Vlašské ořechy, polynenasycené mastné kyseliny s dlouhým řetězcem a vývoj mozku u dospívajících (WALNUTs)

Dospívání, důležité okno příležitostí a zranitelnost pro vývoj mozku Ačkoli je adolescence méně dobře prozkoumána, je také kritickým obdobím vývoje mozku. Mozek prochází důležitými organizačními změnami, přičemž opětovný výskyt hormonu uvolňujícího gonadotropiny spouští kaskádu hormonálně závislých procesů. Jiné biologické procesy zahrnují epigenetické faktory, které jsou vysoce citlivé na prostředí, a proto mohou toto období růstu učinit zranitelnějším vůči vnějším vlivům (Morrison, 2013). Navíc prefrontální kůra, která vykonává důležité funkce, jako je vnitřně řízené chování (kontrola emocí), logické myšlení, pracovní paměť a organizační schopnosti (výkonná funkce), je poslední oblastí mozku, která dozrává (brzy po dvacátých letech). Synaptická plasticita prefrontálního kortexu je zdůrazněna během dospívání, což je proces, který zahrnuje ztrátu hustoty šedé hmoty a zvýšení objemu bílé hmoty, průtok krve mozkem a synaptické prořezávání. Dospívání je také dobou zdokonalování mozkové konektivity a komplexního chování (Selemon, 2013). Všeobecně se uznává, že synaptická plasticita mozku s věkem klesá (Morrison, 2013; Selemon, 2013), ale nezdá se, že by tento vzorec sledoval lineární trend a dospívání je důležitým obdobím, během něhož lze zlepšit vývoj mozku. chráněna před riziky životního prostředí s dlouhodobými následky (vše od znečištění ovzduší po sociální stres). Je potřeba lépe porozumět biologickým cestám, kterými prostředí ovlivňuje vývoj lidského mozku, zejména během dospívání, kdy se nejsložitější chování zdokonaluje až do dospělosti.

Polynenasycené mastné kyseliny s dlouhým řetězcem, vlašské ořechy a vývoj mozku Výživa v těhotenství, kojení, dětství a dospívání má zásadní vliv na celkový vývoj. Esenciální mastné kyseliny jsou polynenasycené kyseliny s dlouhým řetězcem (LCPUFA), které si tělo nedokáže samo syntetizovat a musí je získávat stravou (hlavně z tučných ryb, semen a ořechů). Tři z těchto mastných kyselin hrají zásadní roli ve vývoji mozku: omega-3 (kyseliny dokosahexaenové (DHA) a eikosapentaenové (EPA)) a omega-6 (kyselina arachidonová (AA)) (McCann, 2005). LCPUFA tvoří přibližně 15 až 30 % suché hmotnosti mozku (Hallahan, 2005) a podílejí se na funkci a architektuře centrálního nervového systému v různých fázích života. Studie ukazují, že DHA reguluje neurotransmisní systémy, jako jsou serotonergní, dopaminergní, norepinefrinergní a acetylcholinergní systémy (Fontani, 2005). Ze všech jedlých rostlin mají vlašské ořechy nejvyšší obsah omega-3 mastné kyseliny, kyseliny alfa-linolenové (ALA). ALA je prekurzorem DHA a EPA, dvou nejdůležitějších mastných kyselin pro mozek (Carey, 2013). Vlašské ořechy jsou také bohaté na vlákninu, vitamíny, minerály a další bioaktivní látky, jako jsou fenolické antioxidanty a fytosteroly (Bao, 2013). Několik studií potvrdilo zvýšení hladiny n-3 PUFA v krvi a zlepšení lipidového profilu po krátkodobé intervenci několika vlašských ořechů denně (Marangoni, 2007; Maranhao, 2011). Zatímco většina studií na lidech prokázala kardiovaskulární přínos příjmu vlašských ořechů (Poulose, 2014), je potřeba prozkoumat potenciální příznivé účinky na vývoj mozku, některé počínající výzkumy na dospělých ukazují pozitivní výsledky v oblasti kognice, tyto výsledky jsou dále popsány v Pozadí sekce (Pribis, 2012; Sánchez-Villegas, 2011). Tato zjištění u dospělých poskytují důkaz konceptu potenciálních přínosů vlašských ořechů pro rozvoj mozku, které nebyly nikdy studovány mezi mladými teenagery.

