The effect of 10 weeks of home‐based supervised 

aerobic and resistance exercise training in 

individuals with cystic fibrosis‐related diabetes 

 

 

Sugumaran Muniandy, B.Sc. 

 

 

 

This thesis is presented in fulfilment of the requirements for 

the degree of Master of Science at The University of Western 

Australia 

 

 

School of Sport Science, Exercise and Health 

Faculty of Life and Physical Sciences 

February 2012 

 

 

 

 

i  

Abstract 

Background: Regular exercise provides important benefits to individuals with cystic 

fibrosis;  however,  no  studies  have  investigated  the  effects  of  regular  exercise  in 

patients  with  cystic  fibrosis‐related  diabetes  (CFRD).  This  thesis  examined  the 

effects of supervised home‐based aerobic and resistance exercise training on blood 

glucose  control,  cardiorespiratory  fitness, muscular  strength,  lung  function,  body 

composition and quality of  life  in patients with CFRD. Methods: Six patients with 

CFRD were recruited for this study. Participants were allocated to an exercise or a 

control  group  for  a  period  of  10 weeks,  before  crossing  over  to  the  alternative 

group. A 10 week wash‐out period occurred between exercise and control periods. 

During  the  exercise  intervention,  patients  completed  two  sessions  per  week  of 

supervised, home‐based exercise involving a combination of aerobic and resistance 

activities.  During  the  control  period,  patients  maintained  their  normal  activity 

routine.  Outcome  measures  were  assessed  pre‐  and  post‐intervention.  Results: 

Adherence to the exercise training was excellent, with each participant completing 

all scheduled exercise sessions. Exercise training improved cardiorespiratory fitness 

and muscular  strength  (p < 0.05),  and  tended  to  increase  lean mass  (p = 0.089). 

There were no  significant  changes  in  glucose  tolerance or  glycaemic  control  as  a 

result  of  exercise  intervention;  however,  following  the  equivalent  control  period 

there was a worsening of glucose tolerance to an oral glucose load (p < 0.05) and a 

tendency  for  increased  fasting  blood  glucose  levels  (p  =  0.09).  There  were  no 

significant changes in lung function or quality of life as a result of the intervention. 

Conclusion: Regular exercise  is beneficial  for  individuals with CFRD and  should be 

encouraged as part of routine management of the condition.   

ii  

Statement of Candidate Contribution 

The work involved in designing and conducting the study described in this thesis has 

been conducted primarily by Sugumaran Muniandy (the candidate), in consultation 

with  Assistant  Professor  Grant  Landers,  Assistant  Professor  Kym  Guelfi  (the 

candidates  supervisors)  and  Mr  Jamie  Wood  And  Dr  Joey  Kaye  (Associate 

Investigators). All participant recruitment and management was carried out by the 

candidate, with  the  assistance  of Mr Wood.  The  implementation  of  all  exercise 

training  was  conducted  solely  by  the  candidate.  In  addition,  the  candidate  was 

responsible for all data entry, management and analysis, as well as original drafting 

of the thesis. Assistant Professor Grant Landers, Assistant Professor Kym Guelfi, Mr 

Jamie  Wood  and  Dr  Joey  Kaye  have  provided  feedback  for  further  drafts  and 

polishing of the thesis. 

 

Student Signature…………………………………………………………………………………. 

 

Coordinating Supervisor Signature……………………………………………………… 

 

 

Declaration  for  theses  containing  published  work  and/or  work  prepared  for 

publication 

This thesis does not contain work that I have published, nor work under review for 

publication. 

 

Student Signature…………………………………………………………………………………. 

 

Coordinating Supervisor Signature………………………………………………………. 

iii  

Acknowledgements 

To the following people I wish to recognise and express my heartiest appreciation, 

whose  contributions  have  been  unconditionally  invaluable,  enriching,  future 

direction and defining in making my thesis possible. 

 

To my supervisors 

Assistant  Professor  Grant  Landers.    For  your  wisdom,  insight  and  generous 

donation of precious time. Thank you for challenging and  inspiring me throughout 

this entire 2 years! 

Assistant Professor Kym Guelfi. For your passion,  insight and patience.  I’m  really 

grateful  for  all  the  time  giving me  guidelines,  advice,  encouragement  and  great 

support all throughout to make this thesis such an exciting one! 

 

To the Hospital Staff 

Mr Jamie Wood. For endless effort to arrange all technical support and your effort 

has been invaluable through the years. Thanks you heaps! 

Dr Joey Kaye. For giving me the great support. Thank you, your support has always 

been welcome! 

Dr Siobhain Mulrennan. For giving advice and assistance in my studies endlessly. 

Sue Morey. For giving your precious time and guiding me through! 

 

To my beloved wife Kogilavani S. Pavadai 

For supporting me unconditionally throughout my entire time in Perth by giving me 

endless moral  support and encouragement  to make  this wonderful experience  to 

become reality. Thank you so much and love you forever!   

iv  

Table of Contents 

 

Abstract……………………………………………………………………………………………………………….  i 

Statement of Candidate Contribution..………………………………………………………………… ii 

Acknowledgments……………………………………………………………………………………………….. iii 

Table of Contents……………………………………………………….……………………………………….. iv 

 

Chapter One 

Introduction and Review of the Literature…………………………………………………..…… 1 

1.1  Cystic Fibrosis…………………………………………………………………………………………… 2 

1.2  Pathogenesis of Cystic Fibrosis………………………………………………………….……… 3 

1.3  Management of Cystic Fibrosis……………………………………………………….………… 5 

1.4  Cystic Fibrosis‐Related Diabetes……………….……………………………………….…….. 6 

1.5  Exercise and Cystic Fibrosis…………………………………………………………………..….. 10 

1.6  Exercise and Cystic Fibrosis‐Related Diabetes………..………………………….…..… 18 

1.7  Summary……………………………………………………………………………………………..…… 20 

1.8  References…………………………………………………………………………………………..…… 22 

 

Chapter Two 

The effect of 10 weeks of home‐based supervised aerobic and resistance exercise 

training in individuals with cystic fibrosis‐related diabetes………………………..……  35 

2.1  Introduction…………………………………………………………………………………………..…  36 

2.2  Method and Procedures……………………………………………………………………..…… 38 

2.2.1  Participants…………………………………………………………………………..……..  38 

v  

2.2.2  Research Design…………………………………………………………………………… 40 

2.2.3  Exercise Intervention…………………………………………………………..…....... 40 

2.2.4  Outcome Measures……………………………………………………………........... 41 

2.2.4a  Assessment of Diabetes Control……………………………............. 42 

2.2.4b  Assessment of Cardiorespiratory Fitness…………………………… 43 

2.2.4c  Assessment of Muscular Strength ………………………………….… 44 

2.2.4d  Assessment of Pulmonary Function…………………………………… 44 

2.2.4e  Assessment of Body Composition……………………………......……44 

2.2.4f  Assessment of Quality of Life………………………………………….…  45 

2.2.4g  Evaluation the frequency and duration of hospitalisation.… 45 

2.2.5  Statistical Analysis………………………………………………………………………… 45 

2.3  Results………………………………………………………………………………………………….…. 46 

  2.3.1   Exercise Training Characteristics…………………………….………………….…  46 

2.3.2   Effect of Exercise Training on Cardiorespiratory Fitness………..…..… 47 

2.3.3   Effect of Exercise Training on Muscular Strength………………….………  48 

2.3.4   Effect of Exercise Training on Glycaemic Control….…………….………..  49 

2.3.5   Effect of Exercise Training on Body Composition….………………………  49 

2.3.6   Effect of Exercise Training on Quality of Life………………………..…….…  50 

2.3.7  Effect of Exercise Training on Pulmonary Function…………….…………  52 

2.3.8  Frequency and Duration of Hospitalisation………………………………..…  52 

2.4   Discussion……………………………………………………………………………….…………….... 53 

2.5   References……………………………………………………………………………………...………. 60 

 

   

vi  

Appendices 

Appendix A  Participant Information Sheet……………………………………………...………. 66 

Appendix B  Participant Consent Form…………………………………………………...……….  72 

Appendix C  Ethical Approval……………………………………………………………….....………. 74 

Appendix D  Cystic Fibrosis Questionnaire–Revised……………………………...…….……. 76 

1  

 

 

 

 

 

Chapter One 

Introduction and Review of the Literature 

 

 

   

2  

1.1   Cystic Fibrosis 

Cystic fibrosis (CF) is a genetic disorder caused by a single mutation in the gene that 

encodes  the  CF  transmembrane  regulator  protein  (CFTR).  This  protein  plays  an 

important  role  in chloride  ion  transport, which  in  turn  influences  the  transport of 

water  and  electrolytes  in  the  cells  of  the  respiratory,  digestive  and  reproductive 

systems (Brennan et al., 2004). Without this protein, there is accumulation of thick 

secretions  and  progressive  scarring,  leading  to  destruction  of  target  organs.  In 

particular, CF is characterised by recurrent lower respiratory tract infections due to 

reduced  clearance  of  respiratory  secretions.  Lung  function  declines  progressively 

over  time,  ultimately  leading  to  respiratory  failure  and  death.  Other  clinical 

manifestations  include  nutrient malabsorption  from  impaired  pancreatic  enzyme 

production,  intestinal obstruction, male  infertility and  impairments  in temperature 

regulation  and  fluid  balance  due  to  altered  sweat  gland  function  (Rosenstein  & 

Cutting, 1998). 

 

The  incidence of CF  is approximately 1  in 2500  in Caucasian populations, with 1  in 

25 individuals being a carrier for the condition (Sinaasappel et al., 2002). Following a 

positive result from a newborn screening test, diagnosis of the condition  is usually 

confirmed by a laboratory sweat test, which shows chloride concentrations of 60 to 

70 mmol/L  compared  to 40 mmol/L  in healthy  individuals  (Augarten et al., 1993; 

Castellani  &  Massie,  2010;  Davis  &  di  Sant’Agnese,  1984;  Farrell  et  al.,  2008). 

Although  there  is currently no cure  for  the disease,  life expectance has  improved 

dramatically  in  recent  years  due  to  improved  management  of  the  condition. 

Approximately 80% of children born with CF in the 1940’s died within the first year 

3  

of  life,  but  today  95%  of  individuals with  CF will  live  to  at  least  40  years  of  age 

(Cohen‐Cymberknoh  et  al.,  2011;  Elborn  et  al.,  1991).  Given  the  increased  life 

expectancy of  individuals with CF  in  today’s society,  there  is  increasing  interest  in 

enhancing  the quality of  life of  these patients.  In particular, exercise may play an 

important  role  in  the management  of  this  condition  given  the  likely  benefits  for 

functional capacity, body composition and improving quality of life. 

 

1.2   Pathogenesis of Cystic Fibrosis 

Most healthy  individuals have two healthy copies of the CFTR gene; however, only 

one  is needed to prevent CF (Chillon et al., 1995). In contrast,  individuals with two 

mutated alleles cannot produce CFTR protein, resulting in CF. Since the CF gene was 

first  identified  in  1989,  over  900  different  CFTR mutations  have  been  reported 

(Farrell et al., 2008; Sheppard & Nicholson, 2002). The primary mechanism through 

which the  lack of CFTR protein results  in the signs and symptoms of CF  is through 

dysfunction of the cyclic‐AMP‐dependent chloride channel. This alters chloride and 

water  transport,  leading  to  dehydrated  viscous  secretions  that  cause  progressive 

obstruction,  scarring  and  eventually  destruction  of  target  organs,  especially  the 

lungs and pancreas  (Clunes & Boucher, 2008). With  respect  to  the  lungs,  there  is 

reduced clearance of  respiratory  secretions which provides  the  ideal  reservoir  for 

microorganisms  such  as  Psuedomonas  aeruginosa.  The  epithelia,  which  would 

normally  eradicate  such  bacteria,  fail  to  kill  these  microorganisms  due  to  the 

abnormally high  salt concentration on  the apical  surface  (Muhlebach et al., 1999; 

Smith et al., 1996). Even with potent antibiotics Psuedomonas aeruginosa is difficult 

to  eradicate.  Unfortunately,  once  this  bacteria  has  established  in  the  bronchial 

4  

region,  chronic  infection  occurs which  coincides with  an  increased  inflammation 

response and may ultimately  lead to death from respiratory failure (Frederiksen et 

al., 1997; Gilligan, 1991). In addition, the oxygen saturation at the lungs declines to 

90% to 94% or lesser, depending on the severity of infection, in comparison to the 

oxygen saturation of 99 to 100% in the general population (Betancourt et al., 1991). 

Consequently,  individuals  with  CF  suffer  recurrent  infection  and  inflammation, 

ultimately leading to increased mortality and morbidity (Prasad & Cerny, 2002). 

 

In addition  to  the  respiratory system,  the digestive system  is severely  impaired  in 

individuals  with  CF.  In  particular,  CF  is  associated  with  exocrine  pancreatic 

insufficiency,  leading  to  impaired  pancreatic  enzyme  production  and  therefore 

nutrient  malabsorption,  leading  to  fatigue,  weight  loss,  poor  growth  and 

malnutrition (Shoemaker et al., 2008). Malabsorption is mainly characterised by foul 

smelling  loose stools, and  if undetected or  left untreated  in the newborn  leads to 

severe malnutrition and growth failure (Giglio et al., 1997).  In adults, malabsorption 

causes poor weight gain and malnourishment, even in those with a healthy appetite 

(Sinaasappel  et  al.,  2002).  Another  factor  contributing  to  the  negative  energy 

balance  observed  in  these  individuals  is  gastroeosophageal  reflux  due  to 

maldigestion and pancreatic exacerbation (Edenborough & Morton, 2010; Pencharz 

&  Durie,  2000).  Consequently,  to maintain  a  normal  BMI  of  20  –  25  kg/m²,  the 

recommended  energy  intake  for  CF  patients  is  120‐150%  of  normal  daily  energy 

intake, however, most CF patients rarely achieve this. 

 

1.3   Management of Cystic Fibrosis 

5  

Although there  is currently no cure for CF, recent advances  in the management of 

the condition have extended the  life expectancy of these  individuals considerably. 

Daily  treatment  regimens  are  aimed  at managing  chronic  lung  disease,  infection, 

exocrine pancreatic  insufficiency and malnutrition  to delay  the ultimate decline  in 

organ function for as long as possible (Ramsey et al., 1992). In particular, given the 

difficulties with malabsorption, individuals with CF are encouraged to follow a high‐

fat high‐protein diet, providing 120‐150% of the recommended daily energy  intake 

of  a  healthy  individual  (Pencharz  &  Durie,  2000).  In  addition,  individuals  with 

pancreatic insufficiency are supplemented with fat‐soluble vitamins and pancreatic 

enzyme preparations  to assist with digestion  (Wilson & Pencharz, 1998).  If weight 

cannot  be maintained with  such  strategies,  then  tube  feeding may  be  required. 

With  respect  to managing  the  chronic  lung  disease  associated with  CF,  vigorous 

chest  physiotherapy  is  recommended  to  clear  thick  and  sticky  secretions  in  the 

respiratory system, which play a prominent role  in early history of this disease.  In 

addition,  treatment  of  airways  infection with  oral  antibiotics may  be  effective  in 

delaying  the  colonization  of microorganisms. However  in  the  presence  of  severe 

infections, intravenous antibiotics may be required to prevent the establishment of 

chronic  inflammation  (Rosenfeld  et  al.,  2003).  For  those  admitted  to  hospital, 

patients  are  treated  symptomatically  to  the  immediate  problem,  followed  by 

regular  chest physiotherapy  and  inhaled mucolytics  to  improve  airway  clearance, 

inhaled antibiotics  to  curb  infections, as well as  supplementation with pancreatic 

enzymes and vitamins  (Kettler et al., 2002).  In  some patients with advanced  lung 

disease, the best option to extend the lifespan for CF patients may be through lung 

transplantation. From 1989 to 2002, 65 Australian CF patients were listed to receive 

6  

lung transplants at the Royal Prince Alfred Hospital in Sydney (Dobbin et al., 2004). 

Of  note,  regular  exercise  is  also  encouraged  to  assist  in maintaining  pulmonary 

function,  promote  deep  breathing  and  coughing  to  expel  thick mucus,  increase 

muscle mass, stimulate appetite and promote feelings of wellbeing in patients with 

CF. 

