Cognitie, flavonoïden, lichaamsbeweging, darmmicrobioom

Deze gerandomiseerde klinische studie (RCT) is ontworpen om het effect te onderzoeken van twaalf weken durende inname van bosbessen (52 g gevriesdroogd poeder per dag, overeenkomend met 2 kopjes verse bosbessen per dag) met of zonder stevig wandelen (vijf sessies van 45 minuten onder toezicht per dag). week) over de cognitieve functie bij gezonde oudere volwassen deelnemers. Een belangrijk doel is om te bepalen of dit potentiële voordeel wordt gemedieerd door veranderingen in het darmmicrobioomprofiel en een toename van uit de darm afkomstige fenolen. Oudere volwassen deelnemers (n=240, met een doel van 200 personen die alle procedures voltooien) worden gerandomiseerd in een van de vier groepen: bosbessen-wandelen, bosbessen-stretchen, placebo-lopen en placebo-stretchen. De bosbessen- en placebopoedersupplementen worden ingenomen via dubbelblinde procedures. Bloed-, urine- en ontlastingsmonsters worden vóór het onderzoek verzameld, en daarna opnieuw na 6 en 12 weken. Cognitieve functie en cardiorespiratoire fitheid zullen op dezelfde tijdstippen worden gemeten. Deelnemers worden beoordeeld op verwerkingssnelheid, episodisch geheugen, werkgeheugen en aanhoudende aandacht met behulp van de Cambridge Neuropsychological Test Assessment Battery (CANTAB, Cambridge Cognition, Ltd) (laboratorium van Dr. Carol Cheatham, UNC Chapel Hill). Urinemonsters zullen worden geanalyseerd op uit de darmen afkomstige fenolmetabolieten via vloeistofchromatografie-tandem MS/MS (laboratorium van Dr. Mary Ann Lila, NCSU). Taxonomische en functionele profielen uit metagenomische sequencing van de ontlastingsmonsters zullen worden verkregen (UNC Chapel Hill).

Werving. Gezonde oudere volwassen deelnemers (240 om te beginnen, 200 om te eindigen) zullen worden gerekruteerd uit het grootstedelijk gebied van Charlotte, NC. Er zullen gezonde, niet-rokende, fysiek inactieve mannelijke en vrouwelijke deelnemers (gericht op de leeftijd van 65-85 jaar, BMI lager dan 35) met cognitieve veranderingen worden geselecteerd die voldoen aan de inclusie- en exclusiecriteria.

Ontwerp. Deze studie zal gebruik maken van een gerandomiseerd, dubbelblind, placebogecontroleerd onderzoeksontwerp met parallelle groepen, waarbij deelnemers (60) worden toegewezen aan een van de vier armen gedurende de proefperiode van 12 weken: bosbes en wandelen; bosbessen en stretchen; placebo en wandelen; placebo en stretchen.

Schema LAB TESTEN BEZOEK #1: Oriëntatie en toestemming/baseline cognitieve testen (ongeveer 2 uur).

A. ORIËNTATIE EN TOESTEMMING (15 min): Potentiële onderzoeksdeelnemers die op wervingsberichten reageren, komen op een toegewezen tijdstip naar het AppState Human Performance Lab. De onderzoeksprocedures worden grondig uitgelegd door de onderzoeksmanager (Dr. Camila Olson, Human Performance Lab, HPL) tijdens het toestemmingsproces. De proefpersonen ondertekenen vrijwillig het toestemmingsformulier.

