Nozes, ácidos graxos poliinsaturados de cadeia longa e desenvolvimento do cérebro adolescente (WALNUTs)

Adolescência, uma importante janela de oportunidade e vulnerabilidade para o desenvolvimento do cérebro Embora menos estudada, a adolescência também é um período crítico do desenvolvimento do cérebro. O cérebro passa por importantes mudanças organizacionais, com o ressurgimento do hormônio liberador de gonadotrofinas desencadeando uma cascata de processos dependentes de hormônios. Outros processos biológicos envolvem fatores epigenéticos, que são altamente sensíveis ao ambiente e podem, portanto, tornar esse período de crescimento mais vulnerável a insultos externos (Morrison, 2013). Além disso, o córtex pré-frontal, que realiza funções importantes como comportamentos guiados internamente (controle da emoção), pensamento lógico, memória de trabalho e habilidades de organização (função executiva), é a última região do cérebro a amadurecer (início dos 20 anos). A plasticidade sináptica do córtex pré-frontal é acentuada durante a adolescência, um processo que envolve perda de densidade da substância cinzenta e aumento do volume da substância branca, fluxo sanguíneo cerebral e poda sináptica. A adolescência é também um período de refinamento da conectividade cerebral e de comportamentos complexos (Selemon, 2013). É amplamente reconhecido que a plasticidade sináptica do cérebro diminui com a idade (Morrison, 2013; Selemon, 2013), mas esse padrão não parece seguir uma tendência linear, e a adolescência é um período importante durante o qual o desenvolvimento do cérebro pode ser aprimorado e protegida de riscos ambientais com consequências de longo prazo (tudo, desde a poluição do ar até o estresse social). Há uma necessidade de maior compreensão das vias biológicas pelas quais o ambiente afeta o desenvolvimento do cérebro humano, particularmente durante a adolescência, quando os comportamentos mais complexos são refinados para a sofisticação da vida adulta.

Ácidos graxos poliinsaturados de cadeia longa, nozes e desenvolvimento cerebral A nutrição durante a gravidez, lactação, infância e adolescência tem uma influência fundamental no desenvolvimento geral. Os ácidos graxos essenciais são ácidos poliinsaturados de cadeia longa (LCPUFAs) que o corpo não consegue sintetizar por si só, e devem ser obtidos através da dieta (principalmente de peixes oleosos, sementes e nozes). Três desses ácidos graxos desempenham um papel essencial no desenvolvimento do cérebro: ômega-3 (ácidos docosahexaenóico (DHA) e eicosapentaenóico (EPA)) e ômega-6 (ácido araquidônico (AA)) (McCann, 2005). Os LCPUFAs compreendem aproximadamente 15 a 30% do peso seco do cérebro (Hallahan, 2005) e estão envolvidos na função e arquitetura do sistema nervoso central em vários estágios da vida. Estudos mostram que o DHA regula os sistemas de neurotransmissão, como os sistemas serotoninérgicos, dopaminérgicos, norepinefrinérgicos e acetilcolinérgicos (Fontani, 2005). De todas as plantas comestíveis, as nozes têm o nível mais alto do ácido graxo ômega-3, ácido alfa-linolênico (ALA). O ALA é o precursor do DHA e do EPA, os dois ácidos graxos essenciais para o cérebro (Carey, 2013). As nozes também são ricas em fibras, vitaminas, minerais e outras substâncias bioativas, como antioxidantes fenólicos e fitoesteróis (Bao, 2013). Vários estudos confirmaram um aumento nos níveis sanguíneos de n-3 PUFA e melhorias no perfil lipídico após uma intervenção de curto prazo de algumas nozes por dia (Marangoni, 2007; Maranhão, 2011). Embora a maioria dos estudos em humanos tenha mostrado os benefícios cardiovasculares da ingestão de nozes (Poulose, 2014), há uma necessidade de investigar os potenciais efeitos benéficos no desenvolvimento do cérebro, algumas pesquisas incipientes em adultos mostram resultados positivos na cognição, esses resultados são descritos com mais detalhes em Contexto seção (Pribis, 2012; Sánchez-Villegas, 2011). Essas descobertas em adultos fornecem uma prova de conceito para os potenciais benefícios do desenvolvimento cerebral das nozes, que nunca foram estudados entre jovens adolescentes.

