Walnoten, meervoudig onverzadigde vetzuren met lange ketens en hersenontwikkeling bij adolescenten (WALNUTs)

Adolescentie, een belangrijke kans en kwetsbaarheid voor hersenontwikkeling Hoewel minder goed bestudeerd, is adolescentie ook een kritieke periode in de hersenontwikkeling. De hersenen ondergaan belangrijke organisatorische veranderingen, waarbij de heropkomst van het gonadotropine-releasing hormoon een cascade van hormoonafhankelijke processen op gang brengt. Bij andere biologische processen zijn epigenetische factoren betrokken, die zeer gevoelig zijn voor de omgeving en daarom deze groeiperiode kwetsbaarder kunnen maken voor externe beledigingen (Morrison, 2013). Bovendien is de prefrontale cortex, die belangrijke functies vervult zoals intern geleid gedrag (beheersing van emoties), logisch denken, werkgeheugen en organisatievaardigheden (executieve functie), het laatste deel van de hersenen dat volwassen wordt (begin twintig). De synaptische plasticiteit van de prefrontale cortex wordt geaccentueerd tijdens de adolescentie, een proces dat gepaard gaat met verlies van dichtheid van grijze stof en een toename van het volume van witte stof, cerebrale doorbloeding en synaptische snoei. Adolescentie is ook een tijd van verfijning van hersenconnectiviteit en complex gedrag (Selemon, 2013). Het wordt algemeen erkend dat de synaptische plasticiteit van de hersenen afneemt met de leeftijd (Morrison, 2013; Selemon, 2013), maar dit patroon lijkt geen lineaire trend te volgen, en de adolescentie is een belangrijke periode waarin de hersenontwikkeling kan worden verbeterd en beschermd tegen gevaren voor het milieu met gevolgen op de lange termijn (alles van luchtverontreiniging tot sociale stress). Er is behoefte aan meer begrip van de biologische wegen waardoor de omgeving de ontwikkeling van het menselijk brein beïnvloedt, vooral tijdens de adolescentie, wanneer de meest complexe gedragingen worden verfijnd tot volwassenheid.

Meervoudig onverzadigde vetzuren met lange ketens, walnoten en hersenontwikkeling Voeding tijdens zwangerschap, borstvoeding, kindertijd en adolescentie heeft een fundamentele invloed op de algehele ontwikkeling. Essentiële vetzuren zijn meervoudig onverzadigde zuren met lange keten (LCPUFA's) die het lichaam niet zelf kan synthetiseren en die via de voeding moeten worden verkregen (voornamelijk uit vette vis, zaden en noten). Drie van deze vetzuren spelen een essentiële rol bij de ontwikkeling van de hersenen: omega-3 (docosahexaeenzuur (DHA) en eicosapentaeenzuur (EPA) zuren) en omega-6 (arachidonzuur (AA)) (McCann, 2005). LCPUFA's vormen ongeveer 15 tot 30% van het droge gewicht van de hersenen (Hallahan, 2005) en zijn betrokken bij de functie en architectuur van het centrale zenuwstelsel in verschillende levensfasen. Studies tonen aan dat DHA neurotransmissiesystemen reguleert, zoals serotonerge, dopaminerge, noradrenaline- en acetylcholinerge systemen (Fontani, 2005). Van alle eetbare planten hebben walnoten het hoogste gehalte aan het omega-3-vetzuur alfa-linoleenzuur (ALA). ALA is de voorloper van DHA en EPA, de twee meest essentiële vetzuren voor de hersenen (Carey, 2013). Walnoten zijn ook rijk aan vezels, vitamines, mineralen en andere bioactieve stoffen, zoals fenolische antioxidanten en fytosterolen (Bao, 2013). Verschillende onderzoeken hebben een toename van n-3 PUFA-waarden in het bloed en verbeteringen in het lipidenprofiel bevestigd na een kortdurende interventie van enkele walnoten per dag (Marangoni, 2007; Maranhao, 2011). Hoewel de meeste onderzoeken bij mensen de cardiovasculaire voordelen van de inname van walnoten hebben aangetoond (Poulose, 2014), is er behoefte aan onderzoek naar de mogelijke gunstige effecten op de ontwikkeling van de hersenen. Sommige beginnende onderzoeken bij volwassenen laten positieve resultaten zien op het gebied van cognitie. Deze resultaten worden verder beschreven in Achtergrond sectie (Pribis, 2012; Sánchez-Villegas, 2011). Deze bevindingen bij volwassenen bieden een proof of concept voor de potentiële voordelen van walnoten voor de ontwikkeling van de hersenen, wat nooit is onderzocht bij jonge tieners.

