Poznání, Flavonoidy, Cvičení, Střevní mikrobiom

Tato randomizovaná klinická studie (RCT) je navržena tak, aby zkoumala účinek 12týdenního požívání borůvek (52 g lyofilizovaného prášku denně, což odpovídá 2 šálkům čerstvých borůvek denně) s nebo bez rychlé chůze (pět 45minutových sezení pod dohledem týden) o kognitivních funkcích u zdravých starších dospělých účastníků. Důležitým cílem je určit, zda je tento potenciální přínos zprostředkován změnami v profilu střevního mikrobiomu a zvýšením fenolických látek pocházejících ze střeva. Starší dospělí účastníci (n=240, s cílem 200 dokončení všech procedur) budou randomizováni do jedné ze čtyř skupin: borůvka-chůze, borůvka-strečink, placebo-chůze a placebo-protahování. Doplňky s borůvkovým a placebovým práškem budou přijímány pomocí dvojitě slepých postupů. Vzorky krve, moči a stolice budou odebrány před studií a poté znovu po 6 a 12 týdnech. Kognitivní funkce a kardiorespirační zdatnost budou měřeny ve stejných časových bodech. Účastníci budou hodnoceni z hlediska rychlosti zpracování, epizodické paměti, pracovní paměti a trvalé pozornosti pomocí baterie Cambridge Neuropsychological Test Assessment Battery (CANTAB, Cambridge Cognition, Ltd) (laboratoř Dr. Carol Cheatham, UNC Chapel Hill). Vzorky moči budou analyzovány na fenolické metabolity odvozené ze střeva pomocí kapalinové chromatografie tandem MS/MS (laboratoř Dr. Mary Ann Lila, NCSU). Budou získány taxonomické a funkční profily z metagenomického sekvenování vzorků stolice (UNC Chapel Hill).

Nábor. Zdraví starší dospělí účastníci (240 do začátku, 200 do cíle) se budou rekrutovat z metropolitní oblasti Charlotte, NC. Budou vybráni zdraví, nekuřáci, fyzicky neaktivní muži a ženy (cílové ve věku 65-85 let, BMI nižší než 35) s kognitivními změnami, kteří splňují kritéria pro zařazení a vyloučení.

Design. Tato studie bude využívat randomizovaný, dvojitě zaslepený, placebem kontrolovaný, paralelní skupinový výzkumný design, s účastníky (60) zařazenými do jednoho ze 4 ramen na 12týdenní zkušební období: borůvka a chůze; borůvka a protahování; placebo a chůze; placebo a strečink.

Naplánujte si LABORATORNÍ TESTOVACÍ NÁVŠTĚVU č. 1: Orientační a souhlasné/základní kognitivní testování (přibližně 2 hodiny).

A. ORIENTACE A SOUHLAS (15 min): Potenciální účastníci studie, kteří reagují na zprávy o náboru, přijdou do AppState Human Performance Lab ve stanovený čas. Studijní postupy důkladně vysvětlí vedoucí výzkumu (Dr. Camila Olson, Human Performance Lab, HPL) během procesu souhlasu. Subjekty dobrovolně podepíší formulář souhlasu.

B. MoCA (5 min): Účastníci se budou hlásit v laboratoři Dr. Cheathama (UNC Chapel Hill, Nutriční výzkumný ústav, NCRC), kde podstoupí kognitivní testování pomocí MoCA. Účastníci budou testováni na kognitivní pokles pomocí Montrealského kognitivního hodnocení (MoCA). MoCA se skládá z osmi částí, které testují paměť, exekutivní funkce, pozornost, orientaci, abstrakci, vizuoprostorové dovednosti a pojmenování. Mírný kognitivní pokles bude definován jako skóre 1 - 1,5 SD pod normou na MoCA. Toto kritérium bylo s velkým úspěchem použito v předchozí práci v NCRC (PMID: 36066009). Ti, kteří mají skóre pod hranicí 1,5 SD, budou odesláni ke svému rodinnému lékaři. Subjektům, které dosáhnou skóre do 1 SD normy, nebude umožněn vstup do studie a bude jim další účast opuštěna. C. CANTAB (30 min): Subjekty, které se kvalifikují pro studii pomocí kritérií MoCA, budou dále testovány v Cheathamově laboratoři na kognitivní funkce pomocí Cambridge Neuropsychological Test Assessment Battery (CANTAB, Cambridge Cognition, Ltd). CANTAB je standardizovaný a počítačový přístroj s automatickým sběrem dat. Účastníci budou hodnoceni z hlediska rychlosti zpracování, epizodické paměti, pracovní paměti a trvalé pozornosti. CANTAB byl validován pro hodnocení kognitivního poklesu a bude použit k ověření zjištění z ostatních hodnocení. Vybraná kolekce subtestů CANTAB (viz níže) byla navržena v Cambridge k posouzení kognitivního poklesu a ukázalo se, že je citlivá na zhoršení kognitivních schopností, a to i v krátkodobém horizontu. Vyplnění 5 dílčích testů trvá přibližně 30 minut. Úkoly se plní na počítači s dotykovou obrazovkou. Dílčí testy CANTAB, které mají být zahrnuty do baterie: Úkol ovládání motoru - seznámit účastníka s dotykovou obrazovkou; Rychlé zpracování vizuálních informací – test trvalé vizuální pozornosti; Párové přidružené učení – test paměti a učení; Reakční doba - test jednoduché a zvolené reakční doby; Prostorová pracovní paměť - test uchování prostorových informací.

