Cognición, flavonoides, ejercicio, microbioma intestinal

Este ensayo clínico aleatorizado (ECA) está diseñado para investigar el efecto de la ingesta de arándanos durante 12 semanas (52 g de polvo liofilizado por día, equivalente a 2 tazas de arándanos frescos por día) con o sin caminata rápida (cinco sesiones supervisadas de 45 minutos por día). semana) sobre la función cognitiva en participantes adultos mayores sanos. Un objetivo importante es determinar si este beneficio potencial está mediado por cambios en el perfil del microbioma intestinal y un aumento de los fenólicos derivados del intestino. Los participantes adultos mayores (n = 240, con el objetivo de que 200 completen todos los procedimientos) serán asignados al azar a uno de cuatro grupos: caminata con arándanos, estiramiento con arándanos, caminata con placebo y estiramiento con placebo. Los suplementos de arándano y placebo en polvo se ingerirán mediante procedimientos doble ciego. Se recolectarán muestras de sangre, orina y heces antes del estudio y luego nuevamente después de 6 y 12 semanas. La función cognitiva y la aptitud cardiorrespiratoria se medirán al mismo tiempo. Se evaluará la velocidad de procesamiento, la memoria episódica, la memoria de trabajo y la atención sostenida de los participantes utilizando la Batería de evaluación de pruebas neuropsicológicas de Cambridge (CANTAB, Cambridge Cognition, Ltd) (laboratorio de la Dra. Carol Cheatham, UNC Chapel Hill). Las muestras de orina se analizarán en busca de metabolitos fenólicos derivados del intestino mediante cromatografía líquida en tándem MS/MS (laboratorio de la Dra. Mary Ann Lila, NCSU). Se adquirirán perfiles taxonómicos y funcionales de la secuenciación metagenómica de las muestras de heces (UNC Chapel Hill).

Reclutamiento. Se reclutarán participantes adultos mayores sanos (240 para comenzar, 200 para terminar) del área metropolitana de Charlotte, Carolina del Norte. Participantes masculinos y femeninos sanos, no fumadores y físicamente inactivos (con edades comprendidas entre 65 y 85 años, IMC inferior a 35) con Se seleccionarán cambios cognitivos que cumplan con los criterios de inclusión y exclusión.

Diseño. Este estudio empleará un diseño de investigación de grupos paralelos, aleatorizado, doble ciego, controlado con placebo, con participantes (60) asignados a uno de 4 brazos durante el período de prueba de 12 semanas: arándano y caminar; arándano y estiramiento; placebo y caminar; placebo y estiramientos.

Programe la VISITA DE PRUEBAS DE LABORATORIO n.° 1: Orientación y consentimiento/Pruebas cognitivas iniciales (aproximadamente 2 horas).

A. ORIENTACIÓN Y CONSENTIMIENTO (15 min): Los posibles participantes del estudio que respondan a los mensajes de reclutamiento acudirán al AppState Human Performance Lab a la hora asignada. Los procedimientos del estudio serán explicados detalladamente por el Gerente de Investigación (Dr. Camila Olson, Human Performance Lab, HPL) durante el proceso de consentimiento. Los sujetos firmarán voluntariamente el formulario de consentimiento.

B. MoCA (5 min): los participantes se presentarán en el laboratorio del Dr. Cheatham (UNC Chapel Hill, Instituto de Investigación en Nutrición, NCRC) donde se someterán a pruebas cognitivas utilizando el MoCA. A los participantes se les realizará una prueba de deterioro cognitivo mediante la Evaluación Cognitiva de Montreal (MoCA). MoCA consta de ocho secciones para evaluar la memoria, la función ejecutiva, la atención, la orientación, la abstracción, las habilidades visoespaciales y la denominación. El deterioro cognitivo leve se definirá como una puntuación de 1 a 1,5 DE por debajo de la norma en el MoCA. Este criterio se empleó en trabajos anteriores en el NCRC con gran éxito (PMID: 36066009). Aquellos que obtengan una puntuación por debajo del límite de 1,5 DE serán remitidos a sus médicos de familia. A los sujetos que obtengan una puntuación dentro de 1 DE de la norma no se les permitirá ingresar al estudio y serán excusados ​​de seguir participando. C. CANTAB (30 min): los sujetos que califican para el estudio utilizando los criterios MoCA serán evaluados adicionalmente en el laboratorio de Cheatham para determinar su función cognitiva utilizando la Batería de evaluación de pruebas neuropsicológicas de Cambridge (CANTAB, Cambridge Cognition, Ltd). El CANTAB es un instrumento estandarizado e informatizado con captura de datos automatizada. Se evaluará la velocidad de procesamiento, la memoria episódica, la memoria de trabajo y la atención sostenida de los participantes. El CANTAB ha sido validado para la evaluación del deterioro cognitivo y se utilizará para validar los hallazgos de otras evaluaciones. La colección de subpruebas CANTAB elegida (ver más abajo) ha sido diseñada en Cambridge para evaluar el deterioro cognitivo y ha demostrado ser sensible al deterioro de las capacidades cognitivas, incluso a corto plazo. La realización de las 5 subpruebas requiere unos 30 minutos. Las tareas se completan en una computadora con pantalla táctil. Subpruebas del CANTAB a incluir en la batería: Tarea de Control de Motores -para familiarizar al participante con la pantalla táctil; Procesamiento rápido de información visual: prueba de atención visual sostenida; Aprendizaje asociado emparejado: prueba de memoria y aprendizaje; Tiempo de reacción: prueba de tiempo de reacción simple y de elección; Memoria de Trabajo Espacial -test de retención de información espacial.