 

1.4   Cystic Fibrosis‐Related Diabetes 

While management  of  CF  has  extended  the  life  expectancy  of  these  individuals 

considerably,  as  people  live  longer,  other  complications  of  the  condition  have 

become apparent. As previously mentioned, one organ  severely affected by CF  is 

the pancreas. Unfortunately, long‐term damage to the pancreas can ultimately lead 

to impaired function of the islet cells of the pancreas which are responsible for the 

production of the hormone  insulin,  leading to a type of diabetes that  is unique to 

those with  the disease  called  cystic  fibrosis‐related diabetes  (CFRD). CFRD occurs 

increasingly with age, with fewer than 2% of those under 10 years of age having the 

complication,  while  more  than  50%  of  adults  with  CF  have  abnormal  glucose 

regulation by the time they reach 30 years of age (Alexander & Bridges, 2010). The 

median age of onset is 18‐21 years (Moran et al., 2009), although recent Australian 

statistics suggest  that  the  incidence among  those < 18 years  is  rising  (Rana et al., 

2011). Of  importance,  the  life  expectancy  of  an  individual with  CFRD  is  reduced 

when compared to those with CF alone (Moran et al., 1999; O’Riordan et al., 2008). 

 

All  types  of  diabetes  are  characterised  by  chronic  hyperglycaemia  due  to 

impairments  in  insulin  secretion, action or both.  In a healthy  individual, when an 

7  

elevation of blood glucose  levels  is detected by the pancreas, the secretion of the 

hormone  insulin  is  stimulated  which  helps  transport  the  glucose  from  the 

bloodstream  into the cells of the body for storage or use (Brennan et al., 2004). In 

contrast,  individuals with diabetes are unable  to effectively control blood glucose 

levels due to the body not producing enough insulin, or not responding well to the 

insulin that  is produced (i.e.  insulin resistance). However, there are different types 

of diabetes, with  the  two most common  forms being  type 1 and  type 2 diabetes. 

Type  1  diabetes  is  usually  diagnosed  in  childhood,  and  results  in  elevated  blood 

glucose levels due to destruction of beta cells in the pancreas, leaving them unable 

to produce insulin.  As a result, these individuals must administer exogenous insulin 

daily  to  control  blood  glucose  levels.  In  contrast,  type  2  diabetes  is  usually 

diagnosed  in adulthood and may be  the  result of a  combination of  the effects of 

relative  insulin deficiency and  increased  insulin  resistance.  Individuals with  type 2 

diabetes often do not need insulin injections, at least not in the early stages of the 

condition.  Instead,  they  take oral hypoglycaemic agents  to assist  the body  to use 

the  insulin  they  already  have.  Risk  factors  for  type  2  diabetes  include  being 

overweight, hereditary, ethnic origin and lack of exercise (Goodyear & Kahn, 1998).  

 

On  the other hand, CFRD  is  a unique  form of diabetes,  sharing  some  features of 

both  type  1  and  type  2  diabetes.  Initially  the  condition  presents  with  impaired 

secretion  of  insulin  in  response  to  an  oral  glucose  load,  leading  to  postprandial 

hyperglycaemia (Brennan et al., 2004; Moran et al., 1999). Of interest, fasting blood 

glucose  levels  often  appear  normal  during  this  early  stage  of  the  condition. 

However, as the disease progresses, severe insulin deficiency may result, leading to 

8  

a requirement for regular insulin injections like those with type 1 diabetes (Dobson 

et al., 2004). The signs and symptoms of CFRD include polyuria (excessive water loss 

through  frequent urination) and polydipsia  (increased  thirst due  to  loss of water). 

Other symptoms may  include weight  loss or an unexplained decline  in pulmonary 

function beginning up to 4 years prior to the diagnosis of CFRD (Milla et al., 2000). 

The precise factors contributing to the initial insulin resistance observed in CFRD is 

unclear,  although  chronic  infection  and  corticosteroid  administration  likely play a 

role  (Lippe et al., 1977).  In  fact,  the presence of diabetes  is greatly  influenced by 

intercurrent  infection  and  patients  often  develop  reduced  glucose  metabolism 

during  respiratory  exacerbation,  but  then  glucose  metabolism  improves  or 

normalises when their lung function improves (Tofe et al., 2005). However, there is 

also a progressive decline in glucose metabolism over time, with patients becoming 

more  prone  to  diabetes  as  they  age.  For  this  reason,  testing  via  an  oral  glucose 

tolerance  test  (OGTT)  to  diagnose  CFRD  should  only  be  conducted  when  the 

patients  status  is clinically  stable at  least one month apart  from acute pulmonary 

infection (Cohen‐Cymberknoh et al., 2011; Costa et al., 2005).   The criteria for the 

diagnosis of CFRD following an OGTT  include a fasting blood glucose ≥ 7 mM, or a 

blood glucose value of ≥ 11 mM at 2 hours after a 75 g OGTT (Moran et al., 1999). 

 

Regardless of the specific type of diabetes, if left untreated, chronic hyperglycaemia 

may  lead  to  a  number  of  serious  health  complications,  such  as  retinopathy, 

nephropathy  and  neuropathy  (Schwarzenberg  et  al.,  2007).  Each  of  these 

complications results from micro‐damage to the small blood vessels of the retina of 

the eye, kidneys and damage to the nerves respectively. Specific to individuals with 

9  

CFRD, impaired glucose regulation also has significant effects on an individual’s lung 

function, leading to an increased rate of decline in pulmonary function (Koch et al., 

2001).  Consequently,  individuals with  CFRD  have  increased  risk  of mortality  and 

morbidity compared to patients with CF alone (Brennan et al., 2004; Moran et al., 

1999). 

 

Management  of  CFRD  involves  a  focus  on  nutrition  and  pharmacological 

intervention. Most patients require exogenous insulin administration at the time of 

meals  to  compensate  for  the  impaired  insulin  response  to  rising  glucose  levels, 

however, little basal insulin is required. Consequently, insulin therapy often involves 

multiple  injections  of  short  acting  insulin  each  day  in  association  with  meal 

consumption,  followed by a  small dose of  long acting  insulin administered before 

bedtime  (Moran  et  al.,  1999).  Fortunately,  insulin  therapy  has  been  shown  to 

reduce  long‐term  diabetes‐related  complications,  improve  lung  function,  weight 

and  nutritional  state,  at  the  same  time  as  reducing  infectious  complications  and 

hospitalisations  in  individuals with  CFRD  (Dobson  et  al.,  2004).  In  contrast,  oral 

hypoglycaemic agents are not promoted  for managing CFRD, primarily due  to  the 

limited research of their use (Moran et al., 1999). Potential issues with using these 

drugs to manage blood glucose levels in CFRD include their inability to address the 

primary problem of insulin deficiency, as well as side‐effects on the gastrointestinal 

system,  which  may  prove  serious  for  individuals  with  CF  due  to  their  already 

present  issues  relating  to  malabsorption.  With  respect  to  diet,  the  goal  is  to 

maintain normal blood glucose  levels; however the principles of achieving this are 

very  different  to  that  used  for  the management  of  type  1  and  type  2  diabetes 

10  

(Brennan et al., 2004). The same high energy intake that is promoted for those with 

CF alone is encouraged due to the associated malabsorption, and there is no focus 

on  avoiding  sugary,  high  glycaemic  foods  given  their  importance  as  a  source  of 

energy, provided that intake is spread evenly throughout the day and sugary drinks 

are not taken between meals (Mackie et al., 2003; Moran et al., 1999). Likewise, a 

high  fat  intake  (approximately 40% of  total energy  intake)  is  required  to maintain 

body weight  (Brennan  et  al.,  2004). Consequently, maintenance  of  normal  blood 

glucose  levels  is  achieved  by  carefully  balancing  insulin  administration  with 

sufficient nutritional  intake. All  individuals with CFRD  should also  conduct  regular 

self‐monitoring of blood glucose  levels to assist with maintaining  levels within the 

appropriate range (minimum of 3‐4 times per day; Moran et al., 1999; Moran et al., 

2010).  

 

1.5   Exercise and Cystic Fibrosis 

Another  factor  that  is promoted  for  the management of CF  is exercise. Research 

investigating  the  effect  of  exercise  in  CF  began  in  the  early  1970’s  (Counahan & 

Mearns  1975;  Godfrey  & Mearns,  1971;  Keens  et  al.,  1977),  however  only  few 

studies have extensively examined the physiological responses and adaptations  to 

exercise in this population. Of note, studies have suggested that individuals with CF 

spent  less  time engaging  in  vigorous physical  activities  and  are  less  fit  than  their 

peers  (Braggion et al., 1989; Nixon et al., 2001).  Importantly, no  study has  stated 

that exercise causes harm to patients with CF. 

 

11  

It is well established that participation in regular exercise has many benefits for the 

general population  including the prevention of cardiovascular disease;  lowering of 

blood  lipids;  lowering blood pressure; and  improving  insulin sensitivity (Fletcher et 

al.,  1996).  Exercise  also  plays  an  important  role  in  the  prevention  of  obesity, 

maintenance  of  muscle  mass,  bone  mineral  density,  and  functional  capacity 

(Fletcher et al., 1996).    Furthermore, exercise has numerous positive benefits  for 

mental  health  such  as  reduced  levels  of  anxiety,  depression  and  enhanced 

psychological well‐being and quality of life (Warburton et al., 2006; Wheatley et al., 

2011).  Many  of  these  effects  of  exercise  may  be  particularly  beneficial  for 

individuals with CF.  For  instance, maintaining  adequate muscle mass  and muscle 

size  is  vital  for  CF  individuals  given  their  difficulties with  gaining weight  due  to 

pancreatic  insufficiency,  malabsorption  and  malnutrition.  In  addition,  exercise‐

induced improvements in cardiorespiratory fitness and reduced breathlessness may 

have a significant  impact on enhancing participation  in activities of daily  living and 

improving quality of life in CF patients. Promoting psychological well‐being through 

exercise  is  also  important  given  the  high  rates  of  depression  among  CF  patients 

(Quittner et al., 2008). 

 

The role of exercise in improving cardiorespiratory fitness in individuals with CF has 

been demonstrated in several studies. Orenstein et al. (1981) conducted a 3 month 

exercise program (1 hour x 3 times per week for 12 weeks) in patients with CF. Each 

exercise session commenced with a warm up phase consisting of 5 to 10 minutes of 

stretching  and  flexibility  exercises,  followed  by  a  period  of  jog‐walking  at  an 

intensity of 70 to 85% of maximal heart rate (duration of 10 minutes at the start of 

12  

the intervention, progressing up to 30 minutes). Each session was concluded with a 

5 minute cool down consisting of a slow walk followed by a fun phase where various 

non‐competitive  recreational  games were  organised  to  enable  other  CF  patients 

who were not involved in the program to join in regardless of their age and severity 

of  CF.  Following  this  12  week  program,  these  researchers  reported  improved 

cardiorespiratory  fitness  based  on  both  peak  rate  of  oxygen  consumption  and 

significantly  lower  heart  rates  at  submaximal  workloads  compared  to  a  control 

group  which  remained  unchanged.  Although  the  above‐mentioned  study  was 

conducted in a clinical setting, home‐based exercise training may be preferred to a 

centralised  institution‐based  training  program  to  allow  for  individualised 

supervision  and  to  minimise  the  potential  for  transferring  infection  between 

patients  (Burdge et al., 1993; Ojeniyi et al., 2000).  It has also been suggested that 

home‐based interventions may be more feasible given that many patients live long 

distances from CF centres (Orenstein et al., 2004). However, one limitation of these 

programs may be the lack of supervision. A home‐based training program consisting 

of 15 minutes of submaximal stationary cycling (at approximately 70% of maximum 

heart rate) each day for a period of 3 months (with 2 sessions per week supervised 

by  a  physiotherapist)  has  been  shown  to  improve  maximal  exercise  capacity 

(maximal  rate  of  oxygen  consumption)  and  decrease  the  degree  of  limitation  in 

participation  in activities of daily  living compared  to a control period of 2 months 

prior to commencing the training program in which the participants were advised to 

maintain their normal activities (de Jong et al., 1994). 

 

13  

There is also evidence to suggest benefits of participating in anaerobic activities for 

children with CF  (Klijn et al., 2004).  In a randomised design, children were divided 

into  an  exercise  (n  =  11)  and  a  control  group  (n  =  9).  Those  randomised  to  the 

exercise group participated  in a 12‐week program consisting of  two 30‐45 minute 

sessions per week. The training consisted of repeated anaerobic activities lasting 20 

to  30  seconds.  The  control  group  continued  their  normal  activities.  The  exercise 

group  showed  significant  improvements  in  both  anaerobic  performance  and 

cardiorespiratory fitness (assessed via a 30 second Wingate test and an incremental 

test  of  peak  oxygen  consumption  respectively)  compared  to  the  control  patients 

following  the  12‐week  intervention.  Of  importance,  an  increased  level  of 

cardiorespiratory fitness  in CF patients  is associated with  increased survival. Nixon 

and colleagues (1992) found that those with a maximal rate of oxygen consumption 

(the  gold  standard measure of  cardiorespiratory  fitness)  greater  than 82% of  the 

predicted  value  had  an  83%  8  year  survival  rate,  compared with  a  28%  8  year 

survival rate for those with a maximal rate of oxygen consumption less than 58% of 

the predicted value.  

 

In  addition  to  the  above‐mentioned  benefits  of  regular  exercise  training  for 

improving  cardiorespiratory  fitness  in  individuals  with  CF,  there  is  evidence  to 

suggest  that  regular  aerobic  exercise  can  slow  the  decline  in  lung  function  in CF 

patients  (Moorcroft  et  al.,  2004;  Schneiderman‐Walker  et  al.,  2000).  In  the 

previously described study of Orenstein and colleagues (1981), there was no change 

in  lung  function  (based on  forced expired volume  in 1 second; FEV1)  following the 

12‐week walk‐jog program, while FEV1 declined over the same period in the control 

14  

group. Similar results have been observed following longer periods of intervention. 

For instance, in a randomised controlled trial of unsupervised home‐based exercise, 

participants completed a minimum of 20 minutes of aerobic exercise at a heart rate 

of  approximately  150  beats/min  3  times  a  week  over  a  period  of  3  years 

(Schneiderman‐Walker et al., 2000). Pulmonary function, based on both forced vital 

capacity (FVC) and FEV1, declined more slowly in the exercise group, compared to a 

control group  that were advised  to maintain  their normal physical activity routine 

throughout the study. 

 

Likewise, O’Neill and co‐workers (1987) investigated the effectiveness of exercise in 

reducing breathlessness in CF patients.  Patients completed the Royal Canadian Air 

Force  11  minute  exercise  protocol  each  day  for  a  period  of  2  months.  

Breathlessness  was  determined  via  a  visual  analogue  scale  before  and  after  a 

submaximal cycling test administered pre and post‐intervention. Results indicated a 

significant  reduction  in  residual  volume  (RV)  and  feelings  of  breathlessness  after 

training. However,  it  is  important  to note  that  there was no control group  in  this 

study to allow for comparison. 

 

Another  important  benefit  of  exercise  for  CF  patients  may  relate  to  sputum 

clearance. Dwyer and co‐workers  (2011)  found  improved ease of expectoration of 

sputum  following an acute bout of 20 minutes of aerobic exercise at a work  rate 

equivalent  to 60% of peak oxygen uptake  compared  to  rest  in 14 adults with CF. 

These authors suggested that the improved ease of expectoration may be related to 

the  increase  in ventilation and respiratory  flow rate during exercise  increasing the 

15  

propulsion of mucus. Of note, treadmill exercise appeared to be more effective than 

cycling exercise in decreasing sputum mechanical impedance in this study, perhaps 

due to the trunk oscillations associated with treadmill walking (Dwyer et al., 2011). 

Furthermore,  the  addition  of  exercise  to  chest  physiotherapy may  improve  lung 

function  (Thomas et al., 1995) and  the weight of sputum expectoration compared 

to chest physiotherapy alone (Baldwin et al., 1994).  

