Познание, флавоноиды, физические упражнения, кишечный микробиом

Это рандомизированное клиническое исследование (РКИ) предназначено для изучения влияния приема внутрь черники в течение 12 недель (52 г лиофилизированного порошка в день, что эквивалентно 2 чашкам свежей черники в день) с быстрой ходьбой или без нее (пять 45-минутных сеансов под наблюдением на каждый день). неделю) на когнитивные функции у здоровых пожилых участников. Важная цель состоит в том, чтобы определить, опосредовано ли это потенциальное преимущество изменениями в профиле микробиома кишечника и увеличением количества фенольных соединений, полученных из кишечника. Участники пожилого возраста (n = 240, с целью 200, выполнивших все процедуры) будут рандомизированы в одну из четырех групп: ходьба с черникой, растяжка с черникой, ходьба с плацебо и растяжка с плацебо. Добавки в виде порошка черники и плацебо будут приниматься с использованием двойных слепых процедур. Образцы крови, мочи и стула будут собраны перед исследованием, а затем снова через 6 и 12 недель. Когнитивная функция и кардиореспираторная работоспособность будут измеряться в одни и те же моменты времени. Участники будут оцениваться по скорости обработки данных, эпизодической памяти, рабочей памяти и устойчивому вниманию с использованием Кембриджской батареи нейропсихологических тестов (CANTAB, Cambridge Cognition, Ltd) (лаборатория доктора Кэрол Читэм, Университет Северной Каролины, Чапел-Хилл). Образцы мочи будут проанализированы на наличие фенольных метаболитов, полученных из кишечника, с помощью тандемной жидкостной хроматографии MS/MS (лаборатория доктора Мэри Энн Лила, NCSU). Будут получены таксономические и функциональные профили в результате метагеномного секвенирования образцов стула (UNC Chapel Hill).

Набор персонала. Здоровые участники пожилого возраста (240 на старте и 200 на финише) будут набраны из столичного региона Шарлотт, Северная Каролина. Будут выбраны здоровые, некурящие, физически неактивные участники мужского и женского пола (возраст 65-85 лет, ИМТ менее 35) с когнитивными изменениями, соответствующие критериям включения и исключения.

Дизайн. В этом исследовании будет использоваться рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование в параллельных группах, в котором участники (60 человек) будут распределены в одну из 4 групп на 12-недельный испытательный период: черника и ходьба; черника и растяжка; плацебо и ходьба; плацебо и растяжка.

График посещения ЛАБОРАТОРНОГО ТЕСТИРОВАНИЯ № 1: ознакомление и согласие/базовое когнитивное тестирование (приблизительно 2 часа).

A. ОРИЕНТАЦИЯ И СОГЛАСИЕ (15 минут). Потенциальные участники исследования, отвечающие на сообщения о наборе участников, придут в лабораторию AppState Human Performance Lab в назначенное время. Процедуры исследования будут подробно объяснены руководителем исследований (д-ром. Камила Олсон, Лаборатория человеческих возможностей, HPL) во время процесса получения согласия. Субъекты добровольно подпишут форму согласия.

B. MoCA (5 минут): Участники явятся в лабораторию доктора Читэма (UNC Chapel Hill, Институт исследований питания, NCRC), где они пройдут когнитивное тестирование с использованием MoCA. Участники будут проверены на снижение когнитивных функций с помощью Монреальской когнитивной оценки (MoCA). MoCA состоит из восьми разделов для проверки запоминаемости, исполнительных функций, внимания, ориентации, абстрагирования, зрительно-пространственных навыков и называния. Легкое снижение когнитивных функций будет определяться как балл на 1–1,5 SD ниже нормы по шкале MoCA. Этот критерий с большим успехом использовался в предыдущей работе NCRC (PMID: 36066009). Те, кто наберет балл ниже порогового значения SD 1,5, будут направлены к семейным врачам. Субъекты, набравшие баллы в пределах 1 SD от нормы, не будут допущены к участию в исследовании и будут освобождены от дальнейшего участия. C. CANTAB (30 минут): Субъекты, соответствующие критериям участия в исследовании с использованием критериев MoCA, будут дополнительно проверены в лаборатории Читэма на предмет когнитивных функций с использованием Кембриджской батареи нейропсихологических тестов (CANTAB, Cambridge Cognition, Ltd). CANTAB — это стандартизированный компьютеризированный прибор с автоматическим сбором данных. Участников будут оценивать по скорости обработки информации, эпизодической памяти, рабочей памяти и устойчивому вниманию. CANTAB прошел валидацию для оценки снижения когнитивных функций и будет использоваться для подтверждения результатов других оценок. Выбранный набор субтестов CANTAB (см. ниже) был разработан в Кембридже для оценки снижения когнитивных функций и оказался чувствительным к ухудшению когнитивных способностей, даже в краткосрочной перспективе. На прохождение 5 субтестов уходит около 30 минут. Задания выполняются на компьютере с сенсорным экраном. Подтесты КАНТАБ, входящие в комплект батареи: Задача «Управление моторикой» – ознакомить участника с сенсорным экраном; Быстрая обработка визуальной информации – тест устойчивого зрительного внимания; Paired Associate Learning – тест памяти и обучаемости; Время реакции - тест на простое и выборочное время реакции; Пространственная рабочая память – тест на сохранение пространственной информации.

