クルミ、長鎖多価不飽和脂肪酸と思春期の脳の発達 (WALNUTs)

思春期は、脳の発達にとって機会と脆弱性の重要な窓 あまり研究されていませんが、思春期は脳の発達の重要な時期でもあります。 脳は、ゴナドトロピン放出ホルモンの再出現により、ホルモン依存プロセスのカスケードを引き起こす重要な組織的変化を受けます。 他の生物学的プロセスには、環境に非常に敏感なエピジェネティックな要因が関与しているため、この成長期を外部からの攻撃に対してより脆弱にする可能性があります (Morrison, 2013)。 さらに、内部誘導行動 (感情の制御)、論理的思考、作業記憶、組織化スキル (実行機能) などの重要な機能を実行する前頭前皮質は、脳の中で最後に成熟する領域です (20 代前半)。 前頭前皮質のシナプス可塑性は、青年期に強調されます。これは、灰白質密度の喪失、白質体積の増加、脳血流、およびシナプス剪定を伴うプロセスです。 思春期は、脳の接続性と複雑な行動が洗練される時期でもあります (Selemon, 2013)。 脳のシナプス可塑性は加齢とともに低下することが広く認識されていますが (Morrison, 2013; Selemon, 2013)、このパターンは直線的な傾向には従わないようであり、思春期は脳の発達が強化され、発達する重要な時期です。長期的な結果を伴う環境ハザード（大気汚染から社会的ストレスまでのすべて）から保護されています。 環境が人間の脳の発達に影響を与える生物学的経路、特に最も複雑な行動が成人期の洗練に洗練される思春期に影響を与える生物学的経路をより深く理解する必要があります。

長鎖多価不飽和脂肪酸、クルミ、脳の発達 妊娠中、授乳中、小児期、思春期の栄養は、全体的な発達に根本的な影響を与えます。 必須脂肪酸は長鎖多価不飽和酸 (LCPUFA) であり、体内で合成することができず、食事 (主に脂っこい魚、種子、ナッツなど) から摂取する必要があります。 これらの脂肪酸のうちの 3 つは、脳の発達に不可欠な役割を果たします: オメガ 3 (ドコサヘキサエン酸 (DHA) およびエイコサペンタエン酸 (EPA) 酸) とオメガ 6 (アラキドン酸 (AA)) (McCann, 2005)。 LCPUFA は脳の乾燥重量の約 15 ～ 30% を占め (Hallahan, 2005)、人生のさまざまな段階を通じて中枢神経系の機能と構造に関与しています。 研究は、DHA がセロトニン作動性、ドーパミン作動性、ノルエピネフリン作動性、およびアセチルコリン作動性システムなどの神経伝達システムを調節することを示しています (Fontani, 2005)。 すべての食用植物の中で、クルミはオメガ 3 脂肪酸、α-リノレン酸 (ALA) の最高レベルを持っています。 ALA は、脳にとって最も重要な 2 つの脂肪酸である DHA と EPA の前駆体です (Carey、2013 年)。 クルミには、繊維、ビタミン、ミネラル、およびフェノール系抗酸化物質や植物ステロールなどの他の生物活性物質も豊富に含まれています (Bao, 2013)。 いくつかの研究では、1 日に数個のクルミを短期間摂取した後、血中 n-3 PUFA レベルの増加と脂質プロファイルの改善が確認されています (Marangoni、2007; Maranhao、2011)。 ほとんどの人間の研究はクルミの摂取が心血管に有益であることを示していますが (Poulose, 2014)、脳の発達に対する潜在的な有益な効果を調査する必要があります。成人に関するいくつかの初期の研究では、認知において肯定的な結果が示されています。これらの結果は背景で詳しく説明されています。セクション (Pribis、2012; Sánchez-Villegas、2011)。 成人におけるこれらの発見は、若いティーンエイジャーの間で研究されたことのない、クルミの潜在的な脳発達の利点の概念実証を提供します.

