호두, 장쇄 다중불포화 지방산 및 청소년기 두뇌 발달 (WALNUTs)

청소년기, 뇌 발달에 있어 중요한 기회이자 취약성의 창 뇌는 일련의 호르몬 의존적 과정을 유발하는 성선 자극 호르몬 방출 호르몬의 재출현과 함께 중요한 조직적 변화를 겪습니다. 다른 생물학적 과정에는 환경에 매우 민감한 후성유전적 요인이 포함되므로 이 성장 기간을 외부 모욕에 더 취약하게 만들 수 있습니다(Morrison, 2013). 또한 내적으로 유도된 행동(감정 제어), 논리적 사고, 작업 기억 및 조직화 기술(실행 기능)과 같은 중요한 기능을 수행하는 전전두엽 피질은 뇌에서 성숙하는 마지막 영역(20대 초반)입니다. 전두엽 피질의 시냅스 가소성은 회백질 밀도의 손실, 백질 부피, 대뇌 혈류 및 시냅스 가지치기의 증가를 수반하는 과정인 청소년기에 두드러집니다. 청소년기는 또한 뇌 연결성과 복잡한 행동이 정제되는 시기입니다(Selemon, 2013). 뇌의 시냅스 가소성은 나이가 들면서 감소하는 것으로 널리 알려져 있지만(Morrison, 2013; Selemon, 2013), 이러한 패턴은 선형적 추세를 따르지 않는 것으로 보이며, 청소년기는 뇌 발달이 향상되고 장기적 결과(공기 오염에서 사회적 스트레스에 이르기까지 모든 것)를 수반하는 환경 위험으로부터 보호됩니다. 특히 가장 복잡한 행동이 성인기의 정교함으로 정제되는 청소년기에 환경이 인간의 두뇌 발달에 영향을 미치는 생물학적 경로에 대한 더 많은 이해가 필요합니다.

긴 사슬 다중 불포화 지방산, 호두 및 두뇌 발달 임신, 수유기, 아동기 및 청소년기의 영양은 전반적인 발달에 근본적인 영향을 미칩니다. 필수 지방산은 장쇄 고도불포화산(LCPUFA)으로 신체가 스스로 합성할 수 없으며 음식(주로 기름진 생선, 씨앗, 견과류)을 통해 섭취해야 합니다. 오메가-3(도코사헥사에노산(DHA) 및 에이코사펜타에노산(EPA) 산) 및 오메가-6(아라키돈산(AA))(McCann, 2005)의 세 가지 지방산이 뇌 발달에 필수적인 역할을 합니다. LCPUFA는 뇌 건조 중량의 약 15~30%를 차지하며(Hallahan, 2005), 삶의 여러 단계에 걸쳐 중추 신경계의 기능과 구조에 관여합니다. 연구에 따르면 DHA는 세로토닌성, 도파민성, 노르에피네프린성 및 아세틸콜린성 시스템과 같은 신경 전달 시스템을 조절합니다(Fontani, 2005). 모든 식용 식물 중에서 호두는 오메가-3 지방산인 알파-리놀렌산(ALA) 함량이 가장 높습니다. ALA는 뇌에 가장 필수적인 두 가지 지방산인 DHA와 EPA의 전구체입니다(Carey, 2013). 호두는 또한 섬유질, 비타민, 미네랄 및 페놀 항산화제 및 피토스테롤과 같은 기타 생리 활성 물질이 풍부합니다(Bao, 2013). 여러 연구에서 하루 몇 개의 호두를 단기간 섭취한 후 혈중 n-3 PUFA 수치가 증가하고 지질 프로필이 개선되었음을 확인했습니다(Marangoni, 2007; Maranhao, 2011). 대부분의 인간 연구에서 호두 섭취의 심혈관 혜택이 나타났지만(Poulose, 2014), 뇌 발달에 대한 잠재적인 유익한 효과를 조사할 필요가 있습니다. 성인에 대한 일부 초기 연구는 인지에서 긍정적인 결과를 보여줍니다. 섹션(Pribis, 2012; Sánchez-Villegas, 2011). 성인의 이러한 발견은 어린 십대들 사이에서 연구된 적이 없는 호두의 잠재적인 두뇌 발달 이점에 대한 개념 증명을 제공합니다.

