Dió, hosszú láncú többszörösen telítetlen zsírsavak és serdülőkori agyfejlődés (WALNUTs)

A serdülőkor az agy fejlődésének fontos lehetősége és sebezhetősége Bár kevésbé tanulmányozott, a serdülőkor az agy fejlődésének is kritikus időszaka. Az agy fontos szervezeti változásokon megy keresztül, a gonadotropin-felszabadító hormon újbóli megjelenése hormonfüggő folyamatok kaszkádját indítja el. Más biológiai folyamatok epigenetikai tényezőket foglalnak magukban, amelyek nagyon érzékenyek a környezetre, és ezért a növekedési időszakot sebezhetőbbé tehetik a külső sértésekkel szemben (Morrison, 2013). Ezenkívül a prefrontális kéreg, amely olyan fontos funkciókat lát el, mint a belsőleg irányított viselkedés (érzelemkontroll), a logikus gondolkodás, a munkamemória és a szervezőkészség (végrehajtó funkció), az agy utolsó régiója, amely érett (a húszas évek elején). A prefrontális kéreg szinaptikus plaszticitása serdülőkorban hangsúlyosabbá válik, ez a folyamat a szürkeállomány-sűrűség elvesztésével, valamint a fehérállomány térfogatának, az agyi véráramlás és a szinaptikus metszés növekedésével jár. A serdülőkor az agyi kapcsolatok és a komplex viselkedések finomításának ideje is (Selemon, 2013). Széles körben elismert tény, hogy az agy szinaptikus plaszticitása az életkorral csökken (Morrison, 2013; Selemon, 2013), de úgy tűnik, hogy ez a minta nem lineáris trendet követ, és a serdülőkor fontos időszak, amelyben az agy fejlődése fokozható, védve van a hosszú távú következményekkel járó környezeti veszélyektől (a levegőszennyezéstől a társadalmi stresszig minden). Jobban meg kell érteni azokat a biológiai utakat, amelyeken keresztül a környezet befolyásolja az emberi agy fejlődését, különösen serdülőkorban, amikor a legösszetettebb viselkedési formákat a felnőttkori kifinomultságig finomítják.

Hosszú szénláncú többszörösen telítetlen zsírsavak, dió és az agy fejlődése A terhesség, szoptatás, gyermek- és serdülőkor alatti táplálkozás alapvetően befolyásolja az általános fejlődést. Az esszenciális zsírsavak hosszú szénláncú többszörösen telítetlen savak (LCPUFA-k), amelyeket a szervezet nem tud önmagában szintetizálni, és táplálékkal kell beszerezni (főleg olajos halakból, magvakból és diófélékből). E zsírsavak közül három alapvető szerepet játszik az agy fejlődésében: omega-3 (dokozahexaénsav (DHA) és eikozapentaénsav (EPA) és omega-6 (arachidonsav (AA)) (McCann, 2005). Az LCPUFA-k az agy száraz tömegének körülbelül 15-30%-át teszik ki (Hallahan, 2005), és az élet különböző szakaszaiban részt vesznek a központi idegrendszer működésében és felépítésében. A vizsgálatok azt mutatják, hogy a DHA szabályozza a neurotranszmissziós rendszereket, például a szerotonerg, dopaminerg, noradrenalinerg és acetilkolinerg rendszereket (Fontani, 2005). Az összes ehető növény közül a dióban van a legmagasabb az omega-3 zsírsav, az alfa-linolénsav (ALA) szintje. Az ALA a DHA és az EPA prekurzora, a két legfontosabb zsírsav az agy számára (Carey, 2013). A dió rostokban, vitaminokban, ásványi anyagokban és más bioaktív anyagokban is gazdag, például fenolos antioxidánsokban és fitoszterolokban (Bao, 2013). Számos tanulmány megerősítette a vér n-3 PUFA-szintjének növekedését és a lipidprofil javulását napi néhány diós rövid távú beavatkozás után (Marangoni, 2007; Maranhao, 2011). Míg a legtöbb humán tanulmány kimutatta a diófogyasztás szív- és érrendszeri előnyeit (Poulose, 2014), meg kell vizsgálni az agy fejlődésére gyakorolt ​​lehetséges jótékony hatásokat, egyes felnőtteken végzett kezdeti kutatások pozitív eredményeket mutatnak a kognícióban, ezeket az eredményeket részletesebben a Háttérben ismertetjük. szakasz (Pribis, 2012; Sánchez-Villegas, 2011). Ezek a felnőtteknél elért eredmények bizonyítékot szolgáltatnak a dió potenciális agyfejlődésre gyakorolt ​​jótékony hatásáról, amelyet fiatal tinédzserek körében még soha nem vizsgáltak.