Deze vraag zou kunnen worden onderzocht door gebruik te maken van een op de bevolking gebaseerde gerandomiseerde gecontroleerde studie om te beoordelen of de inname van walnoten gunstige effecten heeft op de hersenfunctie van tieners (met behulp van neuropsychologische beoordelingen). Het is ethisch en haalbaar om de inname van walnoten (30 g/dag; Marangoni, 2007; Maranhao, 2011) gedurende een lange periode (bijv. 12 maanden; de Ruyter, 2012) aan te bevelen en te faciliteren. Een Californische walnoot bevat ~0,40 g n-3 PUFA's (USDA National Nutrient Database for Standard Reference, 2012), zodat een paar walnoten (kernel 30 g) per dag voldoen aan de aanbevelingen om ten minste 1 g n-3 PUFA's per dag te consumeren (Food and Nutritional Board, Institute of Medicine van de National Academies, VS, 2014). Jonge Spaanse volwassenen (16-25 jaar) eten gemiddeld zo'n 10 gram noten per dag (Salas, 2013). Zeevruchten bevatten ook hoge n-3 PUFA-concentraties, maar zeevoedselinterventies zijn gecontra-indiceerd vanwege hun methylkwikgehalte, een belangrijke neurotoxische milieuverontreinigende stof (Grandjean, 2014). Een beperking van het gebruik van walnoten is dat de inname minder consistent is dan bij een dagelijks supplement van 1 g DHA, hoewel deze specifieke voedingsaanbeveling sociaal kosteneffectief is en zou worden opgevolgd door een groter aantal mensen in de mondiale gezondheidscontext.