D. ERP (30 min): Subjekty budou také hodnoceny pomocí elektrofyziologických postupů (ERP) v Cheathamově laboratoři. Pro sběr dat ERP bude účastník vybaven sítí geodetických senzorů (GSN; Electrical Geodesic, Inc.) sestávající z pole 128 senzorů. GSN se snadno aplikuje, je pohodlný a relativně neinvazivní. GSN se skládá ze senzorů Ag/AgCl v geodetické napínací struktuře s elastickým pásem. Účastníkova hlava je změřena, aby se zajistilo, že je použita správná síť, a aby se označila temeno hlavy na vrcholu pro správné umístění sítě. GSN se namočí do roztoku chloridu draselného a teplé vody.

Přebytečný roztok se odsaje ze sítě, aby nekapal účastníkovi do očí. Síť je pečlivě natažena přes hlavu účastníka tak, aby vertexová elektroda odpovídala vertexové značce a ušní elektrody s preaurikulárními body. Podbradní řemínek a boční napínací řemínky jsou utaženy a všechny senzory jsou zkontrolovány, aby bylo zajištěno, že jsou kolmé a v kontaktu s pokožkou hlavy. Aplikace sítě trvá jen asi 5 minut a je dobře snášena. Bude pořízen snímek umístění sítě a poté jsou zkontrolovány impedance. Případné senzory, které nečtou dobře, se upraví a na houbičku senzoru se pomocí pipety nanese malé množství roztoku elektrolytu. Když jsou impedance v přijatelných mezích, bude účastník usazen před monitorem v místnosti pro účastníky (odděleně od řídicí místnosti). Kamera, která je časově vázána na pořizovaná data, zaznamená účastníka při prezentaci snímků. Pomocí systému Smart-Eye eye-tracking budeme shromažďovat informace o směru pohledu a mrknutích. Tento systém je jediným systémem na trhu, který nabízí integrované EEG s hustým polem a vzdálené sledování hlavy a očí pro propojení pozornosti, doby plnění úkolu, pupilometrie a mrknutí oka s probíhajícím EEG. Data budou průběžně zaznamenávána a epochována do oken kolem prezentace podnětů offline. Jakmile bude síť zavedena, účastník se zúčastní tří kognitivních testů. U úlohy pracovní paměti n-back budou účastníci sledovat sérii písmen objevujících se na obrazovce počítače a stisknou tlačítko, když je detekován cíl. Cíl v úloze 2-back je identifikován jako písmeno, které odpovídá písmenu, které se objevilo písmeno-před-poslední (2-back). Písmena, která neodpovídají definici, nevyžadují žádnou odpověď. Ukázalo se, že použití tohoto úkolu předpovídá ty, u kterých bude kognitivní pokles rychlý. K posouzení složky negativity vizuálního nesouladu N200 (pozor) bude účastníkovi instruováno, aby se zaměřil na střed obrazovky. V poměru 16:1:1 (standardy:cíle:devianti) bude počítač náhodně cyklicky procházet úlohou. Když se objeví definovaný cíl, účastník stiskne tlačítko. Všechny ostatní podněty nevyžadují reakci. Tento úkol vyžaduje ostrou pozornost a ukázalo se, že je citlivý na mírné kognitivní poruchy.

E. Stresové dotazníky (15 min): Subjekty vyplní dotazníky, které hodnotí úzkost a stresující životní události.

F. Dotazníky a sady Human Performance Lab (15 min): Subjekty se vrátí do Human Performance Lab a vyplní průzkum fyzické aktivity (International Physical Activity Questionnaire, IPAQ) a lékařský zdravotní dotazník (MHQ). Subjekty obdrží (od Dr. Olsona) 3denní záznam o jídle, soupravu pro odběr stolice a soupravu pro 24hodinový sběr moči s kompletními pokyny (viz přiložené dokumenty). 3D záznam jídla bude dokončen ve čtvrtek, pátek a sobotu před návštěvou laboratoře č. 2. Vzorky moči a stolice budou odebrány den před návštěvou laboratoře č. 2. Subjekty obdrží data/časy pro další návštěvy laboratoře.