Ezt a kérdést egy populáció-alapú, randomizált, kontrollált vizsgálattal lehetne megvizsgálni annak felmérésére, hogy a diófogyasztás jótékony hatással van-e a tizenévesek agyműködésére (neuropszichológiai értékelések segítségével). Etikus és megvalósítható a dió (30 g/nap; Marangoni, 2007; Maranhao, 2011) hosszú időn át (pl. 12 hónap; de Ruyter, 2012) történő bevitelének ajánlása és elősegítése. Egy kaliforniai dió körülbelül 0,40 g n-3 PUFA-t tartalmaz (USDA National Nutrient Database for Standard Reference, 2012), így néhány dió (30 g mag) naponta megfelel a legalább 1 g n-3 PUFA napi fogyasztásának. (Food and Nutritional Board, Institute of Medicine of the National Academies, USA, 2014). A fiatal spanyol felnőttek (16-25 évesek) átlagosan körülbelül 10 g diót esznek naponta (Salas, 2013). A tenger gyümölcsei magas n-3 PUFA-koncentrációt is tartalmaznak, de a tengeri élelmiszerek beavatkozása ellenjavallt metil-higanytartalmuk miatt, amely fontos neurotoxikus környezetszennyező (Grandjean, 2014). A dió használatának korlátja, hogy a bevitel kevésbé konzisztens, mint a napi 1 g DHA tabletta-kiegészítésnél, bár ez a konkrét táplálkozási ajánlás társadalmilag költséghatékony, és a globális egészségügyi kontextusban az emberek szélesebb köre betartaná.

