카페인, DNA 및 인지

인지 성능에 대한 카페인의 개인간 효과를 조사하기 위해 '장기적인' 카페인 노출과 절제 기간을 번갈아 통합하는 이중 맹검, 위약 대조 교차 디자인을 사용할 것입니다. 참가자가 연구의 4주 동안 따라야 하는 절차는 아래에 자세히 설명되어 있습니다.

1. 기본 방문: 기본 설문지, 인체 측정, 연구 절차 및 작업에 익숙해짐. 참가자에게는 타액 샘플 수집을 위한 1주차 보충제(n=18 캡슐)와 타액 바이알(n=6)이 제공됩니다. 참가자들에게는 기호에 따라 카페인이 없는 커피, 차, 코코아가 제공됩니다.
2. 1-6일: 09:00, 11:00 및 15:00에 위약 또는 카페인 캡슐 x 3일. 카페인 및 위약 보충에 대한 순응도는 장기 보충 시 매일 17:00에 타액 샘플로 평가됩니다. 혈액과 타액의 카페인 농도는 높은 상관관계가 있으며 일반적으로 카페인 음료를 간헐적으로 섭취하기 때문에 낮 동안 점진적으로 농도가 증가합니다. 일일 카페인 섭취량에 대한 최고의 단일 샘플 생물학적 검정은 늦은 오후에 얻은 샘플에서 제공됩니다(James, 1994; James & Rogers, 2005).
3. 5일 및 6일: '도전'일에 대비하고 CYP1A2 효소의 유도성에 영향을 미치는 것으로 나타난 환경 요인을 제어하기 위해 참가자는 48시간 동안 금주하고 24시간 동안 격렬한 운동을 피하도록 요청받습니다. 십자화과 식품(브로콜리 및 브뤼셀 콩나물)의 섭취를 피하십시오(Gunes & Dahl, 2008). 마지막으로, 참가자에게는 4가지 실험 전 24시간 동안 소비된 모든 음식과 음료를 기록하는 다이어트 일지가 제공됩니다.
4. 7일차(실험일): 참가자는 하룻밤 금식 후 실험실에 출석해야 하며 아래 표시된 절차를 따릅니다.

09:00: 사전 보충 타액 샘플 및 인지 작업

09:30: 3mg/kg 체질량 카페인 또는 플라시보 보충

10:30: 첫 번째 보충 후 타액 샘플 및 인지 작업

12:30: 두 번째 보충 후 타액 샘플 및 인지 작업

13:00: 과일 주스 또는 청량 음료와 치즈 샌드위치가 포함된 식사

15:30: 세 번째 보충 후 타액 샘플 및 인지 작업

타액 샘플은 도착 시 그리고 보충 후 1, 3 및 6시간에 채취됩니다. 첫 번째 샘플은 아침 보충을 하지 않는 요구 사항을 준수하는지 확인하기 위해 취하여 연구 부문에 관계없이 카페인 금욕 상태가 됩니다. 1 mg/kg의 카페인은 약 1 μg/ml의 카페인 혈장 농도를 초래하고 침의 카페인 농도는 혈장 농도의 약 70%가 될 것으로 예상할 수 있습니다(Walther et al., 1983). 1㎍/ml 미만의 평균 타액 카페인 수준은 이전에 밤새 카페인 금욕에 대해 보고된 바 있다(Evans & Griffiths, 1999). 카페인 치료 후 타액의 카페인 수치는 카페인 대사를 결정하는 데 도움이 됩니다(Dodd et al., 2015).

보충제는 참가자의 체중(체질량 kg당 3ml)에 비례하는 물로 삼킬 것입니다. 실험 일 동안 참가자는 첫 번째 시도에서 물을 임의로 섭취하고 후속 시도에서 동일한 양을 섭취하도록 요청받습니다. 그들은 또한 시련 사이에 운동을 피하도록 요청받을 것입니다.

인지 작업은 보충 전 및 보충 후 1, 3 및 6시간의 4가지 시점에서 수행됩니다. 캡슐 형태의 무수 카페인을 사용하는 경우 최대 카페인 농도는 일반적으로 섭취 후 약 1시간 후에 발생합니다(Graham, 2001). 따라서 카페인 섭취 후 1시간 동안 카페인 대사물을 측정하는 것은 CYP1A2 효소에 의해 결정되는 대사가 아닌 대부분 카페인 흡수를 측정할 것입니다. 따라서 CYP1A2 유전자형이 카페인 효과에 미치는 영향을 조사하는 연구는 1시간 이상 지속되는 프로토콜을 사용하는 데 초점을 맞춰야 합니다. 이러한 효과는 카페인 대사가 더 뚜렷한 효과를 나타낼 수 있는 1시간 이상 지속되는 사건에서 더 분명할 수 있기 때문입니다. 또한 카페인의 반감기는 대부분의 성인에서 평균 4-6시간이며(Nehlig, 2018) 빠른 대사와 느린 대사 사이에서 카페인 대사가 어느 정도 변경되는지 아직 알려지지 않았습니다. 따라서 카페인의 ergogenicity에 상당한 영향을 미치기 위해 빠른 대사자와 느린 대사자 사이의 카페인 순환 수준에 어느 시점에 충분히 큰 차이가 있는지는 알 수 없습니다(Southward et al., 2018). 이러한 이유로 우리는 인지 작업을 완료하기 위해 보충 후 3개의 다른 시점을 선택했습니다. 보충 후 1시간은 이전의 여러 카페인 연구와 비교할 수 있도록 선택되었습니다. 문헌 보완(Carswell et al., 2020). 우리는 또한 카페인 반감기의 평균 범위 내에 있고 '빠른' 대사자와 '느린' 대사자 사이의 성능 차이를 조사하기 위해 보충 후 3시간 및 6시간 시점을 추가했습니다. 우리는 카페인을 더 빨리 대사하는 사람들이 카페인 대사가 더 느린 사람들에 비해 6시간 동안 카페인의 높은 타액 수준을 유지하지 못할 것이라고 가정합니다.

각 실험일이 끝날 때 참가자는 타액 카페인 샘플링을 위한 바이알뿐만 아니라 다음 주에 사용할 캡슐을 받게 됩니다.

제공된 샘플은 분석할 때까지 -20°C에서 냉동 보관됩니다. 타액의 카페인 수치는 분광광도법에 의해 EMIT(Enzyme Multiplied Immunoassay Technique)를 사용하여 측정됩니다. EMIT 분석은 카페인을 대사산물로 결정하는 데 사용하기 위한 균질한 효소 면역분석법이며 혈청 카페인을 사용하는 것보다 덜 침습적이고 신뢰할 수 있고 재현 가능한 것으로 나타났기 때문에 선호됩니다(Tripathi et al., 2015). 30㎍/ml보다 큰 혈청 카페인 수준은 EMIT 분석으로 분석할 때 희석이 필요합니다.