多领域干预加姜黄素对55岁以上胰岛素抵抗患者认知衰退预防效果：一项随机临床试验

痴呆症的特征是认知障碍，影响日常生活活动的独立性（1）。 2015年，全球约有4700万人患有痴呆症，在COVID-19大流行之前，预计到2050年病例数将增加两倍（2）。 拉丁美洲和加勒比地区的痴呆症患病率为10.66%，且女性患病率高于男性（7.26%）。

观察性研究表明，通过降低血管风险和改善更健康的生活方式可以预防痴呆症和认知衰退（6）。 关键是在疾病症状出现之前改变生活习惯。 为此，重要的是要描述认知功能完好或有某些担忧但无认知衰退症状的人群特征（6）。

治疗痴呆症的干预措施包括非药物干预，如营养、认知刺激、体育锻炼和多领域（结合两个以上组成部分或领域）干预。 然而，预防痴呆症的最佳结果是针对认知功能完好或有某些担忧的个体进行多领域干预（10）。 所有多领域干预包括的领域是身体活动、营养和认知训练。 心智与运动促进认知健康计划（MeMo Health-Cog）是一个包含三个基本组成部分的计划：a) 通过每天一小时的有氧运动组合进行适度的身体活动；b) 使用方格垫进行认知训练；c) 一个激励性教育计划，包括每周关于健康积极老龄化、老年人运动、基本营养建议、健康话题和社交化的讲座；这些讲座持续10到15分钟。 身体和认知活动每天进行一小时，每周可进行三天。 整个计划的持续时间为24周。 值得一提的是，教育计划鼓励通过24小时健康教育计划进行轻度身体活动，这些是源自加拿大的建议，旨在改善与运动相关的行为，即适度和轻度的身体活动、充足的睡眠时间和限制久坐（13）。

一个重要且新兴的概念是大脑水平的胰岛素抵抗，其中胰岛素信号在生理学中起关键作用，因此影响认知功能。 脑组织中胰岛素信号改变通过增加β-淀粉样蛋白和tau神经纤维缠结的形成以及其他脑损伤机制导致阿尔茨海默病（AD）。 胰岛素抵抗不仅影响全身代谢，还通过改变与胰岛素相关的大脑通路直接影响大脑（20）。

b. 胰岛素抵抗、炎症和氧化应激的机制 2型糖尿病（T2DM）的分子机制特征是碳水化合物、脂质和蛋白质代谢调节的改变，这是由于胰岛素分泌减少和对其效应的抵抗所致（21）。

胰岛素抵抗（IR）。 胰岛素是碳水化合物、脂质和蛋白质代谢的主要调节因子。 它通过涉及受体、底物和各种信号分子的信号级联作用（22, 23）。 胰岛素抵抗被定义为对胰岛素介导的血糖控制的不适当反应。 骨骼肌是胰岛素刺激葡萄糖处置在数量上的核心组织，而肝脏和脂肪组织是葡萄糖诱导胰岛素信号在质量上的关键部位。 这些组织是理解导致胰岛素抵抗的机制的核心。

炎症和氧化应激与胰岛素信号改变相关，从而增加IR。 反过来，IR增加氧化应激，从而增加炎症。 形成一个系统性循环的胰岛素抵抗、炎症和氧化应激存在于肥胖、糖尿病、血管性痴呆和阿尔茨海默病（AD）中；因为它影响多种器官的功能，如肝脏（增加糖异生）、肌肉（减少葡萄糖消耗和肌肉质量损失）、脂肪组织（增加脂肪组织）、大脑（增加神经退行性变和降低大脑弹性）和心血管系统（内皮功能障碍和血管损伤）（26）。