Neuropszichológiai és viselkedési értékelés, ismételt mérésekkel Az INMA (Environment and Childhood, Guxens, 2012) kohorsz tanulmányainkba történő neuropszichológiai értékelés beépítésével kapcsolatos közelmúltbeli tapasztalatok eredményes tudáscserét eredményeztek a neuropszichológusok és az epidemiológusok között. Az ismételt vizsgákon végzett számítógépes neuropszichológiai tesztek jelentik a legérzékenyebb eszközt a magas szintű agyműködés és fejlődés tanulmányozására az általános populációban (Julvez, 2010). Sőt, ezek a tesztek populációalapú vizsgálatokban kimutatták, hogy nagyon érzékenyek a környezeti és táplálkozási meghatározók hatásaira (Julvez, 2013). A kutatók erre a tapasztalatra építenek, hogy hatékonyan kiválasszák a tesztek megfelelő tartományát a serdülőkorban gyorsan kialakuló komplex neurofunkciók lefedésére, mint például a munkamemória, a végrehajtó funkciók, a motoros sebesség, a vizuális érvelés, a szelektív és tartós figyelem és a gátló funkciók számítógépes tesztjei. (Selemon, 2012). Ezenkívül a neuropszichológiai teszteket viselkedési értékelő skálák egészítik ki, amelyek célja a korai serdülőkorban oly fontos szocio-emocionális végpontok lefedése (Selemon, 2012; Morrison, 2013). Az egyéb viselkedési területek (azaz a szociális kompetencia és az ADHD-tünetek) értékelése gazdagíthatja az eredmények értelmezését, és esetleg hozzájárulhat a belső mechanizmusok további megértéséhez. Az egyik korlát az eredmény konzisztenciájának elvesztésének kockázata, ha nagyon szétszórt viselkedési területeket választanak ki anélkül, hogy figyelembe vennék a köztük fennálló kapcsolatot. A legjobb megoldás a neuropszichológiai és viselkedési eszközök gondos kiválasztása, amelyek hatékonyan felölelik a tizenévesek agyfejlődésének számos területét. Csak néhány n-3 PUFA-vizsgálat 11 év feletti serdülők körében végzett számítógépes neuropszichológiai teszteket (Janssen, 2014). A közelmúltban egy nagy, randomizált, kontrollált, egészséges fiatal felnőttek körében végzett, számítógépes kognitív teszteket alkalmazó vizsgálat azt találta, hogy a reakcióidő latenciája és a munkamemória javult 6 hónapos DHA-pótlás után (Stonehouse, 2013). Egy ADHD-s (7-12 éves) gyermekek körében végzett kettős-vak, placebo-kontrollos vizsgálat nem talált kezelési összefüggést, de a megfigyelési adatok pozitív összefüggést mutattak ki a DHA-szint és a megosztott figyelem számítógépes teszteredményei között (Milte, 2012). . Egészséges fiatal serdülők körében még nem végeztek nagy kísérleteket a neuropszichológiai működés mérésére ismételt számítógépes tesztekkel ugyanazon alanyokon, és ez szükséges a „normális” agyfejlődés jobb megértéséhez.

A konkrét hipotézisek a következők:

1. A hat hónapig tartó dióbeviteli beavatkozás javítani fogja a neuropszichológiai fejlődést az általános populációból származó tizenévesek körében. A kutatók azt várják, hogy a beavatkozás után különbséget találnak a két csoport (kontroll/dió) között.
2. A hat hónapig tartó dióbeviteli beavatkozás fokozza a viselkedési (szocio-emocionális) fejlődést a teljes népesség tinédzsereinek körében. A kutatók azt várják, hogy a beavatkozás után különbséget találnak a két csoport között.
3. A hat hónapig tartó dióbeviteli beavatkozás növeli az n-3 PUFA elérhetőségét a szervezetben, amit legalább 200 tinédzserből álló véralmintában mérnek. A kutatók azt várják, hogy a beavatkozás után különbséget találnak a két csoport között (100/100).
4. Az n-3 PUFA szint a vérben összefüggésbe hozható az agy fejlődésével.

Globális célkitűzés Ennek a populáció-alapú, randomizált, kontrollált vizsgálatnak a globális célja annak megvizsgálása, hogy napi 30 g diómag (vagy ~1,5 g n-3 PUFA) bevitele előnyös-e a tizenévesek agyfejlődése szempontjából. Az agyi funkciók értékelésére szolgáló kifinomult eszközök – például a számítógépes neuropszichológiai tesztek – kombinációja biztosítja a pontos adatokat, amelyek szükségesek ahhoz, hogy az agy fejlődésében a táplálkozási beavatkozás hatásaiból adódó apró változásokat is észleljék. A viselkedési értékelési skálákat használó további értékelések szélesebb körben mutatják be a beavatkozás lehetséges hatásait.