Esta questão pode ser investigada usando um estudo randomizado controlado de base populacional para avaliar se a ingestão de nozes mostra efeitos benéficos na função cerebral do adolescente (usando avaliações neuropsicológicas). É ético e viável recomendar e facilitar a ingestão de nozes (30 g/dia; Marangoni, 2007; Maranhão, 2011) por um longo período de tempo (por exemplo, 12 meses; de Ruyter, 2012). Uma noz californiana contém ~ 0,40g de n-3 PUFAs (USDA National Nutrient Database for Standard Reference, 2012), de modo que algumas nozes (semente 30g) por dia atenderiam às recomendações para consumir pelo menos 1g de n-3 PUFAs por dia (Conselho de Alimentos e Nutrição, Instituto de Medicina das Academias Nacionais, EUA, 2014). Os jovens adultos espanhóis (16-25 anos) comem cerca de 10g de nozes por dia em média (Salas, 2013). Os frutos do mar também contêm altas concentrações de n-3 PUFA, mas as intervenções com alimentos do mar são contraindicadas devido ao seu conteúdo de metilmercúrio, um importante poluente ambiental neurotóxico (Grandjean, 2014). Uma limitação do uso de nozes é que a ingestão é menos consistente do que com um suplemento diário de 1g de DHA, embora essa recomendação alimentar específica seja socialmente econômica e seja seguida por uma ampla gama de pessoas no contexto da saúde global.

Avaliação neuropsicológica e comportamental, usando medições repetidas A experiência recente na incorporação de avaliação neuropsicológica em nossos estudos de coorte do INMA (Environment and Childhood, Guxens, 2012) resultou em trocas frutíferas de conhecimento entre neuropsicólogos e epidemiologistas. Testes neuropsicológicos computadorizados realizados em exames repetidos são a ferramenta mais sensível para estudar a função e o desenvolvimento cerebral de alta ordem na população em geral (Julvez, 2010). Além disso, esses testes demonstraram em estudos de base populacional serem muito sensíveis aos efeitos dos determinantes ambientais e nutricionais (Julvez, 2013). Os investigadores aproveitarão essa experiência para selecionar com eficiência a gama apropriada de testes para cobrir as neurofunções complexas que se desenvolvem rapidamente durante a adolescência, como testes de computador de memória de trabalho, função executiva, velocidade motora, raciocínio visual, atenção seletiva e sustentada e funções inibitórias (Selemon, 2012). Além disso, os testes neuropsicológicos serão complementados por escalas de avaliação comportamental destinadas a abranger os endpoints socioemocionais tão importantes no início da adolescência (Selemon, 2012; Morrison, 2013). O fato de avaliar outras áreas comportamentais (ou seja, competência social e sintomas de TDAH) pode enriquecer a interpretação dos achados e, possivelmente, contribuir para um melhor entendimento dos mecanismos intrínsecos. Uma limitação é o risco de perder a consistência dos resultados por selecionar áreas comportamentais muito dispersas sem levar em conta a ligação entre elas. A melhor opção é uma seleção cuidadosa de ferramentas neuropsicológicas e comportamentais que abrangem de forma eficiente várias áreas do desenvolvimento do cérebro adolescente. Apenas alguns ensaios de n-3 PUFA entre adolescentes com mais de 11 anos usaram testes neuropsicológicos baseados em computador (Janssen, 2014). Um grande estudo randomizado controlado recente entre adultos jovens saudáveis ​​usando testes cognitivos computadorizados descobriu que as latências do tempo de reação e a memória de trabalho melhoraram após 6 meses de suplementação de DHA (Stonehouse, 2013). Um estudo duplo-cego, controlado por placebo entre crianças com TDAH (7-12 anos) não encontrou associações de tratamento, mas nos dados observacionais, foi relatada uma associação positiva entre os níveis de DHA e pontuações de testes computadorizados de atenção dividida (Milte, 2012). . Grandes estudos medindo o funcionamento neuropsicológico usando testes computadorizados repetidos nos mesmos assuntos ainda não foram realizados entre adolescentes jovens saudáveis, e isso é necessário para entender melhor o desenvolvimento 'normal' do cérebro.

