Кофеин, ДНК и познание

Двойной слепой плацебо-контролируемый перекрестный дизайн, который включает чередующиеся периоды «длительного» воздействия кофеина и воздержания, будет использоваться для изучения влияния кофеина на когнитивные функции у разных людей. Процедура, которой участники должны следовать в течение каждой из четырех недель исследования, подробно описана ниже.

1. Базовый визит: базовый опросник, антропометрия, ознакомление с процедурами и задачами исследования. Участникам будут предоставлены добавки для первой недели (n = 18 капсул) и флаконы со слюной (n = 6) для сбора образцов слюны. Участники также будут обеспечены кофе без кофеина, чаем и какао, в зависимости от их предпочтений.
2. Дни 1-6: плацебо или кофеин по 3 капсулы в день в 09:00, 11:00 и 15:00. Соблюдение режима приема добавок с кофеином и плацебо будет оцениваться по образцу слюны в 17:00 каждый день в каждый из дней длительного приема добавок. Концентрации кофеина в крови и слюне сильно коррелируют, и уровни обычно постепенно увеличиваются в течение дня (из-за периодического употребления напитков с кофеином). Наилучший биоанализ суточного потребления кофеина в одном образце обеспечивают образцы, полученные во второй половине дня (James, 1994; James & Rogers, 2005).
3. Дни 5 и 6: В рамках подготовки к дням «вызова» и для контроля факторов окружающей среды, которые, как было показано, влияют на индуцируемость фермента CYP1A2, участников попросят воздерживаться от алкоголя в течение 48 часов и избегать физических нагрузок в течение 24 часов до начала испытания. испытаний и избегать употребления продуктов семейства крестоцветных (брокколи и брюссельской капусты) (Gunes & Dahl, 2008). Наконец, участникам будут предоставлены дневники диеты для записи всех продуктов питания и напитков, потребляемых в течение 24 часов до всех четырех экспериментальных испытаний.
4. День 7 (экспериментальный день): участников попросят явиться в лабораторию после ночного голодания, и они будут следовать процедуре, показанной ниже:

09:00: Образец слюны перед добавкой и когнитивные задания

09:30: Прием 3 мг/кг массы тела кофеина или плацебо

10:30: первый образец слюны после приема добавок и когнитивные задачи.

12:30: Второй образец слюны после приема добавок и когнитивные задачи.

13:00: Еда, состоящая из фруктового сока или безалкогольного напитка и бутерброда с сыром.

15:30: Третий образец слюны после приема добавок и когнитивные задачи.

Образцы слюны будут взяты по прибытии и через 1, 3 и 6 часов после приема добавки. Первый образец будет взят для проверки соблюдения требования не принимать утренние добавки, то есть воздерживаться от кофеина, независимо от исследуемой группы. Было показано, что 1 мг/кг кофеина приводит к уровню кофеина в плазме около 1 мкг/мл, и можно ожидать, что концентрация кофеина в слюне составит около 70% от уровня в плазме (Walther et al., 1983). Ранее сообщалось о среднем уровне кофеина в слюне ниже 1 мкг/мл при воздержании от кофеина в течение ночи (Evans & Griffiths, 1999). После лечения кофеином уровни кофеина в слюне помогут определить метаболизм кофеина (Dodd et al., 2015).

Добавку запивают водой пропорционально весу участника (3 мл/кг массы тела). В течение экспериментальных дней участникам будет предложено употреблять воду вволю в их первом испытании и такой же объем в последующих испытаниях. Им также будет предложено избегать физических упражнений между испытаниями.

Когнитивные задачи будут выполняться в четырех временных точках: до и через 1, 3 и 6 часов после приема добавки. При использовании безводного кофеина в капсулах пиковая концентрация кофеина обычно возникает примерно через 1 час после приема внутрь (Graham, 2001). Следовательно, измерение метаболитов кофеина в течение 1 часа после приема кофеина будет в основном измерять абсорбцию кофеина, а не метаболизм, который определяется ферментом CYP1A2. Таким образом, исследования, изучающие эффекты генотипов CYP1A2 на эффекты кофеина, должны быть сосредоточены на использовании протоколов, которые длятся более 1 часа, поскольку эти эффекты могут быть более очевидными при событиях, длящихся более 1 часа, когда метаболизм кофеина может иметь более выраженный эффект. Следует также отметить, что период полураспада кофеина у большинства взрослых составляет в среднем 4-6 часов (Nehlig, 2018), и пока неизвестно, в какой степени метаболизм кофеина изменяется между быстрыми и медленными метаболизаторами. Поэтому неизвестно, в какой момент времени будет достаточно большая разница в циркулирующих уровнях кофеина между быстрыми и медленными метаболизаторами, чтобы оказать значительное влияние на эргогенность кофеина (Southward et al., 2018). По этой причине мы выбрали 3 разных момента времени после приема добавки для выполнения когнитивных задач: 1 час после приема добавки был выбран, чтобы можно было сравнить с несколькими предыдущими исследованиями кофеина, потому что это наиболее часто используемый момент времени для проверки когнитивных функций после приема. дополнения в литературе (Carswell et al., 2020). Мы также добавили 3-часовой и 6-часовой период после приема добавки, поскольку они находятся в среднем диапазоне периода полувыведения кофеина и для изучения различий в производительности между «быстрыми» и «медленными» метаболизаторами. Мы предполагаем, что те, кто метаболизирует кофеин быстрее, не будут поддерживать высокий уровень кофеина в слюне в течение 6-часового события по сравнению с теми, у кого метаболизм кофеина медленнее.

В конце каждого экспериментального дня участникам будут выдаваться капсулы на следующую неделю, а также флаконы для взятия проб кофеина в слюне.

После предоставления образцы будут храниться в замороженном виде при температуре -20 °C до проведения анализа. Уровни кофеина в слюне будут измеряться методом иммуноферментного анализа (EMIT) спектрофотометрическим методом. Анализ EMIT представляет собой гомогенный иммуноферментный анализ, предназначенный для использования при определении кофеина в качестве метаболита, и он будет предпочтительнее, учитывая, что он менее инвазивен, чем использование кофеина в сыворотке, и показал свою надежность и воспроизводимость (Tripathi et al., 2015). Уровни кофеина в сыворотке выше 30 мкг/мл требуют разбавления при анализе методом EMIT.