認知、フラボノイド、運動、腸内微生物叢

このランダム化臨床試験 (RCT) は、早歩き (1 回につき 45 分間の監視付きセッションを 5 回) の有無にかかわらず、12 週間のブルーベリー摂取 (1 日あたり 52 g のフリーズドライ粉末、1 日あたり生のブルーベリー 2 カップに相当) の効果を調査するように設計されています。週）健康な高齢者の参加者の認知機能について。 重要な目的は、この潜在的な利益が腸内マイクロバイオームプロファイルの変化と腸由来のフェノール類の増加によって媒介されるかどうかを判断することです。 高齢者の参加者（n=240、200人がすべての手順を完了することが目標）は、ブルーベリーウォーキング、ブルーベリーストレッチ、プラセボウォーキング、プラセボストレッチの4つのグループのいずれかにランダムに割り当てられます。 ブルーベリーとプラセボの粉末サプリメントは、二重盲検法を使用して摂取されます。 血液、尿、便のサンプルは研究前に採取され、6週間後と12週間後に再度採取されます。 認知機能と心肺機能は同じ時点で測定されます。 参加者は、ケンブリッジ神経心理学的テスト評価バッテリー (CANTAB、Cambridge Cognition, Ltd) (UNC チャペルヒルのキャロル チーザム博士の研究室) を使用して、処理速度、エピソード記憶、作業記憶、持続的注意力を評価されます。 尿サンプルは、液体クロマトグラフィー タンデム MS/MS (NCSU のメアリー アン リラ博士の研究室) によって腸由来のフェノール代謝物について分析されます。 便サンプルのメタゲノム配列決定から分類学的および機能的プロファイルが取得されます (UNC Chapel Hill)。

採用。 健康な高齢者の参加者（開始までに 240 名、終了までに 200 名）をノースカロライナ州シャーロットの大都市圏から募集します。 対象および除外基準に適合する、認知機能に変化がある、健康で非喫煙、身体活動が不活発な男性および女性の参加者（対象年齢65～85歳、BMI 35未満）が選択されます。

デザイン。 この研究では、無作為化、二重盲検、プラセボ対照、並行グループ研究デザインを採用し、参加者（60人）を12週間の試験期間中、ブルーベリー群とウォーキング群の4群のうちの1つに割り当てます。ブルーベリーとストレッチ。プラセボとウォーキング。プラセボとストレッチ。

ラボテスト訪問 #1: オリエンテーションと同意/ベースライン認知テスト (約 2 時間) をスケジュールします。

A. オリエンテーションと同意 (15 分): 募集メッセージに応答した潜在的な研究参加者は、指定された時間に AppState Human Performance Lab に来ます。 研究の手順については研究責任者（博士）が丁寧に説明します。 Camila Olson、ヒューマン パフォーマンス ラボ、HPL) 同意プロセス中。 被験者は自発的に同意書に署名します。

B. MoCA (5 分): 参加者はチーザム博士の研究室 (UNC チャペルヒル、栄養研究所、NCRC) に報告し、そこで MoCA を使用した認知テストを受けます。 参加者は、モントリオール認知評価 (MoCA) を使用して認知機能の低下についてテストされます。 MoCA は、想起記憶、実行機能、注意、見当識、抽象化、視空間スキル、ネーミングをテストする 8 つのセクションで構成されています。 軽度の認知機能低下は、MoCA の基準を 1 ～ 1.5 SD 下回るスコアとして定義されます。 この基準は、NCRC での以前の研究で採用され、大きな成功を収めました (PMID: 36066009)。 スコアが 1.5 SD カットオフを下回る人は、かかりつけ医に紹介されます。 基準の 1 SD 以内のスコアを獲得した被験者は研究への参加を許可されず、それ以降の参加は免除されます。 C. CANTAB (30 分): MoCA 基準を使用して研究に適格な被験者は、Cheatham の研究室で Cambridge Neuropsychological Test Assessment Battery (CANTAB、Cambridge Cognition, Ltd) を使用して認知機能についてさらに検査されます。 CANTAB は、自動データ キャプチャを備えた標準化されコンピュータ化された機器です。 参加者は、処理速度、エピソード記憶、作業記憶、持続的な注意力について評価されます。 CANTAB は認知機能低下の評価について検証されており、他の評価の結果を検証するために使用されます。 選択された CANTAB のサブテストのコレクション (以下を参照) は、認知機能の低下を評価するためにケンブリッジで設計されており、短期であっても認知能力の低下に敏感であることが示されています。 5 つのサブテストの完了には約 30 分かかります。 タスクはタッチ スクリーン コンピューター上で完了します。 バッテリーに含まれるCANTABのサブテスト: モーター制御タスク - 参加者をタッチスクリーンに慣れさせるため。高速視覚情報処理 - 持続的な視覚的注意のテスト。ペア化されたアソシエイト学習 - 記憶と学習のテスト。反応時間 - 簡単かつ選択した反応時間のテスト。空間作業記憶 - 空間情報保持のテスト。