Neuropsychologische en gedragsevaluatie, gebruikmakend van herhaalde metingen Recente ervaring met het opnemen van neuropsychologische evaluatie in onze cohortstudies van INMA (Environment and Childhood, Guxens, 2012) heeft geleid tot vruchtbare kennisuitwisseling tussen neuropsychologen en epidemiologen. Gecomputeriseerde neuropsychologische tests die worden uitgevoerd in herhaalde onderzoeken, zijn het meest gevoelige hulpmiddel voor het bestuderen van de hersenfunctie en ontwikkeling van hoge orde bij de algemene bevolking (Julvez, 2010). Bovendien is in bevolkingsonderzoek aangetoond dat deze tests zeer gevoelig zijn voor de effecten van omgevings- en voedingsdeterminanten (Julvez, 2013). De onderzoekers zullen voortbouwen op deze ervaring om op efficiënte wijze de juiste reeks tests te selecteren voor de complexe neurofuncties die zich tijdens de adolescentie snel ontwikkelen, zoals computertests van werkgeheugen, executieve functies, motorsnelheid, visueel redeneren, selectieve en aanhoudende aandacht en remmende functies. (Selemon, 2012). Bovendien zullen de neuropsychologische tests worden aangevuld met gedragsbeoordelingsschalen die gericht zijn op het dekken van de sociaal-emotionele eindpunten die zo belangrijk zijn tijdens de vroege adolescentie (Selemon, 2012; Morrison, 2013). Het feit om andere gedragsgebieden te evalueren (d.w.z. sociale competentie en ADHD-symptomen) kan de interpretatie van de bevindingen verrijken en mogelijk bijdragen aan een beter begrip van de intrinsieke mechanismen. Een beperking is het risico dat de uitkomstconsistentie verloren gaat door het selecteren van zeer verspreide gedragsgebieden zonder rekening te houden met het verband daartussen. De beste optie is een zorgvuldige selectie van neuropsychologische en gedragstools die op efficiënte wijze verschillende gebieden van de hersenontwikkeling van tieners omarmen. Slechts enkele proeven met n-3 PUFA onder adolescenten ouder dan 11 jaar hebben computergebaseerde neuropsychologische tests gebruikt (Janssen, 2014). Een recente grote gerandomiseerde, gecontroleerde studie onder gezonde jonge volwassenen met behulp van computergestuurde cognitieve tests wees uit dat de reactietijd en het werkgeheugen verbeterden na 6 maanden DHA-suppletie (Stonehouse, 2013). Een dubbelblinde, placebogecontroleerde studie bij kinderen met ADHD (7-12 jaar) vond geen behandelingsassociaties, maar in de observationele gegevens werd een positief verband tussen DHA-niveaus en gecomputeriseerde testscores van verdeelde aandacht gerapporteerd (Milte, 2012) . Er zijn nog geen grote onderzoeken gedaan naar het neuropsychologisch functioneren met behulp van herhaalde computertests bij dezelfde proefpersonen, en dit is nodig om de 'normale' hersenontwikkeling beter te begrijpen.

De specifieke hypothesen zijn:

1. Interventie voor de inname van walnoten gedurende zes maanden zal de neuropsychologische ontwikkeling van tieners uit de algemene bevolking verbeteren. De onderzoekers verwachten na de interventie verschillen te vinden tussen de twee groepen (controle/walnoot).
2. Een interventie voor de inname van walnoten gedurende zes maanden zal de gedragsontwikkeling (sociaal-emotionele ontwikkeling) bij tieners uit de algemene bevolking verbeteren. De onderzoekers verwachten na de interventie verschillen tussen beide groepen te vinden.
3. Interventie met de inname van walnoten gedurende zes maanden zal de beschikbaarheid van n-3 PUFA in het lichaam verhogen, wat zal worden gemeten in een bloedmonster van ten minste 200 tieners. De onderzoekers verwachten na de interventie verschillen te vinden tussen beide groepen (100/100).
4. n-3 PUFA-waarden in het bloed worden in verband gebracht met de ontwikkeling van de hersenen.

Globale doelstelling De globale doelstelling van deze gerandomiseerde, gecontroleerde studie op populatiebasis is om te onderzoeken of de inname van 30 g walnootpitten (of ~1,5 g n-3 PUFA) per dag gunstig is voor de hersenontwikkeling bij tieners. De combinatie van geavanceerde hulpmiddelen voor het beoordelen van hersenfuncties, zoals gecomputeriseerde neuropsychologische tests, zal de precieze gegevens opleveren die nodig zijn om zelfs subtiele veranderingen in de hersenontwikkeling als gevolg van de effecten van de voedingsinterventie te detecteren. Verdere beoordelingen met behulp van gedragsbeoordelingsschalen zullen ons een breder beeld geven van de mogelijke effecten van de interventie.

