Cafeïne, DNA en cognitie

Een dubbelblind, placebogecontroleerd cross-overontwerp met afwisselende perioden van 'langdurige' cafeïneblootstelling en onthouding zal worden gebruikt om de interindividuele effecten van cafeïne op cognitieve prestaties te onderzoeken. De procedure die deelnemers tijdens elk van de vier weken van het onderzoek moeten volgen, wordt hieronder in detail beschreven.

1. Baseline-bezoek: baseline-vragenlijst, antropometrie, vertrouwd maken met studieprocedures en -taken. Deelnemers krijgen supplementen van week 1 (n = 18 capsules) en speekselflesjes (n = 6) voor het verzamelen van speekselmonsters. Deelnemers krijgen ook cafeïnevrije koffie, thee en cacao, afhankelijk van hun voorkeur.
2. Dag 1-6: placebo- of cafeïnecapsules x 3 per dag om 09.00, 11.00 en 15.00 uur. Naleving van de cafeïne- en placebosuppletie zal worden beoordeeld door een speekselmonster elke dag om 17.00 uur voor elk van de dagen op langdurige suppletie. Cafeïneconcentraties in bloed en speeksel correleren sterk, en de niveaus nemen doorgaans progressief toe gedurende de dag (als gevolg van intermitterende consumptie van cafeïnedranken). De beste single-sample bioassay van de dagelijkse cafeïne-inname wordt geleverd door monsters die in de late namiddag zijn verkregen (James, 1994; James & Rogers, 2005).
3. Dag 5 en 6: Ter voorbereiding op de 'challenge'-dagen en om te controleren op omgevingsfactoren waarvan is aangetoond dat ze de induceerbaarheid van het CYP1A2-enzym beïnvloeden, wordt de deelnemers gevraagd om zich gedurende 48 uur te onthouden van alcohol en 24 uur voor de aanvang van de training zware inspanning te vermijden. proeven en consumptie van kruisbloemige voedingsmiddelen (broccoli en spruitjes) vermijden (Gunes & Dahl, 2008). Ten slotte krijgen de deelnemers dieetdagboeken om alle voedingsmiddelen en dranken die gedurende de 24 uur vóór alle vier de experimentele proeven zijn geconsumeerd, vast te leggen.
4. Dag 7 (experimentele dag): Deelnemers wordt gevraagd om zich na een nacht vasten aan het laboratorium te presenteren en ze volgen de onderstaande procedure:

09:00: Pre-suppletie speekselmonster & cognitieve taken

09:30: Suppletie met 3 mg / kg body mass cafeïne of placebo

10:30: Eerste speekselmonster na suppletie en cognitieve taken

12:30: Tweede speekselmonster na suppletie & cognitieve taken

13.00 uur: Een maaltijd bestaande uit vruchtensap of frisdrank en een broodje kaas

15:30: Derde speekselmonster na suppletie & cognitieve taken

Speekselmonsters worden genomen bij aankomst en 1, 3 en 6 uur na suppletie. Het eerste monster zal worden genomen om na te gaan of wordt voldaan aan de eis om hun ochtendsuppletie niet in te nemen, dus onthouding van cafeïne, ongeacht de onderzoeksarm. Het is aangetoond dat 1 mg/kg cafeïne resulteert in cafeïneplasmaspiegels van ongeveer 1 μg/ml en dat de cafeïneconcentratie in het speeksel naar verwachting ongeveer 70% van de plasmaspiegels bedraagt ​​(Walther et al., 1983). Gemiddelde speekselcafeïnegehalten van minder dan 1 μg / ml zijn eerder gerapporteerd voor cafeïneonthouding gedurende de nacht (Evans & Griffiths, 1999). Na behandeling met cafeïne zal het cafeïnegehalte in het speeksel helpen bij het bepalen van het cafeïnemetabolisme (Dodd et al., 2015).

De suppletie wordt ingenomen met water in verhouding tot het gewicht van de deelnemer (3 ml/kg lichaamsgewicht). Tijdens de experimentele dagen wordt de deelnemers gevraagd om ad libitum water te consumeren in hun eerste proef en een gelijk volume in de volgende proeven. Ze zullen ook worden gevraagd om lichaamsbeweging tussen de proeven te vermijden.

De cognitieve taken worden op vier tijdstippen uitgevoerd: voor en 1, 3 en 6 uur na de suppletie. Bij gebruik van watervrije cafeïne in capsules, treedt de piekconcentratie van cafeïne gewoonlijk ongeveer 1 uur na inname op (Graham, 2001). Daarom zou het meten van cafeïnemetabolieten gedurende 1 uur na inname van cafeïne voornamelijk de cafeïneabsorptie meten en niet het metabolisme, dat wordt bepaald door het CYP1A2-enzym. Onderzoeken die de effecten van CYP1A2-genotypes op de effecten van cafeïne onderzoeken, zouden zich dus moeten concentreren op het gebruik van protocollen die >1 uur duren, aangezien deze effecten duidelijker kunnen zijn bij gebeurtenissen die langer dan 1 uur duren, waarbij het metabolisme van cafeïne een meer uitgesproken effect kan hebben. Er moet ook worden opgemerkt dat de halfwaardetijd van cafeïne bij de meeste volwassenen gemiddeld 4-6 uur is (Nehlig, 2018) en het is nog niet bekend in welke mate het metabolisme van cafeïne verandert tussen snelle en langzame metaboliseerders. Daarom is het niet bekend op welk tijdstip er een voldoende groot verschil zou zijn in de circulerende niveaus van cafeïne tussen snelle en langzame metaboliseerders om een ​​significante invloed te hebben op de ergogeniciteit van cafeïne (Southward et al., 2018). Om deze reden hebben we 3 verschillende tijdstippen na suppletie geselecteerd om de cognitieve taken te voltooien: 1 uur na suppletie werd geselecteerd om vergelijking met verschillende eerdere cafeïnestudies mogelijk te maken, omdat dit het meest gebruikte tijdstip is om cognitieve prestaties post-suppletie te testen. suppletie in de literatuur (Carswell et al., 2020). We hebben ook de tijdstippen van 3 uur en 6 uur na suppletie toegevoegd, omdat deze binnen de gemiddelde halfwaardetijd van cafeïne vallen en om de verschillen in prestatie tussen 'snelle' en 'langzame' metaboliseerders te onderzoeken. We veronderstellen dat degenen die cafeïne sneller metaboliseren, geen hoge speekselniveaus van cafeïne zouden behouden tijdens het evenement van 6 uur in vergelijking met degenen met een langzamer metabolisme van cafeïne.

Aan het einde van elke experimentele dag krijgen de deelnemers de capsules voor de volgende week, evenals de flesjes voor speekselcafeïnemonsters.

Zodra de monsters zijn verstrekt, worden ze tot analyse bevroren bij -20 °C. Het cafeïnegehalte in het speeksel wordt gemeten met behulp van de Enzyme Multiplied Immunoassay Technique (EMIT) door middel van een spectrofotometrische methode. De EMIT-assay is een homogene enzym-immunoassay bedoeld voor gebruik bij het bepalen van cafeïne als metaboliet en heeft de voorkeur aangezien het minder invasief is dan het gebruik van serumcafeïne en betrouwbaar en reproduceerbaar is gebleken (Tripathi et al., 2015). Serumcafeïnegehalten van meer dan 30 μg / ml vereisen verdunning bij analyse met EMIT-assay.