LABORATORNÍ TESTOVACÍ NÁVŠTĚVA č. 2: Kondiční testování před studiem a odběr vzorků a zahájení suplementace Blueberry/Placebo (1,5 h).

A. VZORKY KREV, MOČ, STOLICIE: Přibližně jeden týden po laboratorní návštěvě č. 2 se účastníci ráno hlásí na HPL ve stavu nalačno přes noc ve stanovený čas. Účastníci odevzdají své 3denní záznamy o jídle a vzorky stolice a 24hodinové moči. Vzorky krve (maximálně 35 ml) budou odebrány ze žíly na paži vyškolenými flebotomy, zatímco účastníci sedí.

B. STAVBA TĚLA: Výška a hmotnost budou měřeny pomocí stadiometru a váhy na kladině. Analyzátor tělesného složení seca medical (mBCA) (Hanover, MD) bude použit k měření tělesného složení prostřednictvím 8bodového BIA, zatímco účastníci budou stát na nožních elektrodách bosýma nohama a elektrody uchopit oběma rukama za boční zábradlí. Seca mBCA poskytuje několik zajímavých měření, včetně tukové hmoty, beztukové hmoty, hmoty kosterního svalstva, viscerálního tuku, celkové tělesné vody a extracelulární vody.

C. TESTOVANÝ ZÁVAŽNÝ TEST: Účastníci budou testováni na maximální aerobní kapacitu (VO2max) během klasifikovaného testu na běžícím pásu s metabolickým vozíkem Cosmed CPET. Účastníci se nejprve zahřejí na běžeckém pásu, aby ukázali, že mohou na páse volně chodit. Účastníci budou chodit proti postupně se zvyšující zátěži (Bruce protokol), dokud není dosaženo maximálního úsilí a účastník dobrovolně přestane cvičit. Hlavním výsledným měřítkem je maximální VO2 neboli mililitry kyslíku, které lze spotřebovat na každý kilogram tělesné hmotnosti při maximální námaze. Metabolický systém Cosmed CPET (Řím, Itálie) bude připojen přes obličejovou masku k účastníkovi pro kontinuální měření metabolických faktorů (spotřeba kyslíku, frekvence ventilace, frekvence dýchání, výměnný poměr dýchání). Hrudní monitor tepové frekvence bude poskytovat tepovou frekvenci v tepech za minutu. Hodnocení vnímané námahy (RPE) bude hodnoceno pomocí stupnice 6 až 20. Data budou zaznamenávána na konci každé 3minutové fáze a v bodě maximální námahy a submaximální/maximální změny před tréninkem po 12 týdnech budou použity jako kritéria pro hodnocení změn kardiorespirační zdatnosti. Předpis aerobního cvičení pro 12týdenní tréninkový program bude založen na maximální tepové frekvenci (MHR) a klidové tepové frekvenci (RHR) naměřené během základního testování. Testování a bezpečnostní postupy budou pod vedením IRB pro zdravé starší účastníky a MD studie bude poskytovat dohled nad testovacími postupy.

D. DOPLŇKY: Každý účastník dostane na 6 týdnů zásobu vakuově uzavřených balíčků kódovaného lyofilizovaného prášku z divokých borůvek nebo placeba (52 g denně). Lyofilizovaný prášek z divokých borůvek bude poskytnut od Asociace divokých borůvek Severní Ameriky, Staré Město, ME a lyofilizovaný od FutureCeuticals (Momence, IL). Vlákninu a sacharidy odpovídající placebo borůvkový prášek vyvine NCSU pomocí vzorce z předchozích studií: borůvkové aroma a aroma (8,9 %), barvivo (1,05 % fialové jezero, 0,75 % červené jezero, 0,45 % modré 2 jezero, 0,03 % červené barvivo, 0,008 % modré barvivo 2), glukóza (32 %), fruktóza (35,5 %), kyselina citrónová (0,77 %), celulóza (15 %), vláknitý sol-2 (1,8 %), xanthanová guma (1 %), pektin (1,09 %) a oxid křemičitý (0,99 %). Borůvkový a placebo prášek budou baleny v laboratoři NCRC NC Food Innovation Lab. Účastníci budou poučeni, že prášek z borůvek nebo placeba by měl být až do použití skladován v mrazáku v dodaných balíčcích. Budou poskytnuty pokyny ke konzumaci doplňků v rozdělených dávkách (polovina se snídaní a polovina s obědem) zamíchané do nápojů, jogurtu nebo jiných potravin. Pokud účastník studie neužije dávku doplňku v daný den nebo dva, bude požádán, aby přidal 1 další balení denně, dokud nebude zpět podle plánu. Účastníci studie budou kontaktovat vedoucího výzkumu (ASU-NCRC@appstate.edu) pokud nekonzumují doplněk po dobu 3 dnů nebo déle, a prodiskutují, zda si přejí studii ukončit či nikoli. Dodržování režimu suplementace bude posuzováno prostřednictvím pravidelných e-mailových zpráv a počtu vrácených paketů v časových bodech 6 a 12 týdnů.