Specifieke doelen

1. Bepaal de effectiviteit van langdurige interventie (30 g walnootpitten per dag gedurende 6 maanden) bij het verbeteren van de neuropsychologische ontwikkeling. Dit project zal een nieuw inzicht verschaffen in de rol van de inname van walnoten (als surrogaat van n-3 PUFA-inname) in de hersenontwikkeling van tieners. Dit heeft een belangrijke impact op wereldwijde gezondheidsinterventies vanwege de betaalbaarheid van dergelijke interventies in diverse maatschappelijke groepen. Een belangrijk doel van volksgezondheidsonderzoek is het ontwikkelen van effectieve, kosteneffectieve en haalbare gezondheidsaanbevelingen.
2. Bepaal de effectiviteit van langdurige interventie (30 g walnotenpitten per dag gedurende 6 maanden) bij het verbeteren van de gedragsontwikkeling. In combinatie met de neuropsychologische (of cognitieve) ontwikkeling is de gedragsontwikkeling (socio-emotionele) van tieners essentieel voor een bredere beoordeling van de hersenontwikkeling.
3. Onderzoek het effect van de interventie op n-3 PUFA-waarden in het bloed en onderzoek het verband tussen n-3 PUFA-waarden en hersenontwikkeling. Het belang hangt hier af van het begrijpen van de potentiële biologische route tussen de interventie en de ontwikkeling van de hersenen.

Secundaire doelstellingen Het beoordelen van de associatie van voeding gemeten door FFQ en neuropsychologische functie van adolescenten.

Om de associatie van levensstijlgewoonten beoordeeld door algemene gezondheidsvragenlijst en neuropsychologische functie van adolescenten te beoordelen.

Om de associatie van luchtverontreiniging geschat door LUR-modellen en de neuropsychologische functie van adolescenten te beoordelen.

Om de associatie tussen verschillende gedragsgebieden tijdens de adolescentie te beoordelen.

Om de associatie tussen de walnootinterventie en biomarkers gerelateerd aan routes van oxidatieve stress en ontstekingssysteem en hersenfunctie te beoordelen. Deze biomarkers zijn gerelateerd aan kandidaat-circulerende miRNA's uit de hersenen en een panel van metabolieten uit 5 verschillende klassen (acylcarnitines, aminozuren, hexosen, fosfo- en sfingolipiden en biogene aminen).

METHODOLOGIE De wetenschappelijke benadering van WALNUTB bestaat uit een ambitieuze gerandomiseerde gecontroleerde studie in een grote populatie-gebaseerde steekproef. Voorbeeld: De proef omvat 400 gezonde tieners in elke arm (12-15 jaar oud) uit de stad Barcelona (1.900.000 inwoners), de deelnemers worden willekeurig toegewezen aan twee groepen (interventie & controle) en gedurende 6 maanden gevolgd (de Ruyter , 2012) met twee identieke reeksen (voor en na de interventie) van multimodale beoordelingen van de hersenfunctie en biomarkers van n-3 PUFA. Vermogensberekening voor neuropsychologische uitkomsten: 400 deelnemers elk toewijzen aan de interventie- en controlegroep, en zes primaire uitkomsten werden overwogen, met een onderlinge correlatie van 0,25. Er werd aangenomen dat de uitkomsten een gemiddelde van 100 en een standaarddeviatie van 15 hadden, evenveel neuropsychologische scores in de algemene bevolking. Het te detecteren interventie-effect was 3 punten. We hebben een type I-fout van 0,05 overwogen en berekeningen voor multipliciteit gecorrigeerd met behulp van de Benjamini-Hochberg-methode. Er werd uitgegaan van een verlies van 10% van de follow-up. Bovendien gingen we ervan uit dat de uiteindelijke modellen een R2 van 20% hadden. Met al deze overwegingen zou het resulterende onderzoek 95% power hebben om de associatie met ten minste één uitkomst te detecteren, 90% om ten minste twee uitkomsten te detecteren, 80% om ten minste 3 te detecteren, 70% om ten minste 4 te detecteren, 55% om detecteer ten minste 5 en 31% om de associatie met alle zes uitkomsten te detecteren.

