Kognition, flavonoider, motion, tarmmikrobiom

Dette randomiserede kliniske forsøg (RCT) er designet til at undersøge effekten af ​​12 ugers blåbærindtagelse (52 g frysetørret pulver pr. dag, svarende til 2 kopper friske blåbær pr. dag) med eller uden rask gang (fem 45-minutters superviserede sessioner pr. uge) om kognitiv funktion hos raske ældre voksne deltagere. Et vigtigt mål er at bestemme, om denne potentielle fordel er medieret gennem ændringer i tarmmikrobiomets profil og en stigning i tarm-afledte phenoler. Ældre voksne deltagere (n=240, med et mål om 200, der fuldfører alle procedurer) vil blive randomiseret til en af ​​fire grupper: blåbær-gå, blåbær-stretching, placebo-walking og placebo-stretching. Blåbær og placebo pulver kosttilskud vil blive indtaget ved hjælp af dobbelt blinde procedurer. Blod-, urin- og afføringsprøver vil blive indsamlet før undersøgelsen, og derefter igen efter 6 og 12 uger. Kognitiv funktion og kardiorespiratorisk kondition vil blive målt på samme tidspunkter. Deltagerne vil blive vurderet for behandlingshastighed, episodisk hukommelse, arbejdshukommelse og vedvarende opmærksomhed ved hjælp af Cambridge Neuropsychological Test Assessment Battery (CANTAB, Cambridge Cognition, Ltd) (laboratorium hos Dr. Carol Cheatham, UNC Chapel Hill). Urinprøver vil blive analyseret for tarm-afledte phenoliske metabolitter via væskekromatografi tandem MS/MS (lab af Dr. Mary Ann Lila, NCSU). Taksonomiske og funktionelle profiler fra metagenomisk sekventering af afføringsprøverne vil blive erhvervet (UNC Chapel Hill).

Rekruttering. Sunde ældre voksne deltagere (240 til start, 200 til slut) vil blive rekrutteret fra Charlotte, NC, hovedstadsområdet. Sunde, ikke-rygende, fysisk inaktive mandlige og kvindelige deltagere (målrettet 65-85 år, BMI mindre end 35) med kognitive ændringer vil blive udvalgt, som matcher inklusions- og eksklusionskriterierne.

Design. Denne undersøgelse vil anvende et randomiseret, dobbeltblindt, placebokontrolleret, parallelgruppeforskningsdesign, med deltagere (60) tildelt en af ​​4 arme i den 12 uger lange forsøgsperiode: blåbær og gang; blåbær og stretching; placebo og gåture; placebo og udstrækning.

Planlæg LAB TESTBESØG #1: Orientering og samtykke/Baseline kognitiv testning (ca. 2 timer).

A. ORIENTERING OG SAMTYKKE (15 min): Potentielle undersøgelsesdeltagere, der svarer på rekrutteringsbeskeder, vil komme til AppState Human Performance Lab på et bestemt tidspunkt. Undersøgelsesprocedurer vil blive grundigt forklaret af forskningslederen (Dr. Camila Olson, Human Performance Lab, HPL) under samtykkeprocessen. Forsøgspersoner vil frivilligt underskrive samtykkeerklæringen.

B. MoCA (5 min): Deltagerne vil rapportere til laboratoriet hos Dr. Cheatham (UNC Chapel Hill, Nutrition Research Institute, NCRC), hvor de vil gennemgå kognitive tests ved hjælp af MoCA. Deltagerne vil blive testet for kognitiv tilbagegang ved hjælp af Montreal Cognitive Assessment (MoCA). MoCA består af otte sektioner for at teste genkaldelse af hukommelse, eksekutiv funktion, opmærksomhed, orientering, abstraktion, visuospatiale færdigheder og navngivning. Mild kognitiv tilbagegang vil blive defineret som en score på 1 - 1,5 SD under normen på MoCA. Dette kriterium blev anvendt i tidligere arbejde på NCRC med stor succes (PMID: 36066009). De, der scorer under 1,5 SD cutoff, vil blive henvist til deres familielæger. Forsøgspersoner, der scorer inden for 1 SD af normen, får ikke lov til at deltage i undersøgelsen og vil blive fritaget for yderligere deltagelse. C. CANTAB (30 min): Emner, der kvalificerer sig til undersøgelsen ved hjælp af MoCA-kriterierne, vil blive yderligere testet i Cheathams laboratorium for kognitiv funktion ved hjælp af Cambridge Neuropsychological Test Assessment Battery (CANTAB, Cambridge Cognition, Ltd). CANTAB er et standardiseret og computerstyret instrument med automatiseret datafangst. Deltagerne vil blive vurderet for behandlingshastighed, episodisk hukommelse, arbejdshukommelse og vedvarende opmærksomhed. CANTAB er blevet valideret til vurdering af kognitiv tilbagegang og vil blive brugt til at validere resultaterne fra de andre vurderinger. Den valgte CANTAB-samling af subtests (se nedenfor) er designet i Cambridge til at vurdere kognitiv tilbagegang og har vist sig at være følsom over for forringelse af kognitive evner, selv på kort sigt. Gennemførelsen af ​​de 5 deltest kræver cirka 30 minutter. Opgaverne udføres på en touch screen computer. Undertest af CANTAB'en, der skal inkluderes i batteriet: Motorstyringsopgave -at gøre deltageren bekendt med berøringsskærmen; Hurtig visuel informationsbehandling -test af vedvarende visuel opmærksomhed; Paired Associate Learning -test af hukommelse og indlæring; Reaktionstid -test af simpel & valg reaktionstid; Spatial Working Memory -test af opbevaring af rumlig information.