D. ERP (30 分): 被験者は、チーザムの研究室で電気生理学的手順 (ERP) を使用して評価されます。 ERP データを収集するために、参加者は 128 個のセンサー アレイで構成される測地線センサー ネット (GSN、Electrical Geodesic, Inc.) を装着します。 GSN は適用が簡単で快適で、比較的非侵襲的です。 GSN は、弾性ウェブ付き測地線張力構造内の Ag/AgCl センサーで構成されています。 参加者の頭のサイズを測定して、適切なネットが使用されていることを確認し、ネットが適切に配置されるように頭皮の頂点にマークを付けます。 GSN は塩化カリウムと温水の溶液に浸されます。

余分な溶液は参加者の目に垂れないようにネットから吸い取られます。 ネットを参加者の頭の上に注意深く伸ばし、頂点電極を頂点マークに、耳電極を耳介前点に一致させます。 あご紐とサイドテンションストラップがしっかりと締められ、センサーが頭皮に対して垂直で接触しているかどうかがすべてチェックされます。 ネットの適用に必要な時間はわずか約 5 分であり、忍容性も良好です。 ネットの配置の写真が撮影され、インピーダンスがチェックされます。 読み取りがうまくいっていないセンサーは調整され、少量の電解質溶液がピペットでセンサーのスポンジに塗布されます。 インピーダンスが許容範囲内にある場合、参加者は参加者室 (制御室とは別) のモニターの前に座ります。 取得されるデータにタイムロックされたカメラは、写真のプレゼンテーション中に参加者を記録します。 視線追跡システムSmart-Eyeを使用して、視線の方向とまばたきの情報を収集します。 このシステムは、統合された高密度アレイ EEG と、注意力、作業時間、瞳孔測定、および瞬きを進行中の EEG にリンクするためのリモートの頭部および視線追跡を提供する、市場で唯一のシステムです。 データは継続的に記録され、オフラインで刺激提示の周囲のウィンドウにエポッチされます。 ネットが設置されると、参加者は 3 つの認知テストに参加します。 n-back 作業記憶タスクでは、参加者はコンピューター画面に表示される一連の文字を観察し、ターゲットが検出されたときにボタンを押します。 2 バック タスクのターゲットは、最後 (2 バック) の前の文字に一致する文字として識別されます。 定義に一致しない文字には応答する必要はありません。 このタスクを使用すると、認知機能の低下が急速に進む人を予測できることが示されています。 N200 の視覚的な不一致の否定性コンポーネント (注意) を評価するために、参加者は画面の中央に焦点を合わせるように指示されます。 16:1:1 (標準:ターゲット:逸脱) の比率で、コンピューターはタスクをランダムに繰り返し実行します。 定義されたターゲットが表示されたら、参加者はボタンを押します。 他のすべての刺激は応答を必要としません。 この作業には鋭い注意力が必要であり、軽度の認知障害に敏感であることがわかっています。

E. ストレスアンケート (15 分): 被験者は、不安やストレスの多い生活上の出来事を評価するアンケートに記入します。

F. ヒューマン パフォーマンス ラボのアンケートおよびキット (15 分): 被験者はヒューマン パフォーマンス ラボに戻り、身体活動調査 (国際身体活動アンケート、IPAQ) および医療健康アンケート (MHQ) に記入します。 被験者は（オルソン博士から）3日間の食事記録、便採取キット、24時間尿採取キットと完全な説明書を受け取ります（添付文書を参照）。 3 次元の食事記録は、ラボ訪問 #2 の前の木曜、金曜、土曜の期間に完了します。 尿と便のサンプルは、ラボ訪問 #2 の前日に収集されます。 被験者には追加の研究室訪問の日時が与えられます。