Tato otázka by mohla být zkoumána pomocí populační randomizované kontrolované studie k posouzení, zda příjem vlašských ořechů vykazuje příznivé účinky na mozkové funkce dospívajících (pomocí neuropsychologických hodnocení). Je etické a proveditelné doporučovat a usnadňovat příjem vlašských ořechů (30 g/den; Marangoni, 2007; Maranhao, 2011) po dlouhou dobu (např. 12 měsíců; de Ruyter, 2012). Kalifornský ořech obsahuje ~0,40 g n-3 PUFA (USDA National Nutrient Database for Standard Reference, 2012), takže několik vlašských ořechů (jádro 30 g) denně by vyhovovalo doporučením konzumovat alespoň 1 g n-3 PUFA denně (Food and Nutritional Board, Institute of Medicine of the National Academy, USA, 2014). Mladí španělští dospělí (16-25 let) snědí v průměru asi 10 g ořechů denně (Salas, 2013). Mořské plody také obsahují vysoké koncentrace n-3 PUFA, ale intervence s mořskými potravinami jsou kontraindikovány kvůli jejich obsahu methylrtuti, důležité neurotoxické polutantu životního prostředí (Grandjean, 2014). Omezení používání vlašských ořechů spočívá v tom, že příjem je méně konzistentní než u denního pilulkového doplňku 1 g DHA, ačkoli toto konkrétní doporučení týkající se potravin je společensky nákladově efektivní a v globálním zdravotním kontextu by se jím řídilo širší spektrum lidí.

Neuropsychologické a behaviorální hodnocení pomocí opakovaných měření Nedávné zkušenosti se začleňováním neuropsychologického hodnocení do našich kohortních studií z INMA (Environment and Childhood, Guxens, 2012) vedly k plodné výměně znalostí mezi neuropsychology a epidemiology. Počítačové neuropsychologické testy prováděné při opakovaných zkouškách jsou nejcitlivějším nástrojem pro studium mozkových funkcí a vývoje vyššího řádu v obecné populaci (Julvez, 2010). Navíc se v populačních studiích ukázalo, že tyto testy jsou velmi citlivé na účinky environmentálních a nutričních determinantů (Julvez, 2013). Vyšetřovatelé budou stavět na této zkušenosti, aby efektivně vybrali vhodný rozsah testů pro pokrytí komplexních neurofunkcí, které se rychle vyvíjejí během dospívání, jako jsou počítačové testy pracovní paměti, exekutivních funkcí, motorické rychlosti, vizuálního uvažování, selektivní a trvalé pozornosti a inhibičních funkcí. (Selemon, 2012). Neuropsychologické testy budou navíc doplněny o hodnotící škály chování zaměřené na pokrytí socio-emocionálních koncových bodů, které jsou tak důležité během rané adolescence (Selemon, 2012; Morrison, 2013). Skutečnost, že je třeba vyhodnotit další oblasti chování (tj. sociální kompetence a symptomy ADHD), může obohatit interpretaci zjištění a případně přispět k dalšímu pochopení vnitřních mechanismů. Jedním omezením je riziko ztráty konzistence výsledků kvůli výběru velmi rozptýlených oblastí chování, aniž by se vzala v úvahu vazba mezi nimi. Nejlepší možností je pečlivý výběr neuropsychologických a behaviorálních nástrojů, které účinně zahrnují několik oblastí vývoje mozku dospívajících. Pouze několik studií n-3 PUFA mezi adolescenty staršími 11 let použilo počítačové neuropsychologické testy (Janssen, 2014). Nedávná velká randomizovaná kontrolovaná studie mezi zdravými mladými dospělými pomocí počítačových kognitivních testů zjistila, že latence reakční doby a pracovní paměť se zlepšily po 6 měsících suplementace DHA (Stonehouse, 2013). Dvojitě zaslepená, placebem kontrolovaná studie u dětí s ADHD (7-12 let) nenalezla žádnou souvislost s léčbou, ale v pozorovacích datech byla hlášena pozitivní souvislost mezi hladinami DHA a počítačovými výsledky testů rozdělené pozornosti (Milte, 2012). . Velké studie měřící neuropsychologické funkce pomocí opakovaných počítačových testů u stejných subjektů dosud nebyly provedeny mezi zdravými mladými adolescenty, a to je nutné k lepšímu pochopení „normálního“ vývoje mozku.