D. ERP (30 минут): Субъекты также будут оцениваться с использованием электрофизиологических процедур (ERP) в лаборатории Читэма. Для сбора данных ERP участник будет оснащен геодезической сенсорной сетью (GSN; Electrical Geodesic, Inc.), состоящей из массива из 128 датчиков. GSN прост в применении, удобен и относительно неинвазивен. GSN состоит из датчиков Ag/AgCl в эластичной геодезической натяжной конструкции. Голову участника измеряют, чтобы убедиться в использовании правильной сетки и отметить макушку головы для правильного размещения сетки. ГСН замачивают в растворе хлорида калия и теплой воды.

Излишек раствора с сеточки промокают, чтобы он не капал участнику в глаза. Сеть осторожно натягивается на голову участника, совмещая вертексный электрод с отметкой макушки, а ушные электроды с преаурикулярными точками. Подбородочный ремень и боковые натяжные ремни затягиваются, а все датчики проверяются, чтобы убедиться, что они перпендикулярны коже головы и соприкасаются с ней. Применение сетки занимает всего около 5 минут и хорошо переносится. Будет сделан снимок расположения сети, а затем проверены импедансы. Датчики, которые показывают плохие результаты, настраиваются, и на губку датчика с помощью пипетки наносится небольшое количество раствора электролита. Когда импедансы находятся в допустимых пределах, участник будет сидеть перед монитором в комнате для участников (отдельно от диспетчерской). Камера, привязанная по времени к получаемым данным, будет записывать участника во время презентации изображений. С помощью системы отслеживания глаз Smart-Eye мы будем собирать информацию о направлении взгляда и моргании. Эта система является единственной системой на рынке, которая предлагает интегрированную ЭЭГ с плотным массивом и дистанционное отслеживание головы и глаз для привязки внимания, времени выполнения задачи, зрачковой измерения и моргания глаз к текущей ЭЭГ. Данные будут записываться непрерывно и периодически отображаться в окнах, связанных с представлением стимулов в автономном режиме. Как только сеть будет установлена, участник примет участие в трех когнитивных тестах. В задаче на рабочую память n-back участники будут наблюдать за серией букв, появляющихся на экране компьютера, и нажимать кнопку при обнаружении цели. Цель в задаче «2 назад» определяется как буква, соответствующая букве, появившейся предпоследней буквой (2 назад). Письма, не соответствующие определению, не требуют ответа. Было показано, что использование этой задачи позволяет предсказать случаи, у которых когнитивное снижение будет быстрым. Для оценки визуального несоответствия компонента негативности N200 (внимание) участнику будет предложено сфокусироваться на центре экрана. При соотношении 16:1:1 (стандарты:цели:отклонения) компьютер будет случайным образом выполнять задачу. Когда появится определенная цель, участник нажмет кнопку. Все остальные стимулы не требуют реакции. Эта задача требует острой концентрации внимания и, как было показано, чувствительна к легким когнитивным нарушениям.

E. Анкеты по стрессу (15 минут). Субъекты заполняют анкеты, оценивающие тревогу и стрессовые жизненные события.

F. Анкеты и наборы для лаборатории человеческих качеств (15 минут): Субъекты возвращаются в лабораторию человеческих качеств и заполняют опрос о физической активности (Международный вопросник по физической активности, IPAQ) и опросник о медицинском здоровье (MHQ). Субъекты получат (от доктора Олсона) 3-дневный журнал приема пищи, набор для сбора стула и набор для 24-часового сбора мочи с полными инструкциями (см. прилагаемые документы). Трехдневная запись о питании будет завершена в четверг, пятницу и субботу перед посещением лаборатории №2. Образцы мочи и стула будут собраны за день до второго визита в лабораторию. Субъекты получат даты/время дополнительных посещений лаборатории.