Konkrét célkitűzések

1. Határozza meg a hosszú távú beavatkozás (30 g diószem naponta 6 hónapon keresztül) hatékonyságát a neuropszichológiai fejlődés fokozásában. Ez a projekt új megértést nyújt a dióbevitelnek (mint az n-3 PUFA bevitel helyettesítőjeként) a tinédzserek agyfejlődésében betöltött szerepéről. Ez fontos hatással van a globális egészségügyi beavatkozásokra, mivel az ilyen beavatkozások megfizethetőek a különböző társadalmi csoportokban. A közegészségügyi kutatás egyik fő célja hatékony, költséghatékony és megvalósítható egészségügyi ajánlások kidolgozása.
2. Határozza meg a hosszú távú beavatkozás (30 g diószem naponta 6 hónapon keresztül) hatékonyságát a viselkedés fejlesztésében. A neuropszichológiai (vagy kognitív) fejlődéssel kombinálva a tizenévesek viselkedési (szocio-emocionális) fejlődése elengedhetetlen az agy fejlődésének szélesebb körű értékeléséhez.
3. Vizsgálja meg a beavatkozás hatását a vér n-3 PUFA szintjére, és vizsgálja meg az összefüggést az n-3 PUFA szint és az agy fejlődése között. A fontosság itt azon múlik, hogy megértsük a beavatkozás és az agy fejlődése közötti lehetséges biológiai utat.

Másodlagos célok Az FFQ-val mért étrend és a serdülőkori neuropszichológiai funkció összefüggésének felmérése.

Felmérni az általános egészségi kérdőívvel értékelt életmódbeli szokások és a serdülőkori neuropszichológiai funkció összefüggését.

Felmérni a LUR modellekkel becsült környezeti légszennyezettség és a serdülőkori neuropszichológiai funkció összefüggését.

A különböző viselkedési területek közötti összefüggés felmérése serdülőkorban.

Felmérni az összefüggést a dió intervenció és az oxidatív stressz és a gyulladásos rendszer és az agyműködés útvonalaival kapcsolatos biomarkerek között. Ezek a biomarkerek az agyból keringő miRNS-jelöltekhez és 5 különböző osztályból (acilkarnitinek, aminosavak, hexózok, foszfo- és szfingolipidek, valamint biogén aminok) származó metabolitok paneljéhez kapcsolódnak.

MÓDSZER A WALNUTB tudományos megközelítése egy nagy populáció alapú mintán végzett ambiciózus randomizált, kontrollált vizsgálatból áll. Minta: A vizsgálatban mindkét karban 400 egészséges tinédzser (12-15 éves) vesz részt Barcelona városából (1 900 000 lakos), a résztvevőket véletlenszerűen két csoportba osztják (beavatkozás és kontroll), és 6 hónapig követik őket (de Ruyter). , 2012) két azonos sorozattal (a beavatkozás előtt és után) az agyműködés multimodális értékelését és az n-3 PUFA biomarkereit. A neuropszichológiai eredmények teljesítményszámítása: 400-400 résztvevőt rendeltünk az intervenciós és a kontrollcsoporthoz, és hat elsődleges eredményt vettünk figyelembe, ezek közötti korrelációval 0,25. Az eredményeket 100-as átlagnak és 15-ös standard deviációnak tekintették, mint sok neuropszichológiai pontszám az általános populációban. Az észlelhető beavatkozási hatás 3 pont volt. 0,05-ös I-es típusú hibát vettünk figyelembe, és Benjamini-Hochberg módszerrel korrigáltuk a multiplicitás számításait. 10%-os követési veszteséget feltételeztek. Ezenkívül azt feltételeztük, hogy a végső modellek R2 értéke 20%. Mindezen megfontolások figyelembevételével az eredményül kapott vizsgálat 95%-os ereje lenne kimutatni az összefüggést legalább egy eredménnyel, 90%-kal legalább kettőt, 80%-kal legalább 3-at, 70%-kal legalább 4-et, 55%-kal. legalább 5 és 31%-ot észlelni, hogy mind a hat eredménnyel összefüggést észleljen.