B. MoCA (5 min): Deelnemers melden zich bij het laboratorium van Dr. Cheatham (UNC Chapel Hill, Nutrition Research Institute, NCRC) waar ze cognitieve tests zullen ondergaan met behulp van de MoCA. Deelnemers worden getest op cognitieve achteruitgang met behulp van de Montreal Cognitive Assessment (MoCA). MoCA bestaat uit acht secties om het herinneringsgeheugen, de uitvoerende functie, aandacht, oriëntatie, abstractie, visueel-ruimtelijke vaardigheden en naamgeving te testen. Milde cognitieve achteruitgang wordt gedefinieerd als een score van 1 - 1,5 SD onder de norm op de MoCA. Dit criterium werd in eerder werk bij de NCRC met groot succes toegepast (PMID: 36066009). Degenen die onder de grenswaarde van 1,5 SD scoren, worden doorverwezen naar hun huisarts. Proefpersonen die binnen 1 SD van de norm scoren, mogen niet deelnemen aan het onderzoek en worden uitgesloten van verdere deelname. C. CANTAB (30 min): Proefpersonen die in aanmerking komen voor het onderzoek met behulp van de MoCA-criteria zullen verder worden getest in het laboratorium van Cheatham op cognitief functioneren met behulp van de Cambridge Neuropsychological Test Assessment Battery (CANTAB, Cambridge Cognition, Ltd). De CANTAB is een gestandaardiseerd en geautomatiseerd instrument met geautomatiseerde gegevensverzameling. Deelnemers worden beoordeeld op verwerkingssnelheid, episodisch geheugen, werkgeheugen en aanhoudende aandacht. De CANTAB is gevalideerd voor de beoordeling van cognitieve achteruitgang en zal worden gebruikt om de bevindingen uit de andere beoordelingen te valideren. De gekozen CANTAB-verzameling van subtests (zie hieronder) is in Cambridge ontworpen om cognitieve achteruitgang te beoordelen en er is aangetoond dat deze gevoelig is voor verslechtering van cognitieve vaardigheden, zelfs op de korte termijn. Het voltooien van de 5 subtests duurt ongeveer 30 minuten. De taken worden uitgevoerd op een touchscreencomputer. Subtests van de CANTAB die in de batterij moeten worden opgenomen: Motorcontroletaak - om de deelnemer vertrouwd te maken met het aanraakscherm; Snelle visuele informatieverwerking -test van aanhoudende visuele aandacht; Gekoppeld Associate Learning -test van geheugen en leren; Reactietijd -test van eenvoudige en keuzereactietijd; Ruimtelijk werkgeheugen -test van het vasthouden van ruimtelijke informatie.

D. ERP (30 min): Proefpersonen zullen ook worden beoordeeld met behulp van elektrofysiologische procedures (ERP) in het laboratorium van Cheatham. Om ERP-gegevens te verzamelen, wordt de deelnemer uitgerust met een Geodesic Sensor Net (GSN; Electrical Geodesic, Inc.), bestaande uit een array van 128 sensoren. De GSN is eenvoudig aan te brengen, comfortabel en relatief niet-invasief. De GSN bestaat uit Ag/AgCl-sensoren in een geodetische spanningsstructuur met elastische zwemvliezen. Het hoofd van de deelnemer wordt gemeten om er zeker van te zijn dat het juiste net wordt gebruikt en om de hoofdhuid bij de top te markeren voor een juiste plaatsing van het net. De GSN wordt gedrenkt in een oplossing van kaliumchloride en warm water.