氧化应激和胰岛素抵抗（IR）。 炎症促进氧化应激和胰岛素抵抗，还可以增加GSK-3β表达并改变线粒体功能，这反过来产生活性氧（ROS）和活性氮（RNS），它们与脂质、蛋白质和核酸反应，导致其氧化并产生神经毒性后果（33）。 脂质过氧化是氧化应激相关损伤的主要形式之一，影响脑组织，是神经元损伤的重要标志。 这种损伤可以通过丙二醛（MDA）和4-羟基壬烯醛（HNE）的形成来测量，并已被确立为与阿尔茨海默病（AD）相关的明确因素（35）。 此外，其他氧化应激标志物，如谷胱甘肽水平，与轻度认知障碍和AD相关（36）。 评估氧化应激的其他方法包括测量蛋白质氧化，分析醌的形成。 2型糖尿病（T2DM）患者中β-淀粉样蛋白（Aβ）斑块和磷酸化Tau蛋白的积累与炎症、氧化应激和胰岛素抵抗相关（37）。 在大脑水平，胰岛素作为其细胞内信号的一部分，降低GSK3-β（糖原合成酶激酶-3β）的活性。 这种酶磷酸化Tau蛋白并促进淀粉样前体蛋白（APP）的分裂，并增加BACE-1酶的表达，导致β-淀粉样蛋白数量增加和NF-κB表达增加。

胰岛素在大脑中的另一个功能是促进大脑可塑性，通过促进树突棘和突触的形成来促进记忆和学习；胰岛素有助于修复和神经保护过程（43）。

自古以来，功能性食品和运动就被结合起来以减少与衰老相关的疾病（49）。 饮食选择应具有神经保护作用。 补充剂可以引起信号通路的改变，如AKT，这对预防神经退行性变很重要，因为AKT抑制GSK-3β的活性，GSK-3β是磷酸化Tau的主要酶。 几种植物和水果在减少痴呆症进展或风险方面显示出潜力，其中姜黄素尤为突出（50）。 姜黄是一种草本植物，其根茎传统上既用作香料，也用于药用。 从这种植物中分离出的姜黄素类化合物具有抗炎和免疫调节特性。

姜黄对健康的主要影响包括：

1. 抗氧化作用：增加酶活性，如过氧化氢酶、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶和血红素加氧酶（53）。
2. 慢性抗炎作用已在动物研究中得到证实，显示通过降低TNF-α水平和抑制NF-κB激活，以及减少炎症酶如iNOS、COX-2、脂氧合酶和黄嘌呤氧化酶的表达来减少炎症（55）。 这个过程减少炎症细胞因子的表达，如IL-1β、IL-6、IL-5、IL-4和IL-2。
3. 同样，在动物研究中观察到神经保护作用，显示姜黄抑制β-淀粉样蛋白寡聚体和β-淀粉样蛋白聚集的形成，并减少tau过度磷酸化。 还观察到神经炎症和乙酰胆碱酯酶（AChE）活性的减少，这可能改善记忆（56, 57, 58, 59）。
4. 调节GSK-3β：小鼠研究和人类临床试验表明，姜黄素可以降低GSK-3β活性，这可能对胰岛素抵抗和降低胰岛素水平产生有益影响（60,53），这是唯一一项应用500毫克/天姜黄进行24周的随机临床试验，但尚未考虑认知功能的改善。

研究假设：

多领域干预（MeMo-Health-Cog）加姜黄膳食补充剂比多领域干预（MeMo-Health-Cog）加安慰剂在改善胰岛素抵抗5%、整体认知功能3%、神经心理学功能、身体表现5%和神经保护生物标志物5%方面更有效。 此外，预计这些效果在干预实施后可持续长达28周。

样本量：

研究者使用优效性临床试验的样本量计算公式，采用Zong（2009）和Wang（2020）的公式，考虑α小于0.05，功效为80%，研究者认为干预组有5%的优效性，这被认为是临床显著的。 研究者考虑了先前临床可接受的研究中报告的差异，并考虑了标准差。 对于一般认知功能（MOCA）= 0.20（0.05），主观认知功能6（0.05），轨迹描绘测试A部分0.20（0.05），轨迹描绘测试B部分0.20（0.05），言语学习测试（RAVLT-立即）0.44（0.05），言语测试（RAVLT-延迟）0.58（0.05），言语流畅性= 0.46（0.05）；GSK-3 beta = 0.40（0.05），HOMA IR 0.1（0.05）；4-羟基壬烯醛0.12（0.05），MDA（丙二醛）0.18（0.05），TNF alpha 2.8（0.05），TNF alpha对RALVT的影响3.3（0.05），IL-6（0.05），IL-1 0.001（0.3）。 考虑到这些参数，总样本量为64名参与者，但如果研究者添加需要至少3个变量（炎症、胰岛素抵抗和氧化应激）进行多变量分析以解释患者的改善，研究者认为每组需要50名患者，即总共100名患者。