WP 1: A diós beavatkozás: Tervezés és beállítás: Ez a próba a beavatkozás jellegéből adódóan nem vakítható el. A kontrollcsoport nem kap semmilyen beavatkozást, kivéve az általános egészséges táplálkozási ajánlásokat (mint az intervenciós csoportban) és a nyomon követési értékeléseket. Toborzás: Az ápolónők 20 barcelonai középiskolával együttműködve tinédzsereket toboroznak (n=400 mindkét karban). Megvalósítás és betartás: A vizsgálók életkor és nem szerint rétegzett véletlenszerű mintavételt végeznek, hogy az alanyokat a két csoport valamelyikébe sorolják. Minden család kap egy alapvető útmutatót az egészséges táplálkozás betartásáról a végrehajtás és a betartás biztosítása érdekében. Az intervenciós csoportba tartozó családok további instrukciókat kapnak arra vonatkozóan, hogyan ösztönözzék a serdülőket 6 hónapon keresztül napi 30 g dió elfogyasztására, amelyet a vizsgálók ingyen biztosítanak. Az ápolónők 3 havonta felveszik a kapcsolatot a családdal egy rövid ellenőrző-interjúra és egy étkezési gyakorisági kérdőív (FFQ) kitöltésére.

WP 2: Terepmunka és neuropszichológiai értékelés: A vizsgálók validálják és szabványosítják a számítógépes teszteket, hogy csökkentsék a megfigyelők közötti variabilitást az értékelés során, és biztosítsák az adatok automatikus, hibamentes rögzítését. Ezen túlmenően a serdülők szocio-emocionális viselkedésének további értékelésére saját bevallású és nemzetközileg hitelesített pszichometriai skálákat fognak használni. Ebben a projektben a kutatók a neuropszichológusok és az epidemiológusok közötti interakciót fogják kihasználni, hogy teszteljenek egy sor neuropszichológiai funkciót, amelyek lefedik a serdülőkorban kialakuló különféle összetett viselkedéseket.

WP 3: Az omega-3 többszörösen telítetlen zsírsavak intervenciós hatásainak és szerepének tanulmányozása: A beavatkozás hatásainak vizsgálatához az eredmények érvényes mérésére van szükség (WP2), valamint a köztes tényezők érvényes mérésére is. esetben a plazma n-3 PUFA szintje. Vérmintákat gyűjtenek az alapvonalon és a beavatkozás után, centrifugálják, és a plazmamintákat -80 °C-on tárolják az elemzésig. Statisztikai elemzés: A következő statisztikai elemzéseket végezzük el: 1) Értékelje a beavatkozás hatását az n-6 PUFA és az n-3 PUFA arányára (n6-n3 arány) lineáris regressziós modellekkel, amelyeket az alapszintekhez igazítottak. 2) Értékelje a beavatkozás agyfejlődésre gyakorolt ​​hatását a fenti 1) pontban leírt módszerrel; 3) Értékelje az n6-n3 aránynak az agy fejlődésére gyakorolt ​​hatását az alapvonalon, és az n6-n3 arány változásának az agy fejlődésére gyakorolt ​​hatását az alapvonaltól a követésig. 4) Mérje fel a beavatkozás agyfejlődésre gyakorolt ​​hatásának arányát, amelyet az n6-n3 arány változása közvetít! Ez az arány kiszámítható a közvetítővel és anélkül kapott modellek eredményeinek összehasonlításával. 1), 2) és 3) elemzések (azaz a beavatkozással érintettek) inkább a kezelési szándékon alapulnak majd, vagyis a beavatkozás (nem/igen) felhasználásával, a megfeleléstől függetlenül, a házirend hatásainak becslésére (azaz napi 30 g dió elfogyasztására ösztönözni). mint a diófogyasztás hatása.

Időkeret: A vizsgálók elvárják, hogy az első 12 hónapban elvégezzék a toborzást és a beavatkozás megtervezését, valamint kísérleti kísérletet hajtsanak végre (2015 januárja óta), és 12-24 hónapon belül hajtsák végre a beavatkozást és a nyomon követést. Az alap- és a végső értékelés 24 hónap elteltével készül el (ha a vizsgálók 2015-öt is beleszámítanak), a terepmunka teljes időtartama két év, és egy harmadik évre lesz szükség az adatelemzések elvégzéséhez.