperiode. Daarnaast zijn we ook op zoek naar vijf proefpersonen die drie spierbiopten willen afgeven. Deze worden verzameld voor de acute trainingssessie en en na deze training. Indien u toestemt, kan dit ons extra informatie opleveren over plaatselijke methylatieveranderingen in de spier zelf. Dit kan ons meer vertellen over het aanpassingsmechanisme van de spier aan de training en stabiliteit van deze aanpassing. Het afgeven van spierbiopten is NIET verplicht. We zijn immers ook op zoek naar 35 proefpersonen die enkel bloedstalen willen afgeven. Acute training Trainingsinterventie Detraining Retraining 1 training sessie geen trianing 5 5 Een spierbiopt is een klein stukje spier van 50 tot 300 mg. Dit zal met behulp van een speciale naald verzameld worden. Tijdens de procedure wordt er onder lokale verdoving een kleine insnede van 0,5 cm gemaakt in de huid ter hoogte van de vastus lateralis spier (dijspier). Met de bioptnaald van 3 mm wordt vervolgens het biopt verzameld. Deze procedure wordt uitgevoerd door een ervaren arts die je doorheen het hele proces zal leiden. De eventuele nadelen die verbonden zijn aan het nemen van een spierbiopt staan verder in dit informatieformulier uitgelegd.

5 Spierkracht bovenbeen Om de krachtevolutie van de spieren in uw bovenbeen in kaart te brengen, zullen de kracht- en snelheidskarakteristieken van de kniestrekker van het rechterbeen worden geëvalueerd aan de hand van de Biodex dynamometer. Op dit toestel zal u tweemaal een standaardprotocol doorlopen waarin isometrische, isotonische en isokinetische krachttesten gebruikt worden. Elke test wordt volledig uitgelegd of gedemonstreerd. Het volledige protocol neemt ongeveer 45 min in beslag. Antropometrie en lichaamssamenstelling De volgende lichaamsmetingen worden doorheen het protocol stelselmatig opgevolgd: lichaamsgewicht, gestalte, omtrekmetingen, huidplooimetingen. Met behulp van deze lichaamsmetingen kunnen wij de spiermassa van uw dij schatten. Vervolgens zal uw vetpercentage berekend worden met behulp van de BIA techniek. Hierbij wordt er via elektroden een lage wisselstroom door uw lichaam gestuurd. Hoe groter de vetvrije massa (zoals bot, spieren), hoe groter het geleidingsvermogen van het lichaam. Hierdoor kan het toestel een schatting maken van uw vetmassa en uw vetvrije massa. Deze techniek is geheel onschadelijk. Fysieke activiteitsniveau Uw fysieke activiteitslevel zal bevraagd worden in het begin van de studie via de Vlaamse Fysieke Activiteit Gecomputeriseerde Vragenlijst (FPACQ). Tijdens de periode van de studie vragen we u om naast de interventie niet deel te nemen aan regelmatige gestructureerde kracht- en/of uithoudingsoefeningen. Uw fysieke activiteiten zullen regelmatig bevraagd worden om te kijken of u zich hieraan houdt en om rekening te houden met eventueel beoefende fysieke activiteiten. Voedingsstatus Om een beeld te krijgen van uw voedingsgedrag zal u om de drie maanden een Voedsel Frequentie Vragenlijst (FFQ) invullen. Aangezien voeding een grote impact kan hebben op de methylatiestatus, vragen wij om gedurende voor een meetdag een gestandardiseerd dieet te volgen. Dit dieet zal samen met u opgemaakt worden aan de hand van uw voedingsgewoonten. Belangrijk is dat u die dagen evenwichtig en gezond probeert te eten, maar daarbij niet sterk afwijkt van uw normale voedingspatroon. Rookgedrag Uw rookgedrag uit het verleden en uw contact met andere rokers zal bevraagd worden via de WHO MONICA Vragenlijst. Ook roken heeft een zeer grote impact op de methylatiestatus. Daarom is het belangrijk dat u in de laatste 25 jaar niet meer gerookt hebt. Risico's en ongemakken Voor de proefpersonen is het risico bij deelname aan bovenvermelde metingen en krachtinterventie minimaal. Het kan voorkomen dat u wat stijfheid in de spieren ondervindt na een ssessie, maar dit is goedaardig en gaat spontaan over. De bloednames, die nodig zijn voor de analyse van de methylatieveranderingen, kan soms gepaard gaan met kleine ongemakken, zoals pijn tijdens of na het prikken en/of het ontstaan van een blauwe plek na het prikken. In zeldzame gevallen kan op de plaats van bloedafname een lokale infectie