이 질문은 호두 섭취가 십대 뇌 기능에 유익한 효과를 나타내는지 여부를 평가하기 위해 인구 기반 무작위 통제 시험을 사용하여 조사할 수 있습니다(신경심리학적 평가 사용). 장기간(예: 12개월; de Ruyter, 2012)에 걸쳐 호두 섭취(30g/일; Marangoni, 2007; Maranhao, 2011)를 권장하고 촉진하는 것은 윤리적이고 실현 가능합니다. 캘리포니아 호두에는 ~0.40g의 n-3 PUFA가 포함되어 있습니다(USDA National Nutrient Database for Standard Reference, 2012). 따라서 하루 몇 개의 호두(알맹이 30g)는 하루에 n-3 PUFA를 최소 1g 섭취하라는 권장 사항을 충족합니다. (Food and Nutritional Board, Institute of Medicine of the National Academies, 미국, 2014). 스페인의 젊은 성인(16~25세)은 하루 평균 약 10g의 견과류를 섭취합니다(Salas, 2013). 해산물에는 높은 n-3 PUFA 농도도 포함되어 있지만 중요한 신경 독성 환경 오염 물질인 메틸수은 함량으로 인해 해산물 개입은 금기입니다(Grandjean, 2014). 호두 사용의 한계는 DHA 1g의 일일 알약 보충제보다 섭취량이 일정하지 않다는 것입니다. 이 특정 식품 권장 사항은 사회적으로 비용 효율적이며 전 세계 건강 맥락에서 더 많은 사람들이 준수합니다.

반복 측정을 사용한 신경심리학적 및 행동 평가 최근 INMA(Environment and Childhood, Guxens, 2012)의 코호트 연구에 신경심리학적 평가를 통합한 경험으로 인해 신경심리학자와 역학자 간의 유익한 지식 교환이 이루어졌습니다. 반복 검사로 수행되는 전산화된 신경심리학적 검사는 일반 인구의 고차원적 뇌 기능과 발달을 연구하는 데 가장 민감한 도구입니다(Julvez, 2010). 또한 이러한 테스트는 인구 기반 연구에서 환경 및 영양 결정 요인의 영향에 매우 민감한 것으로 나타났습니다(Julvez, 2013). 조사관은 이 경험을 바탕으로 작업 기억, 실행 기능, 운동 속도, 시각적 추론, 선택적이고 지속적인 주의력 및 억제 기능에 대한 컴퓨터 테스트와 같이 청소년기에 빠르게 발달하는 복잡한 신경 기능을 다루는 적절한 테스트 범위를 효율적으로 선택합니다. (셀레몬, 2012). 또한, 신경심리학적 테스트는 초기 청소년기에 매우 중요한 사회-정서적 종점을 다루는 것을 목표로 하는 행동 평가 척도에 의해 보완될 것입니다(Selemon, 2012; Morrison, 2013). 다른 행동 영역(즉, 사회적 역량 및 ADHD 증상)을 평가한다는 사실은 결과의 해석을 풍부하게 할 수 있으며 아마도 내재적 메커니즘을 더 잘 이해하는 데 기여할 수 있습니다. 한 가지 제한 사항은 행동 영역 사이의 연관성을 고려하지 않고 많이 분산된 행동 영역을 선택하기 때문에 결과 일관성을 잃을 위험이 있다는 것입니다. 최선의 선택은 십대 두뇌 발달의 여러 영역을 효율적으로 포괄하는 신경 심리학 및 행동 도구를 신중하게 선택하는 것입니다. 11세 이상의 청소년 중 n-3 PUFA에 대한 소수의 임상시험만이 컴퓨터 기반 신경심리학적 검사를 사용했습니다(Janssen, 2014). 전산화된 인지 테스트를 사용하여 건강한 젊은 성인을 대상으로 한 최근의 대규모 무작위 통제 시험에서 DHA 보충 6개월 후 반응 시간 대기 시간과 작업 기억력이 개선된 것으로 나타났습니다(Stonehouse, 2013). ADHD(7-12세) 아동을 대상으로 한 이중 맹검, 위약 대조 시험에서는 치료 연관성이 발견되지 않았지만, 관찰 데이터에서 DHA 수준과 분할 주의력 컴퓨터 테스트 점수 간에 긍정적인 연관성이 보고되었습니다(Milte, 2012). . 동일한 대상 내에서 반복적인 컴퓨터 테스트를 사용하여 신경심리학적 기능을 측정하는 대규모 실험은 아직 건강한 청소년 사이에서 수행되지 않았으며 이는 '정상적인' 뇌 발달을 더 잘 이해하는 데 필요합니다.

구체적인 가설은 다음과 같습니다.