ラボテスト訪問 #2: 研究前の体力テストとサンプル収集、およびブルーベリー/プラセボの補給の開始 (1.5 時間)。

A. 血液、尿、便のサンプル: 研究室訪問 #2 の約 1 週間後、参加者は朝、指定された時間に一晩絶食した状態で HPL に報告します。 参加者は、3日間の食事記録、便と24時間の尿のサンプルを提出します。 血液サンプル（最大 35 mL）は、参加者が座った状態で、訓練を受けた採血医によって腕の静脈から採取されます。

B. 身体組成: 身長と体重は、スタディオメーターと平均台体重計を使用して測定されます。 seca 医療用体組成分析装置 (mBCA) (メリーランド州ハノーバー) を使用して、参加者は裸足で足の電極の上に立ち、サイド レール上の両手で電極を握りながら、8 点 BIA を通じて体組成を測定します。 seca mBCA は、脂肪量、除脂肪量、骨格筋量、内臓脂肪、体内総水分量、細胞外水分量など、いくつかの興味深い測定値を提供します。

C. 段階的な運動テスト: 参加者は、Cosmed CPET 代謝カートを使用した段階的なトレッドミル テスト中に、最大有酸素能力 (VO2max) についてテストされます。 参加者はまずトレッドミルでウォームアップし、トレッドミル上を自由に歩けることを実証します。 参加者は、最大の努力に達し、参加者が自発的に運動を中止するまで、徐々に増加するワークロードに逆らって歩きます（ブルースプロトコル）。 主な結果の測定値は、ピーク VO2、つまりピーク時の努力時に体重 1 キログラムあたり消費できる酸素のミリリットルです。 Cosmed CPET代謝システム（ローマ、イタリア）は、代謝因子（酸素消費量、換気量、呼吸数、呼吸交換比）を継続的に測定するためにフェイスマスクを介して参加者に装着されます。 胸部心拍数モニターは、心拍数を 1 分あたりの心拍数で表示します。 知覚運動量 (RPE) の評価は、6 ～ 20 のスケールを使用して評価されます。 データは各 3 分間のステージの終わりと最大運動の時点で記録され、12 週間のトレーニング前後の最大下/最大変化が心肺機能の変化を評価するための基準として使用されます。 12 週間のトレーニング プログラムの有酸素運動の処方は、ベースライン テスト中に測定された最大心拍数 (MHR) と安静時心拍数 (RHR) に基づきます。 検査および安全手順は健康な高齢者の参加者に対する治験審査委員会の指導の下で行われ、治験医師が検査手順を監督します。

D. サプリメント: 各参加者には、コード化された凍結乾燥ワイルド ブルーベリー パウダーまたはプラセボの真空密封パケットが 6 週間分与えられます (1 日あたり 52 g)。 ローブッシュ ワイルド ブルーベリーの凍結乾燥粉末は、メイン州オールド タウンにある北米ワイルド ブルーベリー協会から提供され、FutureCeuticals (イリノイ州モメンス) によって凍結乾燥されます。 食物繊維と炭水化物を適合させたプラセボのブルーベリーパウダーは、以前の研究の配合を使用してNCSUによって開発される予定です：ブルーベリーの風味と香り（8.9％）、着色料（1.05％パープルレーキ、0.75％レッドレーキ、0.45％ブルー2レーキ、0.03％）赤色染料、0.008% 青色 2 染料)、グルコース (32%)、フルクトース (35.5%)、クエン酸 (0.77%)、セルロース (15%)、ファイバーソール-2 (1.8%)、キサンタンガム (1%)、ペクチン (1.09%) とシリカ (0.99%)。 ブルーベリーとプラセボの粉末は、NCRC NC Food Innovation Labでパッケージ化されます。 参加者には、ブルーベリーまたはプラセボの粉末は、使用するまで付属のパケットに入れて冷凍庫に保管するよう指示されます。 サプリメントを数回に分けて（朝食時に半分、昼食時に半分）、飲み物、ヨーグルト、または他の食品に混ぜて摂取するための指示が提供されます。 研究参加者が特定の 1 ～ 2 日にサプリメントを摂取しなかった場合、予定通りに戻るまで 1 日あたり 1 パケットを追加するよう求められます。 研究参加者は研究マネージャー (ASU-NCRC@appstate.edu) に連絡します。 3日以上サプリメントを摂取しなかった場合は、研究を中止するかどうか話し合ってください。 補給計画への遵守は、定期的な電子メール メッセージと、6 週間および 12 週間の時点で返されたパケットの数によって評価されます。