WP 1: De walnootinterventie: Ontwerp en setting: Deze proef kan niet geblindeerd worden vanwege de aard van de interventie. De controlegroep krijgt geen interventie, afgezien van algemene aanbevelingen voor gezond eten (zoals in de interventiegroep) en vervolgonderzoeken. Werving: Verpleegkundigen zullen tieners rekruteren (n=400 in elke arm) in samenwerking met 20 middelbare scholen uit Barcelona. Implementatie en therapietrouw: de onderzoekers voeren op leeftijd en geslacht gestratificeerde willekeurige steekproeven uit om proefpersonen toe te wijzen aan een van de twee groepen. Alle gezinnen krijgen een basisgids over het volgen van een gezond voedingspatroon om implementatie en naleving te garanderen. Gezinnen in de interventiegroep krijgen aanvullende instructies over hoe ze de adolescent kunnen stimuleren om 30 g walnoten per dag te eten gedurende 6 maanden, die de onderzoekers gratis verstrekken. De verpleegkundigen nemen elke 3 maanden contact op met de gezinnen voor een kort controlegesprek en het afnemen van een voedselfrequentievragenlijst (FFQ).

WP 2: Veldwerk en neuropsychologische beoordeling: De onderzoekers zullen gecomputeriseerde tests valideren en standaardiseren om de variabiliteit tussen waarnemers tijdens de beoordeling te verminderen en ervoor te zorgen dat gegevens automatisch foutloos worden geregistreerd. Bovendien zullen zelfgerapporteerde en internationaal gevalideerde psychometrische schalen worden gebruikt om sociaal-emotioneel gedrag van adolescenten verder te beoordelen. In dit project zullen de onderzoekers de interactie tussen neuropsychologen en epidemiologen benutten om een ​​reeks neuropsychologische functies te testen die betrekking hebben op de verschillende complexe gedragingen die tijdens de adolescentie worden ontwikkeld.

WP 3: Studie van de interventie-effecten en de rol van omega-3 meervoudig onverzadigde vetzuren: Om de effecten van de interventie te onderzoeken zijn valide metingen van de uitkomsten nodig (WP2), evenals valide metingen van de intermediaire factoren, hierbij geval plasma n-3 PUFA-niveaus. Bloedmonsters worden verzameld bij baseline en na de interventie, gecentrifugeerd en plasmamonsters worden bewaard bij -80°C tot analyse. Statistische analyse: De volgende statistische analyses zullen worden uitgevoerd: 1) Beoordeel het effect van de interventie op de verhouding van n-6 PUFA tot n-3 PUFA (n6-n3 ratio) met behulp van lineaire regressiemodellen aangepast voor basislijnniveaus. 2) Beoordeel het effect van de interventie op de hersenontwikkeling, met behulp van de methode beschreven in 1) hierboven; 3) Beoordeel het effect van de n6-n3-ratio op de hersenontwikkeling bij baseline, en van de verandering van de n6-n3-ratio op de verandering van de hersenontwikkeling vanaf baseline tot follow-up. 4) Beoordeel het aandeel van het effect van de interventie op de ontwikkeling van de hersenen dat wordt gemedieerd door verandering van de n6-n3-ratio. Dit aandeel kan worden berekend door resultaten van modellen met en zonder bemiddelaar te vergelijken. Analyses 1), 2) en 3) (d.w.z. interventie) zullen gebaseerd zijn op intention-to-treat, d.w.z. interventie (nee/ja) gebruiken ongeacht therapietrouw, om de effecten van het beleid in te schatten (d.w.z. het eten van 30 g walnoten per dag stimuleren), in plaats dan het effect van walnotenconsumptie.

Tijdsbestek: De onderzoekers verwachten de werving en het ontwerp van de interventie te doen en een pilot uit te voeren gedurende de eerste 12 maanden (lopend sinds januari 2015), en de interventie te implementeren en de follow-up uit te voeren gedurende 12-24 maanden. De basis- en eindbeoordelingen zullen na 24 maanden zijn voltooid (als de onderzoekers 2015 meetellen), de totale duur van het veldwerk is twee jaar en een derde jaar zal nodig zijn om data-analyses uit te voeren.