 

While  regular  aerobic  exercise  appears  to  have  benefits  for  improving 

cardiorespiratory  fitness,  reducing  feelings  of  breathlessness,  attenuating  the 

decline in lung function and acutely improving the ease of expectoration of sputum, 

there is evidence to suggest that resistance training may also provide benefits for CF 

patients.  In particular, maintaining adequate muscle mass and muscle  size  is vital 

for  CF  individuals  given  their  difficulty  with  gaining  weight  due  to  pancreatic 

insufficiency,  malabsorption  and  malnutrition.  Strauss  and  co‐workers  (1987) 

examined the effect of 6 months of variable weight training involving 3 sessions per 

week of free and machine weights covering both the upper and lower body in 9 CF 

patients. The resistance training program was preceded by a 3 month control period 

to allow for comparison with the normal progression of the condition. Following the 

6 months of resistance training there was significant increases in body mass, muscle 

size  (based on body  circumferences),  and muscular  strength, while  there was no 

change  in  these  parameters  in  the  control  period.  In  addition,  it was  noted  that 

while  the RV  and  total  lung  capacity  (TLC)  declined  during  the  preceding  control 

period, the RV and RV/TLC ratio improved following training. Such findings relating 

to  body mass  and muscle  size may  be  clinically  important  given  the  difficulty  of 

16  

maintaining weight in this population. Of interest, this weight training program was 

conducted  in a clinical group setting; however, most patients  involved  in the study 

preferred  the  training  to  be  offered  away  from  the  hospital  to  make  it  more 

convenient.  Nonetheless,  the  reported  benefits  of  resistance  training  appear 

independent to those benefits observed with regular aerobic exercise training. This 

raises  the  question  as  to  the  optimal mode  of  exercise  for  individuals with  CF; 

aerobic training, resistance training; or a combination of both? 

 

The  effects  of  aerobic  and  resistance  training  for  individuals with  CF  have  been 

compared in a limited number of studies. Selvadurai and colleagues (2002) assigned 

CF  children, who were  admitted  to  hospital with  pulmonary  infection  into  three 

groups; an aerobic training group, a resistance training group and a control group. 

Participants  in  the aerobic and  resistance exercise  training group were assigned 5 

sessions  per  week  of  either  aerobic  training  (30 minutes  of  running  on  a  non‐

motorized  treadmill  or  a  stationary  cycling  at  an  intensity  equivalent  to  70% 

maximal heart rate) or resistance training (five sets of 10 repetitions for a range of 

exercises for both the upper and lower limbs against a graded resistance machine), 

while the control group received standard chest physiotherapy. The mean duration 

of hospital admission was similar between groups  (approximately 19 days). Those 

children  who  received  aerobic  training  had  significantly  better  peak  aerobic 

capacity, activity  levels and quality of  life, than children  in the resistance group.  In 

contrast, the children in resistance group had better weight gain, lung function and 

leg strength than those allocated to the aerobic training. Based on these findings it 

was concluded that perhaps the combination of aerobic and resistance training may 

17  

provide optimal benefits for CF patients, given the unique benefits of both modes of 

exercise for these individuals (Selvadurai et al., 2002). 

 

Of importance, similar benefits have been observed in comparisons of home‐based 

strength  versus  aerobic  exercise  programs.  Orenstein  et  al.,  (2004),  evaluated  a 

semi‐supervised, home‐based,  training program  conducted 3  times a week  for 12 

consecutive months  comparing  aerobic  and  strength  training  in  children with CF. 

Patients  in  the  aerobic  training  group were  given  a  stair  stepping machine  and 

instructed to exercise  five minutes per session, gradually  increasing to 30 minutes 

per  session  for  3  times  per week.  In  contrast,  those  allocated  to  the  resistance 

training  group were  given  a weight  resistance machine,  to  perform  bicep  curls, 

lateral  pull‐downs, military  and  bench  presses  3  times  per week.  The  number  of 

sets,  repetitions  and  load  (resistance)  was  gradually  increased  over  the  year. 

Interestingly,  both  groups  showed  significant  improvements  in  strength,  physical 

work capacity and body weight. However, the lack of a ‘usual care’ control group in 

this  study makes  it  difficult  to  conclude whether  these  changes were  directly  a 

result of  the exercise  training  itself, or  simply a  result of natural growth  changes 

over a year. 

 

To  examine  the  effect of  a  combined  aerobic  and  resistance  training  program  in 

patients  with  CF,  Moorcroft  and  colleagues  (2004)  evaluated  an  individualized, 

unsupervised,  home‐based  exercise  program  in  CF  patients  over  1  year.    The 

program  involved  the completion of  three 20‐minute  sessions per week of whole 

body aerobic exercise (jogging, swimming and cycling), combined with upper body 

18  

exercises  with  weights.  Following  the  exercise  intervention,  these  researchers 

reported  significantly  higher  FVC  and  a  tendency  for  a  lesser  decline  in  FEV1, 

compared  to  a  control  group  which  maintained  their  normal  activity  levels.  In 

addition,  lower blood  lactate concentrations and heart rate responses to constant 

load submaximal exercise were observed following the exercise program compared 

to controls. 

 

1.6   Exercise and Cystic Fibrosis‐Related Diabetes 

Although  the benefits of exercise  for  individuals with CF  are well established, no 

studies  have  investigated  the  effects  of  regular  exercise  in  patients  with  CFRD. 

While  it  is  likely  that  exercise  training  in  individuals  with  CFRD  would  result  in 

similar  benefits  in  terms  of  cardiorespiratory  fitness,  breathlessness,  sputum 

clearance  and muscle mass  to  those with  CF  alone,  the  effect  on  blood  glucose 

management  is  not  known.  This  is  surprising  given  the  central  role  of  regular 

exercise for the management of both type 1 and type 2 diabetes mellitus (Horton, 

1988).  Whether  exercise  assists  in  the  management  of  blood  glucose  levels  in 

individuals with CFRD is an important issue, given that chronic hyperglycaemia may 

lead  to  a  number  of  serious  long‐term  health  complications,  and  has  significant 

effects on an  individual’s  lung  function,  leading  to an  increased  rate of decline  in 

pulmonary  function  (Koch et  al., 2001). Despite  the  lack of  research  in  this  area, 

current  guidelines  recommend  that  patients  with  CFRD  participate  in moderate 

aerobic exercise for at least 150 minutes each week (Moran et al., 2010). 

 

19  

The role of exercise in improving blood glucose management is related to the large 

increase  in  glucose  uptake  by  the  working  skeletal  muscles  during  exercise 

(Kristiansen  et  al.,  2000).  This  increase  in  glucose  uptake may  result  in  an  acute 

lowering  of  blood  glucose  levels  in  those  with  hyperglycaemia.  Furthermore, 

exercise  improves  insulin  sensitivity  in  both  healthy  individuals  (Mikines  et  al., 

1988), as well as those with type 1 and type 2 diabetes (Cuff et al., 2003; Pederson 

et al., 1980).  

 

Although no studies have  investigated the effect of exercise training  in  individuals 

with CFRD, it is well established that regular exercise can improve glycaemic control 

and insulin sensitivity in patients with type 2 diabetes (Albright et al., 2000; Boule et 

al., 2001; Dunstan et al., 2002). More specifically, Sigal and colleagues (2007) have 

shown that 22 weeks of aerobic or resistance exercise training  improves glycaemic 

control  in  individuals with  type  2  diabetes,  however,  the  greatest  improvements 

were  obtained  when  a  combination  of  aerobic  and  resistance  training  were 

performed. The benefits of a combined program of aerobic and resistance exercise 

for the management of blood glucose  levels are further supported by the study of 

Maiorana  and  co‐workers  (2002).  These  researchers  reported  that  8  weeks  of 

training,  consisting  of  1  hour  circuit  training  (combined  aerobic  and  resistance 

exercise)  three  times  per  week  resulted  in  a  significant  lowering  of  glycated 

haemoglobin and  fasting blood glucose  levels  in  individuals with  type 2 diabetes. 

Likewise,  Cuff  and  colleagues  (2003)  revealed  greater  improvements  in  insulin 

sensitivity (based on glucose requirements during a hyperinsulinaemic‐euglycaemic 

clamp)  following  16  weeks  of  combined  aerobic  (treadmill,  stationary  bicycle, 

20  

recumbent stepper, elliptical trainer and rowing machine at 60 – 75% of heart rate 

reserve) and resistance exercise  (2 sets of 12 repetitions of  leg press,  leg curl, hip 

extension,  chest  press  and  lat  pull  down)  training  performed  3  days  per  week, 

compared to aerobic exercise alone and a no‐exercise control group in obese post‐

menopausal women with type 2 diabetes. 

 

In contrast, no studies have examined the effects of exercise (aerobic or resistance‐

based) in individuals with CFRD. Rather, the focus of management of CFRD is based 

on  nutrition  and  pharmacologic  intervention  through  exogenous  insulin 

administration  (Brennan  et  al.,  2004).  Future  studies  are  needed  to  determine  if 

regular  exercise  is  indeed  beneficial  for  individuals with  CFRD,  both  in  terms  of 

improving glycaemic control, as well as other aspects of health and well‐being that 

have been previously shown to be improved with regular exercise training in those 

with CF alone. 

 

1.7   Summary 

Regular exercise provides  important benefits  to  individuals with CF.  In particular, 

regular  aerobic  exercise  training  has  been  shown  to  improve  cardiorespiratory 

fitness, sputum expectoration and slow the decline in lung function. These benefits 

are of particular  importance  in CF patients given  that  they may have a  significant 

impact on enhancing participation  in activities of daily  living and  improving quality 

of  life.  Furthermore,  increased  cardiorespiratory  fitness has been  associated with 

increased survival in this population. On the other hand, regular resistance training 

provides  important  benefits  for  maintaining  muscle  mass  and  muscle  strength. 

21  

Based on these unique benefits of both aerobic and resistance exercise training  in 

individuals  in CF,  it has been suggested that a combination of these two modes of 

exercise may provide optimal benefits for this population. However, despite these 

well‐established  benefits  of  exercise  for  individuals  with  CF,  no  studies  have 

investigated the effects of regular exercise  in patients with CFRD. While  it  is  likely 

that  exercise  training  in  individuals with  CFRD would  result  in  similar  benefits  in 

terms  of  cardiorespiratory  fitness,  breathlessness,  sputum  clearance  and muscle 

mass  to  those  with  CF  alone,  the  effect  on  blood  glucose  management  is  not 

known. This  is  important given  the association of chronic hyperglycaemia with an 

increased  rate  of  decline  in  pulmonary  function.  Of  note,  home‐based  exercise 

training may  be  preferred  to  a  centralised  institution‐based  training  program  to 

allow  for  individualised  supervision and  to minimise  the potential  for  transferring 

infection  between  patients.  It  has  also  been  suggested  that  home‐based 

interventions may  be more  feasible  given  that many  patients  live  long  distances 

from  CF  centres. However,  one  limitation  of  these  programs may  be  the  lack  of 

supervision. Therefore, the purpose of this thesis was to examine the effects of 10 

weeks of supervised home‐based aerobic and resistance exercise training on blood 

glucose  control,  cardiorespiratory  fitness, muscular  strength,  lung  function,  body 

composition and quality of life in patients with CFRD.  

 

 

 

   

22  

1.8   References 

Albright, A.,  Franz, M., Hornsby, G., Kriska, A., Marrero, D., Ullrich,  I., Verity,  L.S. 

(2000). Exercise and type 2 diabetes. Medicine and Science  in Sports and Exercise; 

32: 1345 – 1360. 

 

Alexander, S., Bridges, N. (2010). Cystic fibrosis related diabetes. Practical Diabetes 

International; 27 (5): 198 – 200. 

 

Augarten, A., Kerem, B.S., Yahav, Y., Noiman, S., Rivlin, Y., Tal, A., Blau, H., Ben‐Turl, 

L.,  Szeinberg,  A.,  Kerem,  E.  (1993). Mild  cystic  fibrosis  and  normal  or  borderline 

sweat test in patients with the 3849 + 10k b C–T mutation. Lancet; 342: 25 – 26. 

 

Baldwin,  D.R.,  Hill,  A.L.,  Peckham,  D.G.,  Knox,  A.J.  (1994).  Effect  of  addition  of 

exercise  to  chest  physiotherapy  on  sputum  expectoration  and  lung  function  in 

adults with cystic fibrosis. Respiratory Medicine; 88 (1): 49 – 53. 

 

Betancourt, M., Slade, G., Dinwiddie, R. (1991). Oxygen saturation in cystic fibrosis. 

Archives of Disease in Childhood; 66: 1075 – 1076. 

 

Boule, N.G., Haddad, E., Kenny, G.P., Wells G.A., Sigal, R.J. (2001). Effects of exercise 

on glycemic control and body mass in type 2 diabetes mellitus. Journal of American 

Medical Association; 286 (10): 1218 – 1227. 

 

23  

Braggion, C., Cornacchia, M., Miano, A., Schena, F., Verlato, G., Mastellay, G. (1989). 

Exercise tolerance and effects of training  in young patients with cystic fibrosis and 

mild airways obstruction. Paediatric Pulmonology; 7 (3): 145 ‐ 152. 

 

Brennan, A.L., Geddes, D.M., Gyi, K.M., Baker, E.H.  (2004). Clinical  importance of 

cystic fibrosis‐related diabetes. Journal of Cystic Fibrosis; 3: 209 – 222. 

 

Burdge, D.R., Nakielna, E.M., Noble, M.A. (1993). Case–control and vector studies of 

nosocomial  acquisition  of  Pseudomonas  cepacia  in  adults  patients  with  cystic 

fibrosis. Chicago Journal; 128 (14): 127 – 130.    

 

Castellani,  C.,  Massie,  J.  (2010).  Emerging  issues  in  cystic  fibrosis  newborn 

screening. Current Opinion in Pulmonary Medicine; 16 (6): 584 – 590. 

 

Chillon, M., Casals, T., Mercier, B., Bassas, L., Lissens, W., Silber, S., Romey, M., Ruiz‐

Romero,  J.,  Verlingue,  C.,  Claustres, M.,  Nunes,  V.,  Ferec,  C.,  Estivill,  X.  (1995). 

Mutations  in  cystic  fibrosis  gene  in  patients with  congenital  absence  of  the  vas 

deferens. The New England Journal of Medicine; 332 (22): 1475 – 1480.   

 

Clunes,  M.T.,  Boucher,  R.C.  (2008).  Front–runner  for  pharmacotherapeutic 

correction of  the airways  ion  transport defect  in cystic  fibrosis. Current Opinion  in 

Pharmacology; 8 (3): 292 – 299. 

 

24  

Cohen‐Cymberknoh, M.,  Shoseyov, D., Kerem, E.  (2011). Managing  cystic  fibrosis: 

strategies that increase life expectancy and improve quality of life. American Journal 

of Respiratory and Critical Care Medicine; 183: 1463 – 1471. 

 

Costa,  M.,  Potvin,  S.,  Berthiaume,  Y.,  Gauthier,  L.,  Jeanneret,  A.,  Lavoie,  A., 

Levesque,  R.,  Chiasson,  J.L.,  Rabasa‐Lhoret,  R.  (2005).  Diabetes:  a  major  co‐

morbidity of cystic fibrosis. Diabetes and Metabolism; 31 (3): 221 – 232. 

 

Counahan,  R., Mearns, M.B.  (1975).    Prevalence  of  atopy  and  exercise‐induced 

bronchial  lability  in  relatives of patients with cystic  fibrosis. Archives of Disease  in 

Childhood; 50: 477 – 481. 

 

Cuff, D.J., Meneilly, G.S., Martin, A.,  Ignaszewski, A.,  Tildesley, H.D.,  Frohlich,  J.J. 

(2003). Effective exercise modality to reduce insulin resistance in woman with type 

2 diabetes. Diabetes Care; 26: 2977 – 2983. 

 

Davis, P.B., di Sant’Agnese, P.A.  (1984). Diagnosis and  treatment of cystic  fibrosis: 

an update. Chest; 85 (6): 802 – 809. 

 

de Jong, W., Grevink, R.G., Roorda, R.J., Kaptein, A.A.,  van der Schans, C.P. (1994).  

Effect of  a home exercise  training program  in patients with  cystic  fibrosis. Chest; 

105 (2): 463 – 468. 

 

25  

Dobbin,  C., Maley, M.,  Harkness,  J.,  Benn,  R., Malouf, M.,  Glanville,  A.,  Bye,  P. 

