Koffein, DNA og kognition

Et dobbeltblindt, placebo-kontrolleret crossover-design, der inkorporerer vekslende perioder med 'langvarig' koffeineksponering og afholdenhed, vil blive brugt til at undersøge koffeins interindividuelle virkninger på kognitiv ydeevne. Den procedure, som deltagerne skal følge i hver af de fire uger af undersøgelsen, er beskrevet i detaljer nedenfor.

1. Baseline besøg: baseline spørgeskema, antropometri, fortrolighed med undersøgelsesprocedurer og opgaver. Deltagerne vil blive forsynet med uge 1 tilskud (n=18 kapsler) og spythætteglas (n=6) til spytprøvetagning. Deltagerne vil også blive forsynet med koffeinfri kaffe, te og kakao, afhængigt af deres præferencer.
2. Dag 1-6: placebo- eller koffeinkapsler x 3 pr. dag kl. 09.00, 11.00 og 15.00. Overholdelse af koffein- og placebotilskud vil blive vurderet ved en spytprøve kl. 17.00 hver dag for hver af dagene på langtidstilskud. Koffeinkoncentrationer i blod og spyt hænger meget sammen, og niveauerne stiger typisk gradvist i løbet af dagen (på grund af periodisk forbrug af koffeindrikke). Den bedste enkeltprøve bioassay af dagligt koffeinindtag er tilvejebragt af prøver opnået sent på eftermiddagen (James, 1994; James & Rogers, 2005).
3. Dag 5 og 6: Som forberedelse til "udfordringsdagene" og for at kontrollere miljøfaktorer, som har vist sig at påvirke inducerbarheden af ​​CYP1A2-enzymet, vil deltagerne blive bedt om at afholde sig fra alkohol i 48 timer og undgå anstrengende træning i 24 timer før forsøg og undgå indtagelse af korsblomstrede fødevarer (broccoli og rosenkål) (Gunes & Dahl, 2008). Endelig vil deltagerne blive forsynet med kostdagbøger til at registrere al mad og drikkevarer, der er indtaget i løbet af de 24 timer før alle fire eksperimentelle forsøg.
4. Dag 7 (eksperimentel dag): Deltagerne vil blive bedt om at præsentere til laboratoriet efter en natfaste, og de vil følge proceduren vist nedenfor:

09:00: Pre-supplement spytprøve & kognitive opgaver

09:30: Tilskud med 3 mg/kg body mass koffein eller placebo

10:30: Første post-supplement spytprøve & kognitive opgaver

12:30: Anden spytprøve efter tilskud og kognitive opgaver

13:00: Et måltid med frugtjuice eller sodavand og en ostesandwich

15:30: Tredje post-supplement spytprøve & kognitive opgaver

Spytprøver vil blive taget ved ankomst og 1, 3 og 6 timer efter tilskud. Den første prøve vil blive taget for at verificere overholdelse af kravet om ikke at tage deres morgentilskud, og dermed være i koffeinabstinens, uanset undersøgelsesarmen. Det er blevet vist, at 1 mg/kg koffein resulterer i koffeinplasmaniveauer på omkring 1 μg/ml, og spytkoffeinkoncentrationen kan forventes at være omkring 70% af plasmaniveauerne (Walther et al., 1983). Gennemsnitlige koffeinniveauer i spyt under 1 μg/ml er tidligere blevet rapporteret for koffeinafholdenhed natten over (Evans & Griffiths, 1999). Efter koffeinholdig behandling vil koffeinniveauer i spyt hjælpe med at bestemme koffeinmetabolismen (Dodd et al., 2015).

Tilskuddet vil blive synket med vand proportionalt med deltagerens vægt (3 ml/kg kropsmasse). I løbet af forsøgsdagene vil deltagerne blive bedt om at indtage vand ad libitum i deres første forsøg og en lige stor mængde i de efterfølgende forsøg. De vil også blive bedt om at undgå motion mellem forsøgene.

De kognitive opgaver vil blive udført på fire tidspunkter: før og 1, 3 og 6 timer efter tilskud. Når du bruger vandfri koffein i kapsler, opstår den maksimale koffeinkoncentration normalt omkring 1 time efter indtagelse (Graham, 2001). Derfor vil måling af koffeinmetabolitter i 1 time efter koffeinindtagelse for det meste måle koffeinabsorption og ikke metabolisme, som bestemmes af CYP1A2-enzymet. Undersøgelser, der undersøger virkningerne af CYP1A2-genotyper på koffeineffekter, bør derfor fokusere på at bruge protokoller, der varer >1 time, da disse effekter kan være mere tydelige ved hændelser, der varer længere end 1 time, hvor metabolismen af ​​koffein kan have en mere udtalt effekt. Det skal også bemærkes, at halveringstiden for koffein i gennemsnit er 4-6 timer (Nehlig, 2018) hos de fleste voksne, og det vides endnu ikke, i hvilken grad koffeinmetabolismen ændres mellem hurtige og langsomme metabolisere. Derfor er det ukendt, på hvilket tidspunkt der ville være en stor nok forskel i de cirkulerende niveauer af koffein mellem hurtige og langsomme metabolisere til at have en signifikant indflydelse på koffeins ergogenicitet (Southward et al., 2018). Af denne grund valgte vi 3 forskellige tidspunkter efter tilskud til at fuldføre de kognitive opgaver: 1 time efter tilskud blev udvalgt for at muliggøre sammenligning med flere tidligere koffeinundersøgelser, fordi det er det hyppigst anvendte tidspunkt til at teste kognitiv præstation efter- supplering i litteraturen (Carswell et al., 2020). Vi tilføjede også tidspunkterne for 3 timer og 6 timer efter tilskud, da de er inden for det gennemsnitlige interval for koffeinhalveringstid og for at undersøge forskellene i ydeevne mellem 'hurtige' og 'langsomme' metabolisere. Vi antager, at de, der metaboliserer koffein hurtigere, ikke ville opretholde høje spytniveauer af koffein gennem hele 6 timers begivenheden sammenlignet med dem med et langsommere koffeinstofskifte.

Ved slutningen af ​​hver forsøgsdag vil deltagerne blive forsynet med kapslerne til den følgende uge, såvel som hætteglassene til spytkoffeinprøver.

Når de først er leveret, vil prøverne blive holdt frosne ved -20 °C indtil analyse. Koffeinniveauer i spyt vil blive målt ved hjælp af Enzyme Multiplied Immunoassay Technique (EMIT) ved spektrofotometrisk metode. EMIT-assayet er et homogent enzymimmunoassay beregnet til brug ved bestemmelse af koffein som metabolit og vil blive foretrukket, da det er mindre invasivt end at bruge serumkoffein og har vist sig pålideligt og reproducerbart (Tripathi et al., 2015). Serumkoffeinniveauer på mere end 30 μg/ml kræver fortynding, når de analyseres med EMIT-assay.