D. ERP (30 min): los sujetos también serán evaluados mediante procedimientos electrofisiológicos (ERP) en el laboratorio de Cheatham. Para recopilar datos de ERP, al participante se le equipará una red de sensores geodésicos (GSN; Electrical Geodesic, Inc.) que consta de una matriz de 128 sensores. El GSN es fácil de aplicar, cómodo y relativamente no invasivo. El GSN se compone de sensores Ag/AgCl en una estructura de tensión geodésica de red elástica. Se mide la cabeza del participante para asegurar que se utilice la red adecuada y para marcar el cuero cabelludo en el vértice para la colocación adecuada de la red. El GSN se empapa en una solución de cloruro de potasio y agua tibia.

El exceso de solución se seca de la red para que no gotee en los ojos del participante. La red se estira cuidadosamente sobre la cabeza del participante haciendo coincidir el electrodo de vértice con la marca del vértice y los electrodos del oído con los puntos preauriculares. Se aprietan la barbilla y las correas de tensión laterales y se verifican todos los sensores para asegurar que estén perpendiculares y en contacto con el cuero cabelludo. La aplicación de la red requiere sólo unos 5 minutos y es bien tolerada. Se tomará una fotografía de la ubicación de la red y luego se verificarán las impedancias. Cualquier sensor que no esté leyendo bien se ajusta y se aplica una pequeña cantidad de solución electrolítica a la esponja del sensor con una pipeta. Cuando las impedancias estén dentro de los límites aceptados, el participante se sentará frente al monitor en la sala de participantes (separada de la sala de control). Una cámara, que está sincronizada con los datos que se adquieren, grabará al participante durante la presentación de las imágenes. Utilizando el sistema de seguimiento ocular Smart-Eye, recopilaremos información sobre la dirección de la mirada y los parpadeos. Este sistema es el único en el mercado que ofrece EEG de matriz densa integrado y seguimiento remoto de la cabeza y los ojos para vincular la atención, el tiempo dedicado a la tarea, la pupilometría y los parpadeos con el EEG en curso. Los datos se registrarán continuamente y se colocarán en ventanas alrededor de la presentación de estímulos fuera de línea. Una vez colocada la red, el participante participará en las tres pruebas cognitivas. Para la tarea de memoria de trabajo n-back, los participantes verán una serie de letras que aparecen en la pantalla de la computadora y presionarán un botón cuando se detecte el objetivo. El objetivo en una tarea de 2 vueltas se identifica como una letra que coincide con la letra que apareció anteúltima letra (2 vueltas). Las cartas que no coincidan con la definición no requieren respuesta. Se ha demostrado que el uso de esta tarea predice aquellos en los que el deterioro cognitivo será rápido. Para evaluar el componente de negatividad de desajuste visual del N200 (atención), se le indicará al participante que se concentre en el centro de la pantalla. En una proporción de 16:1:1 (estándares:objetivos:desviados), la computadora recorrerá aleatoriamente la tarea. Cuando aparezca un objetivo definido, el participante presionará el botón. Todos los demás estímulos no requieren una respuesta. Esta tarea requiere una gran concentración de atención y se ha demostrado que es sensible al deterioro cognitivo leve.

E. Cuestionarios de estrés (15 min): los sujetos completarán cuestionarios que evalúan la ansiedad y los acontecimientos estresantes de la vida.

