Kofein, DNA a kognice

Ke zkoumání interindividuálních účinků kofeinu na kognitivní výkon bude použit dvojitě zaslepený, placebem kontrolovaný crossover design, který zahrnuje střídání období „dlouhodobého“ vystavení kofeinu a abstinenci. Postup, který musí účastníci dodržet v každém ze čtyř týdnů studie, je podrobně popsán níže.

1. Základní návštěva: vstupní dotazník, antropometrie, seznámení se studijními postupy a úkoly. Účastníkům bude poskytnuta suplementace v týdnu 1 (n= 18 tobolek) a lahvičky na sliny (n=6) pro odběr vzorků slin. Účastníci obdrží také bezkofeinovou kávu, čaj a kakao v závislosti na jejich preferencích.
2. Dny 1-6: placebo nebo kofeinové kapsle 3 x denně v 9:00, 11:00 a 15:00. Dodržování suplementace kofeinem a placebem bude hodnoceno vzorkem slin každý den v 17:00 pro každý den dlouhodobé suplementace. Koncentrace kofeinu v krvi a slinách vysoce korelují a hladiny se obvykle během dne progresivně zvyšují (v důsledku přerušované konzumace kofeinových nápojů). Nejlepší jednovzorkový biotest denního příjmu kofeinu poskytují vzorky získané pozdě odpoledne (James, 1994; James & Rogers, 2005).
3. Dny 5 a 6: V rámci přípravy na „výzvové“ dny a za účelem kontroly environmentálních faktorů, u kterých bylo prokázáno, že ovlivňují indukovatelnost enzymu CYP1A2, budou účastníci požádáni, aby se zdrželi alkoholu po dobu 48 hodin a vyvarovali se namáhavého cvičení po dobu 24 hodin před začátkem akce. pokusy a vyhnout se konzumaci brukvovitých potravin (brokolice a růžičková kapusta) (Gunes & Dahl, 2008). Nakonec budou účastníkům poskytnuty dietní deníky k zaznamenání veškerého jídla a nápojů zkonzumovaných během 24 hodin před všemi čtyřmi experimentálními testy.
4. Den 7 (experimentální den): Účastníci budou požádáni, aby se po celonočním půstu dostavili do laboratoře a budou postupovat podle níže uvedeného postupu:

09:00: Vzorek slin před suplementací a kognitivní úkoly

09:30: Suplementace 3 mg/kg tělesné hmotnosti kofeinu nebo placeba

10:30: První vzorek slin po suplementaci a kognitivní úkoly

12:30: Druhý vzorek slin po suplementaci a kognitivní úkoly

13:00: Jídlo obsahující ovocnou šťávu nebo nealkoholický nápoj a sýrový sendvič

15:30: Třetí vzorek slin po suplementaci a kognitivní úkoly

Vzorky slin budou odebrány při příjezdu a 1, 3 a 6 hodin po suplementaci. První vzorek bude odebrán k ověření dodržování požadavku neužívat ranní suplementaci, tedy být v kofeinové abstinenci, bez ohledu na studijní větev. Ukázalo se, že 1 mg/kg kofeinu vede k plazmatickým hladinám kofeinu asi 1 μg/ml a lze očekávat, že koncentrace kofeinu ve slinách bude asi 70 % plazmatických hladin (Walther et al., 1983). Průměrné hladiny kofeinu ve slinách pod 1 μg/ml byly dříve hlášeny pro noční abstinenci kofeinu (Evans & Griffiths, 1999). Po léčbě kofeinem pomohou hladiny kofeinu ve slinách při stanovení metabolismu kofeinu (Dodd et al., 2015).

Suplementace se polyká s vodou úměrnou hmotnosti účastníka (3 ml/kg tělesné hmotnosti). Během experimentálních dnů budou účastníci požádáni, aby konzumovali vodu ad libitum v první zkoušce a stejný objem v následujících zkouškách. Budou také požádáni, aby se vyhnuli cvičení mezi zkouškami.

Kognitivní úkoly budou prováděny ve čtyřech časových bodech: před a 1, 3 a 6 hodin po suplementaci. Při použití bezvodého kofeinu v kapslích se maximální koncentrace kofeinu obvykle objeví kolem 1 hodiny po požití (Graham, 2001). Proto měření metabolitů kofeinu po dobu 1 hodiny po požití kofeinu by většinou měřilo absorpci kofeinu a nikoli metabolismus, který je určován enzymem CYP1A2. Studie zkoumající účinky genotypů CYP1A2 na účinky kofeinu by se tedy měly zaměřit na použití protokolů, které trvají > 1 h, protože tyto účinky mohou být patrnější u událostí trvajících déle než 1 h, kde může mít metabolismus kofeinu výraznější účinek. Je třeba také poznamenat, že poločas rozpadu kofeinu je u většiny dospělých v průměru 4–6 hodin (Nehlig, 2018) a dosud není známo, do jaké míry je metabolismus kofeinu změněn mezi rychlými a pomalými metabolizátory. Proto není známo, v jakém časovém bodě by byl dostatečně velký rozdíl v cirkulujících hladinách kofeinu mezi rychlými a pomalými metabolizátory, aby měl významný dopad na ergogenitu kofeinu (Southward et al., 2018). Z tohoto důvodu jsme k dokončení kognitivních úkolů vybrali 3 různé časové body po suplementaci: 1 hodina po suplementaci byla vybrána, aby bylo možné srovnání s několika předchozími studiemi kofeinu, protože je to nejčastěji používaný časový bod k testování kognitivní výkonnosti po suplementaci. suplementace v literatuře (Carswell et al., 2020). Přidali jsme také časové body 3 h a 6 h po suplementaci, protože jsou v průměrném rozmezí poločasu kofeinu a abychom prozkoumali rozdíly ve výkonnosti mezi „rychlými“ a „pomalými“ metabolizátory. Předpokládáme, že ti, kteří metabolizují kofein rychleji, by neudrželi vysoké hladiny kofeinu ve slinách během 6 hodin ve srovnání s těmi, kteří měli pomalejší metabolismus kofeinu.

Na konci každého experimentálního dne budou účastníkům dodány kapsle na následující týden a také lahvičky pro odběr vzorků kofeinu ze slin.

Po poskytnutí budou vzorky až do analýzy uchovávány zmrazené při -20 °C. Hladiny kofeinu ve slinách budou měřeny pomocí Enzyme Multiplied Immunoassay Technique (EMIT) spektrofotometrickou metodou. Test EMIT je homogenní enzymatický imunotest určený pro použití při stanovení kofeinu jako metabolitu a bude preferován vzhledem k tomu, že je méně invazivní než použití sérového kofeinu a ukázal se jako spolehlivý a reprodukovatelný (Tripathi et al., 2015). Hladiny kofeinu v séru vyšší než 30 μg/ml vyžadují při analýze metodou EMIT zředění.