臨床検査訪問 #3、4、および #5、6 これらの同じ基本手順は 6 週間後と 12 週間後に繰り返されますが、訪問 #3 と #5 では被験者が同意プロセスを経て健康状態に関する質問書に記入する必要はありません。 、そしてその訪問#6には、被験者に追加のサプリメントパケットを提供することは含まれません。

12週間のランダム化臨床試験: ノースカロライナ研究キャンパス(NCRC、ノースカロライナ州カナポリス)での60回のトレーニングセッション

• 参加者は、監視付きの身体活動セッション (週に 5 セッション、セッションあたり 45 分) に参加し、1 日あたり 52 グラムのフリーズドライ ブルーベリー パウダーまたはプラセボを摂取します。
• 参加者は、12 週間の期間中、週 5 日間、監視付きで 1 日あたり 45 分の運動 (心拍数モニターを使用した早歩き、または非有酸素床ストレッチ運動) に取り組みます。 運動セッションは監督の下、小グループに分けて実施されます。 運動の監督者は心肺蘇生法の訓練を受けており、ヒューマン パフォーマンス ラボ (ウォーキング オーバルに隣接する建物内) の入り口に AED 装置が設置されます。
• ウォーキングセッションは、NCRCトラック上で監督の下、屋外で開催されます。 トレーニングの心拍数と総歩行距離が記録されます。 悪天候の日には、被験者は屋根のある場所（NCRCの駐車場）の中を歩くか、ヒューマンパフォーマンスラボのトレッドミルの上を歩きます。
• 身体活動セッション中の心拍数は、FitBit Inspire で監視されます。 歩行者は、予備心拍数の 60% を目標に、徐々に強度を上げていきます (段階別運動テストのデータに基づく)。
• ストレッチプログラムは、ヒューマンパフォーマンスラボで監督され、マット上で実施されます。 セッションは、5 ～ 10 分間の軽いアクティビティのウォームアップから始まります (例: 軽い体操を伴う簡単なウォーキング)。 ウォーミングアップ後、運動指導者の指導のもと、1回あたり8～10回のストレッチ運動を行います。 各ストレッチ運動は、わずかに不快感を感じた時点で 10 ～ 30 秒間保持します。 柔軟運動は 2 ～ 4 回繰り返され、参加者は 1 回あたりのストレッチ時間の合計が 60 秒になることを目指します (例: 15 秒のストレッチを 4 回)。 最初のセッションでは、エクササイズの監督者がストレッチエクササイズの完全なオリエンテーションを提供します。
• 3 年間の 3 か月期間 (9 月から 11 月、2 月から 4 月) に 2 つの主要コホート (ウォーキング グループとストレッチ グループ、それぞれ 40 人) が学期ごとにスケジュールされます。 毎年この研究に参加した 240 人の参加者のうち、200 人がすべてのフェーズを正常に完了すると予想されます。 監視付きエクササイズ セッション中や定期的な電子メール メッセージを通じて参加者と定期的に連絡を取ることで、維持率が最大化されます。 営業週の各日に 3 回の運動セッション時間が提供されます (午前 7 時、午前 9 時、午後 4 時)。 参加者が演習セッションを欠席した場合は、毎週土曜日の午前中に補講に参加する機会があります。 研究参加者が運動トレーニングを 3 日以上欠席した場合、研究マネージャーは参加者に連絡し、研究から脱退するかどうかについて話し合います。