Nueces, ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga y desarrollo del cerebro adolescente (WALNUTs)

La adolescencia, una importante ventana de oportunidad y vulnerabilidad para el desarrollo del cerebro Aunque menos estudiada, la adolescencia también es un período crítico del desarrollo del cerebro. El cerebro sufre cambios organizativos importantes, con el resurgimiento de la hormona liberadora de gonadotropina que desencadena una cascada de procesos dependientes de hormonas. Otros procesos biológicos involucran factores epigenéticos, que son muy sensibles al medio ambiente y, por lo tanto, pueden hacer que este período de crecimiento sea más vulnerable a las agresiones externas (Morrison, 2013). Además, la corteza prefrontal, que lleva a cabo funciones importantes como conductas guiadas internamente (control de las emociones), pensamiento lógico, memoria de trabajo y habilidades de organización (función ejecutiva), es la última región del cerebro en madurar (principios de los veinte). La plasticidad sináptica de la corteza prefrontal se acentúa durante la adolescencia, proceso que implica la pérdida de densidad de la materia gris y un aumento del volumen de la materia blanca, el flujo sanguíneo cerebral y la poda sináptica. La adolescencia es también una época de refinamiento de la conectividad cerebral y comportamientos complejos (Selemon, 2013). Es ampliamente reconocido que la plasticidad sináptica del cerebro disminuye con la edad (Morrison, 2013; Selemon, 2013), pero este patrón no parece seguir una tendencia lineal, y la adolescencia es un período importante durante el cual se puede mejorar el desarrollo del cerebro y protegidos de los peligros ambientales con consecuencias a largo plazo (desde la contaminación del aire hasta el estrés social). Existe la necesidad de una mayor comprensión de las vías biológicas a través de las cuales el medio ambiente afecta el desarrollo del cerebro humano, particularmente durante la adolescencia, cuando los comportamientos más complejos se refinan hasta la sofisticación de la edad adulta.

Ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga, nueces y desarrollo cerebral La nutrición durante el embarazo, la lactancia, la infancia y la adolescencia tiene una influencia fundamental en el desarrollo general. Los ácidos grasos esenciales son ácidos poliinsaturados de cadena larga (LCPUFA) que el cuerpo no puede sintetizar por sí mismo y debe obtenerse a través de la dieta (principalmente a partir de pescado azul, semillas y frutos secos). Tres de estos ácidos grasos juegan un papel esencial en el desarrollo del cerebro: omega-3 (ácidos docosahexaenoico (DHA) y eicosapentaenoico (EPA)) y omega-6 (ácido araquidónico (AA)) (McCann, 2005). Los LCPUFA comprenden aproximadamente del 15 al 30 % del peso seco del cerebro (Hallahan, 2005) y están involucrados en la función y la arquitectura del sistema nervioso central a lo largo de varias etapas de la vida. Los estudios muestran que el DHA regula los sistemas de neurotransmisión, como los sistemas serotoninérgico, dopaminérgico, norepinefrinérgico y acetilcolinérgico (Fontani, 2005). De todas las plantas comestibles, las nueces tienen el nivel más alto de ácido graso omega-3, ácido alfa-linolénico (ALA). ALA es el precursor de DHA y EPA, los dos ácidos grasos más esenciales para el cerebro (Carey, 2013). Las nueces también son ricas en fibra, vitaminas, minerales y otras sustancias bioactivas, como antioxidantes fenólicos y fitoesteroles (Bao, 2013). Varios estudios han confirmado un aumento en los niveles de PUFA n-3 en sangre y mejoras en el perfil de lípidos después de una intervención a corto plazo de algunas nueces por día (Marangoni, 2007; Maranhao, 2011). Si bien la mayoría de los estudios en humanos han demostrado los beneficios cardiovasculares de la ingesta de nueces (Poulose, 2014), existe la necesidad de investigar los posibles efectos beneficiosos sobre el desarrollo del cerebro, algunas investigaciones incipientes en adultos muestran resultados positivos en la cognición, estos resultados se describen con más detalle en Antecedentes sección (Pribis, 2012; Sánchez-Villegas, 2011). Estos hallazgos en adultos proporcionan una prueba de concepto de los posibles beneficios de las nueces para el desarrollo del cerebro, que nunca se ha estudiado entre los jóvenes adolescentes.