6 ontstaan. Sommige deelnemers kunnen zich duizelig voelen of flauwvallen tijdens de afname. Het personeel dat de bloedafname uitvoert, zal alles doen om deze ongemakken te beperken. Het verzamelen van een spierbiopt kan kleine ongemakken met zich mee brengen. Proefpersonen beschrijven deze ervaring als een drukkend gevoel en geven de beperkte last tijdens de procedure doorgaans aan met een lage pijnscore. Na de biopsie kan u wat lokale pijn, stijfheid of krampen ondervinden en kan er mogelijk een blauwe plek ontstaan. Maar deze neveneffecten limiteren het uitvoeren van de dagelijkse activiteiten meestal niet en de meeste proefpersonen kunnen hun dagelijkse activiteiten, waaronder recreationele sport, de dag nadien al hervatten. Wel wordt er gevraagd om gedurende enkele dagen na het biopt geen bad te nemen of niet te gaan zwemmen om te vermijden dat het wondje zou infecteren. Het nemen van een douche is geen probleem. Pijn ontstaat enkel wanneer het bindweefsel rond de spier in de naald wordt gezogen of wanneer een zenuw wordt geraakt. Dit zal maximaal een tot twee weken voelbaar blijven. Er zijn alleszins geen vermeldingen in de literatuur van ernstige wondinfecties of van fysieke beperkingen na deze procedure. Spierbiopt technieken worden vaak gebruikt in onderzoek en worden als veilig, verdraagzaam en acceptabel beschouwd. Bovendien worden de biopten afgenomen door een getrainde arts die al veel ervaring heeft met deze procedure. Voordelen Aangezien verouderen gepaard gaat met de afname van spiermassa en spierkracht, kan deze interventie mogelijke spierfunctieverliezen omkeren. De trainingen vinden plaats met kwalitatieve toestellen en materialen in een groene omgeving en worden begeleid door een gekwalificeerde bewegingscoach. Door het samen trainen met andere personen, bevorderen we ook het leggen van sociale contacten. Na de interventie zal u geïnformeerd worden over uw persoonlijke vooruitgang (zowel op het vlak van krachtparameters als op vlak van gezondheidsparameters) en indien u wenst kan u op de hoogte gehouden worden van de resultaten van het onderzoek. Met deze interventie hopen we u te motiveren om actief te blijven en zo uw gezondheid te verbeteren. De invloed van op de methylatiestatus in bloed en spierweefsel werd nooit eerder onderzocht. Uw deelname kan ons helpen om nieuwe inzichten te leveren, die mogelijk later gebruikt kunnen worden in de preventieve geneeskunde en bij het opstellen van individuele trainingsschema s. Vergoeding en verzekering Het remgeld dat u moet betalen om toestemming te vragen aan uw arts om deel te nemen aan deze studie zal worden terugbetaald. Indien u toestemt om ook spierbiopten af te geven, krijgt u per spierbiopt een vergoeding van 25. Dat betekent dat u maximaal 75 tot 100 met deze studie kunt verdienen, afhankelijk van het aantal spierbiopten dat u afgeeft. De opdrachtgever van deze studie, namelijk de KU Leuven, is ook indien er geen sprake is van fout aansprakelijk voor de schade die de deelnemer of in geval van overlijden zijn rechthebbenden, oplopen en die rechtstreeks of onrechtstreeks verband houdt met diens deelname aan de studie 1. Controlesubjecten Hebt u na het lezen van dit document niet langer interesse om zich gedurende zes maanden te engageren om driemaal per week te komen trainen, dan heeft u misschien wel interesse om nog deel te nemen als controlesubject. 1 In overeenstemming met artikel 29 van de Belgische wet van 7 mei 2004 betreffende experimenten op de menselijke persoon

7 Baseline Meetdag 1 Meetdag 2 Meetdag 3 Meetdag 4 Meetdag 5 Meetdag 6 45 min rust Bloedstaal Spierbiopt Biodex spierkracht Spiermassa Antropometrie Fysieke activiteit Lichaamssamenstelling Voedingsstatus Rookgedrag Deze personen nemen deel aan alle bovenstaande metingen, maar hoeven verder niet deel te nemen aan de acute trainingssessie, de trainingsinterventie, de detrainingsperiode en de retrainingsperiode. Concreet zullen zij zesmaal moeten langskomen. In ruil krijgen zij een 3 maanden-abonnement voor de fitness (UnivFIT, verbonden aan de KULeuven), zodat zij na de studie op eigen houtje kunnen trainen. Zo kan u toch werken aan uw gezondheid op tijdstippen dat het u uitkomt. Contact Indien u bijkomende informatie wenst kan u contact opnemen met één van de onderzoekers: Opdrachtgever: K.U.Leuven FaBeR Departement Bewegingswetenschappen Onderzoeksgroep Fysieke Activiteit, Sport en Gezondheid Tervuursevest 101, B-3001 Heverlee Hoofdonderzoekster: Prof. Dr. Martine Thomis Onderzoeksgroep Fysieke Activiteit, Sport en Gezondheid Tel: martine.thomis@kuleuven.be Onderzoeksmedewerkster: Sara Blocquiaux Onderzoeksgroep Fysieke Activiteit, Sport en Gezondheid Tel: sara.blocquiaux@kuleuven.be Alvast bedankt voor uw interesse. Met vriendelijke groeten, Prof. Martine Thomis Dra. Sara Blocquiaux