Overtollige oplossing wordt van het net verwijderd, zodat deze niet in de ogen van de deelnemer druppelt. Het net wordt zorgvuldig over het hoofd van de deelnemer gespannen, waarbij de hoekpuntelektrode overeenkomt met de hoekpuntmarkering en de oorelektroden met de preauriculaire punten. De kinband en de zijspanbanden worden strakgetrokken en de sensoren worden allemaal gecontroleerd om er zeker van te zijn dat ze loodrecht op en in contact staan ​​met de hoofdhuid. Het aanbrengen van het net vergt slechts ongeveer 5 minuten en wordt goed verdragen. Er wordt een foto gemaakt van de netplaatsing en de impedanties worden vervolgens gecontroleerd. Eventuele sensoren die niet goed lezen, worden afgesteld en met een pipet wordt een kleine hoeveelheid elektrolytoplossing op de spons van de sensor aangebracht. Wanneer de impedanties binnen de geaccepteerde limieten liggen, gaat de deelnemer voor de monitor zitten in de deelnemerskamer (gescheiden van de controlekamer). Een camera, die tijdgebonden is op de verzamelde gegevens, zal de deelnemer opnemen tijdens de presentatie van de foto's. Met behulp van het Smart-Eye eye-trackingsysteem verzamelen we informatie over de kijkrichting en oogknipperingen. Dit systeem is het enige systeem op de markt dat geïntegreerde, compacte EEG en hoofd- en oogtracking op afstand biedt voor het koppelen van aandacht, tijd-aan-taak, pupillometrie en oogknipperingen aan het lopende EEG. Gegevens worden continu geregistreerd en offline in vensters rond de stimulipresentatie geplaatst. Zodra het net op zijn plaats ligt, neemt de deelnemer deel aan de drie cognitieve tests. Voor de n-back werkgeheugentaak zien de deelnemers een reeks letters verschijnen op het computerscherm en drukken ze op een knop wanneer het doelwit wordt gedetecteerd. Het doel in een 2-terug-taak wordt geïdentificeerd als een letter die overeenkomt met de letter die letter-voor-laatste (2-terug) verscheen. Brieven die niet aan de definitie voldoen behoeven geen reactie. Er is aangetoond dat het gebruik van deze taak die taken kan voorspellen waarin de cognitieve achteruitgang snel zal zijn. Om de visuele mismatch-negativiteitscomponent van de N200 (aandacht) te beoordelen, wordt de deelnemer geïnstrueerd zich te concentreren op het midden van het scherm. Bij een verhouding van 16:1:1 (standaarden:doelen:afwijkingen) doorloopt de computer de taak willekeurig. Wanneer een gedefinieerd doel verschijnt, drukt de deelnemer op de knop. Alle andere stimuli vereisen geen reactie. Deze taak vereist een scherpe aandachtsfocus en er is aangetoond dat deze gevoelig is voor milde cognitieve stoornissen.

E. Stressvragenlijsten (15 min): De proefpersonen vullen vragenlijsten in die angst en stressvolle levensgebeurtenissen beoordelen.

F. Human Performance Lab-vragenlijsten en -kits (15 min): De proefpersonen keren terug naar het Human Performance Lab en vullen een onderzoek naar fysieke activiteit (International Physical Activity Questionnaire, IPAQ) en de medische gezondheidsvragenlijst (MHQ) in. De proefpersonen ontvangen (van Dr. Olson) een driedaags voedseloverzicht, een ontlastingsverzamelingskit en een 24-uurs urineverzamelingskit, met volledige instructies (zie bijgevoegde documenten). Het driedimensionale voedselrecord wordt voltooid op de donderdag-, vrijdag- en zaterdagperiode vóór Labbezoek #2. Urine- en ontlastingsmonsters worden de dag vóór laboratoriumbezoek #2 verzameld. Proefpersonen ontvangen data/tijden voor aanvullende laboratoriumbezoeken.

LAB TESTEN BEZOEK #2: Fitnesstesten vóór het onderzoek en monsterafname, en start van Blueberry/Placebo-suppletie (1,5 uur).

A. BLOED-, URINE-, ONTVANGSTMONSTERS: Ongeveer een week na laboratoriumbezoek nr. 2 zullen de deelnemers zich 's ochtends in nuchtere toestand op de toegewezen tijden bij de HPL melden. Deelnemers leveren hun driedaagse voedselgegevens en ontlastings- en 24-uurs urinemonsters in. Bloedmonsters (maximaal 35 ml) worden door getrainde flebotomisten uit een armader afgenomen terwijl de deelnemers zitten.

B. LICHAAMSAMENSTELLING: Lengte en gewicht worden gemeten met behulp van een stadiometer en een balansweegschaal. De seca medical Body Composition Analyzer (mBCA) (Hannover, MD) zal worden gebruikt om de lichaamssamenstelling te meten via 8-punts BIA, terwijl deelnemers met blote voeten op voetelektroden staan ​​en de elektroden met beide handen op de zijhekken vastgrijpen. De seca mBCA biedt verschillende interessante metingen, waaronder vetmassa, vetvrije massa, skeletspiermassa, visceraal vet, totaal lichaamswater en extracellulair water.

