Kofeina, DNA i funkcje poznawcze

Podwójnie ślepy, kontrolowany placebo projekt krzyżowy, który obejmuje naprzemienne okresy „długoterminowej” ekspozycji na kofeinę i abstynencję, zostanie zastosowany do zbadania międzyosobniczego wpływu kofeiny na zdolności poznawcze. Procedura, której uczestnicy muszą przestrzegać w każdym z czterech tygodni badania, została szczegółowo opisana poniżej.

1. Wizyta wyjściowa: kwestionariusz wyjściowy, antropometria, zapoznanie się z procedurami i zadaniami badawczymi. Uczestnicy otrzymają suplementację na tydzień 1 (n=18 kapsułek) i fiolki ze śliną (n=6) do pobrania próbki śliny. Uczestnicy otrzymają również kawę bezkofeinową, herbatę i kakao, w zależności od preferencji.
2. Dni 1-6: kapsułki placebo lub kofeiny x 3 dziennie o godzinie 09.00, 11.00 i 15.00. Zgodność z suplementacją kofeiną i placebo będzie oceniana poprzez pobranie próbki śliny codziennie o godzinie 17.00 dla każdego z dni długotrwałej suplementacji. Stężenia kofeiny we krwi i ślinie są ze sobą silnie skorelowane, a poziom zazwyczaj wzrasta stopniowo w ciągu dnia (ze względu na sporadyczne spożywanie napojów zawierających kofeinę). Najlepszym testem biologicznym dziennego spożycia kofeiny na pojedynczej próbce są próbki pobrane późnym popołudniem (James, 1994; James i Rogers, 2005).
3. Dzień 5 i 6: W ramach przygotowań do dni „wyzwania” i kontroli czynników środowiskowych, które, jak wykazano, wpływają na indukowalność enzymu CYP1A2, uczestnicy zostaną poproszeni o powstrzymanie się od alkoholu przez 48 godzin i unikanie forsownych ćwiczeń przez 24 godziny przed prób i unikać spożywania pokarmów roślin krzyżowych (brokuły i brukselka) (Gunes i Dahl, 2008). Na koniec uczestnicy otrzymają dzienniczki dietetyczne, w których będą rejestrować wszystkie posiłki i napoje spożywane w ciągu 24 godzin przed wszystkimi czterema próbami eksperymentalnymi.
4. Dzień 7 (dzień eksperymentu): Uczestnicy zostaną poproszeni o zgłoszenie się do laboratorium po nocnym poście i postąpią zgodnie z procedurą pokazaną poniżej:

09:00: Próbka śliny przed suplementacją i zadania poznawcze

09:30: Suplementacja 3 mg/kg masy ciała kofeiny lub placebo

10:30: Pierwsza próbka śliny po suplementacji i zadania poznawcze

12:30: Druga próbka śliny po suplementacji i zadania poznawcze

13:00: Posiłek składający się z soku owocowego lub napoju bezalkoholowego i kanapki z serem

15:30: Trzecia próbka śliny po suplementacji i zadania poznawcze

Próbki śliny będą pobierane po przyjeździe oraz 1, 3 i 6 h po suplementacji. Pierwsza próbka zostanie pobrana w celu sprawdzenia przestrzegania wymogu nieprzyjmowania porannej suplementacji, a więc abstynencji kofeinowej, niezależnie od ramienia badania. Wykazano, że 1 mg/kg kofeiny powoduje, że poziom kofeiny w osoczu wynosi około 1 μg/ml, a stężenie kofeiny w ślinie może wynosić około 70% poziomu w osoczu (Walther i in., 1983). Średnie poziomy kofeiny w ślinie poniżej 1 μg / ml były wcześniej zgłaszane w przypadku całonocnej abstynencji kofeinowej (Evans i Griffiths, 1999). Po leczeniu kofeiną poziom kofeiny w ślinie pomoże w określeniu metabolizmu kofeiny (Dodd i in., 2015).

Suplement będzie połykany popijając wodą proporcjonalnie do masy ciała uczestnika (3 ml/kg masy ciała). Podczas dni eksperymentalnych uczestnicy będą proszeni o spożywanie wody ad libitum w pierwszej próbie i taką samą objętość w kolejnych próbach. Zostaną również poproszeni o unikanie ćwiczeń pomiędzy próbami.

Zadania poznawcze będą wykonywane w czterech punktach czasowych: przed i 1, 3 i 6 godzin po suplementacji. Podczas stosowania bezwodnej kofeiny w kapsułkach, szczytowe stężenie kofeiny występuje zwykle około 1 godziny po spożyciu (Graham, 2001). Dlatego pomiar metabolitów kofeiny przez 1 godzinę po spożyciu kofeiny mierzyłby głównie wchłanianie kofeiny, a nie metabolizm, który jest określany przez enzym CYP1A2. Dlatego badania nad wpływem genotypów CYP1A2 na działanie kofeiny powinny koncentrować się na stosowaniu protokołów trwających >1 h, ponieważ efekty te mogą być bardziej widoczne w zdarzeniach trwających dłużej niż 1 h, gdzie metabolizm kofeiny może mieć wyraźniejszy efekt. Należy również zauważyć, że okres półtrwania kofeiny u większości dorosłych wynosi średnio 4-6 godzin (Nehlig, 2018) i nie wiadomo jeszcze, w jakim stopniu metabolizm kofeiny jest zmieniony między szybko a wolno metabolizującymi. Dlatego nie wiadomo, w jakim momencie wystąpiłaby wystarczająco duża różnica w poziomach kofeiny we krwi między osobami szybko i wolno metabolizującymi, aby mieć znaczący wpływ na ergogeniczność kofeiny (Southward i in., 2018). Z tego powodu wybraliśmy 3 różne punkty czasowe po suplementacji, aby ukończyć zadania poznawcze: Wybrano 1 godzinę po suplementacji, aby umożliwić porównanie z kilkoma wcześniejszymi badaniami kofeiny, ponieważ jest to najczęściej używany punkt czasowy do testowania wydajności poznawczej po suplementacji w literaturze (Carswell et al., 2020). Dodaliśmy również punkty czasowe 3 i 6 godzin po suplementacji, ponieważ mieszczą się one w średnim zakresie okresu półtrwania kofeiny i aby zbadać różnice w wydajności między „szybkimi” i „wolnymi” metabolizatorami. Stawiamy hipotezę, że osoby, które szybciej metabolizują kofeinę, nie utrzymają wysokiego poziomu kofeiny w ślinie przez całe 6-godzinne wydarzenie w porównaniu z osobami o wolniejszym metabolizmie kofeiny.

Na koniec każdego dnia eksperymentalnego uczestnicy otrzymają kapsułki na następny tydzień, a także fiolki do pobierania próbek śliny z kofeiną.

Po dostarczeniu próbki będą przechowywane w stanie zamrożonym w temperaturze -20°C do czasu analizy. Poziomy kofeiny w ślinie będą mierzone przy użyciu techniki immunoenzymatycznej (EMIT) metodą spektrofotometryczną. Test EMIT jest jednorodnym testem immunoenzymatycznym przeznaczonym do oznaczania kofeiny jako metabolitu i będzie preferowany ze względu na to, że jest mniej inwazyjny niż użycie kofeiny w surowicy i okazał się wiarygodny i powtarzalny (Tripathi i in., 2015). Stężenia kofeiny w surowicy powyżej 30 μg / ml wymagają rozcieńczenia podczas analizy za pomocą testu EMIT.