この問題は、クルミの摂取が10代の脳機能に有益な効果を示すかどうかを評価するために、人口ベースの無作為対照試験を使用して調査することができます（神経心理学的評価を使用）. クルミの摂取を推奨し、促進することは倫理的で実行可能です (30 g/日; Marangoni, 2007; Maranhao, 2011) 長期間 (例: 12 ヶ月; de Ruyter, 2012). カリフォルニア産クルミには約 0.40g の n-3 PUFA が含まれており (USDA National Nutrient Database for Standard Reference、2012 年)、1 日あたり数個のクルミ (カーネル 30g) で、1 日あたり少なくとも 1g の n-3 PUFA を消費するという推奨事項を満たすことができます。 (食品栄養委員会、全米アカデミー医学研究所、米国、2014 年)。 スペインの若年成人 (16 ～ 25 歳) は、1 日平均約 10g のナッツを食べます (サラス、2013 年)。 シーフードにも高濃度の n-3 PUFA が含まれていますが、重要な神経毒性の環境汚染物質であるメチル水銀が含まれているため、シーフードへの介入は禁忌です (Grandjean, 2014)。 クルミを使用することの制限は、1g の DHA の毎日の錠剤サプリメントよりも摂取量の一貫性が低いことですが、この特定の食品の推奨事項は社会的に費用対効果が高く、世界的な健康状況においてより広い範囲の人々によって遵守されるでしょう.

反復測定を使用した神経心理学的および行動的評価 INMA (Environment and Childhood, Guxens, 2012) からのコホート研究に神経心理学的評価を取り入れた最近の経験は、神経心理学者と疫学者の間で有益な知識の交換をもたらしました。 反復検査で実施されるコンピューター化された神経心理学的検査は、一般集団の高次脳機能と発達を研究するための最も感度の高いツールです (Julvez、2010)。 さらに、これらの検査は、人口ベースの研究で、環境および栄養決定要因の影響に非常に敏感であることが示されています (Julvez, 2013)。 研究者はこの経験を基に、作業記憶、実行機能、運動速度、視覚的推論、選択的および持続的注意、抑制機能のコンピューターテストなど、思春期に急速に発達する複雑な神経機能をカバーする適切な範囲のテストを効率的に選択します。 （セレモン、2012）。 さらに、神経心理学的テストは、思春期初期に非常に重要な社会的感情的エンドポイントをカバーすることを目的とした行動評価尺度によって補完されます (Selemon、2012; Morrison、2013)。 他の行動領域 (すなわち、社会的能力と ADHD 症状) を評価するという事実は、調査結果の解釈を豊かにする可能性があり、おそらくそれは固有のメカニズムをさらに理解することに貢献します。 1 つの制限は、それらの間のリンクを考慮せずに非常に分散した行動領域を選択するため、結果の一貫性を失うリスクです。 最良の選択肢は、10 代の脳の発達のいくつかの領域を効率的に取り入れる神経心理学的および行動学的ツールを慎重に選択することです。 11 歳以上の青少年を対象とした n-3 PUFA の試験で、コンピューターベースの神経心理学的検査が使用されているのはごくわずかです (Janssen, 2014)。 コンピューター化された認知テストを使用した健康な若年成人を対象とした最近の大規模なランダム化比較試験では、DHA 補給の 6 か月後に反応時間の潜時と作業記憶が改善されたことがわかりました (Stonehouse、2013 年)。 ADHDの子供（7～12歳）を対象とした二重盲検プラセボ対照試験では、治療との関連性は見られませんでしたが、観察データでは、DHAレベルと注意力の分散のコンピュータ化されたテストスコアとの間に正の関連性が報告されました（Milte、2012年）。 . 同じ被験者内で繰り返されるコンピューター化されたテストを使用して神経心理学的機能を測定する大規模な試験は、健康な若い青年の間でまだ実施されておらず、これは「正常な」脳の発達をよりよく理解するために必要です.