D. ERP (30 min): Emner vil også blive vurderet ved hjælp af elektrofysiologiske procedurer (ERP) i Cheathams laboratorium. For at indsamle ERP-data vil deltageren blive udstyret med et Geodesic Sensor Net (GSN; Electrical Geodesic, Inc.) bestående af et 128-sensor-array. GSN er let at anvende, behagelig og relativt ikke-invasiv. GSN består af Ag/AgCl-sensorer i en geodætisk spændingsstruktur med elastisk væv. Deltagerens hoved måles for at sikre, at det rigtige net bruges og for at markere hovedbunden ved toppunktet for korrekt placering af nettet. GSN er gennemblødt i en opløsning af kaliumchlorid og varmt vand.

Overskydende opløsning duppes fra nettet, så det ikke drypper i deltagerens øjne. Nettet strækkes omhyggeligt over deltagerens hoved, så topelektroden passer til topmærket og øreelektroderne med de præaurikulære punkter. Hageremmen og sidespændingsremmene strammes, og sensorerne kontrolleres alle for at sikre, at de er vinkelrette på og i kontakt med hovedbunden. Påføring af nettet tager kun ca. 5 minutter og tolereres godt. Der tages et billede af netplaceringen, og impedanserne kontrolleres derefter. Eventuelle sensorer, der ikke læser godt, justeres, og en lille mængde elektrolytopløsning påføres sensorens svamp med en pipette. Når impedanserne er inden for de accepterede grænser, vil deltageren sidde foran monitoren i deltagerrummet (adskilt fra kontrolrummet). Et kamera, som er tidslåst til de data, der indsamles, vil optage deltageren under præsentationen af ​​billederne. Ved hjælp af Smart-Eye eye-tracking-systemet indsamler vi oplysninger om blikretning og øjenblink. Dette system er det eneste system på markedet, der tilbyder integreret tæt array EEG og fjernstyret hoved- og øjensporing til at forbinde opmærksomhed, time-on-task, pupillometri og øjenblink til det igangværende EEG. Data vil blive optaget kontinuerligt og epokeret i vinduer omkring stimuli-præsentationen offline. Når nettet er på plads, vil deltageren deltage i de tre kognitive tests. Til n-back-arbejdshukommelsesopgaven vil deltagerne se en række bogstaver, der vises på computerskærmen, og vil trykke på en knap, når målet er opdaget. Målet i en 2-back-opgave identificeres som et bogstav, der matcher det bogstav, der optrådte bogstav-før-sidst (2-back). Bogstaver, der ikke matcher definitionen, kræver intet svar. Brug af denne opgave har vist sig at forudsige dem, hvor kognitiv tilbagegang vil være hurtig. For at vurdere visuel mismatch negativitetskomponent i N200 (opmærksomhed), vil deltageren blive instrueret i at fokusere på midten af ​​skærmen. Ved et forhold på 16:1:1 (standards:targets:deviants) vil computeren tilfældigt cykle gennem opgaven. Når et defineret mål vises, vil deltageren trykke på knappen. Alle andre stimuli kræver ikke en reaktion. Denne opgave kræver skarp opmærksomhed og har vist sig at være følsom over for mild kognitiv svækkelse.

E. Stressspørgeskemaer (15 min): Forsøgspersonerne udfylder spørgeskemaer, der vurderer angst og stressende livsbegivenheder.