1. 6개월 동안의 호두 섭취 개입은 일반 인구의 십대들 사이에서 신경 심리학적 발달을 향상시킬 것입니다. 연구자들은 개입 후 두 그룹(대조군/호두) 사이의 차이를 발견할 것으로 예상합니다.
2. 6개월 동안의 호두 섭취 개입은 일반 인구의 십대들 사이에서 행동(사회 정서적) 발달을 향상시킬 것입니다. 조사관은 개입 후 두 그룹 간의 차이점을 찾을 것으로 예상합니다.
3. 6개월 동안 호두 섭취 중재는 적어도 200명의 십대 혈액 하위 샘플에서 측정될 신체의 n-3 PUFA 가용성을 증가시킬 것입니다. 조사관은 개입 후 두 그룹(100/100) 간의 차이점을 찾을 것으로 예상합니다.
4. 혈중 n-3 PUFA 수치는 뇌 발달과 관련이 있습니다.

글로벌 목표 이 인구 기반 무작위 대조 실험의 글로벌 목표는 하루에 30g의 호두 알맹이(또는 ~1.5g의 n-3 PUFA)를 섭취하는 것이 십대의 두뇌 발달에 유익한지 여부를 조사하는 것입니다. 전산화된 신경 심리학 테스트와 같은 뇌 기능을 평가하기 위한 정교한 도구의 조합은 영양 개입의 효과로 인한 뇌 발달의 미묘한 변화를 감지하는 데 필요한 정확한 데이터를 제공할 것입니다. 행동 평가 척도를 사용한 추가 평가는 개입의 잠재적 효과에 대한 더 넓은 시각을 제공할 것입니다.

특정 목표

1. 신경심리학적 발달을 향상시키는 데 있어 장기간 개입(6개월 동안 하루에 30g의 호두 알갱이)의 효과를 결정합니다. 이 프로젝트는 십대의 두뇌 발달에서 호두 섭취(n-3 PUFA 섭취의 대용) 역할에 대한 새로운 이해를 제공할 것입니다. 이것은 다양한 사회 집단에서 이러한 개입의 경제성으로 인해 글로벌 보건 개입에 중요한 영향을 미칩니다. 공중 보건 연구의 주요 목표는 효과적이고 비용 효율적이며 실행 가능한 건강 권장 사항을 개발하는 것입니다.
2. 행동 발달 향상에 대한 장기 개입(6개월 동안 매일 30g의 호두 알맹이)의 효과를 결정합니다. 신경심리학적(또는 인지적) 발달과 함께 십대 행동(사회-정서적) 발달은 뇌 발달에 대한 폭넓은 평가에 필수적입니다.
3. 혈중 n-3 PUFA 수준에 대한 개입의 효과를 조사하고 n-3 PUFA 수준과 뇌 발달 사이의 연관성을 조사합니다. 여기서 중요성은 개입과 뇌 발달 사이의 잠재적인 생물학적 경로를 이해하는 데 달려 있습니다.

2차 목표 FFQ로 측정한 식단과 청소년 신경심리학적 기능의 연관성을 평가하기 위함입니다.

일반 건강 설문지와 청소년 신경심리학적 기능으로 평가된 생활 습관의 연관성을 평가합니다.

LUR 모델에 의해 추정된 대기 오염과 청소년 신경심리학적 기능의 연관성을 평가합니다.

청소년기 동안 다양한 행동 영역 간의 연관성을 평가합니다.

호두 개입과 산화 스트레스 경로, 염증 시스템 및 뇌 기능과 관련된 바이오마커 사이의 연관성을 평가합니다. 이러한 바이오마커는 뇌의 후보 순환 miRNA 및 5가지 다른 클래스(아실카르니틴, 아미노산, 6탄당, 포스포-, 스핑고지질 및 생체 아민)의 대사산물 패널과 관련이 있습니다.

방법론 WALNUTB 과학적 접근 방식은 대규모 인구 기반 샘플에서 야심 찬 무작위 통제 시험으로 구성됩니다. 샘플: 시험에는 바르셀로나 시(주민 1,900,000명)에서 각 팔(12-15세)에 400명의 건강한 십대가 포함되며, 참가자는 무작위로 두 그룹(개입 및 통제)에 할당되고 6개월 동안 추적 관찰됩니다(de Ruyter , 2012) 뇌 기능 및 n-3 PUFA의 바이오마커에 대한 다중 모드 평가의 두 개의 동일한 시리즈(중재 전후). 신경 심리학적 결과에 대한 검정력 계산: 개입 그룹과 통제 그룹에 각각 400명의 참가자를 할당하고 6개의 주요 결과를 고려했으며 이들 사이의 상관 관계는 0.25입니다. 결과는 일반 인구의 많은 신경심리학적 점수와 마찬가지로 평균 100, 표준편차 15인 것으로 간주하였다. 탐지할 개입 효과는 3점이었다. 제1종 오류 0.05를 고려하고 Benjamini-Hochberg 방법을 사용하여 다중성에 대한 계산을 수정했습니다. 후속 조치의 10% 손실이 가정되었습니다. 또한 최종 모델의 R2가 20%라고 가정했습니다. 이러한 모든 고려 사항을 고려할 때 결과 연구는 최소 하나의 결과와의 연관성을 감지하는 데 95%, 최소 두 가지를 감지하는 경우 90%, 최소 3을 감지하는 경우 80%, 최소 4를 감지하는 경우 70%, 6개 결과 모두와의 연관성을 감지하기 위해 최소 5%와 31%를 감지합니다.