C. GEREGISTREERDE OEFENINGSTEST: Deelnemers worden getest op hun maximale aerobe capaciteit (VO2max) tijdens een graduele loopbandtest met de Cosmed CPET metabolische kar. Deelnemers doen eerst een warming-up op de loopband om te laten zien dat ze vrij op de loopband kunnen lopen. Deelnemers lopen tegen een geleidelijk toenemende belasting (Bruce-protocol) totdat de maximale inspanning is bereikt en de deelnemer vrijwillig stopt met trainen. De belangrijkste uitkomstmaat is de piek-VO2 of het aantal milliliters zuurstof dat kan worden geconsumeerd voor elke kilogram lichaamsgewicht bij maximale inspanning. Het Cosmed CPET-metabolische systeem (Rome, Italië) zal via een gezichtsmasker aan de deelnemer worden bevestigd voor continue meting van metabolische factoren (zuurstofverbruik, ventilatiesnelheid, ademhalingsfrequentie, ademhalingsuitwisselingsratio). Een borsthartslagmeter geeft de hartslag weer in slagen per minuut. De beoordeling van de waargenomen inspanning (RPE) wordt beoordeeld aan de hand van een schaal van 6 tot 20. Gegevens worden geregistreerd aan het einde van elke fase van 3 minuten en op het punt van maximale inspanning, en submaximale/maximale veranderingen vóór en na 12 weken training zullen worden gebruikt als criteria voor het beoordelen van veranderingen in de cardiorespiratoire conditie. Het aerobe trainingsvoorschrift voor het trainingsprogramma van 12 weken zal gebaseerd zijn op de maximale hartslag (MHR) en de rusthartslag (RHR) gemeten tijdens de basislijntest. Test- en veiligheidsprocedures zullen onder IRB-richtlijnen staan ​​voor gezonde oudere deelnemers, en de onderzoeksarts zal toezicht houden op de testprocedures.

D. SUPPLEMENTEN: Elke deelnemer krijgt een voorraad vacuümverzegelde pakjes gecodeerd gelyofiliseerd wilde bosbessenpoeder of placebo (52 g per dag) voor 6 weken. Het lowbush gevriesdroogde poeder van wilde bosbessen zal worden geleverd door de Wild Blueberry Association of North America, Old Town, ME en gevriesdroogd door FutureCeuticals (Momence, IL). Het op vezels en koolhydraten afgestemde placebo-bosbessenpoeder zal door NCSU worden ontwikkeld met behulp van een formule uit eerdere onderzoeken: bosbessensmaak en -aroma (8,9%), kleurstof (1,05% paars meer, 0,75% rood meer, 0,45% blauw 2 meer, 0,03% rode kleurstof, 0,008% blauwe 2 kleurstof), glucose (32%), fructose (35,5%), citroenzuur (0,77%), cellulose (15%), fibersol-2 (1,8%), xanthaangom (1%), pectine (1,09%) en silica (0,99%). De bosbessen- en placebopoeders worden verpakt in het NCRC NC Food Innovation Lab. Deelnemers zullen worden geïnstrueerd dat de bosbessen- of placebopoeders tot gebruik in de vriezer in de meegeleverde pakketten moeten worden bewaard. Er worden instructies gegeven om de supplementen in gesplitste doses te consumeren (de helft bij het ontbijt en de andere helft bij de lunch), gemengd in dranken, yoghurt of ander voedsel. Als een onderzoeksdeelnemer de supplementdosis op een bepaalde dag of twee niet inneemt, wordt hem of haar gevraagd 1 extra pakket per dag toe te voegen totdat hij/zij weer op schema is. Deelnemers aan het onderzoek nemen contact op met de onderzoeksmanager (ASU-NCRC@appstate.edu) als ze het supplement 3 dagen of langer niet consumeren, en bespreek of ze al dan niet willen stoppen met de studie. Naleving van het suppletieregime zal worden beoordeeld via regelmatige e-mailberichten en een telling van het aantal geretourneerde pakketten op de tijdstippen van 6 en 12 weken.