LABORATORNÍ TESTOVACÍ NÁVŠTĚVY č. 3, 4 a č. 5, 6 Tyto stejné základní postupy se budou opakovat po 6 a 12 týdnech s tím rozdílem, že návštěvy č. 3 a č. 5 nebudou zahrnovat subjekty procházející procesem souhlasu a vyplnění zdravotního dotazníku. a tato návštěva č. 6 nebude zahrnovat poskytování dalších doplňkových balíčků subjektům.

12 TÝDENNÍ RANDOMIZOVANÉ KLINICKÉ ZKOUŠKY: 60 ŠKOLENÍ VE VÝZKUMNÉM KAMPU SEVERNÍ KAROLÍNY (NCRC, Kannapolis, NC)

• Účastníci se zapojí do lekcí fyzické aktivity pod dohledem (5 SEKCÍ ZA TÝDEN, 45 MIN NA SEKCI) a konzumují 52 gramů denně lyofilizovaného prášku z borůvek nebo placeba.
• Účastníci se budou věnovat 45 minutovému cvičení denně pod dohledem (rychlá chůze s monitory srdeční frekvence nebo neaerobní cvičení na protahovací podlaze) po dobu 5 dní v týdnu během 12-týdenního období. Cvičení bude probíhat v malých skupinách pod dohledem. Vedoucí cvičení budou vyškoleni v KPR a AED zařízení bude umístěno u dveří Human Performance Lab (v budově sousedící s chodícím oválem).
• Procházky se budou konat venku pod dohledem na trati NCRC. Zaznamenávají se tréninkové srdeční frekvence a celková ušlá vzdálenost. Ve dnech s nepříznivým počasím budou subjekty chodit pod krytem (parkovací garáž NCRC) nebo na běžících pásech v Human Performance Lab.
• Srdeční frekvence během lekcí fyzické aktivity bude monitorována pomocí FitBit Inspire. Chodci budou postupně zvyšovat intenzitu s cílem 60 % rezervy tepové frekvence (na základě údajů z klasifikovaného zátěžového testu).
• Protahovací program bude řízen a veden v Human Performance Lab na podložkách. Sezení začne 5 až 10 minutovým zahřátím lehké aktivity (např. lehká chůze s lehkou kalistenikou). Po zahřátí se účastníci zapojí do 8 až 10 protahovacích cviků za sezení pod vedením vedoucího cvičení. Každé protahovací cvičení bude drženo po dobu 10 až 30 sekund v místě mírného nepohodlí. Cvičení ohebnosti se bude opakovat ve dvou až čtyřech opakováních, přičemž účastníci se zaměří na 60 sekund celkového času protažení na jedno cvičení flexibility (např. čtyři 15 sekundové protažení). Vedoucí cvičení poskytnou úplnou orientaci v protahovacích cvičeních během prvního sezení.
• Dvě primární kohorty (každá po 40, chůzi a protahovací skupiny) budou naplánovány každý semestr během 3měsíčního období (září až listopad a únor až duben) během 3letého období. Z 240 účastníků, kteří se do studie každý rok zapojili, se očekává, že 200 úspěšně dokončí všechny fáze. Uchování bude maximalizováno pravidelným kontaktem s účastníky během cvičení pod dohledem a prostřednictvím pravidelných e-mailových zpráv. Každý den pracovního týdne budou nabídnuty tři hodiny cvičení (7:00, 9:00, 16:00). Pokud účastníci zmeškají cvičení, budou mít týdenní příležitosti zúčastnit se lekcí make-upu (v sobotu dopoledne). Pokud účastník studie vynechá 3 nebo více dnů cvičení, vedoucí výzkumu ho kontaktuje a prodiskutuje, zda chce nebo nechce ze studie ukončit.