干预实施。 该研究将由墨西哥城IMSS流行病学和卫生服务研究单位的主要研究者协调，地点为国家医学中心Siglo XXI。 访谈将在UMF 7指定的地点进行；以及训练地点。 UMF总部的教育和研究协调员将负责解决紧急情况或任何需要临床关注的事件。 实验组包括每周三天、持续24周的60分钟课程。 每节课将由一位有护理经验的健康专业人员指导，该专业人员事先接受过MeMo-Salud-Cog-4计划的培训。 培训师将应用有氧运动，然后展示不同的步法模式，并要求参与者观察、记忆并在方格垫上重复这些模式。 每组最大参与者人数为12人。

激励策略。 一个随访系统将是防止退出和低依从性的重要策略。 该系统将辅以对错过小组会议或未服用补充剂的参与者，以及因医疗预约或个人承诺错过的人进行激励性电话呼叫。 在计划结束时，计划延长以完成80%的课程。 此外，研究包括一个激励性教育计划，包括10到15分钟的小组会议，探讨与积极老龄化、老年人运动、健康问题、营养和通过交流过去事件的经历进行社交化相关的主题。 该计划在课程之前或之后进行，取决于小组的决定。 讲座有教育材料，其中主题在网页和书籍中简要解释，提供更多信息。 讲师是一位经过培训的健康专业人员，通过网页进行讲座，参与者收到一本书以获取更多关于主题的信息。

评估。 研究将包括3次评估：基线、24周和52周。 研究的结局变量将在每次评估中测量，协变量也是如此。 研究者将测量参与者对计划的依从性，定义为80%。 最后，将记录放弃计划和低依从性的原因。 评估将由具有内科学和老年医学专业知识的健康专业人员进行。

研究包括以下协变量：年龄、生物性别、正规教育水平、当前就业和状态（在职、退休、志愿者、自雇）、婚姻状况（已婚、离婚、单身、同居、其他）、当前居住状况（独居、与配偶同住、与或未与子女同住）、合并症（高血压、骨科、心脏、血管、肝脏或肾脏疾病）、研究前基线身体活动，理想定义为每周超过150分钟中度身体活动或每周超过75分钟剧烈活动，或等效组合）；中度/剧烈（每周少于149分钟轻度或中度活动，少于74分钟剧烈或高强度活动，或其等效）；和差（无身体活动，既非中度也非剧烈），测量APOE ε4等位基因的存在。

统计分析。 研究者将首先对老年人进行描述性分析，他们在每次评估中的结果，以及使用Kolmogorov-Smirnov检验评估正态性的定量变量分布。 正态分布的变量将使用均值和标准差进行分析，自由分布的测量将使用中位数和第25和第75百分位数呈现，分类变量将使用频率和百分比描述。 其次，对于每次评估，研究者将能够比较组间变量前后变化、这些变化的幅度以及组间比较。 对于组间比较，研究者将使用学生t检验（用于正态分布）和Mann-Whitney U检验（用于非正态分布）。 干预对结局变量的影响将通过测量从基线到24周和52周测量的变化差异来估计，并进行组间差异幅度的比较分析。

干预组和对照组连续且正态分布的响应变量均值差异分析将报告为均值和标准差（用于正态分布变量），t0-t24周和t24周 - t52周均值的比较将使用配对t-Student检验进行。 对于非正态分布变量，t0-t24周和t24周-t52周中位数的比较将从配对样本中使用Wilcoxon检验获得。 在两种情况下，p值小于0.05将被视为显著差异。 对于离散变量，比例差异将使用卡方检验获得，以时间零为参考。 干预和对照从t0到t24周对连续结局变量影响的比较将通过使用单变量一般线性模型、回归分析和双因素方差分析（ANOVA）估计均值差异（“d”）随时间的影响和95%置信区间来估计。 该分析将包括协变量和交互作用，对比平衡和非平衡模型，并生成效应估计和95%置信区间。 为检查假设，将对偏离正态性进行稳健方差分析，确保对称性和方差齐性假设得到满足（p大于0.05）。 在第二个模型中，将进行干预和对照从t24周到t52周影响的比较分析。 对于不符合正态性的变量，将使用广义估计方程（GEE），这是一种适合重复测量的方法，允许包含协变量和交互作用。 结果有利的解释将在p值小于0.05时考虑。