ВИЗИТ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ № 2: Фитнес-тестирование перед исследованием и сбор образцов, а также начало приема добавок черники/плацебо (1,5 часа).

A. ОБРАЗЦЫ КРОВИ, МОЧИ, КАЛА: Примерно через неделю после посещения лаборатории № 2 участники явятся в HPL утром натощак в назначенное им время. Участники сдадут свои трехдневные записи о питании, а также образцы стула и 24-часовой мочи. Образцы крови (максимум 35 мл) будут взяты из вены руки обученными флеботомистами, пока участники сидят.

B. СОСТАВ ТЕЛА: Рост и вес будут измеряться с помощью ростомера и весов на бревне. Медицинский анализатор состава тела seca (mBCA) (Ганновер, Мэриленд) будет использоваться для измерения состава тела с помощью 8-точечного BIA, в то время как участники будут стоять на ножных электродах босиком и держаться за электроды обеими руками за боковые поручни. seca mBCA обеспечивает несколько представляющих интерес показателей, включая жировую массу, массу без жира, массу скелетных мышц, висцеральный жир, общую воду в организме и внеклеточную воду.

C. ТЕСТ С ГРАДИАЛЬНЫМИ ТРЕНИРОВКАМИ: Участники будут проверены на максимальную аэробную способность (VO2max) во время ступенчатого теста на беговой дорожке с метаболической тележкой Cosmed CPET. Участники сначала разогреются на беговой дорожке, чтобы продемонстрировать, что они могут свободно ходить по беговой дорожке. Участники будут идти с постепенно увеличивающейся нагрузкой (протокол Брюса), пока не будет достигнуто максимальное усилие и участник добровольно не прекратит упражнения. Основным показателем результата является пиковое потребление кислорода или миллилитры кислорода, которые можно потребить на каждый килограмм массы тела при максимальной нагрузке. Метаболическая система Cosmed CPET (Рим, Италия) будет прикреплена к участнику через маску для непрерывного измерения метаболических факторов (потребление кислорода, скорость вентиляции, частота дыхания, коэффициент дыхательного обмена). Нагрудный пульсометр покажет частоту пульса в ударах в минуту. Рейтинг воспринимаемого напряжения (RPE) будет оцениваться по шкале от 6 до 20. Данные будут записываться в конце каждого 3-минутного этапа и в точке максимального напряжения, а субмаксимальные/максимальные изменения до и после 12-недельной тренировки будут использоваться в качестве критериев для оценки изменений в кардиореспираторной подготовленности. Рецепт аэробных упражнений для 12-недельной программы тренировок будет основан на максимальной частоте сердечных сокращений (MHR) и частоте сердечных сокращений в состоянии покоя (RHR), измеренных во время базового тестирования. Процедуры тестирования и безопасности будут проводиться под руководством IRB для здоровых пожилых участников, а врач исследования будет обеспечивать надзор за процедурами тестирования.

D. ДОБАВКИ: Каждому участнику будет предоставлен шестинедельный запас запечатанных в вакууме пакетов закодированного лиофилизированного порошка дикой черники или плацебо (52 г в день). Лиофилизированный порошок дикой черники низкорослой будет поставляться Ассоциацией дикой черники Северной Америки, Старый город, Мэн, а лиофилизированный – компанией FutureCeuticals (Моменс, Иллинойс). Порошок черники-плацебо, соответствующий клетчатке и углеводам, будет разработан NCSU с использованием формулы предыдущих исследований: черничный вкус и аромат (8,9%), краситель (1,05% фиолетового озера, 0,75% красного озера, 0,45% синего 2 озера, 0,03%). красный краситель, 0,008% краситель синий 2), глюкоза (32%), фруктоза (35,5%), лимонная кислота (0,77%), целлюлоза (15%), фиброзол-2 (1,8%), ксантановая камедь (1%), пектин (1,09%) и кремнезем (0,99%). Порошки черники и плацебо будут упаковываться в Лаборатории пищевых инноваций NCRC NC. Участники будут проинструктированы о том, что порошки черники или плацебо следует хранить в морозильной камере в прилагаемых пакетах до использования. Будут предоставлены инструкции по употреблению добавок разделенными дозами (половину с завтраком и половиной с обедом), смешанными с напитками, йогуртом или другими продуктами. Если участник исследования не примет дозу добавки в определенный день или два, ему будет предложено добавлять по 1 дополнительному пакетику в день, пока он не вернется к графику. Участники исследования свяжутся с руководителем исследований (ASU-NCRC@appstate.edu). если они не принимают добавку в течение 3 дней или дольше, и обсудите, хотят ли они выйти из исследования. Соблюдение режима приема добавок будет оцениваться посредством регулярных сообщений по электронной почте и подсчета возвращенных пакетов через 6 и 12 недель.