具体的な仮説は次のとおりです。

1. クルミの摂取介入を6か月間行うと、一般集団の10代の若者の神経心理学的発達が促進されます. 調査員は、介入後に 2 つのグループ (コントロール/クルミ) 間の違いを見つけることを期待しています。
2. クルミの摂取介入を 6 か月間行うと、一般集団の 10 代の若者の行動 (社会的感情) の発達が促進されます。 研究者は、介入後に2つのグループ間の違いを見つけることを期待しています.
3. クルミの摂取介入を 6 か月間行うと、少なくとも 200 人のティーンエイジャーの血液サブサンプルで測定される体内の n-3 PUFA の利用可能性が増加します。 研究者は、介入後に 2 つのグループ間の違い (100/100) を見つけることを期待しています。
4. 血中の n-3 PUFA レベルは、脳の発達に関連します。

全体的な目的 この人口ベースの無作為対照試験の全体的な目的は、1 日あたり 30 g のクルミ粒 (または ~1.5 g の n-3 PUFA) の摂取が 10 代の脳の発達に有益であるかどうかを調査することです。 コンピュータ化された神経心理学的検査など、脳機能を評価するための高度なツールを組み合わせることで、栄養介入の影響による脳の発達の微妙な変化を検出するために必要な正確なデータが得られます。 行動評価尺度を使用したさらなる評価により、介入の潜在的な影響をより広く見ることができます。

具体的な目的

1. 神経心理学的発達を促進するための長期介入 (1 日あたり 30g のクルミの実を 6 か月間) の有効性を判断します。 このプロジェクトは、10 代の若者の脳の発達におけるくるみ摂取の役割 (n-3 PUFA 摂取の代理として) についての新しい理解を提供します。 これは、多様な社会集団におけるそのような介入の手頃な価格により、グローバルな健康介入に重要な影響を与えます。 公衆衛生研究の主な目標は、効果的で費用対効果が高く、実行可能な健康に関する推奨事項を作成することです。
2. 行動発達を促進するための長期介入（1日あたり30gのクルミ粒を6か月間）の有効性を判断します. 神経心理学的（または認知的）発達と組み合わせて、10代の行動的（社会的感情的）発達は、脳の発達のより広い評価に不可欠です.
3. 血中の n-3 PUFA レベルに対する介入の効果を調査し、n-3 PUFA レベルと脳の発達との関連を調査します。 ここでの重要性は、介入と脳の発達の間の潜在的な生物学的経路を理解することに依存しています。

副次的な目的 FFQ によって測定された食事と思春期の神経心理学的機能との関連性を評価すること。

一般的な健康質問票によって評価された生活習慣と思春期の神経心理学的機能との関連性を評価すること。

LUR モデルによって推定された大気汚染と思春期の神経心理学的機能との関連性を評価すること。

思春期の異なる行動領域間の関連性を評価する。

クルミの介入と、酸化ストレスおよび炎症系および脳機能の経路に関連するバイオマーカーとの関連性を評価すること。 これらのバイオマーカーは、脳からの循環 miRNA の候補と、5 つの異なるクラス (アシルカルニチン、アミノ酸、ヘキソース、リン脂質、スフィンゴ脂質、および生体アミン) からの代謝産物のパネルに関連しています。

方法論 WALNUTB の科学的アプローチは、大規模な集団ベースのサンプルを対象とした野心的なランダム化比較試験で構成されています。 サンプル: 試験には、バルセロナ市 (住民 1,900,000 人) の各アーム (12 ～ 15 歳) の 400 人の健康な 10 代の若者が含まれ、参加者はランダムに 2 つのグループ (介入とコントロール) に割り当てられ、6 か月間追跡されます (de Ruyter 、2012) 脳機能のマルチモーダル評価の 2 つの同一のシリーズ (介入の前後)、および n-3 PUFA のバイオマーカー。 神経心理学的転帰の検出力計算: 400 人の参加者をそれぞれ介入群と対照群に割り当て、6 つの主要な転帰を考慮し、それらの間の相関は 0.25 でした。 結果は、平均 100、標準偏差 15 であると見なされ、一般集団の多くの神経心理学的スコアと同じでした。 検出される介入効果は 3 点であった。 0.05 のタイプ I エラーを考慮し、Benjamini-Hochberg 法を使用して多重度の計算を修正しました。 フォローアップの 10% の損失が想定されました。 さらに、最終モデルの R2 は 20% であると仮定しました。 これらすべてを考慮すると、結果として得られる研究では、少なくとも 1 つの結果との関連を検出する検出力が 95%、少なくとも 2 つの結果を検出する検出力が 90%、少なくとも 3 つの結果を検出する検出力が 80%、少なくとも 4 つの結果を検出する検出力が 70%、検出力が 55% になります。 6 つすべての結果との関連を検出するには、少なくとも 5 と 31% を検出します。