(2004).  The  impact  of  pan‐resistant  bacterial  pathogens  on  survival  after  lung 

transplantation  in cystic fibrosis: results from a single  large referral centre. Journal 

of Hospital Infection; 5 (4): 277 – 282. 

 

Dobson,  L.,  Sheldon,  C.D.,  Hattersley,  A.T.  (2004).  Understanding  cystic‐  fibrosis‐ 

related diabetes: best  thought of as  insulin deficiency?  Journal of Royal Society of 

Medicine; 97: 26 – 35. 

 

Dunstan, D.W., Daly, R.M., Owen, N., Jolley, D., De Courten, M., Shaw, J., Zimmet, P. 

(2002).  High‐intensity  resistance  training  improves  glycemic  control  in  older 

patients with type 2 diabetes. Diabetes Care; 25 (10): 1729 – 1736. 

 

Dwyer, T.J., Alison,  J.A., McKeough, Z.J., Daviskas, E., Bye, P.T.P.  (2011). Effects of 

exercise on respiratory flow and sputum properties  in patients with cystic fibrosis. 

Chest; 139: (4): 870 – 877. 

 

Edenborough,  F.P.,  Morton,  A.M.  (2010).  Cystic  Fibrosis  –  A  guide  clinicians  in 

reproductive and obstetric medicine. Fetal and Maternal Medicine Review; 21:  (1) 

36 – 54. 

 

Elborn,  J.S.,  Shale,  D.J.,  Britton,  J.R.  (1991).  Cystic  fibrosis:  current  survival  and 

population  estimates  to  the  year  2000.  An  International  Journal  of  Respiratory 

Medicine; 46: 881 – 885. 

26  

 

Farrell, P.M., Rosenstein, B.J., White, T.B., Accurso, F.J., Castellani, C., Cutting, G.R., 

Durie, P.R., LeGrys, V.A., Massie, J., Parad, R.B., Rock, M.J., Campbell III, P.W. (2008). 

Guidelines  for diagnosis of cystic  fibrosis  in newborns  through older adults: Cystic 

Fibrosis Foundation Consensus Report. The Journal of Pediatrics; 153: S4 ‐ S14. 

 

Fletcher, G.F.,  Balady, G.,  Blair,  S.N.,  Blumenthal,  J.,  Caspersen,  C.,  Chaitman,  B., 

Epstein,  S.,  Froelicher,  E.S.S.,  Froelicher,  V.F.,  Pina,  I.L.,  Pollock,  M.L.  (1996). 

Statement  on  exercise:  benefits  and  recommendations  for  physical  activity 

programs for all Americans. Circulation; 94: 857 – 862 

 

Frederiksen,  B.,  Koch,  C.,  Hoiby,  N.  (1997).  Antibiotic  treatment  of  initial 

colonization  with  pseudomonas  aeruginosapostpones  chronic  infection  and 

prevents  deterioration  of  pulmonary  function  in  cysticfibrosis.  Pediatric 

Pulmonology; 23 (5): 330 – 335. 

 

Giglio, L., Candusso, M., Orazoi, C.D., Mastella, G., Faraguna, D.  (1997). Failure  to 

thrive:  the  earliest  feature  of  cystic  fibrosis  in  infants  diagnosed  by  neonatal 

screening. Acta Paediatric; 86 (11): 1162 – 1165. 

 

Gilligan, P.H. (1991). Microbiology of airways disease in patients with cystic fibrosis. 

Clinical Microbiology Reviews; 4: 35 – 51. 

 

27  

Godfrey,  S., Mearns, M.  (1971).  Pulmonary  function  and  response  to  exercise  in 

cystic fibrosis, Archives of Disease in Childhood; 46 (246): 144 –151. 

 

Goodyear, L.J., Kahn, B.B. (1998). Exercise, glucose, transport, and insulin sensitivity. 

Annual Reviews of Medicine; 49: 235 – 261. 

 

Horton,  E.S.  (1988).    Role  and  management  of  exercise  in  diabetes  mellitus. 

Diabetes Care; 2 (11): 201 – 211. 

 

Keens, T.G., Krastins, I.R., Wannamaker, E.M., Levinson, H., Crozier, D.N., Bryan, A.C. 

(1977).  Ventilatory  muscle  endurance  training  in  normal  subject  and  patients. 

American Review of Respiratory Disease; 116: 853 – 860. 

 

Kettler,  L.J.,  Sawyer,  S.M., Winefield, H.R., Greville, H.W.  (2002). Determinants of 

adherence  in  adults  with  cystic  fibrosis.  International  Journal  of  Respiratory 

Medicine; 57 (5): 459 – 464. 

 

Klijn, P.H.C., Oudshoorn,  A., van der Ent, C.K., Cornelis, K., van der Net, J., Kimpen, 

J.L.,  Helders,  P.J.M.  (2004).  Effect  of  anaerobic  training  in  children  with  cystic 

fibrosis: a randomized control study. Chest; 125 (4): 1299 – 1305. 

 

Koch,  C.,  Rainisio,  M.,  Madessani,  U.,  Harms,  H.K.,  Hodson,  M.E.,  Mastella,  G., 

McKenzie, S.G., Navarro, J., Strandvik, B.  (2001). Presence of cystic  fibrosis‐related 

diabetes  mellitus  is  tightly  linked  to  poor  lung  function  in  patients  with  cystic 

28  

fibrosis: data from the European Epidemiologic Registry of cystic fibrosis. Pediatric 

Pulmonology; 32(5): 343 – 350. 

 

Kristiansen, S., Gade, J., Wojtaszewski, J.F.P., Kiens, B., Ritcher, E.A. (2000). Glucose 

uptake is increased in trained vs. untrained muscle during heavy exercise. Journal of 

Applied Physiology; 89 (3): 1151 – 1158. 

 

Lippe,  B.M.,  Sperling, M.A.,  Dooley,  R.R.  (1977).    Pancreatic  alpha  and  beta  cell 

functions in cystic fibrosis. Journal of Pediatrics; 90: 751 – 755. 

 

Mackie,  A.D.R.,  Thornton,  S.J.,  Edenborough,  F.P.  (2003).  Cystic  fibrosis‐related 

diabetes. Diabetic Medicine; 20, 425 – 436. 

 

Maiorana, A., O’Driscoll, G., Goodman, C., Taylor, R., Green, D.  (2002). Combined 

aerobic  and  resistance  exercise  improves  glycemic  control  and  fitness  in  type  2 

diabetes. Diabetes Research and Clinical Practise; 56 (2): 115 – 123. 

 

Mikines, K.J., Sonne, B., Farrell, P.A., Tronier, B., Galbo, H. (1988). Effect of physical 

exercise on sensitivity and responsiveness to insulin in humans. American Journal of 

Physiology Endocrinology and Metabolism; 254: E248 – E259. 

 

Milla,  C.E.,  Warwick,  W.J.,  Moran,  A.  (2000).  Trends  in  pulmonary  function  in 

patients  with  cystic  fibrosis  correlate  with  the  degree  of  glucose  intolerance  at 

baseline. American Journal of Respiratory Critical Care Medicine; 162: 891 – 895. 

29  

 

Moorcroft,  A.J.,  Dodd,  M.E.,  Morris,  J.,  Webb,  A.K.  (2004).  Individualised 

unsupervised  exercise  training  in  adults with  cystic  fibrosis:  a  1  year  randomized 

controlled trial. International Journal of Respiratory Medicine; 59(12): 1074 – 1080. 

 

Moran, A., Brunzell, C., Choen, R.C., Katz, M., Marshall, B.C., Onady, G., Robinson, 

K.A., Sabadosa, K.A., Stecenko, A., Slovis, B. (2010). Clinical care guidelines for cystic 

fibrosis‐related diabetes: a position statement of the American Diabetes Association 

and a clinical practice guideline od the Cystic Fibrosis Foundation, endorsed by the 

Pediatric Endocrine Society. Diabetes Care; 33(12): 2697 – 2716. 

 

Moran, A., Dunitz,  J., Nathan, B., Saeed, A., Holme, B., Thomas, W.  (2009). Cystic 

fibrosis‐related  diabetes:  current  trends  in  prevalence,  incidence,  and mortality. 

Diabetes Care; 32 (9): 1626 – 1631. 

 

Moran, A., Hardin, D., Rodman, D., Allen, H.F., Beall, R.J., Borowitz, D., Brunzell, C., 

Campbell  III,  P.W.,  Chesrown,  S.E.,  Dunchow,  C.,  Fink,  R.J.,  Fitsimmons,  S.C., 

Hamilton, N., Hirsch,  I., Howenstone, M.S., Klein, D.J., Madhun, Z.,   Pencharz, P.B., 

Quittner,  A.L.,  Robbins,  M.K.,  Schindler,  T.,  Schissel,  K.,  Schwarzenberg,  S.J., 

Stallings, V.A., Tullis, D.E., Zipt, W.B.  (1999). Diagnosis, screening and management 

of cystic fibrosis related diabetes, Diabetes Research and Clinical Practice; 45: 61 – 

73. 

 

30  

Muhlebach, M.S.,  Stewart,  P.W.,  Leigh, M.W., Noah,  T.L.  (1999). Quantitation  of 

inflammatory  responses  to  bacteria  in  young  cystic  fibrosis  and  control  patients. 

American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine; 160: 186 –191. 

 

Nixon, P.A., Orenstein, D.M., Kelsey, S.F., Doershuk, C.F. (1992). Prognostic value of 

exercise  testing  in patients with  cystic  fibrosis. New England  Journal of Medicine; 

327: 1785 – 1788. 

 

Nixon,  P.A.,  Orenstein,  D.M.,  Kelsey,  S.F.  (2001).  Habitual  physical  activity  in 

children  and  adolescents with  cystic  fibrosis. Medicine  and  Science  in  Sports  and 

Exercise; 33(1): 30 – 35. 

 

Ojeniyi,  B.,  Frederiksen,  B.,  Hoiby,  N.  (2000).  Pseudomonas  aeruginosa  cross  – 

infection  among  patients  with  cystic  fibrosis  during  a  winter  camp.  Pediatric 

Pulmonology; 29: 177 – 181 

 

O’Neill, P.A., Dodds, M., Phillips, B., Poole,  J., Webb, A.K.  (1987). Regular exercise 

and  reduction  of  breathlessness  in  patients with  cystic  fibrosis. British  Journal  of 

Diseases of the Chest; 81: 62 – 69. 

 

Orenstein,  D.M.,  Franklin,  B.A.,  Doershuk,  C.F.,  Hellerstein,  H.K.,  Germann,  K.J., 

Horowitz, J.G., Stern, R.C. (1981). Exercise conditioning and cardiopulmonary fitness 

in cystic  fibrosis: the effects of a three‐month supervised running program. Chest; 

80: 392 – 398. 

31  

 

Orenstein, D.M., Hovell  , M.F., Mulvihill, M., Keating, K.K., Hofstetter, C.R., Kelsey, 

S., Morris, K., Nixon, P.A. (2004). Strength vs aerobic training in children with cystic 

fibrosis, Chest; 126 (4): 1204 – 1214. 

 

O’Riordan, S.M.P., Robinson,  P.D., Donaghue, K.C., Moran, A. (2008). Management 

of cystic fibrosis‐related diabetes. Pediatric Diabetes; 9: 338 – 344. 

 

Pederson, O. Beck‐Nielsen, H., Heding, L.  (1980).  Increased  insulin  receptors after 

exercise in patients with insulin‐dependent diabetes mellitus. New England Journal 

of Medicine; 302(16): 886 – 892. 

 

Pencharz, P.B., Durie, P.R. (2000). Pathogenesis of malnutrition in cystic fibrosis, and 

its treatment. Clinical Nutrition; 196: 387 – 394. 

 

Prasad,  S.A.,  Cerny,  F.J.  (2002).  Factors  that  influence  adherence  to  exercise  and 

their effectiveness: Application to cystic fibrosis. Pediatric Pulmonology; 34 (1): 66 – 

72. 

 

Quittner, A. L., Baker, D. H., Carolyn, S., Grimley, M.E., Kristen, M., Ivette,  C.  (2008). 

Prevalence and impact of depression in cystic fibrosis. Current Opinion in Pulmonary 

Medicine; 14 (6): 582 – 588. 

 

32  

Ramsey,  B.W.,  Farrell,  P.M.,  Pencharz,  P.B.  (1992).  Nutritional  assessment  and 

management  in  cystic  fibrosis:  a  consensus  report.  American  Journal  of  Clinical 

Nutrition; 55 (1): 108 – 116. 

 

Rana, M., Munns, C.F., Selvadurai, H.C., Simonds, S., Cooper, P.J., Woodhead, H.J., 

Hameed,  S.,  Verge,  C.F.,  Lafferty,  A.R.,  Crock,  P.A.,  Craig, M.E.  (2011).  Increased 

detection  of  cystic‐fibrosis‐related  diabetes  in  Australia.  Archives  of  Disease  in 

Childhood, 96: 823 – 826. 

 

Rosenfeld, M.,  Ramsey,  B.W.,  Gibson,  R.L.  (2003).    Pseudomonas  acquisition  in 

young patients with  cystic  fibrosis: pathophysiology, diagnosis,  and management. 

Current Opinion Pulmonary Medicine; 9 (6): 492 – 497. 

 

Rosenstein, B.J., Cutting, G.R.   (1998). The diagnosis of cystic fibrosis: A consensus 

statement. The Journal of Pediatrics; 132: 589 – 595. 

 

Schneiderman‐Walker, J., Pollock, S.L., Corey, M., Wilkes, D.D., Canny, G.J., Pedder, 

L.R.,  Reisman, J.J. (2000). A randomized controlled trial of a 3 –year home exercise 

program in cystic fibrosis. The Journal of Paediatrics; 136 (3): 304 ‐ 310. 

 

Schwarzenberg, S.J., Thomas, W., Olsen, T.W., Grover, T., Walk, D., Milla, C., Moran, 

A. (2007). Microvascular complications in cystic fibrosis‐ related diabetes.  Diabetes 

Care; 30 (5): 1056 – 1061. 

 

33  

Selvadurai,  H.C.,  Blimkie,  C.J.,  Meyers,  N.,  Mellis,  C.M.,  Cooper,  P.J.,  and  Van 

Asperen, P.P.   (2002). Randomized controlled study of  in–hospital exercise training 

program in children with cystic fibrosis. Pediatric Pulmonology; 33(3): 194 – 200. 

 

Sheppard, M.N., Nicholson,  A.G.  (2002).  The  pathology  of  cystic  fibrosis.  Current 

Diagnostic Pathology; 8 (1): 50 – 59. 

 

Shoemaker, M.J., Hurt, H., Arndt, L. (2008). The evidence regarding exercise training 

in  the  management  of  cystic  fibrosis:  A  systematic  review.  Journal  of 

Cardiopulmonary Physical Therapy; 19: (3) 75 – 83. 

 

Sigal, R.J., Kenny, G.P., Boulé, N.G., Wells, G.A., Prud’homme, D., Fortier, M., Reid, 

R.D., Tulloch, H., Coyle, D., Phillips, P., Jennings, A., Jaffey, J. (2007). Effect of aerobic 

training,  resistance  training,  or  both  on  glycemic  control  in  type  2  diabetes:  a 

randomized trial. Annuals of Internal Medicine; 147: 357 – 369. 

 

Sinaasappel, M., Stern, M., Littelwood, J., Wolfe, S., Steinkamp, G., Heijerman, H.G. 

M., Robberrecht, E., Doring, G.  (2002). Nutrition  in patients with  cystic  fibrosis: a 

European Consensus. Journal of Cystic Fibrosis; 2: 51 – 75. 

 

Smith, J.J., Travis, S.M., Greenberg, E.P., Welsh, M.J. (1996). Cystic fibrosis airways 

epithelia  fail to kill bacteria because of abnormal airway surface  fluid. Cell; 85  (2): 

229 – 236. 

 

34  

Strauss, G.D., Osher, A., Wang, C.I., Goodrich, E., Gold, F., Colman, W., Stabile, M., 

Dobrenchuk, A., Keens, T.G. (1987). Variable weight training in cystic fibrosis. Chest; 

92: 273 – 276. 

 

Thomas,  J.,  Cook, D.J.,  Brooks, D.  (1995). Chest  physical  therapy management  of 

patients with cystic  fibrosis: a meta‐analysis. American  Journal of Respiratory and 

Critical Care Medicine; 151(3): 846 – 850. 