ВИЗИТЫ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ № 3, 4 и № 5, 6. Эти же основные процедуры будут повторяться через 6 и 12 недель, за исключением того, что при посещении № 3 и № 5 субъекты не будут проходить процедуру согласия и заполнять анкету о медицинском состоянии. , и этот визит №6 не будет включать предоставление субъектам дополнительных пакетов пищевых добавок.

12-НЕДЕЛЬНОЕ РАНДОМИЗИРОВАННОЕ КЛИНИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ: 60 ТРЕНИРОВОЧНЫХ СЕССИЙ В НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОМ КАМПУСЕ СЕВЕРНОЙ КАРОЛИНЕ (NCRC, Каннаполис, Северная Каролина)

• Участники будут заниматься контролируемой физической активностью (5 ЗАНЯТИЙ В НЕДЕЛЮ, 45 МИН ЗАНЯТИЙ) и потреблять 52 грамма в день лиофилизированного порошка черники или плацебо.
• Участники будут заниматься упражнениями под присмотром по 45 минут в день (быстрая ходьба с пульсометром или неаэробные упражнения на растяжку на полу) в течение 5 дней в неделю в течение 12-недельного периода. Занятия будут проводиться в небольших группах под присмотром. Руководители упражнений будут обучены методам сердечно-легочной реанимации, а устройство AED будет расположено у дверей лаборатории человеческих возможностей (в здании, прилегающем к беговому овалу).
• Прогулки будут проходить на свежем воздухе под присмотром на трассе NCRC. Будут записаны частота пульса во время тренировки и общее пройденное расстояние. В дни ненастной погоды испытуемые будут гулять под навесом (в гараже NCRC) или на беговых дорожках в лаборатории человеческих качеств.
• Частота сердечных сокращений во время занятий физической активностью будет отслеживаться с помощью FitBit Inspire. Ходоки будут постепенно увеличивать интенсивность, стремясь к достижению 60 % резерва сердечного ритма (на основе данных ступенчатого теста с физической нагрузкой).
• Программа растяжки будет контролироваться и проводиться в Лаборатории человеческих способностей на ковриках. Занятие начнется с 5–10-минутной разминки легкой активности (например, легкой ходьбы с легкой гимнастикой). После разминки участники будут выполнять от 8 до 10 упражнений на растяжку за сеанс под руководством руководителя упражнений. Каждое упражнение на растяжку проводится от 10 до 30 секунд в момент возникновения легкого дискомфорта. Упражнение на гибкость будет повторяться от двух до четырех повторений, при этом участники будут стремиться к 60 секундам общего времени растяжки на одно упражнение на гибкость (например, четыре растяжки по 15 секунд). Руководители упражнений предоставят полную информацию об упражнениях на растяжку во время первого занятия.
• Две первичные группы (по 40 человек каждая, группы ходьбы и растяжки) будут формироваться каждый семестр в течение трехмесячного периода (с сентября по ноябрь и с февраля по апрель) в течение трехлетнего периода. Ожидается, что из 240 участников, участвующих в исследовании каждый год, 200 успешно завершат все этапы. Удержание будет максимальным за счет регулярного контакта с участниками во время контролируемых тренировок и посредством регулярных сообщений по электронной почте. Каждый день рабочей недели будут предлагаться три занятия для тренировок (7:00, 9:00, 16:00). Если участники пропустят тренировку, у них будет возможность еженедельно посещать тренировки (в субботу утром). Если участник исследования пропускает 3 или более дней тренировок, руководитель исследования свяжется с ним и обсудит, хочет ли он выйти из исследования.