Esta pregunta podría investigarse mediante el uso de un ensayo controlado aleatorio basado en la población para evaluar si el consumo de nueces muestra efectos beneficiosos en la función cerebral de los adolescentes (mediante evaluaciones neuropsicológicas). Es ético y factible recomendar y facilitar la ingesta de nueces (30 g/día; Marangoni, 2007; Maranhao, 2011) durante un largo período de tiempo (por ejemplo, 12 meses; de Ruyter, 2012). Una nuez de California contiene ~0,40 g de PUFA n-3 (base de datos nacional de nutrientes para referencia estándar del USDA, 2012), de modo que unas pocas nueces (30 g de núcleo) por día cumplirían con las recomendaciones de consumir al menos 1 g de PUFA n-3 por día (Junta de Alimentos y Nutrición, Instituto de Medicina de las Academias Nacionales, EE. UU., 2014). Los adultos jóvenes españoles (16-25 años) comen unos 10 g de frutos secos al día de media (Salas, 2013). Los alimentos marinos también contienen altas concentraciones de PUFA n-3, pero las intervenciones con alimentos marinos están contraindicadas debido a su contenido de metilmercurio, un importante contaminante ambiental neurotóxico (Grandjean, 2014). Una limitación del uso de nueces es que la ingesta es menos consistente que con un suplemento de píldora diaria de 1 g de DHA, aunque esta recomendación alimentaria específica es socialmente rentable y sería cumplida por una gama más amplia de personas en el contexto de la salud global.

Evaluación neuropsicológica y conductual, utilizando mediciones repetidas La experiencia reciente en la incorporación de la evaluación neuropsicológica en nuestros estudios de cohortes de INMA (Environment and Childhood, Guxens, 2012) ha resultado en fructíferos intercambios de conocimientos entre neuropsicólogos y epidemiólogos. Las pruebas neuropsicológicas computarizadas realizadas en exámenes repetidos son la herramienta más sensible para estudiar la función y el desarrollo cerebral de alto orden en la población general (Julvez, 2010). Además, en estudios de base poblacional se ha demostrado que estas pruebas son muy sensibles a los efectos de los determinantes ambientales y nutricionales (Julvez, 2013). Los investigadores se basarán en esta experiencia para seleccionar de manera eficiente la gama adecuada de pruebas para cubrir las funciones neurológicas complejas que se desarrollan rápidamente durante la adolescencia, como las pruebas informáticas de memoria de trabajo, función ejecutiva, velocidad motora, razonamiento visual, atención selectiva y sostenida y funciones inhibitorias. (Selemón, 2012). Además, las pruebas neuropsicológicas se complementarán con escalas de calificación conductual destinadas a cubrir los puntos finales socioemocionales que son tan importantes durante la adolescencia temprana (Selemon, 2012; Morrison, 2013). El hecho de evaluar otras áreas conductuales (es decir, la competencia social y los síntomas del TDAH) puede enriquecer la interpretación de los hallazgos y, posiblemente, contribuya a comprender mejor los mecanismos intrínsecos. Una limitación es el riesgo de perder la consistencia de los resultados debido a la selección de áreas de comportamiento muy dispersas sin tener en cuenta el vínculo entre ellas. La mejor opción es una selección cuidadosa de herramientas neuropsicológicas y conductuales que abarquen de manera eficiente varias áreas del desarrollo del cerebro adolescente. Solo unos pocos ensayos de PUFA n-3 entre adolescentes mayores de 11 años han utilizado pruebas neuropsicológicas basadas en computadora (Janssen, 2014). Un gran ensayo controlado aleatorio reciente entre adultos jóvenes sanos que utilizó pruebas cognitivas computarizadas encontró que las latencias del tiempo de reacción y la memoria de trabajo mejoraron después de 6 meses de suplementación con DHA (Stonehouse, 2013). Un ensayo doble ciego controlado con placebo entre niños con TDAH (7-12 años) no encontró asociaciones con el tratamiento, pero en los datos de observación, se informó una asociación positiva entre los niveles de DHA y las puntuaciones de pruebas computarizadas de atención dividida (Milte, 2012) . Todavía no se han llevado a cabo grandes ensayos que miden el funcionamiento neuropsicológico utilizando pruebas computarizadas repetidas dentro de los mismos sujetos entre adolescentes jóvenes sanos, y esto es necesario para comprender mejor el desarrollo cerebral "normal".