 

Tofe, S., Moreno,  J.C., Maiz,  L., Alonso, M., Escobar, H., Barrio, R.  (2005).  Insulin‐

secretion  abnormalities  and  clinical  deterioration  related  to  impaired  glucose 

tolerance in cystic fibrosis. European Journal of Endocrinology; 152: 241 – 247. 

 

Warburton, D.E.R., Nicol, C.W., Bredin,  S.S.D.    (2006). Health benefits of physical 

activity: the evidence. Journal of Canadian Medical Association; 174 (6): 801 – 809. 

 

Wheatley, C.M., Wilkins, B.W., Snyder, E.M.  (2011). Exercise  Is Medicine  in Cystic 

Fibrosis. Exercise and Sport Sciences Reviews; 39(3): 155 – 160. 

 

Wilson, D.C., Pencharz, P.B. (1998). Nutrition and cystic fibrosis, Nutrition; 14 (10): 

792 – 795.   

35  

 

 

 

 

 

Chapter Two 

The  effect  of  10  weeks  of  home‐based 

supervised  aerobic  and  resistance  exercise 

training  in  individuals  with  cystic  fibrosis‐

related diabetes 

 

 

   

36  

2.1  Introduction 

Cystic fibrosis (CF)  is the most common (1  in 2500  live births) autosomal recessive 

condition  in Caucasians  leading  to premature death. The  condition  results  from a 

single gene mutation resulting in defective production of a protein called the cystic 

fibrosis  transmembrane  regulator  (CFTR;  Sheppard  &  Nicholson,  2002;  Ratjen  & 

Döring,  2003).  This  genetic  mutation  causes  dysfunction  of  cAMP‐dependent 

chloride  channels,  which  influence  the  water  and  electrolyte  composition  of 

secretions  of  the  respiratory,  digestive  and  reproductive  systems  (Sheppard  & 

Nicholson, 2002). This leads to dehydrated viscous secretions that cause progressive 

obstruction,  scarring  and  eventually  destruction  of  target  organs,  especially  the 

lungs and pancreas. In particular, CF is characterised by recurrent lower respiratory 

tract infections due to impaired clearance of dehydrated respiratory secretions, and 

subsequent  bacterial  colonisation  (Wat  &  Doull,  2003).  Lung  function  declines 

progressively over time, ultimately leading to respiratory failure and death (Gilligan, 

1991).  Although  there  is  currently  no  cure  for  the  disease,  life  expectancy  has 

improved  dramatically  in  recent  years  due  to  improved  management  of  the 

condition  (Cohen‐Cymberknoh  et  al.,  2011;  Elborn  et  al.,  1991;  Simmonds  et  al., 

2010). However, with this increase in survival, other complications of the condition 

have  become  apparent.  In  particular,  long‐term  damage  to  the  pancreas  can 

ultimately  lead to  impaired function of the  islet cells which are responsible for the 

production of the hormone  insulin,  leading to a type of diabetes that  is unique to 

those  with  the  disease  called  cystic  fibrosis‐related  diabetes  (CFRD).  As  age 

increases  CFRD  is more  common, with more  than  50%  of  adults with  CF  having 

abnormal glucose regulation by  the  time  they reach 30 years of age  (Alexander & 

37  

Bridges, 2010). Of  importance,  chronic high blood  glucose may have  a  long  term 

effects  on  lung  function,  possibly  leading  to  an  increased  rate  of  decline  in 

pulmonary  function  in  individuals  with  CF  (Koch  et  al.,  2001).  Other  long  term 

complications,  such as  retinopathy, nephropathy and neuropathy  (Schwarzenberg 

et  al.,  2007)  are  also  associated with  CFRD.  Consequently,  individuals with  CFRD 

have  increased risk of mortality and morbidity compared to patients with CF alone 

(Bismuth et  al., 2008; Brennan et  al., 2004; Moran et  al.,  1999; O’Riordan et  al., 

2008). 

 

Management  of  CFRD  involves  a  focus  on  nutrition  and  pharmacological 

intervention. While regular exercise provides important benefits to individuals with 

CF,  no  studies  have  investigated  the  effects  of  regular  exercise  in  patients with 

CFRD.  Regular  aerobic  exercise  training  has  been  shown  to  improve 

cardiorespiratory fitness (de Jong et al., 1994; Orenstein et al., 1981), and slow the 

decline  in  lung function  in patients with CF (Orenstein et al., 1981; Schneiderman‐

Walker  et  al.,  2000).  On  the  other  hand,  regular  resistance  training  provides 

important  benefits  for  maintaining  muscle  mass  and  muscle  strength  in  CF 

individuals  (Selvadurai  et  al.,  2002;  Strauss  et  al.,  1987).  Based  on  these  unique 

benefits of  aerobic  and  resistance exercise  training,  it has been  suggested  that  a 

combination of these two modes of exercise may provide optimal benefits for this 

population  (Selvadurai  et  al.,  2002).  However,  the  effect  of  regular  exercise  on 

blood  glucose management  in  CFRD  is  not  known. Home‐based  exercise  training 

may be preferred  to a  centralised  institution‐based  training program  to allow  for 

individualised  supervision and  to minimise  the potential  for  transferring  infection 

38  

between  patients  (Burdge  et  al.,  1993;  Ojeniyi  et  al.,  2000).  It  has  also  been 

suggested  that home‐based  interventions may be more  feasible  given  that many 

patients  live  long distances  from CF centres  (Orenstein et al., 2004; Strauss et al., 

1987). However, one  limitation of these programs may be the  lack of supervision. 

Therefore,  the  purpose  of  this  study was  to  examine  the  effects  of  10 weeks  of 

supervised home‐based aerobic and  resistance exercise  training on blood glucose 

control,  cardiorespiratory  fitness,  muscular  strength,  lung  function,  body 

composition and quality of life in patients with CFRD. 

 

2.2  Methods and Procedures 

2.2.1   Participants 

Six patients with CFRD  (men n = 3; women n = 3) were  recruited  from  the adult 

cystic  fibrosis  clinic  at  Sir  Charles Gairdner Hospital,  Perth, Western Australia,  to 

participate  in  this  study  from  September  2010  to  August  2011.  Patients  were 

considered  ineligible  for  the  study  if  they were  less  than 18 years of age, had an 

acute  respiratory exacerbation,  forced expiratory volume below 30% of predicted 

value at baseline, were pregnant, or living outside the radius of metropolitan Perth. 

One participant was unable to complete the intervention period after baseline data 

collection  due  to  a  severe  respiratory  exacerbation  requiring  extended 

hospitalisation.  The  characteristics  of  the  remaining  five  participants  that  were 

included  in  final  data  analysis  are  shown  in  Table  1.  All  participants  self‐

administered between 1 to 4 insulin injections per day. The regime of two patients 

consisted of short‐acting insulin alone, while the remaining three participants used 

a  combination of  short‐acting  insulin 2‐3  times per day  to  cover meals and  long‐

39  

acting  insulin  once  per  day  to maintain  basal  insulin  levels.  The mean  dosage  of 

insulin was 18 ± 8 units per day. Although the sample size for this study is low, it is 

important to note that the number of individuals with CFRD attending our clinic that 

would be eligible  to participate  in  the  study  is  limited  (approximately 20  suitable 

participants  in  total).  Ethics  approval  was  granted  by  the  Sir  Charles  Gairdner 

Hospital Human  Ethics  Committee  (Appendix  C)  and  individual  informed  consent 

was obtained prior to commencing testing (Appendix B). 

 

 

Table 1. Characteristics of study participants at baseline (n = 5) 

Characteristic  Mean ± SD 

Male : Female  3 : 2 

Age (years)  28 ± 9 

Height (cm)  168.5 ± 10.3 

Body Mass (kg)  61.7 ± 7.8 

BMI (kg/m²)  21.8 ± 2.8 

FVC (L)  3.64 ± 1.49 

FVC (% predicted)  75 ± 22 

FEV1 (L)  2.75 ± 1.20 

FEV1 (% predicted)  66 ± 20 

BMI, Body mass index; FVC, Forced vital capacity; FEV1, Forced expiratory volume 

 

   

40  

2.2.2  Research Design 

Participants were randomly allocated to either a 10 week exercise intervention or a 

10 week control period, before a 10 week wash‐out period and crossing over to the 

alternative  intervention.  Participants  allocated  to  the  exercise  intervention were 

required  to  participate  in  10 weeks  of  supervised,  home‐based  exercise  training 

(two 1 hour sessions per week of combined aerobic and resistance training), whilst 

during the 10 week control period participants were required to continue with their 

normal  activity  routine.  Outcome  measures  were  assessed  pre‐  and  post‐

intervention.  Each  participant  was  recruited  and  commenced  the  intervention 

during different months of the year (from September 2010 – May 2011), minimising 

the  risk  of  any  potential  bias  in  results  based  on  seasonal  variation  in  outcome 

measures.  

 

2.2.3  Exercise Intervention 

The exercise intervention involved 10 weeks of supervised, home‐based aerobic and 

resistance exercise training.  The participants completed 2 sessions per week, for a 

duration of  1 hour  each  (20  sessions  in  total), with  the  investigator  visiting  their 

home to conduct the training. This method of home‐based training was preferred to 

a  centralised  institution‐based  training  program  to  allow  for  individualised 

supervision  and  to  minimise  the  potential  for  transferring  infection  between 

patients.   Each session commenced with 20 minutes of aerobic exercise at 70% of 

age‐predicted heart rate max on a stationary bike  (Healthstream, Marquee Series; 

U3MB103)  that was  provided  to  each  participant  to  keep  in  their  home  for  the 

duration of the intervention. If participants improved over the course of the training 

41  

period  the workload  increased, while maintaining  the  same  heart  rate.  This was 

followed by 3 sets of 12 repetitions of the following exercises covering each major 

muscle group of the body: (bicep curls, triceps extension, shoulder press, dead  lift, 

flat bench press, squat and calf raises).   Between each set, participants were given 

20 seconds of recovery.  On completion of all 3 sets of each exercise, 2 minutes of 

rest was given for muscle recovery before moving on to the next exercise. Initially, 

the load (kg) to be lifted for each exercise was individually calculated based on 30% 

of 6 repetition maximum (RM) for the upper body and 50% of 6‐RM for the  lower 

body,  this was based on prior pilot  testing.   The  load  lifted was  increased every 2 

weeks in increments of 5%.  At the end of each training session, 5 minutes of static 

stretching was completed. 

 

For safety purposes, each participant’s oxygen saturation  (SpO₂) was continuously 

assessed via a pulse oximeter (Nonin Onyx, PureSAT technology, Hudiksvall Sweden) 

during  stationary  cycling,  and  before  and  after  each  set  of  resistance  exercises.  

Supplemental oxygen was available at all times in case an unexpected drop in SpO₂ 

occurred.  In  addition,  blood  glucose  levels were  assessed  before  and  after  each 

training session using a glucometer (OptiumXceed, Abbott Technologies, California, 

USA).  Exercise training did not commence unless the patient’s blood glucose was > 

5 and < 15 mM.  The investigator was trained in the recognition and management of 

hypoglycaemia  and  appropriate  therapies,  including  the  administration  of 

intramuscular glucagon if necessary, which was available in case of hypoglycaemia. 

 

2.2.4  Outcome Measures 

42  

Outcome measures were obtained at baseline (pre‐intervention) and 10 weeks later 

(post  intervention),  and  again  following  the  wash‐out  period  pre‐  and  post‐

intervention.  All testing was completed in the Department of Respiratory Medicine 

at  Sir  Charles  Gairdner  Hospital  during  two  separate  visits.    For  the  first  visit, 

participants arrived in the morning in a fasted state to complete a 75 g oral glucose 

tolerance test (OGTT). After completion of the OGTT, participants were allowed to 

eat  and  drink,  before  measures  of  body  composition,  lung  function, 

cardiorespiratory  fitness,  quality  of  life  and  6‐RM  testing  for  each  resistance 

exercise listed previously were obtained. Following these tests, each participant was 

fitted with a continuous glucose monitoring  system  (CGMS)  to monitor glycaemia 

for the subsequent 3 days. The second visit was scheduled 3 days later to allow for 

removal of the CGMS.  

 

2.2.4a  Assessment of Diabetes Control 

Prior to arrival  for the  first testing visit, patients were  instructed to  fast overnight 

for 10 hours. Upon arrival to the hospital, a fasting blood sample was taken from 

an  antecubital  vein,  prior  to  the  ingestion  of  a  75  g  of  glucose  solution.  Further 

blood samples were obtained at 60 and 120 minutes post‐ingestion to monitor the 

blood glucose response to the oral glucose load. Later that day, a CGMS (Guardian 

System, Medtronic, USA) was  fitted  by  a  nurse  experienced  in  the  procedure  to 

allow  for  the  assessment  of  daily  glucose  exposure  for  the  subsequent  3  days 

(Mastrototaro, 2000). The device was inserted in the abdominal wall, 5 cm lateral to 

the navel according to the manufacturer’s specifications. For the subsequent 3 days, 

participants calibrated the CGMS four times daily using their personal blood glucose 

43  

monitor.  Following  the  3  days  of  monitoring,  each  participant  returned  to  the 

hospital  for  removal  of  the  device  by  the  same  nurse  to  allow  for  subsequent 

uploading of stored data and analysis using Medtronic Carelink iPro software. The 

percentage of time spent in (3.8‐10.0 mM) above (>10.0 mM) or below (<0.38 mM) 

the normal glucose range was determined over the 3‐day period. Finally the mean 

number of excursion above and below these  limits was also recorded. Participants 

were  blinded  to  their  glucose  values  to  ensure  that  they  would  not  alter  their 

behaviour based on  real‐time  feedback. Although participants were  instructed  to 

maintain  their  normal  food  intake  and  physical  activity  patterns  over  the  3‐day 

monitoring period,  this was not quantitatively monitored given  the already highly 

demanding nature of managing CF alone.  

 

2.2.4b  Assessment of Cardiorespiratory Fitness 

Cardiorespiratory fitness was assessed by two separate commonly used submaximal 

exercise  tests.  First,  participants were  asked  to  perform  a modified  shuttle  test 

(Bradley  et  al.,  1999).  This  test  has  previously  been  shown  to  be  a  reliable  and 

sensitive  measure  of  exercise  capacity  in  adults  with  CF  (Bradley  et  al.,  2000). 

Briefly,  the  test consisted of 15‐levels of externally paced walking  (or  running) up 

and down a 10 m course. The course was identified by two cones inset 0.5 m from 

either end  to avoid  the need  for abrupt changes  in direction. The speed at which 

the  participant walked was  dictated  by  an  audio  signal  played  on  CD  player  and 

progressively  increased  at  each  level,  with  the  participant  continuing  until  they 

could not keep pace with  the  required  speed  for  two consecutive  laps, or  if  their 

SpO2 dropped below 84%.  

44  

 

As cycling was used  in the  intervention program a second submaximal aerobic test 

using cycling was conducted. Following 20 minutes of rest, participants were then 

required to complete the Physical Work Capacity (PWC)‐170 test. This submaximal 

cycling test consists of 3 levels of progressively increasing workload from which the 

heart rate response to exercise is monitored to determine the workload at which a 

heart rate of 170 bpm would be expected to be achieved (Gore et al., 1999). Prior to 

each test, blood glucose level and SpO₂ level were assessed for each participant to 

confirm that it was safe to proceed with the exercise.  

  

2.2.4c  Assessment of Muscular Strength 

The 6‐RM for each patient was assessed for a range of different resistance exercises 

including bicep  curl,  triceps extension,  shoulder press, dead  lift,  flat bench press, 

squat and calf raise. This allowed for an assessment of muscular strength, as well as 

to assist with determining the appropriate load to be prescribed in the home‐based 

exercise program as described earlier.  

 

2.2.4d  Assessment of Pulmonary Function 

Patients  performed  at  least  three  tests  of  pulmonary  function  (Medgraphics 

CPFS/D,  Medical  Graphics  Corporation,  USA)  to  determine  forced  vital  capacity 

(FVC), forced expiratory volume (FEV1) and the FEV1/FVC. The highest result among 

the  three  tests was documented. To ensure  repeatability of  results,  the patient’s 

trunk and neck remained erect in an upright sitting position during the manoeuvers, 

45  

with  the  patient  looking  straight  forward  during  the  entire  test without  bending 

over (Miller et al., 2005). 