As hipóteses específicas são:

1. A intervenção na ingestão de nozes por seis meses melhorará o desenvolvimento neuropsicológico entre adolescentes da população em geral. Os investigadores esperam encontrar diferenças entre os dois grupos (controle/noz) após a intervenção.
2. A intervenção na ingestão de nozes por seis meses melhorará o desenvolvimento comportamental (socioemocional) entre adolescentes da população em geral. Os investigadores esperam encontrar diferenças entre os dois grupos após a intervenção.
3. A intervenção na ingestão de nozes por seis meses aumentará a disponibilidade de n-3 PUFA no corpo, que será medida em uma subamostra de sangue de pelo menos 200 adolescentes. Os investigadores esperam encontrar diferenças entre os dois grupos (100/100) após a intervenção.
4. Os níveis de n-3 PUFA no sangue serão associados ao desenvolvimento do cérebro.

Objetivo global O objetivo global deste estudo randomizado controlado de base populacional é investigar se a ingestão de 30 g de amêndoas de nozes (ou aproximadamente 1,5 g de n-3 PUFA) por dia é benéfica para o desenvolvimento do cérebro entre adolescentes. A combinação de ferramentas sofisticadas para avaliar as funções cerebrais, como testes neuropsicológicos computadorizados, fornecerá os dados precisos necessários para detectar até mesmo mudanças sutis no desenvolvimento cerebral resultantes dos efeitos da intervenção nutricional. Avaliações adicionais usando escalas de classificação comportamental nos darão uma visão mais ampla dos efeitos potenciais da intervenção.

Objetivos específicos

1. Determinar a eficácia da intervenção de longo prazo (30g de nozes por dia durante 6 meses) na melhoria do desenvolvimento neuropsicológico. Este projeto fornecerá uma nova compreensão do papel da ingestão de nozes (como substituto da ingestão de n-3 PUFA) no desenvolvimento do cérebro de adolescentes. Isso tem um impacto importante para intervenções de saúde globais devido à acessibilidade de tais intervenções em diversos grupos sociais. Um dos principais objetivos da pesquisa em saúde pública é desenvolver recomendações de saúde eficazes, econômicas e viáveis.
2. Determinar a eficácia da intervenção de longo prazo (30g de nozes por dia durante 6 meses) na melhoria do desenvolvimento comportamental. Em combinação com o desenvolvimento neuropsicológico (ou cognitivo), o desenvolvimento comportamental (socioemocional) do adolescente é essencial para uma avaliação mais ampla do desenvolvimento cerebral.
3. Investigar o efeito da intervenção nos níveis de n-3 PUFA no sangue e investigar a associação entre os níveis de n-3 PUFA e o desenvolvimento do cérebro. A importância aqui reside na compreensão do caminho biológico potencial entre a intervenção e o desenvolvimento do cérebro.

Objetivos Secundários Avaliar a associação da dieta medida pelo QFA e a função neuropsicológica do adolescente.

Avaliar a associação dos hábitos de vida avaliados pelo questionário de saúde geral e a função neuropsicológica do adolescente.

Avaliar a associação entre a poluição do ar ambiente estimada por modelos LUR e a função neuropsicológica do adolescente.

Avaliar a associação entre diferentes áreas comportamentais durante a adolescência.

Avaliar a associação entre a intervenção com nozes e biomarcadores relacionados a vias de estresse oxidativo e sistema inflamatório e função cerebral. Esses biomarcadores estão relacionados a miRNAs circulantes candidatos do cérebro e um painel de metabólitos de 5 classes diferentes (acilcarnitinas, aminoácidos, hexoses, fosfo-, esfingolipídios e aminas biogênicas).

METODOLOGIA A abordagem científica do WALNUTB consiste em um ambicioso estudo randomizado controlado em uma grande amostra de base populacional. Amostra: O estudo incluirá 400 adolescentes saudáveis ​​em cada braço (12-15 anos) da cidade de Barcelona (1.900.000 habitantes), os participantes serão distribuídos aleatoriamente em dois grupos (intervenção e controle) e acompanhados por 6 meses (de Ruyter , 2012) com duas séries idênticas (antes e depois da intervenção) de avaliações multimodais da função cerebral e biomarcadores de n-3 PUFA. Cálculo de poder para desfechos neuropsicológicos: Designando 400 participantes cada para os grupos de intervenção e controle, e seis desfechos primários foram considerados, com uma correlação entre eles de 0,25. Os desfechos foram considerados com média 100 e desvio padrão 15, tantos escores neuropsicológicos na população geral. O efeito da intervenção a ser detectado foi de 3 pontos. Consideramos um erro tipo I de 0,05 e corrigimos os cálculos para multiplicidade usando o método de Benjamini-Hochberg. Assumiu-se uma perda de seguimento de 10%. Além disso, assumimos que os modelos finais tinham um R2 de 20%. Com todas essas considerações, o estudo resultante teria 95% de poder para detectar a associação com pelo menos um desfecho, 90% para detectar pelo menos dois, 80% para detectar pelo menos 3, 70% para detectar pelo menos 4, 55% para detectar detectar pelo menos 5 e 31% para detectar a associação com todos os seis resultados.