LAB TESTEN BEZOEKEN #3, 4 en #5, 6 Deze zelfde basisprocedures zullen worden herhaald na 6 en 12 weken, behalve dat bij bezoeken #3 en #5 geen proefpersonen betrokken zullen zijn die het toestemmingsproces doorlopen en de medische gezondheidsvragenlijst invullen , en dat bezoek #6 omvat niet het verstrekken van aanvullende supplementenpakketten aan de proefpersonen.

12 WEKEN GEWILLIGE KLINISCHE PROEF: 60 TRAININGSSESSIES OP DE NORTH CAROLINA RESEARCH CAMPUS (NCRC, Kannapolis, NC)

• Deelnemers zullen deelnemen aan begeleide fysieke activiteitssessies (5 SESSIES PER WEEK, 45 MIN PER SESSIE) en consumeren 52 gram per dag gevriesdroogd bosbessenpoeder of placebo.
• Deelnemers zullen gedurende 12 weken gedurende 5 dagen per week gedurende 12 weken 45 minuten per dag begeleide oefeningen doen (stevig wandelen met hartslagmeters of niet-aerobe rekoefeningen op de vloer). De oefensessies worden in kleine groepen onder begeleiding uitgevoerd. Oefenbegeleiders worden getraind in reanimatie en er komt een AED-apparaat bij de deur van het Human Performance Lab (in het gebouw naast het loopovaal).
• Wandelsessies worden onder begeleiding buiten gehouden op de NCRC-baan. De trainingshartslag en de totale gelopen afstand worden geregistreerd. Op dagen met slecht weer lopen de proefpersonen overdekt (parkeergarage NCRC) of op loopbanden in het Human Performance Lab.
• De hartslag tijdens de fysieke activiteitssessies wordt gemeten met een FitBit Inspire. Wandelaars zullen de intensiteit geleidelijk verhogen met een doel van 60% van de hartslagreserve (gebaseerd op gegevens van de graduele inspanningstest).
• Het stretchprogramma wordt begeleid en uitgevoerd in het Human Performance Lab op matten. De sessie begint met een warming-up van 5 tot 10 minuten bij lichte activiteit (bijvoorbeeld rustig wandelen met lichte gymnastiek). Na de warming-up doen de deelnemers per sessie 8 tot 10 rekoefeningen onder begeleiding van een oefenbegeleider. Elke rekoefening wordt 10 tot 30 seconden vastgehouden op het punt waarop u licht ongemak ervaart. De flexibiliteitsoefening wordt herhaald voor twee tot vier herhalingen, waarbij de deelnemers streven naar een totale rektijd van 60 seconden per flexibiliteitsoefening (bijvoorbeeld vier rekoefeningen van 15 seconden). Oefenbegeleiders zullen tijdens de eerste sessie een volledige oriëntatie op de rekoefeningen geven.
• Er worden elk semester twee primaire cohorten (elk 40, loop- en stretchgroepen) gepland gedurende een periode van drie maanden (september tot en met november en februari tot en met april) gedurende een periode van drie jaar. Van de 240 deelnemers die elk jaar aan het onderzoek deelnemen, zullen er naar verwachting 200 alle fasen met succes voltooien. De retentie wordt gemaximaliseerd door regelmatig contact met de deelnemers tijdens begeleide oefensessies en via regelmatige e-mailberichten. Elke dag van de werkweek worden er drie oefenmomenten aangeboden (7.00 uur, 9.00 uur, 16.00 uur). Als deelnemers een oefensessie missen, is er wekelijks gelegenheid om inhaalsessies bij te wonen (zaterdagochtend). Als een deelnemer aan het onderzoek 3 of meer dagen bewegingstraining mist, neemt de onderzoeksmanager contact op met de deelnemer en bespreekt hij of hij al dan niet wil stoppen met het onderzoek.