F. Cuestionarios y kits del Laboratorio de Desempeño Humano (15 min): Los sujetos regresarán al Laboratorio de Desempeño Humano y completarán una encuesta de actividad física (Cuestionario Internacional de Actividad Física, IPAQ) y el cuestionario de salud médica (MHQ). Los sujetos recibirán (del Dr. Olson) un registro alimentario de 3 días, un kit de recolección de heces y un kit de recolección de orina de 24 horas, con instrucciones completas (ver documentos adjuntos). El registro de alimentos tridimensional se completará el jueves, viernes y sábado antes de la visita al laboratorio n.° 2. Se recolectarán muestras de orina y heces el día antes de la visita de laboratorio n.° 2. Los sujetos recibirán fechas y horarios para visitas adicionales al laboratorio.

VISITA DE PRUEBAS DE LABORATORIO n.° 2: Pruebas de aptitud física previas al estudio y recolección de muestras, e inicio de la suplementación con arándanos/placebo (1,5 h).

A. MUESTRAS DE SANGRE, ORINA Y HECES: Aproximadamente una semana después de la visita de laboratorio n.° 2, los participantes se presentarán en el HPL por la mañana en ayunas durante la noche en los horarios asignados. Los participantes entregarán sus registros alimentarios de 3 días y muestras de heces y orina de 24 horas. Un flebotomista capacitado recolectará muestras de sangre (máximo de 35 ml) de una vena del brazo mientras los participantes están sentados.

B. COMPOSICIÓN CORPORAL: La altura y el peso se medirán utilizando un estadiómetro y una báscula de equilibrio. El analizador de composición corporal seca medical (mBCA) (Hanover, MD) se utilizará para medir la composición corporal a través de BIA de 8 puntos mientras los participantes se paran sobre los electrodos de pie con los pies descalzos y agarran los electrodos con ambas manos en los rieles laterales. seca mBCA proporciona varias mediciones de interés, incluida la masa grasa, la masa libre de grasa, la masa del músculo esquelético, la grasa visceral, el agua corporal total y el agua extracelular.

C. PRUEBA DE EJERCICIO GRADUADA: Se evaluará la capacidad aeróbica máxima (VO2max) de los participantes durante una prueba graduada en cinta rodante con el carro metabólico CPET de Cosmed. Los participantes primero calentarán en la cinta para demostrar que pueden caminar libremente en la cinta. Los participantes caminarán contra una carga de trabajo que aumenta gradualmente (protocolo de Bruce) hasta que se alcanza el esfuerzo máximo y el participante deja de hacer ejercicio voluntariamente. La principal medida de resultado es el VO2 máximo o los mililitros de oxígeno que se pueden consumir por cada kilogramo de masa corporal en el esfuerzo máximo. El sistema metabólico Cosmed CPET (Roma, Italia) se conectará mediante una mascarilla al participante para la medición continua de factores metabólicos (consumo de oxígeno, tasa de ventilación, frecuencia respiratoria, índice de intercambio respiratorio). Un monitor de frecuencia cardíaca para el pecho proporcionará frecuencia cardíaca en latidos por minuto. La calificación de esfuerzo percibido (RPE) se evaluará mediante una escala de 6 a 20. Los datos se registrarán al final de cada etapa de 3 minutos y en el punto de esfuerzo máximo, y los cambios submáximos/máximos antes y después del entrenamiento de 12 semanas se utilizarán como criterio para evaluar los cambios en la aptitud cardiorrespiratoria. La prescripción de ejercicio aeróbico para el programa de entrenamiento de 12 semanas se basará en la frecuencia cardíaca máxima (MHR) y la frecuencia cardíaca en reposo (RHR) medidas durante las pruebas iniciales. Los procedimientos de prueba y seguridad estarán bajo la guía del IRB para participantes ancianos sanos, y el médico del estudio supervisará los procedimientos de prueba.

D. SUPLEMENTOS: Cada participante recibirá un suministro de 6 semanas de paquetes sellados al vacío de polvo de arándano silvestre liofilizado codificado o placebo (52 g al día). El polvo liofilizado de arándanos silvestres de arbusto bajo será proporcionado por la Wild Blueberry Association of North America, Old Town, ME y liofilizado por FutureCeuticals (Momence, IL). NCSU desarrollará el placebo en polvo de arándano con fibra y carbohidratos combinados utilizando una fórmula de estudios anteriores: sabor y aroma de arándano (8,9%), colorante (1,05% laca púrpura, 0,75% laca roja, 0,45% laca azul 2, 0,03% colorante rojo, 0,008% colorante azul 2), glucosa (32%), fructosa (35,5%), ácido cítrico (0,77%), celulosa (15%), fibrosol-2 (1,8%), goma xantana (1%), pectina (1,09%) y sílice (0,99%). Los polvos de arándano y placebo se empaquetarán en el Laboratorio de Innovación Alimentaria del NCRC NC. Se indicará a los participantes que los polvos de arándano o placebo deben almacenarse en un congelador en los paquetes suministrados hasta su uso. Se proporcionarán instrucciones para consumir los suplementos en dosis divididas (la mitad con el desayuno y la otra mitad con el almuerzo) mezclados con bebidas, yogur u otros alimentos. Si un participante del estudio no toma la dosis del suplemento en uno o dos días determinados, se le pedirá que agregue 1 paquete adicional por día hasta que vuelva al horario programado. Los participantes del estudio se comunicarán con el Gerente de Investigación (ASU-NCRC@appstate.edu) si no consumen el suplemento durante 3 días o más, y discutir si desean o no abandonar el estudio. El cumplimiento del régimen de suplementación se evaluará mediante mensajes de correo electrónico periódicos y un recuento de paquetes devueltos en los momentos de 6 y 12 semanas.