Konkrétní hypotézy jsou:

1. Intervence příjmu vlašských ořechů po dobu šesti měsíců podpoří neuropsychický vývoj u teenagerů z běžné populace. Vyšetřovatelé očekávají, že po intervenci najdou rozdíly mezi těmito dvěma skupinami (kontrola/ořech).
2. Intervence příjmu vlašských ořechů po dobu šesti měsíců podpoří behaviorální (sociálně-emocionální) vývoj u teenagerů z běžné populace. Vyšetřovatelé očekávají, že po intervenci najdou rozdíly mezi těmito dvěma skupinami.
3. Intervence příjmu vlašských ořechů po dobu šesti měsíců zvýší dostupnost n-3 PUFA v těle, což bude měřeno v krevním podvzorku nejméně 200 teenagerů. Vyšetřovatelé očekávají, že po intervenci najdou rozdíly mezi těmito dvěma skupinami (100/100).
4. Hladiny n-3 PUFA v krvi budou spojeny s vývojem mozku.

Globální cíl Globálním cílem této populační randomizované kontrolované studie je zjistit, zda příjem 30 g jader vlašských ořechů (nebo ~1,5 g n-3 PUFA) denně je prospěšný pro vývoj mozku u teenagerů. Kombinace sofistikovaných nástrojů pro hodnocení mozkových funkcí, jako jsou počítačové neuropsychologické testy, poskytne přesná data potřebná k detekci i jemných změn ve vývoji mozku vyplývajících z účinků nutriční intervence. Další hodnocení pomocí behaviorálních hodnotících škál nám poskytne širší pohled na potenciální účinky intervence.

Specifické cíle

1. Určete účinnost dlouhodobé intervence (30 g jader vlašských ořechů denně po dobu 6 měsíců) při podpoře neuropsychického vývoje. Tento projekt poskytne nové chápání role příjmu vlašských ořechů (jako náhrady příjmu n-3 PUFA) ve vývoji mozku teenagerů. To má důležitý dopad na globální zdravotní intervence kvůli cenové dostupnosti takových intervencí v různých společenských skupinách. Hlavním cílem výzkumu veřejného zdraví je vyvinout účinná, nákladově efektivní a proveditelná zdravotní doporučení.
2. Zjistěte účinnost dlouhodobého zásahu (30 g jader vlašských ořechů denně po dobu 6 měsíců) při podpoře rozvoje chování. V kombinaci s neuropsychologickým (nebo kognitivním) vývojem je behaviorální (sociálně-emocionální) vývoj u dospívajících nezbytný pro širší posouzení vývoje mozku.
3. Zkoumejte účinek intervence na hladiny n-3 PUFA v krvi a prozkoumejte souvislost mezi hladinami n-3 PUFA a vývojem mozku. Důležitost zde závisí na pochopení potenciální biologické cesty mezi intervencí a vývojem mozku.

Sekundární cíle Posoudit spojení stravy měřené FFQ a neuropsychologické funkce adolescentů.

Posoudit souvislost životních návyků hodnocených obecným zdravotním dotazníkem a neuropsychologickými funkcemi adolescentů.

Posoudit souvislost znečištění okolního ovzduší odhadovaného pomocí modelů LUR a neuropsychologické funkce adolescentů.

Posoudit souvislost mezi různými oblastmi chování během dospívání.

Posoudit souvislost mezi intervencí vlašského ořechu a biomarkery souvisejícími s cestami oxidačního stresu a zánětlivým systémem a funkcí mozku. Tyto biomarkery se týkají kandidátních cirkulujících miRNA z mozku a panelu metabolitů z 5 různých tříd (acylkarnitiny, aminokyseliny, hexózy, fosfo- a sfingolipidy a biogenní aminy).

METODOLOGIE Vědecký přístup WALNUTB sestává z ambiciózní randomizované kontrolované studie na velkém vzorku populace. Vzorek: Studie bude zahrnovat 400 zdravých teenagerů v každém rameni (12-15 let) z města Barcelona (1 900 000 obyvatel), účastníci budou náhodně rozděleni do dvou skupin (intervence a kontrola) a sledováni po dobu 6 měsíců (de Ruyter , 2012) se dvěma identickými sériemi (před a po intervenci) multimodálních hodnocení mozkových funkcí a biomarkerů n-3 PUFA. Výpočet síly pro neuropsychologické výsledky: Přiřazení 400 účastníků do každé intervenční a kontrolní skupiny a bylo uvažováno šest primárních výsledků s korelací mezi nimi 0,25. Výsledky byly považovány za průměr 100 a směrodatnou odchylku 15, stejně jako mnoho neuropsychologických skóre v obecné populaci. Intervenční efekt, který měl být zjištěn, byl 3 body. Uvažovali jsme chybu typu I 0,05 a opravili jsme výpočty pro multiplicitu pomocí Benjamini-Hochbergovy metody. Předpokládala se 10% ztráta sledování. Navíc jsme předpokládali, že finální modely mají R2 20 %. Se všemi těmito úvahami by výsledná studie měla 95% sílu detekovat souvislost s alespoň jedním výsledkem, 90% detekovat alespoň dva, 80% detekovat alespoň 3, 70% detekovat alespoň 4, 55% detekovat alespoň 5 a 31 %, aby se zjistila souvislost se všemi šesti výsledky.