F. Human Performance Lab-spørgeskemaer og -sæt (15 min): Forsøgspersonerne vender tilbage til Human Performance Lab og udfylder en fysisk aktivitetsundersøgelse (International Physical Activity Questionnaire, IPAQ) og det medicinske sundhedsspørgeskema (MHQ). Forsøgspersonerne vil modtage (fra Dr. Olson) en 3-dages madjournal, afføringsopsamlingssæt og 24-timers urinopsamlingssæt med fuldstændige instruktioner (se vedhæftede dokumenter). 3-d madrekorden vil blive afsluttet torsdag, fredag ​​og lørdag før laboratoriebesøg #2. Urin- og afføringsprøver vil blive indsamlet dagen før laboratoriebesøg #2. Forsøgspersoner vil modtage datoer/tider for yderligere laboratoriebesøg.

LAB TESTBESØG #2: Forundersøgelses fitnesstest og prøveindsamling og påbegyndelse af blåbær/placebo-tilskud (1,5 time).

A. BLOD-, URIN-, AFFØRINGSPRØVER: Cirka en uge efter laboratoriebesøg nr. 2 vil deltagerne rapportere til HPL om morgenen i fastetilstand natten over på deres tildelte tidspunkter. Deltagerne indleverer deres 3-dages madoptegnelser og afførings- og 24-timers urinprøver. Blodprøver (maksimalt 35 ml) vil blive indsamlet fra en armvene af en uddannet phlebotomist, mens deltagerne sidder.

B. KROPPENS SAMMENSÆTNING: Højde og vægt vil blive målt ved hjælp af et stadiometer og en balancestrålevægtskala. Seca Medical Body Composition Analyzer (mBCA) (Hanover, MD) vil blive brugt til at måle kropssammensætning gennem 8-punkts BIA, mens deltagerne står på fodelektroder med bare fødder og griber om elektroderne med begge hænder på sideskinner. Seca mBCA giver adskillige målinger af interesse, herunder fedtmasse, fedtfri masse, skeletmuskelmasse, visceralt fedt, total kropsvand og ekstracellulært vand.

C. GRADERET TRÆNINGSTEST: Deltagerne vil blive testet for maksimal aerob kapacitet (VO2max) under en graderet løbebåndstest med Cosmed CPET metaboliske vogn. Deltagerne vil først varme op på løbebåndet for at demonstrere, at de frit kan gå på løbebåndet. Deltagerne vil gå imod en gradvist stigende arbejdsbyrde (Bruce-protokollen), indtil maksimal indsats er nået, og deltageren frivilligt holder op med at træne. Det vigtigste resultatmål er maksimal VO2 eller de milliliter ilt, der kan indtages for hvert kilogram kropsmasse ved maksimal indsats. Cosmed CPET stofskiftesystemet (Rom, Italien) vil blive knyttet via en ansigtsmaske til deltageren for kontinuerlig måling af metaboliske faktorer (iltforbrug, ventilationshastighed, respirationsfrekvens, respiratorisk udvekslingsforhold). En brystpulsmåler giver puls i slag i minuttet. Bedømmelsen af ​​opfattet anstrengelse (RPE) vil blive vurderet på en skala fra 6 til 20. Data vil blive registreret i slutningen af ​​hvert 3-minutters trin og ved punktet for maksimal anstrengelse, og submaksimale/maksimale ændringer før til efter 12 ugers træning vil blive brugt som kriterier for vurdering af ændringer i kardiorespiratorisk kondition. Den aerobe træningsrecept for det 12 ugers træningsprogram vil være baseret på den maksimale hjertefrekvens (MHR) og hvilepuls (RHR) målt under baseline test. Test- og sikkerhedsprocedurer vil være under IRB-vejledning for raske ældre deltagere, og undersøgelsens MD vil føre tilsyn med testprocedurer.