 

2.2.4e  Assessment of Body Composition 

Body mass was measured to the nearest 0.1 kg using digital scales (TANITA model 

HD  309).  Height  was  measured  by  a  Body  meter  (SECA  Model  208),  with  

participants  requested  to  stand  bare  feet  below  the  center  of  the  measuring 

tongue,  leaning  against  the  wall  with  the  back  straight,  heels  resting  together 

against  the wall and  the hands  loosely by  the side. Based on  the height and body 

mass  measured,  each  participant’s  body  mass  index  (BMI)  was  calculated.  In 

addition,  dual  energy  X‐ray  absorptiometry  (DEXA;  Discovery  A  S/N  82641)  was 

performed  to  assess  body  composition  (lean  muscle  mass,  fat  mass  and  bone 

mineral density) pre and post‐intervention. Briefly, this required participants to  lie 

supine  on  a  scanning  bed  for  5‐10  minutes,  while  a  low  dose  x–ray  was 

administered (Rochet et al., 1994). 

 

2.2.4f  Assessment of Quality of Life 

Quality  of  life  was  assessed  pre‐  and  post‐intervention  using  the  revised  cystic 

fibrosis questionnaire (CFQ‐R; Appendix E; Quittner et al., 2011). This questionnaire 

was  specifically  developed  for  individuals with  cystic  fibrosis  and  consists  of  50 

questions  that are grouped  into  four domains  including; demographics, quality of 

life, daily activities and symptom difficulties. 

 

2.2.4g  Evaluation the Frequency and Duration of Hospitalisation 

46  

Each  participant’s  hospital  records  were monitored  throughout  the  intervention 

period, to evaluate the frequency and duration of hospital admissions due to CFRD 

problems. 

 

2.2.5  Statistical Analysis 

Data  were  analysed  using  SPSS  version  17.0  (SPSS,  Chicago,  Illinois),  with 

significance  set  at p < 0.05.   Two‐way  (group  x  time)  repeated measures ANOVA 

were used  to determine  the effect of  the  intervention on each outcome variable, 

with  post‐hoc  pair‐wise  comparisons  performed  to  determine  where  any 

differences  lay. Area under  the  curve  (AUC) was  calculated using  the  trapezoidal 

rule for glucose exposure during the OGTT. 

 

2.3 Results 

2.3.1   Exercise Training Characteristics   

The  characteristics  of  the  home‐based,  supervised  exercise  training  program  are 

shown  in  Table  2.  Each  participant  completed  all  20  scheduled  sessions  (100% 

compliance). Blood glucose levels were acutely lowered in response to exercise, but 

were maintained within an appropriate range, with an average of 1 hypoglycaemic 

episode per participant throughout the entire 10 week exercise intervention period. 

All episodes were mild  in nature  (ranged between 3.2‐3.8 mM) and were  treated 

immediately.  Oxygen  saturation  before  and  after  exercise  was  maintained  at 

appropriate  levels,  with  no  requirement  to  administer  supplemental  oxygen. 

Despite the 100% compliance rate to the exercise program,  it  is  important to note 

that one participant completed the exercise intervention period only, since she was 

47  

unable  to  complete  to  control  period  due  to  time  constraints.  Therefore  5 

participants  completed  the  full exercise  intervention period and 4  completed  the 

equivalent control period. 

 

Table 2. Characteristics of the 10 week home‐based supervised exercise program 

(mean ± SD). 

Variables   

Compliance (% sessions completed)  100% 

Blood glucose (mM) pre‐session  9.8 ± 2.1 

Blood glucose (mM) post‐session  7.3 ± 1.5* 

Episodes of hypoglycaemia  1 ± 2 

Oxygen saturation (%) pre‐session  96 ± 3 

Oxygen saturation (%) post‐session  95 ± 3* 

* Indicates significant difference (p < 0.05) from pre‐session. 

 

2.3.2   Effect of Exercise Training on Cardiorespiratory Fitness 

The effect of the exercise and control period on cardiorespiratory fitness (based on 

the PWC170 and modified shuttle test) are shown in Table 3. There was no change in 

cardiorespiratory  fitness  indicators  following  the  10  week  control  period.  In 

contrast,  the  PWC170  (in  kpm/min  and  kpm/kg/min)  was  significantly  improved 

following the 10 week home‐based supervised exercise training program (p = 0.018 

and p = 0.033  respectively).  Likewise,  there was a  significant  improvement  in  the 

total distance covered  (p = 0.042) and maximum speed  (p = 0.04)  in the modified 

48  

shuttle  test  following  the  exercise  intervention,  indicating  an  improvement  in 

functional capacity. 

 

Table  3.  Effect  of  10  weeks  of  home‐based  supervised  aerobic  and  resistance 

exercise  training  (EX)  or  control  (CON)  on  cardiorespiratory  fitness  in  individuals 

with cystic fibrosis‐related diabetes (mean ± SD). 

  Pre CON   Post CON  Pre EX  Post EX 

PWC170         

PWC170 (kpm/min)  832 ± 164  880 ± 196  754 ± 149  910 ± 201* 

PWC170 (kpm/kg/min)  13.3 ± 2.8  14.6 ± 4.7  12.2 ± 1.9  14.5 ± 3.0* 

Modified Shuttle Test          

Distance covered (m)  1052 ± 408    1052 ± 408  750 ± 319  1098 ± 318* 

Maximum speed (km/hr)  8.5 ± 1.8  8.5 ± 1.8  7.2 ± 1.5  8.8 ± 1.3* 

* Indicates significant difference (p < 0.05) from pre‐exercise intervention. 

 

2.3.3   Effect of Exercise Training on Muscular Strength 

The change in strength (based on 6‐RM for a range of different resistance exercises) 

over the 10 week intervention period is shown in Table 4. There was no change in 6‐

RM during  the control period  for any of  the exercises, except  for  flat bench  lift  in 

which a  significant decline  in  strength was noted  (p = 0.034). On  the other hand, 

following the exercise  intervention, there was a significant  increase  in strength for 

all exercises  (bicep  curl p = 0.02;  triceps extension p = 0.016;  shoulder press p = 

0.018; dead lift p = 0.018; flat bench press p = 0.005; squat p = 0.008), although the 

increase in 6‐RM for the calf raise did not achieve statistical significance (p = 0.084). 

49  

 

Table  4.  Effect  of  10  weeks  of  home‐based  supervised  aerobic  and  resistance 

exercise  training  (EX)  or  control  (CON)  on  6  repetition maximum  for  a  range  of 

different  resistance  exercises  in  individuals  with  cystic  fibrosis‐related  diabetes 

(mean ± SD). 

  Pre CON  Post CON  Pre EX  Post EX 

Bicep curl (kg)  21 ± 11  20 ± 10  13 ± 2  22 ± 7* 

Triceps extension (kg)  9 ± 7  9 ± 6  4 ± 1  10 ± 4* 

Shoulder press (kg)  19 ± 11  18 ± 10  9 ± 2  18 ± 7* 

Dead Lift (kg)  30 ± 17  33 ± 20  10 ± 1  35 ± 14* 

Flat bench press (kg)  30 ± 15  27 ± 15*  12 ± 4  31 ± 11* 

Squat (kg)  22 ± 10  19 ± 10  9 ± 3  18 ± 6* 

Calf raise (kg)  43 ± 35  41 ± 29  17 ± 5  41 ± 25 

* Indicates significant difference (p < 0.05) from pre‐intervention. 

 

2.3.4   Effect of Exercise Training on Glycaemic Control 

The  effect  of  the  exercise  and  control  period  on  oral  glucose  tolerance  and 

glycaemic  control  based  on  CGMS  is  shown  in  Table  5.  Following  the  10  week 

control  period,  there  was  a  worsening  of  glucose  tolerance,  as  indicated  by  a 

tendency  for  higher  fasting  blood  glucose  levels  (p  =  0.09)  and  also  significantly 

higher blood glucose  levels at 1 hour  following administration of the 75 g glucose 

load  (p = 0.007).  Following  the exercise  training,  there was no  change  in glucose 

tolerance (p < 0.05) for all variables related to OGTT and CGMS. Likewise, when the 

area  under  the  curve  for  the  glucose  tolerance  test was  calculated,  there was  a 

50  

significant worsening following the control period (p = 0.042; pre‐control 31.5 ± 6.8 

versus post‐control 35.9 ± 9.3 mM over 2 hours), but no change following exercise 

(p  =  0.443; pre‐exercise  35.5  ±  12.1  versus post‐exercise 32.1  ±  10.3 mM over 2 

hours). With respect to glycaemic control, there was no change in HbA1c following 

control  (p  =  0.404)  or  exercise  (p  =  0.164).  Likewise,  there  were  no  significant 

changes  in  glycaemic  control  based  on  the  CGMS  following  either  the  exercise 

training or control period (p > 0.05). Of note, the CGMS data of two participants had 

to be excluded  from each period  (i.e. pre‐ and post‐intervention) due to repeated 

failure of the device.

 

2.3.5   Effect of Exercise Training on Body Composition 

There were no significant changes in any aspect of body composition over either the 

10  week  exercise  or  control  period  (Table  6;  p  >  0.05).  However,  there  was  a 

tendency  for  increased  lean  mass  following  the  exercise  intervention,  with  the 

difference between pre‐ and post‐training  lean mass approaching significance (p = 

0.089). 

 

2.3.6   Effect of Exercise Training on Pulmonary Function 

The effect of the  intervention on  lung function  is shown  in Table 7. There were no 

significant changes  in FVC, FEV1 or FEV1/FVC over the 10 week exercise or control 

period (p > 0.05). 

 

51  

Table  5.  Effect  of  10  weeks  of  home‐based  supervised  aerobic  and  resistance 

exercise training  (EX) or control  (CON) on glucose tolerance  (OGTT) and glycaemic 

control (CGMS) in individuals with cystic fibrosis‐related diabetes (mean ± SD). 

    Pre CON  Post CON  Pre EX  Post EX 

OGTT           

Fasting glucose (mM)  7.7 ± 1.9  9.4 ± 2.9  10.2 ± 4.4  8.7 ± 3.8 

1 hour glucose (mM)  18.3 ± 4.6  20.7 ± 5.3* 20.1 ± 6.6  18.5 ± 5.8 

2 hour glucose (mM)  18.9 ±3.2  16.1 ± 10.3 20.7 ± 73  20.6 ± 5.5 

HbA1c (%)  7.2 ± 1.2  7.4 ± 1.4  8.3 ± 2.1  7.5 ± 1.3 

CGMS           

Mean glucose (mM)  8.8 ± 0.3  8.5 ± 1.0  7.7 ± 1.4  7.9 ± 0.9 

% time < 2.7 mM   0 ± 0  0 ± 0  0 ± 0  0 ± 0 

% time < 3.8 mM   2 ± 2  1 ± 1  0 ± 0  1 ± 2 

% time 3.8 – 10.0 mM  71 ± 4  71 ± 11  82 ± 15  82 ± 9 

% time > 10.0 mM  27 ± 5  29 ± 12  18 ± 15  17 ± 11 

% time > 16.6 mM  2 ± 3  0 ± 0  0 ± 0  0 ± 0 

Mean # excursions < 3.8 mM  1 ± 1  1 ± 1  0 ± 0  1 ± 2 

Mean # excursions > 10.0 mM  5 ± 2  6 ± 1  6 ± 5  6 ± 3 

* Indicates significant difference (p < 0.05) from pre‐intervention.   

52  

Table  6.  Effect  of  10  weeks  of  home‐based  supervised  aerobic  and  resistance 

exercise  training  (EX)  or  control  (CON)  on  body  composition  in  individuals  with 

cystic fibrosis‐related diabetes (mean ± SD).  

  Pre CON  Post CON  Pre EX  Post EX 

Total Mass (kg)  63.94 ± 7.04  62.56 ± 8.52  61.52 ± 8.27  62.76 ± 7.32 

Bone Mineral Content (kg)  2.29 ± 0.19  2.32 ± 0.23  2.21 ± 0.21  2.25 ± 0.26 

Fat (kg)  10.09 ± 2.04  9.26 ± 1.46  11.84 ± 4.30  11.52 ± 3.56 

Lean Mass (kg)  51.56 ± 7.71  50.98 ± 8.31  47.47 ± 9.16  48.99 ± 8.73 

* Indicates significant difference (p < 0.05) from pre‐intervention period. 

 

Table  7.  Effect  of  10  weeks  of  home‐based  supervised  aerobic  and  resistance 

exercise  training  (EX) or  control  (CON) on pulmonary  function  in  individuals with 

cystic fibrosis‐related diabetes (mean ± SD). 

  Pre CON  Post CON  Pre EX  Post EX 

FVC (L)  3.77 ± 1.72  3.84 ± 2.00  3.70 ± 1.38  3.63 ± 1.73 

FEV1 (L)  2.82 ± 1.35  2.93 ± 1.68  2.78 ± 1.16  2.73 ± 1.19 

FEV1/FVC (%)  74 ± 5  76 ± 6  72 ± 4  76 ± 7 

* Indicates significant difference (p < 0.05) from pre‐intervention. 

FVC = Forced Vital Capacity 

FEV1 = Forced Expired Air in 1 second   

53  

2.3.7   Effect of Exercise Training on Quality of Life 

As  indicated  in  table  8,    there was  no  change  in  any  aspect  of  quality  of  life  as 

assessed by the CFQ‐R following either exercise or control (p > 0.05). 

 

Table  8.  Effect  of  10  weeks  of  home‐based  supervised  aerobic  and  resistance 

exercise  training  (EX) or  control  (CON) on quality of  life  in  individuals with  cystic 

fibrosis‐related diabetes. 

  Pre CON  Post CON  Pre EX  Post EX 

Physical functioning  29.1 ± 19.6  28.0 ± 28.8  28.3 ± 18.0  23.3 ± 6.3 

Vitality  47.9 ± 4.2  47.9 ± 4.2  45.0 ± 4.6  50.0 ± 11.8 

Emotional functioning  38.3 ± 26.3  40.0 ± 16.3  32.0 ± 25.6  26.7 ± 20.5 

Eating problems  13.9 ± 27.8  22.2 ± 44.4  11.1 ± 24.8  6.7 ± 14.9 

Treatment Burden  63.8 ± 19.0  61.1 ± 21.3  60.0 ± 23.0  71.1 ± 12.7 

Health Perceptions  83.3 ± 21.3  77.8 ± 31.4  77.8 ± 22.2  84.4 ± 14.9 

* Indicates significant difference (p < 0.05) from pre‐intervention. 

 

 

2.3.8   Frequency and Duration of Hospitalisation 

One  participant  was  admitted  to  hospital  for  11  days  for  the  administration  of 

intravenous  antibiotics during  the  control  period  due  to  lung  infection. No  other 

hospital  admissions were  noted,  although  one  other  participant  did  require  oral 

antibiotics  during  the  wash‐out  period  between  the  exercise  intervention  and 

control period. 

   

54  

2.4   Discussion 

Although  the benefits of  regular exercise  for patients with CF are  reasonably well 

established, no studies have  investigated the effects of regular exercise training  in 

individuals with  CFRD.  This  is  despite  the  central  role  of  regular  exercise  for  the 

management of both  type 1 and  type 2 diabetes mellitus  (Horton, 1988). For  the 

first  time, we have  examined  the  effects of  10 weeks of  supervised home‐based 

aerobic and resistance exercise training on blood glucose control, cardiorespiratory 

fitness, muscular  strength,  lung  function,  body  composition  and  quality  of  life  in 

patients with CFRD. Despite the small cohort that could be included  in the present 

study,  we  found  that  exercise  training  improved  cardiorespiratory  fitness  and 

muscular strength, and tended to increase lean body mass. However, there were no 

significant changes in glucose tolerance or glycaemic control following the exercise 

intervention,  likely  as  a  result  of  the  small  sample  size;  although  following  the 

equivalent  control  period  there was  a worsening  of  glucose  tolerance  to  an  oral 

glucose load and a tendency for increased fasting blood glucose levels. While there 

were  no  significant  changes  in  lung  function  or  quality  of  life  as  a  result  of  the 

intervention,  this  study  shows  that 10 weeks of  combined aerobic and  resistance 

training in the home of patients with CFRD is both feasible and warmly welcomed.  