WP 1: Intervence vlašských ořechů: Design a nastavení: Tato zkouška nemůže být zaslepena vzhledem k povaze intervence. Kontrolní skupině nebude poskytnuta žádná intervence, kromě obecných doporučení zdravé výživy (jako v intervenční skupině) a následného hodnocení. Nábor: Zdravotní sestry budou ve spolupráci s 20 středními školami z Barcelony přijímat teenagery (n=400 v každé ruce). Implementace a dodržování: Výzkumníci provedou náhodný výběr rozdělený podle věku a pohlaví, aby přiřadili subjekty do jedné ze dvou skupin. Všechny rodiny obdrží základní návod na dodržování zdravé výživy, aby byla zajištěna implementace a dodržování. Rodiny v intervenční skupině obdrží další instrukce, jak přimět dospívajícího ke konzumaci 30 g vlašských ořechů denně po dobu 6 měsíců, které jim vyšetřovatelé dodají zdarma. Sestry budou každé 3 měsíce kontaktovat rodiny za účelem krátkého kontrolního rozhovoru a administrace dotazníku frekvence jídla (FFQ).

WP 2: Práce v terénu a neuropsychologické hodnocení: Vyšetřovatelé ověří a standardizují počítačové testy, aby snížili variabilitu mezi pozorovateli během hodnocení a zajistili, že data jsou zaznamenávána automaticky bez chyb. K dalšímu hodnocení sociálně-emocionálního chování adolescentů budou navíc použity mezinárodně ověřené psychometrické škály, které si sami uvedou. V tomto projektu vyšetřovatelé využijí interakci mezi neuropsychology a epidemiology k testování řady neuropsychologických funkcí, které pokrývají různá komplexní chování, která se vyvíjejí během dospívání.

WP 3: Studujte intervenční účinky a roli omega-3 polynenasycených mastných kyselin: Aby bylo možné prozkoumat účinky intervence, jsou nezbytná platná měření výsledků (WP2), stejně jako platná měření přechodných faktorů v tomto případ plazmatické hladiny n-3 PUFA. Vzorky krve budou odebírány na začátku a po intervenci, odstředěny a vzorky plazmy skladovány při -80 °C až do analýzy. Statistická analýza: Budou provedeny následující statistické analýzy: 1) Posuďte účinek intervence na poměr n-6 PUFA k n-3 PUFA (poměr n6-n3) pomocí lineárních regresních modelů upravených pro základní úrovně. 2) Posuďte účinek intervence na vývoj mozku pomocí metody popsané v bodě 1 výše; 3) Posuďte vliv poměru n6-n3 na vývoj mozku na začátku a změny poměru n6-n3 na změnu vývoje mozku od výchozího stavu do sledování. 4) Posuďte podíl vlivu intervence na vývoj mozku, který je zprostředkován změnou poměru n6-n3. Tento podíl lze vypočítat porovnáním výsledků modelů s prostředníkem a bez něj. Analýzy 1), 2) a 3) (tj. ty, které zahrnují intervenci) budou založeny na záměru léčit, tj. pomocí intervence (ne/ano) bez ohledu na dodržování, za účelem odhadu účinků politiky (tj. podpořit konzumaci 30 g vlašských ořechů denně), spíše než vliv konzumace vlašských ořechů.

Časový rámec: Vyšetřovatelé očekávají, že provedou nábor a navrhnou zásah a provedou pilotní projekt během prvních 12 měsíců (probíhá od ledna 2015) a zavedou zásah a provedou sledování během 12–24 měsíců. Základní a závěrečné hodnocení bude dokončeno po 24 měsících (pokud vyšetřovatelé zahrnou rok 2015), celková doba terénní práce je dva roky a třetí rok bude zapotřebí k provedení analýz dat.