D. TILSÆTNINGER: Hver deltager vil få en 6-ugers forsyning af vakuumforseglede pakker med kodet frysetørret vilde blåbærpulver eller placebo (52 g dagligt). Det lowbush vilde blåbær frysetørrede pulver vil blive leveret fra Wild Blueberry Association of North America, Old Town, ME og frysetørret af FutureCeuticals (Momence, IL). Det fiber- og kulhydrat-matchede placebo-blåbærpulver vil blive udviklet af NCSU ved hjælp af en formel fra tidligere undersøgelser: blåbærsmag og aroma (8,9 %), farvestof (1,05 % lilla sø, 0,75 % rød sø, 0,45 % blå 2 sø, 0,03 % rødt farvestof, 0,008% blåt 2 farvestof), glucose (32%), fructose (35,5%), citronsyre (0,77%), cellulose (15%), fibersol-2 (1,8%), xanthangummi (1%), pektin (1,09%) og silica (0,99%). Blåbær- og placebopulverne vil blive pakket på NCRC NC Food Innovation Lab. Deltagerne vil blive instrueret i, at blåbær- eller placebopulveret skal opbevares i en fryser i de medfølgende pakker indtil brug. Der vil blive givet instruktioner til at indtage kosttilskuddene i opdelte doser (halvdelen med morgenmad og halvdelen med frokost) blandet i drikkevarer, yoghurt eller andre fødevarer. Hvis en undersøgelsesdeltager undlader at tage tilskudsdosis på en given dag eller to, vil de blive bedt om at tilføje 1 ekstra pakke om dagen, indtil de er tilbage på planen. Studiedeltagere vil kontakte forskningschefen (ASU-NCRC@appstate.edu) hvis de undlader at indtage tilskuddet i 3 dage eller længere, og diskuter, om de ønsker at droppe ud af undersøgelsen. Overholdelse af tilskudsregimet vil blive vurderet gennem regelmæssige e-mail-beskeder og en optælling af returnerede pakker på 6- og 12-ugers tidspunkter.

LABORATORISKE BESØG #3, 4 og #5, 6 De samme grundlæggende procedurer vil blive gentaget efter 6 og 12 uger, bortset fra at besøg #3 og #5 ikke involverer forsøgspersoner, der gennemgår samtykkeprocessen og udfylder det medicinske sundhedsspørgeskema , og det besøg #6 vil ikke omfatte at give forsøgspersoner yderligere tillægspakker.

12-UGERS RANDOMISERET KLINISK FORSØG: 60 TRÆNINGSSESSIONER PÅ NORTH CAROLINA FORSKNINGSCAMPUS (NCRC, Kannapolis, NC)

• Deltagerne vil deltage i overvågede fysiske aktivitetssessioner (5 SESSIONER PER UGE, 45 MIN. PER SESSION) og indtager 52 gram om dagen af ​​frysetørret blåbærpulver eller placebo.
• Deltagerne vil deltage i 45 minutter om dagen overvåget træning (rask gang med pulsmålere eller ikke-aerobe øvelser med strækgulv) i 5 dage om ugen i en 12-ugers periode. Øvelserne vil blive gennemført i små grupper under supervision. Træningsvejledere vil blive uddannet i HLR, og en AED-enhed vil blive placeret ved døren til Human Performance Lab (i bygningen ved siden af ​​den gå-ovale).
• Gåture vil blive holdt udendørs under opsyn på NCRC-banen. Træningspuls og samlet gået distance vil blive registreret. På dage med dårligt vejr vil forsøgspersoner gå under tag (NCRC parkeringshus) eller på løbebånd i Human Performance Lab.
• Pulsen under de fysiske aktivitetssessioner vil blive overvåget med en FitBit Inspire. Vandrere vil gradvist øge intensiteten med et mål på 60 % af pulsreserven (baseret på data fra den graderede træningstest).
• Strækprogrammet vil blive overvåget og gennemført i Human Performance Lab på måtter. Sessionen starter med 5 til 10 minutters opvarmning af let aktivitet (f.eks. let gang med let træning). Efter opvarmningen vil deltagerne deltage i 8 til 10 strækøvelser pr. session under vejledning af en træningsvejleder. Hver strækøvelse vil blive holdt i 10 til 30 sekunder på det punkt, hvor der er let ubehag. Fleksibilitetsøvelsen vil blive gentaget i to til fire gentagelser, hvor deltagerne sigter efter 60 sekunders samlet stræktid pr. fleksibilitetsøvelse (f.eks. fire 15 sekunders stræk). Træningsvejledere vil give en komplet orientering til strækøvelserne under den første session.
• To primære kohorter (40 hver, gå- og strækkegrupper) vil blive planlagt hvert semester i en 3-måneders periode (september til november og februar til april) i en 3-årig periode. Ud af 240 deltagere, der deltager i undersøgelsen hvert år, forventes 200 at gennemføre alle faser med succes. Fastholdelsen vil blive maksimeret ved regelmæssig kontakt med deltagerne under overvågede træningssessioner og gennem regelmæssige e-mail-beskeder. Tre træningstider vil blive tilbudt hver dag i arbejdsugen (7:00, 9:00, 16:00). Hvis deltagerne går glip af et træningspas, vil der være ugentlige muligheder for at deltage i make-up sessioner (lørdag formiddag). Hvis en undersøgelsesdeltager går glip af 3 eller flere dages træningstræning, vil forskningslederen kontakte deltageren og diskutere, hvorvidt de ønsker at droppe ud af undersøgelsen.