 

The  improvement  in cardiorespiratory fitness following the exercise  intervention  is 

consistent with previous research in patients with CF alone. Orenstein et al. (1981) 

showed  improved  cardiorespiratory  fitness  based  on  both  peak  rate  of  oxygen 

consumption and significantly lower heart rates at submaximal workloads following 

a 12 week program of jog‐walking and non‐competitive recreational games (1 hour 

55  

x  3  times  per week)  in  patients with  CF  compared  to  an  inactive  control  group. 

Likewise,  12  weeks  of  home‐based  stationary  cycling  performed  daily  (with  2 

sessions  per week  supervised)  has  been  shown  to  improve  the maximal  rate  of 

oxygen  consumption  compared  to  a  control  period  of  2  months  prior  to 

commencing  the  training program  in which participants were advised  to maintain 

their  normal  activities  (de  Jong  et  al.,  1994).  Of  interest,  the  present  study  has 

shown increased cardiorespiratory fitness with as little as 2 sessions of exercise per 

week. This is important given the potential implications for enhancing participation 

in  activities  of  daily  living  (de  Jong  et  al.,  1994)  and  the  relationship  between 

increased levels of cardiorespiratory fitness and survival in CF (Nixon et al., 1992).  

 

The  improvement  in muscular  strength  in  the  present  study  supports  a  previous 

observation of  increased strength  following  resistance  training  in patients with CF 

alone.  Strauss  and  co‐workers  (1987)  reported  significant  increases  in muscular 

strength, body mass and muscle  size  (based on body  circumferences)  following 6 

months  of  variable  weight  training  involving  3  sessions  per  week  of  free  and 

machine weights  covering  both  the  upper  and  lower  body  in  9  CF  patients.  The 

resistance training program was preceded by a 3 month control period to allow for 

comparison with the normal progression of the disease. Here, we have shown that 

improvements  in strength can be obtained  in as  little as 10 weeks, with a program 

of combined aerobic and resistance exercise. These improvements in strength were 

associated with a tendency for  increased  lean muscle mass as measured using the 

gold‐standard  DEXA.  Perhaps  these  results  would  have  reached  statistical 

significance with a  longer  intervention period or a greater number of participants. 

56  

Nonetheless,  these  trends  are  likely  important  given  that maintaining  adequate 

muscle mass is vital for CF individuals due to their difficulties with gaining weight as 

a  result  of malabsorption  and malnutrition.  Indeed,  body mass  is  an  important 

predictor  of  morbidity  and  mortality  among  children  with  CF  (Orenstein  et  al., 

2004). 

 

With respect to lung function, we saw no change in FVC or FEV1 following 10 weeks 

of  exercise  training  or  control.  Previous  research  has  reported  a  slower  rate  of 

decline  in  lung  function  over  a  3  year  period  in  CF  patients  that  completed  3 

sessions per week of unsupervised home‐based  aerobic exercise  compared  to CF 

controls (Schneiderman‐Walker et al., 2000). Likewise, resistance training has been 

shown to be beneficial in slowing the decline in lung function in CF, with improved 

residual  volume  (RV)  and  RV/total  lung  capacity  ratio  following  6  months  of 

resistance  training,  contrasted with  a  decline  in  FVC  and  RV  during  a  preceding 

control  period  (Strauss  et  al.,  1987).  When  combined,  1  year  of  aerobic  and 

resistance  training  resulted  in significantly higher FVC and a  tendency  for a  lesser 

decline in FEV1 in CF patients, compared to a control group which maintained their 

normal activity levels (Moorcroft et al., 2004). The contrasting lack of attenuation in 

the decline  in  lung  function observed  in  the present study  is  likely a  result of  the 

relatively short duration of the  intervention period  in comparison with the above‐

mentioned studies. In support of this notion, no change in pulmonary function was 

observed  by  de  Jong  and  coworkers  (1994)  following  their  exercise  intervention 

which was of a  similar duration  to  the present  study  (12 weeks). Future  research 

should  investigate  the effect of  longer periods of  aerobic  and  resistance exercise 

57  

training on pulmonary function in individuals with CFRD given the strong association 

between high glucose levels and pulmonary decline.  

  

While  it  is not surprising that the benefits of exercise for cardiorespiratory fitness, 

muscular  strength  and  muscle  mass  in  CFRD  are  similar  to  those  observed  in 

patients with CF alone, the effect on blood glucose management has not previously 

been  reported. This  is an  important  issue given  that  chronic hyperglycaemia may 

lead to a number of serious long‐term health complications, and is associated with 

an  increased rate of decline  in pulmonary  function  (Koch et al., 2001). The role of 

exercise in improving blood glucose management is related to the large increase in 

glucose uptake by  the working skeletal muscles during exercise  (Kristiansen et al., 

2000).  This  increase  in  glucose  uptake may  result  in  an  acute  lowering  of  blood 

glucose  levels  in  those  with  hyperglycaemia.  For  the  first  time,  this  study 

demonstrates that a session of aerobic and resistance exercise acutely lowers blood 

glucose  levels  in  patients  with  CFRD.  Of  importance,  this  acute  lowering  of 

glycaemia maintained glucose within an appropriate range (mean lowering from 9.8 

to 7.3 mM), with an average of only 1 episode of mild hypoglycaemia (ranged from 

3.2  –  3.8  mM)  detected  post‐exercise  throughout  the  10  week  intervention. 

Nonetheless,  the  fact  that  some  episodes  of  post‐exercise  hypoglycaemia  were 

experienced  highlights  the  need  to  encourage  patients  to  always  check  blood 

glucose levels before and after exercise.  

 

Although the transient lowering of blood glucose resulting from an acute session of 

combined aerobic and resistance exercise may be beneficial for patients with CFRD, 

58  

the main benefit of exercise  for  those with  impaired glucose  regulation  relates  to 

improved glycaemic control  in the  longer‐term. Ten weeks of exercise training did 

not significantly improve the blood glucose response to an oral glucose load in CFRD 

patients  in  the  present  study.  However,  it was  interesting  to  note  that  glucose 

tolerance  declined  following  the  equivalent  control  period.  The  lack  of  improved 

glucose  response  to  an  oral  glucose  load may  not  be  unexpected  given  that  the 

benefits of exercise typically lie in improved sensitivity to insulin at peripheral sites, 

whereas  insulin  sensitivity  is  not  the  predominant  contributing  factor  in  CFRD 

(Bismuth  et  al.,  2008).  Instead,  insulin  secretion  is  blunted  and  delayed  in  CFRD 

patients  (Hartling  et  al.,  1988).  Whether  the  worsening  of  glucose  tolerance 

following the control period represents a natural progression of the disease  is not 

known,  since  no  studies  have monitored  glucose  tolerance  in  CFRD  over  similar 

time‐periods  to  the  present  study.  Furthermore,  future  studies  should  seek  to 

assess the insulin response to an oral glucose load in association the blood glucose 

response as assessed here, to allow for estimations of insulin secretion in response 

to exercise training. 

 

It  is  interesting  to note  that despite  the acute  lowering of blood glucose resulting 

from each exercise session, there was no overall improvement in glycaemic control 

as  indicated by  the HbA1c  and CGMS  results. Perhaps more  regular exercise  (i.e. 

more than twice per week) may be required for these acute benefits to translate to 

longer‐term glycaemic  control. Alternatively,  it may be  that patients altered  their 

nutritional intake as a result of the exercise intervention. Nutritional intake was not 

quantitatively monitored in the present study in order to ease the burden of what is 

59  

already  a  highly  demanding  disease management  regime.  Therefore, we  cannot 

exclude the possibility that patients ate more carbohydrates or high glycaemic index 

foods throughout the exercise program. While this may be beneficial in maintaining 

adequate body mass, adjustments in insulin therapy may be required if substantial 

changes  in  diet  result  from  regular  exercise  training.  Finally,  it  must  be 

acknowledged  that  the  limited  sample  size  in  the present  study makes detecting 

meaningful  differences  in  glycaemic  control  difficult.  Although  the  number  of 

individuals  attending our  clinic  that were eligible  to participate  in  this  study was 

limited to 20, we had hoped to recruit 10‐12 to the study. Despite our best efforts, 

this  was  not  achieved  likely  due  to  the  fragile  nature  of  the  condition  and 

requirements  of  study  participation,  despite  the  potential  benefits. Although  the 

change in HbA1c in response to exercise was non‐significant, it is worth noting that 

three out of five participants experienced a decrease in HbA1c of > 1% following the 

10 weeks of supervised exercise. Given this clinically meaningful reduction in some 

participants,  this may be  a  trend worth pursuing  in  future  studies with  a  greater 

number of study participants. 

  

In summary, this study has shown that 10 weeks of supervised home‐based aerobic 

and resistance exercise training resulted  in  improved cardiorespiratory  fitness and 

muscular  strength,  and  tended  to  increase  lean  body mass.  In  contrast,  exercise 

training  did  not  enhance  lung  function,  quality  of  life,  glucose  tolerance  or 

glycaemic  control;  however,  following  the  equivalent  control  period  there was  a 

worsening  of  glucose  tolerance  to  an  oral  glucose  load,  suggesting  that  exercise 

may attenuate  further declines  in glucose  tolerance. Although  the current sample 

60  

size was  low,  it  is  important  to  note  that  the  number  of  individuals with  CFRD 

attending our clinic  that would be eligible  to participate  in  the study was  limited. 

After  excluding  those  with  acute  pulmonary  exacerbations  during  the  time  of 

recruitment,  this  number  was  further  decreased.  Future  studies  with  a  greater 

sample  size  is  needed  to  confirm  if  regular  exercise  is  indeed  beneficial  for 

improving glycaemic control  in  individuals with CFRD,  this  increase  in participants 

may be obtained  from  a multi‐sited  study. On  the other hand,  a  strength of  the 

present study was the supervised nature of the exercise intervention. Orenstein and 

colleauges (2004) noted that the best results have been achieved in CF populations 

with  supervised  programs,  and  as  previously  mentioned,  home‐based  exercise 

training may  be  preferred  to  a  centralised  institution‐based  training  program  to 

allow  for  individualised  supervision and  to minimise  the potential  for  transferring 

infection between patients  (Burdge et al., 1993; Ojeniyi et al., 2000). The present 

study shows that 10 weeks of combined aerobic and resistance training in the home 

of patients with CFRD  is both  feasible and warmly welcomed, based on  the 100% 

compliance rate. Considering the illness and requirements for participation, this is a 

remarkable  compliance  rate.  In  order  to  minimise  the  logistical  constraints  of 

increasing  the  frequency of exercise,  future studies could examine  the benefits of 

scheduling additional unsupervised sessions throughout the week for patients with 

CFRD. Increasing the frequency of exercise may be particularly important for those 

with CFRD in terms of improving glycaemic control.  

     

61  

2.5   References 

Alexander, S., Bridges, N. (2010). Cystic fibrosis related diabetes. Practical Diabetes 

International; 27 (5): 198 – 200. 

 

Bismuth, E., Laborde, K., Taupin, P., Velho, G., Ribault, V.,  Jennane, F., Grasset, E., 

Sermet,  I., de Blic,  J., Lenoir, G., Robert,  J.J.  (2008). Glucose  tolerance and  insulin 

secretion, morbidity, and death in patients with cystic fibrosis. Journal of Pediatrics; 

152; 540 – 545. 

 

Bradley, J., Howard, J., Wallace, E., Elborn, S. (1999). Validity of a modified shuttle 

test in adult cystic fibrosis. Thorax; 54: 437‐439. 

 

Bradley,  J., Howard,  J., Wallace, E., Elborn, S.  (2000). Reliability,  repeatability, and 

sensitivity of the modified shuttle test in adult cystic fibrosis. Chest; 117: 1666‐1671. 

 

Brennan, A.L., Geddes, D.M., Gyi, K.M., Baker, E,H.  (2004). Clinical  importance of 

cystic fibrosis‐related diabetes. Journal of Cystic Fibrosis; 3: 209 – 222. 

 

Burdge, D.R., Nakielna, E.M., Noble, M.A. (1993). Case–control and vector studies of 

nosocomial  acquisition  of  Pseudomonas  cepacia  in  adults  patients  with  cystic 

fibrosis. Chicago Journal; 128 (14): 127 – 130. 

 

62  

Cohen‐Cymberknoh, M., Shoseyov, D.,   Kerem, E.  (2011). Managing cystic  fibrosis: 

Strategies  that  increase  life  expectancy  and  improve  quality  of  life.  American 

Journal of Respiratory and Critical Care Medicine; 183: 1463 – 1471. 

 

de Jong, W., Grevink, R.G., Roorda, R.J., Kaptein, A.A.,  van der Schans, C.P. (1994).  

Effect of  a home exercise  training program  in patients with  cystic  fibrosis. Chest; 

105 (2): 463 ‐ 468. 

 

Elborn,  J.S.,  Shale,  D.J.,  Britton,  J.R.  (1991).  Cystic  fibrosis:  current  survival  and 

population  estimates  to  the  year  2000.  An  International  Journal  of  Respiratory 

Medicine; 46: 881 ‐ 885. 

 

Gilligan, P.H. (1991). Microbiology of airways disease in patients with cystic fibrosis. 

Clinical Microbiology Reviews; 4: 35 – 51. 

 

Gore,  C.J., Michael,  B,L.,  Adrian,  B.,  Neville,  O.  (1999).  Utility  of  PWC75%  as  an 

estimate of aerobic power epidemiological and population‐based study. Journal of 

Medicine and Science in Sports & Exercise; 31 (2): 348 – 351. 

 

Hartling, S.G., Garne, S., Binder, C., Heilmann, C., Petersen, W., Petersen, K.E., Koch, 

C.  (1988). Proinsulin,  insulin, and c‐peptide  in cystic  fibrosis after and oral glucose 

tolerance test. Diabetes Research; 7: 165 – 169. 

 

63  

Horton,  E.S.  (1988).    Role  and  management  of  exercise  in  diabetes  mellitus. 

Diabetes Care; 2 (11): 201 – 211. 

 

Koch,  C.,  Rainisio,  M.,  Madessani,  U.,  Harms,  H.K.,  Hodson,  M.E.,  Mastella,  G., 

McKenzie,  S.G.,  Navarro,  J.,  Strandvik,  B.;  Investigators  of  the  European 

Epidemiologic Registry of Cystic Fibrosis.  (2001). Presence of cystic  fibrosis‐related 

diabetes  mellitus  is  tightly  linked  to  poor  lung  function  in  patients  with  cystic 

fibrosis: data from the European Epidemiologic Registry of cystic fibrosis. Pediatric 

Pulmonology; 32(5): 343‐350. 

 

Kristiansen, S., Gade, J., Wojtaszewski, J.F.P., Kiens, B., Ritcher, E.A. (2000). Glucose 

uptake is increased in trained vs. untrained muscle during heavy exercise. Journal of 

Applied Physiology; 89 (3): 1151 – 1158. 

 

Mastrototaro,  J.J.  (2000).    The  miniMed  Continuous  Glucose  Monitor  System. 

Diabetes Technology and Therapeutics; 2: (1) 13 – 18. 

 

Miller,   M.R., Hankinson,  J.,  Brusasco,   V.,  Burgos,  F.,    Casaburi,    R.,  Coates,   A.,  

Crapo,   R., Enright, P., van der Grinten, C.P., Gustafsson,   P.,  Jensen,   R.,  Johnson, 

D.C., Maclntyre, N., McKay, R., Navajas,   D., Pederson, O.F., Pellegrino, R., Viegi G., 

Wanger,  J. (2005). Standardisation of Spirometry. European Respiratory Journal; 26: 

319 – 338. 

 

64  

Moorcroft,  A.J.,  Dodd,  M.E.,  Morris,  J.,  Webb,  A.K.  (2004).  Individualised 

unsupervised  exercise  training  in  adults with  cystic  fibrosis:  a  1  year  randomized 

controlled trial. International Journal of Respiratory Medicine; 59(12): 1074 – 1080. 