WP 1: A intervenção noz: Projeto e configuração: Este estudo não pode ser cego devido à natureza da intervenção. O grupo de controle não receberá nenhuma intervenção, exceto recomendações gerais de alimentação saudável (como no grupo de intervenção) e avaliações de acompanhamento. Recrutamento: Enfermeiros irão recrutar adolescentes (n=400 em cada braço) em colaboração com 20 escolas secundárias de Barcelona. Implementação e adesão: Os investigadores realizarão amostragem aleatória estratificada por idade e sexo para atribuir os indivíduos a um dos dois grupos. Todas as famílias receberão um guia básico sobre como seguir uma dieta saudável, a fim de garantir a implementação e adesão. As famílias do grupo de intervenção receberão instruções adicionais sobre como encorajar o adolescente a comer 30 g de nozes por dia durante 6 meses, que os investigadores fornecerão gratuitamente. As enfermeiras entrarão em contato com as famílias a cada 3 meses para uma breve entrevista de verificação e para aplicar um questionário de frequência alimentar (QFA).

WP 2: Trabalho de campo e avaliação neuropsicológica: Os investigadores validarão e padronizarão testes computadorizados para reduzir a variabilidade interobservador durante a avaliação e garantir que os dados sejam registrados automaticamente sem erros. Além disso, escalas psicométricas autorreferidas e validadas internacionalmente serão usadas para avaliar melhor o comportamento socioemocional do adolescente. Neste projeto, os investigadores irão explorar a interação entre neuropsicólogos e epidemiologistas para testar um conjunto de funções neuropsicológicas que abrangem os vários comportamentos complexos que se desenvolvem durante a adolescência.

WP 3: Estudar os efeitos da intervenção e o papel dos ácidos graxos poliinsaturados ômega-3: Para investigar os efeitos da intervenção, são necessárias medidas válidas dos resultados (WP2), assim como medidas válidas dos fatores intermediários, neste caso níveis plasmáticos de n-3 PUFA. Amostras de sangue serão coletadas no início e após a intervenção, centrifugadas e as amostras de plasma armazenadas a -80°C até a análise. Análise estatística: As seguintes análises estatísticas serão realizadas: 1) Avaliar o efeito da intervenção na razão de n-6 PUFA para n-3 PUFA (razão n6-n3) usando modelos de regressão linear ajustados para níveis de linha de base. 2) Avaliar o efeito da intervenção no desenvolvimento do cérebro, utilizando o método descrito em 1) acima; 3) Avaliar o efeito da razão n6-n3 no desenvolvimento do cérebro na linha de base, e da mudança na razão n6-n3 na mudança do desenvolvimento do cérebro desde a linha de base até o acompanhamento. 4) Avalie a proporção do efeito da intervenção no desenvolvimento do cérebro que é mediado pela mudança na razão n6-n3. Essa proporção pode ser calculada comparando os resultados dos modelos com e sem o mediador. Análises 1), 2) e 3) (i.e. os que envolvem a intervenção) serão baseados na intenção de tratar, ou seja, usar a intervenção (não/sim) independentemente da adesão, a fim de estimar os efeitos da política (ou seja, incentivar a ingestão de 30 g de nozes por dia), em vez do que o efeito do consumo de nozes.

Prazo: Os investigadores esperam fazer o recrutamento e projetar a intervenção e realizar um piloto durante os primeiros 12 meses (em andamento desde janeiro de 2015), e implementar a intervenção e realizar o acompanhamento durante 12-24 meses. As avaliações de base e final serão concluídas após 24 meses (se os investigadores incluírem 2015), a duração total do trabalho de campo é de dois anos e um terceiro ano será necessário para realizar análises de dados.