WP 1: クルミの介入: デザインと設定: 介入の性質上、この試験を盲検化することはできません。 対照群は、一般的な健康的な食事の推奨事項（介入群と同様）とフォローアップ評価を除いて、介入を受けません。 募集: 看護師は、バルセロナの 20 の高校と協力して、10 代の若者 (各アームで n=400) を募集します。 実装と順守: 治験責任医師は、被験者を 2 つのグループのいずれかに割り当てるために、年齢および性別で層別化されたランダム サンプリングを実行します。 すべての家族は、実施と順守を確実にするために、健康的な食事に従うための基本的なガイドを受け取ります. 介入グループの家族は、研究者が無料で提供する6か月間、青年に1日あたり30gのクルミを食べるように勧める方法に関する追加の指示を受けます. 看護師は 3 か月ごとに家族に連絡を取り、簡単なインタビューを行い、食物摂取頻度に関する質問票 (FFQ) を管理します。

WP 2: フィールドワークと神経心理学的評価: 調査員は、コンピューター化されたテストを検証および標準化して、評価中の観察者間のばらつきを減らし、データがエラーなしで自動的に記録されるようにします。 さらに、自己報告され、国際的に検証された心理測定尺度を使用して、思春期の社会的感情的行動をさらに評価します。 このプロジェクトでは、研究者は神経心理学者と疫学者の間の相互作用を利用して、青年期に発達中のさまざまな複雑な行動をカバーするさまざまな神経心理学的機能をテストします。

WP 3: 介入の効果とオメガ-3 多価不飽和脂肪酸の役割の研究: 介入の効果を調査するには、結果の有効な測定値が必要であり (WP2)、中間因子の有効な測定値も必要です。ケース血漿 n-3 PUFA レベル。 血液サンプルは、ベースライン時および介入後に収集され、遠心分離され、血漿サンプルは分析まで-80°Cで保存されます。 統計分析: 以下の統計分析が実施される: 1) ベースラインレベルに対して調整された線形回帰モデルを使用して、n-6 PUFA と n-3 PUFA の比 (n6-n3 比) に対する介入の効果を評価する。 2) 上記の 1) で説明した方法を使用して、脳の発達に対する介入の効果を評価します。 3) ベースラインでの脳の発達に対する n6-n3 比の影響、およびベースラインからフォローアップまでの脳の発達変化に対する n6-n3 比の変化の影響を評価します。 4) n6-n3 比の変化によって媒介される脳の発達に対する介入の効果の割合を評価します。 この比率は、メディエーターの有無にかかわらずモデルの結果を比較することで計算できます。 1)、2)、および 3) を分析します (つまり、 つまり、コンプライアンスに関係なく介入 (いいえ/はい) を使用して、ポリシーの効果を推定します (つまり、1 日あたり 30 g のクルミを食べることを奨励する)。クルミ消費の効果よりも。

時間枠: 研究者は、最初の 12 か月間 (2015 年 1 月から継続中) に募集を行い、介入を設計し、パイロットを実施し、12 ～ 24 か月間に介入を実施し、フォローアップを実施することを期待しています。 ベースライン評価と最終評価は 24 か月後に完了し (調査担当者が 2015 年を含める場合)、フィールドワークの合計期間は 2 年間で、データ分析を実行するには 3 年が必要です。