 

Moran, A., Hardin, D., Rodman, D., Allen, H.F., Beall, R.J., Borowitz, D., Brunzell, C., 

Campbell  III,  P.W.,  Chesrown,  S.E.,  Dunchow,  C.,  Fink,  R.J.,  Fitsimmons,  S.C., 

Hamilton, N., Hirsch, I.,  Howenstone, M.S., Klein, D.J., Madhun, Z.,  Pencharz, P.B., 

Quittner,  A.L.,  Robbins,  M.K.,  Schindler,  T.,  Schissel,  K.,  Schwarzenberg,  S.J., 

Stallings, V.A., Tullis, D.E., Zipt, W.B.  (1999). Diagnosis, screening and management 

of cystic fibrosis related diabetes, Diabetes Research and Clinical Practice; 45: 61 – 

73. 

 

Nixon, P.A., Orenstein, D.M., Kelsey, S.F., Doershuk, C.F. (1992). Prognostic value of 

exercise  testing  in patients with  cystic  fibrosis. New England  Journal of Medicine; 

327: 1785 – 1788. 

 

Ojeniyi,  B.,  Frederiksen,  B.,  Hoiby,  N.  (2000).  Pseudomonas  aeruginosa  cross  – 

infection  among  patients  with  cystic  fibrosis  during  a  winter  camp.  Pediatric 

Pulmonology; 29: 177 – 181 

 

Orenstein,  D.M.,  Franklin,  B.A.,  Doershuk,  C.F.,  Hellerstein,  H.K.,  Germann,  K.J., 

Horowitz, J.G., Stern, R.C. (1981). Exercise conditioning and cardiopulmonary fitness 

in cystic  fibrosis: the effects of a three‐month supervised running program. Chest; 

80: 392 – 398. 

65  

 

Orenstein, D.M., Hovell  , M.F., Mulvihill, M., Keating, K.K., Hofstetter, C.R., Kelsey, 

S., Morris, K., Nixon, P.A. (2004). Strength vs aerobic training in children with cystic 

fibrosis, Chest; 126 (4): 1204 – 1214. 

 

O’Riordan, S.M.P., Robinson, P.D., Donaghue, K.C., Moran, A. (2008). Management 

of cystic fibrosis‐related diabetes. Pediatric Diabetes; 9: 338 ‐ 344. 

 

Quittner,  A.L.,  Sawicki,  G.S,  McMullen,  A.,  Rasouliyan,  L.,  Pasta,  D.J.,  Yegin,  A., 

Konstan, M.W. (2011) Psychometric evaluation of the cystic fibrosis questionnaire‐

revised in a national sample. Quality of Life Research; Epub ahead of print. 

 

Ratjen, F., Döring, G. (2003). Cystic fibrosis. The Lancet; 361: 681‐689. 

 

Rochet, T., Slosman, D.O., Pichard, C., Belli, D.C.  (1994).Body composition analysis 

by dual‐energy X‐ray absorptiometry  in adults with  cystic  fibrosis. Chest; 106  (3): 

800 – 805. 

 

Schneiderman‐Walker, J., Pollock, S.L., Corey, M., Wilkes, D.D., Canny, G.J., Pedder, 

L.R.,   Reisman, J.J. (2000). A randomized controlled trial of a 3–year home exercise 

program in cystic fibrosis. Journal of Paediatrics; 136(3): 304 ‐ 310. 

 

66  

Schwarzenberg, S.J., Thomas, W., Olsen, T.W., Grover, T., Walk, D., Milla, C., Moran, 

A. (2007). Microvascular complications in cystic fibrosis‐ related diabetes.  Diabetes 

Care; 30 (5): 1056 – 1061. 

 

Selvadurai, H.C., Blimkie, C.J., Meyers, N., Mellis, C.M., Cooper, P.J., Van Asperen, 

P.P.   (2002). Randomized controlled study of  in–hospital exercise training program 

in children with cystic fibrosis. Pediatric Pulmonology; 33(3): 194 – 200. 

 

Sheppard, M.N., Nicholson,  A.G.  (2002).  The  pathology  of  cystic  fibrosis.  Current 

Diagnostic Pathology; 8 (1): 50 – 59. 

 

Simmonds, N.J., MacNeill, S.J., Cullinan, P., Hodson, M.E. (2010). Cystic fibrosis and 

survival to 40 years: a case‐ control study.  Journal of European Respiratory; 6: 1277 

– 1283. 

 

Strauss, G.D., Osher, A., Wang, C.I., Goodrich, E., Gold, F., Colman, W., Stabile, M., 

Dobrenchuk, A., Keens, T.G. (1987). Variable weight training in cystic fibrosis. Chest; 

92: 273 – 276. 

 

Wat,  D.,  Doull,  I.  (2003).  Respiratory  virus  infections  in  cystic  fibrosis.  Pediatric 

Respiratory Reviews; 4: 172‐177.    

67  

 

 

 

 

 

Appendix A 

Participant Information Sheet 

68  

PARTICIPANT INFORMATION SHEET

CYSTIC FIBROSIS RELATED DIABETES AND EXERCISE IMPACT OF A SUPERVISED EXERCISE TRAINING PROGRAM ON GLYCAEMIC CONTROL AND NUTRITIONAL STATUS IN ADULTS WITH CYSTIC FIBROSIS RELATED DIABETES

TRIAL NUMBER: 2010-042

Investigators: Jamie Wood, Senior CF Physiotherapist, Physiotherapy Department, SCGH Dr Joey Kaye, HOD, Endocrinology, SCGH Dr Siobhain Mulrennan, Consultant, Respiratory Medicine, SCGH Sue Morey, Nurse Practitioner, Respiratory Medicine, SCGH Dr Grant Landers, A. Professor, School of Sport Science, UWA Dr Kym Guelfi, A. Professor, School of Sport Science, UWA Sugumaran Muniandy, MSc student, UWA Please take time to read the following information carefully and discuss it with your friends, family and respiratory physician if you wish. Ask us any question if some part of the information is not clear to you or if you would like more information. Please do this before you sign this consent form. Who is funding this study? This study is to be internally funded by the department of Endocrinology, Sir Charles Gairdner Hospital Contact persons: Should you have questions about the study you may contact: Jamie Wood: Phone No. 08 9346 3333 Pager 4658 Dr Siobhain Mulrennan Phone No: 08 9346 3333 Dr Joey Kaye: Phone No. 08 9346 3333 All study participants will be provided with a copy of the Information Sheet and Consent Form for their personal records. You may decide to be in the study or not take part at all. If you do decide to take part in this study, you may stop at any time. However, before you decide, it is important that you understand why this research is being done and what it will involve. Whatever your decision, this decision will not lead to any penalty or affect your regular medical care or any benefit to which you are otherwise entitled. The following information sheet will explain the study and will include details such as:

o Why this trial might be suitable for you; o The possible risks (side-effects) and benefits of the new medicine;

69  

o The type, frequency and risks of any medical tests or procedures required by the trial;

o The nature of your participation including how many visits you will make to the hospital

o Your rights and responsibilities o Alternative treatments available to you.

What is the purpose of the study? The purpose of this study is to evaluate the effects of a supervised, home-based exercise program on the blood sugar control, nutritional status and exercise capacity in patients with cystic fibrosis related diabetes. Why is this study suitable to me? You may be suitable for this study as you have previously been diagnosed with cystic fibrosis related diabetes. How long will I be in this study? You will be involved in the study for approximately 40 weeks. What will happen if I decide to be in this study? The study will be approximately 40 weeks in duration. During the first 2 weeks baseline assessments will be completed. These tests will be repeated at 3, 6 and 9 months (total of 4 times) during the study. These include:

A Blood test to assess blood glucose parameters Continuous glucose monitoring system (CGMS): This involves a small

device being implanted superficially under the skin on your abdomen. The device will remain for 72 hours and will provide a continuous readout of your blood sugar levels for that time period. During this 3 day period we would also like you to keep a diet diary, to ensure that when re-testing occurs you are able to reproduce a similar diet in this time period

DEXA (bone densitometry) scan to assess lean muscle mass Exercise capacity via a cycle ergometer test and a modified shuttle

test Quality of life survey

Each set of the tests listed above will require you to attend Sir Charles Gairdner Hospital on up to 3 separate days within a 2 week period. Each visit will take up to 3 hours of your time. You will then be randomly assigned into Group A or Group B. If you are in group A, you will complete a 3 month supervised exercise training program, followed by a 6 month period of your usual routine. If you are in Group B, you will continue your usual daily routine for 6 months, and then complete a 3 month supervised exercise training program. The 3 month exercise program consists of twice weekly supervised home based exercise sessions. Each session will be 60 minutes in duration. During these sessions the exercise performed will be upper and lower body toning and strength exercises with light weights, as well as cardiovascular exercise on a stationary bicycle. A trained exercise physiologist from the University of Western Australia will supervise your sessions to ensure your safety and that you get the maximum possible benefit from the exercise. All of the necessary

70  

exercise equipment will be provided to you at no cost. Are there any reasons I should not be in this study? Study staff will discuss these with you in detail and will be directed at ensuring that this trial is both safe and appropriate for you. Criteria which will exclude you from the study are as follows:

- Resting or exercise induced hypoxaemia (low oxygen levels) requiring oxygen therapy

- Significant musculoskeletal disease preventing exercise - If you are listed for lung transplantation - If you are receiving steroid therapy for any condition - Pregnancy

What are the costs to me? There are no costs to subjects in this trial. Tests required to be performed can be planned to coincide with your routine outpatient clinic appointments. What are the possible benefits of taking part? By taking part and completing the 3 month exercise program, you will potentially see improvements in your exercise capacity, strength, lean muscle mass and weight. You may also experience an improvement in your perceived quality of life. The purpose of this study is to evaluate whether these improvements will also lead to an improvement in your blood sugar control. How will my safety be ensured? During the exercise sessions you will be closely monitored by a qualified exercise professional. Your blood sugar levels will be checked before exercise commences, and your oxygen levels will be monitored during and after you finish exercising. An oxygen cylinder will be available for use if your oxygen levels become abnormally low during exercise. All exercise performed will be individualised to your needs, and you will be shown how to stretch appropriately to prevent any soft tissue injuries. Do not hesitate at any time to contact the cystic fibrosis team at SCGH, on (08) 9346 3333, if you have any concerns regarding your health during this study. What alternatives do I have to going on this study? If you do not wish to take part in this study, you will still be offered advice regarding exercise from your physiotherapist, during your routine outpatient clinic appointments. The cystic fibrosis and endocrinology consultants will continue to monitor your diabetes appropriately if you decide not to take part in this study. What are the possible side effects, risks and discomforts of taking part? As with any exercise program, soft tissue injury is a potential risk. During your exercise sessions you will be supervised by a qualified exercise professional, who will show you how to stretch appropriately before your

71  

workout, and tailor your exercise program to suit your individual requirements. You may be at risk of having an episode of hypoglycaemia, or low blood sugar levels, following exercise. To minimise this risk, your exercise trainer will assess your blood sugar levels with a capillary (or finger prick) test prior to exercise. If your blood sugars are low before your session, you may be required to eat before you commence to ensure your blood sugar level is maintained at an appropriate level. Another risk involved during exercise is low blood oxygen levels, or hypoxaemia. To be included in this study, you must be able to exercise without the use of oxygen. However patients with cystic fibrosis are more likely to have lower blood oxygen levels while exercising, especially if you have an exacerbation of your symptoms. As a precaution, your blood oxygen levels will be monitored during and after you have finished exercising, with a finger probe oximeter. An oxygen cylinder will be available to use if you experience an episode of low blood oxygen levels. You will be required to have 4 blood tests during the study, which may cause slight discomfort. You will also be required to have your blood sugars checked before exercise sessions via capillary or ‘finger prick’ with a blood sugar level monitor. This may cause a small amount of pain in your finger when performed. A continuous glucose monitoring system (CGMS) is a device inserted under the skin on your abdomen for three days, providing a constant reading of your blood sugars. It is inserted by Sue Morey (Respiratory Medicine Nurse Practitioner), and may cause a small amount of pain or discomfort while inserted. CGMS is commonly used amongst patients at SCGH with CF related diabetes, and you may have had this performed in the past. You will have the CGMS 4 times during this study. There is an extremely small risk of infection from the insertion of the CGMS. A DEXA scan assesses your body composition, providing information regarding what percentage of your body is muscle and fat. You will require 4 scans during this study. It involves lying down on your back for up to 30 minutes on the scanner. You are not required to be put ‘into’ a scanner, such as during an MRI, therefore you should not experience any issues if you suffer from claustrophobia. Stopping study treatment early: If for any reason this study needs to be stopped early, you will be notified immediately by the study investigators. The reasons for stopping will be explained to you, and you will continue with your usual medical management by the cystic fibrosis and endocrinology teams. What happens at the end of the study? At the end of the study, you will continue to be provided with your usual care by the cystic fibrosis and endocrinology teams. Exercise equipment will be returned to the investigators for use with other patients. You will not continue

72  

to be provided with supervision for exercise after you have completed the study, but will still be offered ongoing advice from the cystic fibrosis physiotherapist at your usual outpatient clinic appointments. What if something goes wrong? You will receive the best medical care available during and after the trial. In the unlikely event of your being harmed from taking part in this trial, you will be provided with the necessary care. Medical treatment will be provided at no cost to you for research-related harm. The term “research-related harm” means both physical and mental injury caused by the product or procedures required by the trial. Will my taking part in this study be kept confidential? The researchers will need to collect personal data about you, which may be sensitive, eg. Date of birth and relevant health information. The researchers may also need to get some of your health information from other health service providers, eg pathology laboratory, endocrinology and respiratory medicine. Any personal or health information will be kept private and confidential. It will be stored securely and only authorised persons, who understand it must be kept confidential, will have access to it. Your study details will be given a number so that your identity will not be apparent. The trial records will be kept in the Department of Respiratory Medicine at SCGH during the study and in a locked archive indefinitely.  

The result of the research will be made available to other professionals through medical journals or meetings, but you will not be identifiable in these communications. By taking part in this study you agree not to restrict the use of any data even if you withdraw. Your rights under any applicable data protection laws are not affected. Will I find out the results of the study? The results of this study are intended for publication in relevant journals, and for presentation at relevant scientific meetings. The results will also made available to subjects at your request after the study is completed. Please be aware that no identifiable data will be made available at any time, to protect the identity of participants in the study. Who has reviewed the study? The Sir Charles Gairdner Group Human Research Ethics Committee has reviewed this study and has given its approval for the conduct of this research trial. In doing so this study conforms to the principles set out by the National Statement on Ethical Conduct in Human Research and according tothe Good Clinical Practice Guidelines. In the case of a medical emergency please present to the Emergency Department 

at Sir Charles Gairdner Hospital for assessment   

73  

 

     Appendix B Participant Consent Form  

74  

CONSENT FORM IMPACT OF A SUPERVISED EXERCISE TRAINING PROGRAM ON GLYCAEMIC CONTROL AND NUTRITIONAL STATUS IN ADULTS WITH CYSTIC FIBROSIS RELATED DIABETES Investigators: Jamie Wood, Senior CF Physiotherapist, Physiotherapy Department, SCGH Dr Joey Kaye, HOD, Endocrinology, SCGH Dr Siobhain Mulrennan, Consultant, Respiratory Medicine, SCGH Sue Morey, Nurse Practitioner, Respiratory Medicine, SCGH Dr Grant Landers, A. Professor, School of Sport Science, UWA Dr Kym Guelfi, A. Professor, School of Sport Science, UWA Sugumaran Muniandy, Msc student, UWA Subject Name: ___________________________ DOB: ______________ 1. I have been given clear information (verbal and written) about this study

and have been given time to consider whether I want to take part. 2. I have been told about the possible advantages and risks of taking part in

the study and I understand what I am being asked to do. 3. I have been able to have a member of my family or a friend with me while I

was told about the study. I have been able to ask questions and all questions have been answered satisfactorily.

4. I know that I do not have to take part in the study and that I can withdraw

at any time during the study without affecting my future medical care. My participation in the study does not affect any right to compensation, which I may have under statute or common law.

5. I agree to take part in this research study and for the data obtained to be

published provided my name or other identifying information is not used. If you are unclear about anything you have read in the Participant Information Sheet or this Consent Form, please speak to your doctor before signing this Consent Form. Name of Participant Signature of Participant Date Name of Investigator Signature of Investigator Date   

75  

     Appendix C Ethical Approval 

   

76  

 

77  

     Appendix D Cystic Fibrosis Questionnaire ‐ Revised 

   

78  

     

79  

   

80  

 

   

81