カフェイン、DNA、認知

「長期」カフェイン曝露と禁酒の期間を交互に組み込む二重盲検プラセボ対照クロスオーバーデザインを採用して、認知能力に対するカフェインの個人間影響を調査します。 参加者が 4 週間の研究のそれぞれで従わなければならない手順は、以下に詳しく説明されています。

1. ベースライン訪問：ベースラインアンケート、人体測定、研究手順とタスクの理解。 参加者には、唾液サンプル収集用に 1 週​​目のサプリメント (n= 18 カプセル) と唾液バイアル (n= 6) が提供されます。 参加者には、好みに応じて、カフェイン抜きのコーヒー、紅茶、ココアも提供されます。
2. 1 ～ 6 日目: プラセボまたはカフェイン カプセルを 1 日 3 回、09.00、11.00、および 15.00 に摂取。 カフェインおよびプラセボ補給の遵守は、長期補給の各日について、毎日 17.00 の唾液サンプルによって評価されます。 血中と唾液中のカフェイン濃度は高度に相関しており、カフェイン飲料の断続的な消費により、通常、レベルは日中に徐々に上昇します。 毎日のカフェイン摂取量の最良の単一サンプルバイオアッセイは、午後遅くに採取されたサンプルによって提供されます (James, 1994; James & Rogers, 2005)。
3. 5 日目と 6 日目: 「チャレンジ」日の準備として、また CYP1A2 酵素の誘導性に影響を与えることが示されている環境要因を制御するために、参加者は 48 時間アルコールを控え、24 時間前から激しい運動を避けるよう求められます。アブラナ科の食品（ブロッコリーと芽キャベツ）の摂取を避けます（Gunes & Dahl, 2008）。 最後に、参加者には、4 つの実験的試行すべての 24 時間前に消費されたすべての飲食物を記録する食事日記が提供されます。
4. 7 日目 (実験日): 参加者は、一晩断食した後、実験室に提示するよう求められ、以下に示す手順に従います。

09:00: 補給前の唾液サンプルと認知課題

09:30: 3 mg/kg 体重のカフェインまたはプラセボを補給

10:30: 補充後の最初の唾液サンプルと認知課題

12:30: 2 回目の補給後の唾液サンプルと認知課題

13:00 フルーツジュースまたはソフトドリンク付きのお食事とチーズサンド

15:30: 補給後の 3 回目の唾液サンプルと認知課題

唾液サンプルは、到着時、および補給後 1、3、および 6 時間で採取されます。 最初のサンプルは、研究群に関係なく、朝のサプリメントを摂取しないという要件の順守を確認するために採取されます。したがって、カフェインを控えています。 1 mg/kg のカフェインは約 1 μg/ml のカフェイン血漿レベルをもたらし、唾液中のカフェイン濃度は血漿レベルの約 70% であると予想されることが示されています (Walther et al., 1983)。 1 μg/ml 未満の平均唾液カフェイン レベルは、一晩のカフェイン断酒について以前に報告されています (Evans & Griffiths, 1999)。 カフェイン治療後、唾液中のカフェインレベルはカフェイン代謝の決定に役立ちます (Dodd et al., 2015)。

サプリメントは、参加者の体重に比例した水で飲み込まれます (3 ml/kg 体重)。 実験期間中、参加者は、最初の試行では水を自由に摂取し、その後の試行では同量を摂取するよう求められます。 また、試験間の運動を避けるように求められます。

認知タスクは、4 つの時点で実行されます: 補充前と 1、3、6 時間後。 カプセルに無水カフェインを使用する場合、カフェイン濃度のピークは通常、摂取後約 1 時間で発生します (Graham, 2001)。 したがって、カフェイン摂取後 1 時間のカフェイン代謝物を測定すると、CYP1A2 酵素によって決定される代謝ではなく、ほとんどがカフェインの吸収が測定されます。 したがって、カフェインの影響に対する CYP1A2 遺伝子型の影響を調査する研究では、1 時間以上持続するプロトコルの使用に焦点を当てる必要があります。 また、カフェインの半減期はほとんどの成人で平均 4 ～ 6 時間 (Nehlig、2018 年) であり、高速代謝者と低速代謝者の間でカフェイン代謝がどの程度変化するかはまだわかっていないことにも注意する必要があります。 したがって、カフェインのエルゴジェニック性に重大な影響を与えるために、高速代謝者と低速代謝者の間でカフェインの循環レベルに十分な差が生じるのはどの時点かは不明です (Southward et al., 2018)。 このため、認知タスクを完了するために、補給後の 3 つの異なる時点を選択しました。補給後 1 時間は、以前のいくつかのカフェイン研究との比較を可能にするために選択されました。文献の補足 (Carswell et al., 2020)。 また、カフェイン半減期の平均範囲内にあり、「速い」代謝者と「遅い」代謝者のパフォーマンスの違いを調査するために、補給後 3 時間および 6 時間の時点を追加しました。 カフェインの代謝が速い人は、カフェインの代謝が遅い人と比較して、6時間のイベント全体で高い唾液レベルのカフェインを維持しないと仮定しています.

各実験日の終わりに、参加者には次の週のカプセルと、唾液カフェインサンプリング用のバイアルが提供されます。

提供されると、サンプルは分析まで-20°Cで凍結されたままになります。 唾液中のカフェインレベルは、分光測光法による酵素増幅免疫測定法 (EMIT) を使用して測定されます。 EMIT アッセイは、代謝産物としてカフェインを測定する際の使用を意図した均質酵素イムノアッセイであり、血清カフェインを使用するより侵襲性が低く、信頼性と再現性が示されていることを考えると、好ましいでしょう (Tripathi et al., 2015)。 30 μg/ml を超える血清カフェイン レベルは、EMIT アッセイで分析する場合、希釈が必要です。