Las hipótesis específicas son:

1. La intervención de ingesta de nueces durante seis meses mejorará el desarrollo neuropsicológico entre los adolescentes de la población general. Los investigadores esperan encontrar diferencias entre los dos grupos (control/nuez) después de la intervención.
2. La intervención de ingesta de nueces durante seis meses mejorará el desarrollo conductual (socioemocional) entre los adolescentes de la población general. Los investigadores esperan encontrar diferencias entre los dos grupos después de la intervención.
3. La intervención de ingesta de nueces durante seis meses aumentará la disponibilidad de PUFA n-3 en el cuerpo que se medirá en una submuestra de sangre de al menos 200 adolescentes. Los investigadores esperan encontrar diferencias entre los dos grupos (100/100) tras la intervención.
4. Los niveles de PUFA n-3 en la sangre se asociarán con el desarrollo del cerebro.

Objetivo global El objetivo global de este ensayo controlado aleatorio basado en la población es investigar si la ingesta de 30 g de nueces (o ~1,5 g de PUFA n-3) por día es beneficiosa para el desarrollo cerebral entre los adolescentes. La combinación de herramientas sofisticadas para evaluar las funciones cerebrales, como las pruebas neuropsicológicas computarizadas, proporcionará los datos precisos necesarios para detectar incluso cambios sutiles en el desarrollo del cerebro como resultado de los efectos de la intervención nutricional. Evaluaciones adicionales que utilicen escalas de calificación conductual nos darán una visión más amplia de los efectos potenciales de la intervención.

Objetivos específicos

1. Determinar la eficacia de la intervención a largo plazo (30 g de nueces al día durante 6 meses) para mejorar el desarrollo neuropsicológico. Este proyecto proporcionará una nueva comprensión del papel de la ingesta de nueces (como sustituto de la ingesta de PUFA n-3) en el desarrollo del cerebro de los adolescentes. Esto tiene un impacto importante para las intervenciones de salud global debido a la asequibilidad de tales intervenciones en diversos grupos sociales. Un objetivo importante en la investigación de salud pública es desarrollar recomendaciones de salud efectivas, rentables y factibles.
2. Determinar la eficacia de la intervención a largo plazo (30 g de nueces al día durante 6 meses) para mejorar el desarrollo del comportamiento. En combinación con el desarrollo neuropsicológico (o cognitivo), el desarrollo conductual (socioemocional) de los adolescentes es esencial para una evaluación más amplia del desarrollo cerebral.
3. Investigar el efecto de la intervención en los niveles de PUFA n-3 en sangre e investigar la asociación entre los niveles de PUFA n-3 y el desarrollo cerebral. La importancia aquí se basa en la comprensión de la vía biológica potencial entre la intervención y el desarrollo del cerebro.

Objetivos secundarios Evaluar la asociación de la dieta medida por FFQ y la función neuropsicológica del adolescente.

Evaluar la asociación de los hábitos de vida evaluados por el cuestionario de salud general y la función neuropsicológica del adolescente.

Evaluar la asociación de la contaminación del aire ambiental estimada por modelos LUR y la función neuropsicológica del adolescente.

Evaluar la asociación entre diferentes áreas conductuales durante la adolescencia.

Evaluar la asociación entre la intervención de nueces y biomarcadores relacionados con las vías del estrés oxidativo y el sistema inflamatorio y la función cerebral. Estos biomarcadores están relacionados con miARN candidatos circulantes del cerebro y un panel de metabolitos de 5 clases diferentes (acilcarnitinas, aminoácidos, hexosas, fosfolípidos, esfingolípidos y aminas biogénicas).

METODOLOGÍA El enfoque científico de WALNUTB consiste en un ambicioso ensayo controlado aleatorio en una gran muestra basada en la población. Muestra: El ensayo incluirá 400 adolescentes sanos en cada brazo (12-15 años) de la ciudad de Barcelona (1.900.000 habitantes), los participantes serán asignados aleatoriamente a dos grupos (intervención y control) y seguidos durante 6 meses (de Ruyter , 2012) con dos series idénticas (antes y después de la intervención) de evaluaciones multimodales de la función cerebral y biomarcadores de PUFA n-3. Cálculo de potencia para desenlaces neuropsicológicos: Se asignaron 400 participantes cada uno a los grupos de intervención y control, y se consideraron seis desenlaces primarios, con una correlación entre ellos de 0,25. Se consideró que los resultados tenían una media de 100 y una desviación estándar de 15, como muchas puntuaciones neuropsicológicas en la población general. El efecto de la intervención a detectar fue de 3 puntos. Consideramos un error tipo I de 0,05 y corregimos los cálculos por multiplicidad utilizando el método de Benjamini-Hochberg. Se asumió una pérdida de seguimiento del 10%. Además, asumimos que los modelos finales tenían un R2 del 20 %. Con todas estas consideraciones, el estudio resultante tendría un poder del 95 % para detectar la asociación con al menos un resultado, 90 % para detectar al menos dos, 80 % para detectar al menos 3, 70 % para detectar al menos 4, 55 % para detectar detectar al menos 5 y 31% para detectar la asociación con los seis resultados.