VISITAS DE PRUEBAS DE LABORATORIO 3, 4 y 5, 6 Estos mismos procedimientos básicos se repetirán después de 6 y 12 semanas, excepto que las visitas 3 y 5 no involucrarán a sujetos que pasen por el proceso de consentimiento y completen el cuestionario de salud médica. , y esa visita n.° 6 no incluirá la entrega a los sujetos de paquetes de suplementos adicionales.

ENSAYO CLÍNICO ALEATORIZADO DE 12 SEMANAS: 60 SESIONES DE ENTRENAMIENTO EN EL CAMPUS DE INVESTIGACIÓN DE CAROLINA DEL NORTE (NCRC, Kannapolis, Carolina del Norte)

• Los participantes participarán en sesiones de actividad física supervisadas (5 SESIONES POR SEMANA, 45 MIN POR SESIÓN) y consumirán 52 gramos por día de polvo de arándanos liofilizados o placebo.
• Los participantes realizarán 45 minutos diarios de ejercicio supervisado (caminata rápida con monitores de frecuencia cardíaca o ejercicios de estiramiento no aeróbicos en el piso) durante 5 días a la semana durante un período de 12 semanas. Las sesiones de ejercicio se realizarán en pequeños grupos bajo supervisión. Los supervisores de ejercicios recibirán capacitación en RCP y se ubicará un dispositivo DEA en la puerta del Laboratorio de desempeño humano (en el edificio adyacente al óvalo para caminar).
• Las sesiones de caminata se llevarán a cabo al aire libre bajo supervisión en la pista NCRC. Se registrarán las frecuencias cardíacas de entrenamiento y la distancia total recorrida. En los días con mal tiempo, los sujetos caminarán a cubierto (estacionamiento del NCRC) o en cintas de correr en el Laboratorio de Desempeño Humano.
• La frecuencia cardíaca durante las sesiones de actividad física se controlará con un FitBit Inspire. Los caminantes aumentarán gradualmente la intensidad con un objetivo del 60 % de la reserva de frecuencia cardíaca (según los datos de la prueba de ejercicio gradual).
• El programa de estiramiento será supervisado y realizado en el Laboratorio de Desempeño Humano sobre colchonetas. La sesión comenzará con un calentamiento de 5 a 10 minutos con una actividad ligera (por ejemplo, caminata suave con calistenia ligera). Después del calentamiento, los participantes realizarán de 8 a 10 ejercicios de estiramiento por sesión bajo la guía de un supervisor de ejercicios. Cada ejercicio de estiramiento se mantendrá durante 10 a 30 segundos en el punto donde se sienta una ligera molestia. El ejercicio de flexibilidad se repetirá durante dos a cuatro repeticiones, y los participantes intentarán realizar 60 segundos de tiempo total de estiramiento por ejercicio de flexibilidad (p. ej., cuatro estiramientos de 15 segundos). Los supervisores de ejercicios brindarán una orientación completa sobre los ejercicios de estiramiento durante la primera sesión.
• Se programarán dos cohortes primarias (40 cada una, grupos de caminata y estiramiento) cada semestre durante un período de 3 meses (de septiembre a noviembre y de febrero a abril) durante un período de 3 años. De los 240 participantes que participan en el estudio cada año, se espera que 200 completen con éxito todas las fases. La retención se maximizará mediante el contacto regular con los participantes durante sesiones de ejercicio supervisadas y mediante mensajes de correo electrónico regulares. Se ofrecerán tres horarios de sesiones de ejercicio cada día de la semana laboral (7:00 am, 9:00 am, 4:00 pm). Si los participantes pierden una sesión de ejercicio, habrá oportunidades semanales para asistir a sesiones de recuperación (los sábados por la mañana). Si un participante del estudio falta 3 o más días de entrenamiento físico, el director de investigación se comunicará con el participante y discutirá si desea o no abandonar el estudio.