WP 1: 호두 중재: 디자인 및 설정: 이 임상시험은 중재의 특성상 맹검할 수 없습니다. 통제 그룹은 일반적인 건강식 권장 사항(개입 그룹에서와 같이) 및 후속 평가를 제외하고는 개입을 받지 않습니다. 모집: Nurses는 바르셀로나의 20개 고등학교와 협력하여 10대(각각 n=400)를 모집합니다. 구현 및 준수: 조사관은 연령 및 성별 계층화 무작위 샘플링을 수행하여 대상을 두 그룹 중 하나에 할당합니다. 모든 가족은 실행 및 준수를 보장하기 위해 건강한 식단을 따르는 것에 대한 기본 지침을 받게 됩니다. 중재 그룹의 가족은 6개월 동안 청소년이 하루에 30g의 호두를 먹도록 권장하는 방법에 대한 추가 지침을 받게 되며 조사관은 이를 무료로 제공합니다. 간호사는 짧은 확인 인터뷰를 위해 3개월마다 가족에게 연락하고 음식 빈도 설문지(FFQ)를 관리합니다.

WP 2: 현장 조사 및 신경심리학적 평가: 조사관은 컴퓨터 테스트를 검증하고 표준화하여 평가 중 관찰자 간 가변성을 줄이고 데이터가 오류 없이 자동으로 기록되도록 합니다. 또한, 청소년의 사회-정서적 행동을 추가로 평가하기 위해 자체 보고되고 국제적으로 검증된 심리 측정 척도가 사용될 것입니다. 이 프로젝트에서 조사관은 청소년기에 발달하는 다양한 복잡한 행동을 다루는 다양한 신경심리학적 기능을 테스트하기 위해 신경심리학자와 역학자 간의 상호 작용을 이용할 것입니다.

WP 3: 개입 효과 및 오메가-3 다중불포화 지방산의 역할 연구: 개입의 효과를 조사하기 위해서는 결과에 대한 유효한 측정이 필요합니다(WP2). 케이스 플라즈마 n-3 PUFA 수준. 기준선에서 혈액 샘플을 수집하고 개입 후 원심분리하고 분석할 때까지 혈장 샘플을 -80°C에 보관합니다. 통계 분석: 다음 통계 분석이 수행됩니다. 1) 기준선 수준에 대해 조정된 선형 회귀 모델을 사용하여 n-6 PUFA 대 n-3 PUFA의 비율(n6-n3 비율)에 대한 개입의 효과를 평가합니다. 2) 상기 1)에서 설명한 방법을 사용하여 중재가 뇌 발달에 미치는 영향을 평가합니다. 3) n6-n3 비율이 기준선에서 뇌 발달에 미치는 영향과 n6-n3 비율 변화가 기준선에서 후속 조치까지 뇌 발달 변화에 미치는 영향을 평가합니다. 4) n6-n3 비율 변화에 의해 매개되는 뇌 발달에 대한 중재 효과의 비율을 평가하십시오. 이 비율은 중재자가 있는 모델과 없는 모델의 결과를 비교하여 계산할 수 있습니다. 1), 2) 및 3)(즉, 정책의 효과를 평가하기 위해(즉, 하루에 30g의 호두를 먹도록 권장) 호두 섭취의 효과보다

시간 프레임: 조사관은 처음 12개월 동안(2015년 1월부터 진행 중) 모집을 수행하고 중재를 설계하고 파일럿을 수행하고 12-24개월 동안 중재를 구현하고 후속 조치를 수행할 것으로 예상합니다. 기준선 및 최종 평가는 24개월 후에 완료되며(조사관이 2015년을 포함하는 경우) 총 현장 조사 기간은 2년이며 데이터 분석을 수행하려면 3년이 필요합니다.