WP 1: La intervención de nueces: Diseño y entorno: Este ensayo no puede ser cegado debido a la naturaleza de la intervención. El grupo de control no recibirá ninguna intervención, aparte de recomendaciones generales de alimentación saludable (como en el grupo de intervención) y evaluaciones de seguimiento. Reclutamiento: Las enfermeras reclutarán adolescentes (n=400 en cada brazo) en colaboración con 20 institutos de Barcelona. Implementación y cumplimiento: los investigadores realizarán un muestreo aleatorio estratificado por edad y sexo para asignar sujetos a uno de los dos grupos. Todas las familias recibirán una guía básica sobre el seguimiento de una alimentación saludable para garantizar su implementación y cumplimiento. Las familias del grupo de intervención recibirán instrucciones adicionales sobre cómo animar al adolescente a comer 30 g de nueces al día durante 6 meses, que los investigadores suministrarán de forma gratuita. Las enfermeras se pondrán en contacto con las familias cada 3 meses para una breve entrevista de control y para administrar un cuestionario de frecuencia de alimentos (FFQ).

WP 2: Trabajo de campo y evaluación neuropsicológica: Los investigadores validarán y estandarizarán las pruebas computarizadas para reducir la variabilidad entre observadores durante la evaluación y garantizar que los datos se registren automáticamente sin errores. Además, se utilizarán escalas psicométricas autoinformadas y validadas internacionalmente para evaluar más a fondo el comportamiento socioemocional de los adolescentes. En este proyecto, los investigadores aprovecharán la interacción entre neuropsicólogos y epidemiólogos para probar una variedad de funciones neuropsicológicas que cubren los diversos comportamientos complejos que se desarrollan durante la adolescencia.

WP 3: Estudiar los efectos de la intervención y el papel de los ácidos grasos poliinsaturados omega-3: Para investigar los efectos de la intervención, son necesarias medidas válidas de los resultados (WP2), al igual que medidas válidas de los factores intermedios, en este caso de los niveles plasmáticos de PUFA n-3. Las muestras de sangre se recolectarán al inicio y después de la intervención, se centrifugarán y las muestras de plasma se almacenarán a -80 °C hasta el análisis. Análisis estadístico: Se llevarán a cabo los siguientes análisis estadísticos: 1) Evaluar el efecto de la intervención en la proporción de PUFA n-6 a PUFA n-3 (proporción n6-n3) utilizando modelos de regresión lineal ajustados para los niveles de referencia. 2) Evaluar el efecto de la intervención sobre el desarrollo del cerebro, utilizando el método descrito en 1) anterior; 3) Evaluar el efecto de la relación n6-n3 en el desarrollo cerebral al inicio y el cambio de la relación n6-n3 en el cambio del desarrollo cerebral desde el inicio hasta el seguimiento. 4) Evaluar la proporción del efecto de la intervención sobre el desarrollo cerebral que está mediada por el cambio de la relación n6-n3. Esta proporción se puede calcular comparando los resultados de los modelos con y sin el mediador. Análisis 1), 2) y 3) (es decir, aquellos que involucran la intervención) se basarán en la intención de tratar, es decir, usar la intervención (no/sí) independientemente del cumplimiento, para estimar los efectos de la política (es decir, fomentar el consumo de 30 g de nueces por día), en lugar de que el efecto del consumo de nueces.

Marco de tiempo: Los investigadores esperan hacer el reclutamiento y diseñar la intervención y realizar un piloto durante los primeros 12 meses (en curso desde enero de 2015), e implementar la intervención y realizar el seguimiento durante 12-24 meses. Las evaluaciones de referencia y final se completarán después de 24 meses (si los investigadores incluyen 2015), la duración total del trabajo de campo es de dos años y se necesitará un tercer año para realizar análisis de datos.