对于离散变量，效应估计将使用逻辑回归分析进行，以估计相对风险和95%置信区间，报告原始值和根据临床或统计相关性选择的协变量调整值。 将获得干预和对照t0-t24周和t24-t52周比较的模型。 结果有利的解释将在p值小于0.05时考虑。

在两种分析中，将包括低依从性参与者的交互作用，考虑第25百分位数。

将通过多重插补或处理不完整数据的模型来处理缺失值，确保纵向统计分析的完整性和有效性。 分析将使用Stata V.14.0软件（Stata Corp）和IBM SPSS版本23进行。

条件：

认知衰退胰岛素抵抗。

关键词：

认知衰退多领域干预姜黄加胡椒。

研究设计

研究类型：干预性主要目的：预防研究阶段：不适用干预研究模型：平行分配将进行一项双盲随机临床试验，题为“心智与运动：促进老年人认知健康4”。 研究将包括一个干预组和一个对照组：（1）多领域干预，包括由教练（健康专业人员）指导的双任务运动计划，使用方格垫，持续24周，加上每12小时一粒姜黄胶囊加黑胡椒；对照组包括多领域干预，包括由教练（健康专业人员）指导的双任务运动计划，使用方格垫，持续24周，加上每12小时一粒安慰剂胶囊。

组数：2

盲法：双盲（参与者、研究者）为确保各组在教育水平上平衡，研究参与者未分层，并按四人一组随机分配到干预组或对照组。 一位不参与研究的独立研究者将使用随机分配软件生成分配序列。 每个层将有自己的种子。 这位研究者将生成均匀随机整数以创建每个块内的分配顺序。 她将在计算机上保存随机化文件，并将逐个向三组分配个体参与者的分配。 分配将对参与者和参与招募和基线评估的研究人员保密。 招募和干预应用在IMSS的护理单元7进行。

分配：随机

招募：100

组和干预

组

主动比较：对照组包括多领域干预，包括由教练（健康专业人员）指导的双任务运动计划，使用方格垫，持续24周，加上每12小时一粒安慰剂胶囊。

分配干预

“心智与运动促进老年人认知健康4”干预组将包括每周三天、持续24周的60分钟训练课程。 每节课将由一位认证指导SSE的健康专业人员指导。 每节课的组成是：1) 5分钟热身；2) 30分钟中到高强度有氧运动；3) 5分钟有氧放松；4) 20分钟双任务运动（垫）；5) 5分钟放松拉伸（此时间不计入活动）。

其他名称：

健康专业人员指导的双任务运动老年人和他们的照顾者将参与相同的SSE计划，由教练指导，持续24周。

结局指标

主要结局指标：

1. 一般认知功能一般认知功能通过蒙特利尔认知评估（MoCA）测试评估，评分0-30分。

评分解释如下：>26表示无痴呆，18-26轻度认知障碍，6-10中度痴呆，<6重度痴呆。 [时间范围：0、24和52周]

4. [时间范围：52周] 认知功能的特定领域通过综合评分测量：执行功能/心理灵活性将通过轨迹描绘测试A部分和B部分测量。TMT-A和TMT-B的结果报告为完成任务所需的秒数。 处理速度（使用数字符号替换测试）将测量为90秒内正确匹配的数字符号总数。 言语学习和记忆将通过Rey听觉言语学习测试（RAVLT）评估，包括记录从15个单词列表中记住的单词数，分两次呈现；该测试允许评估RAVLT-立即和RAVLT-遗忘百分比。 言语流畅性（语义、动物命名和音位）将通过使用控制口语单词联想测试测量，并通过类别和字母识别的单词总数评估。

5. [时间范围：0、24、52周]

认知储备发作。 使个体能够应对和/或从神经损伤或精神病影响中恢复的能力[时间范围：52周]

次要结局指标：

常规步行和双任务步态常规步行和双任务步态将通过运动捕捉在六分钟步行测试（6MWT）中评估，要求参与者在30米区域内以舒适的速度来回行走六分钟。 6MWT使用的固定距离允许确定步速（即v=d/t）；然而，该测试还将与红外步态分析结合，这将允许更精确地评估常规和双任务条件下的步速、步长和步态变异性。 这些程序将通过八个红外摄像头、六个测力板和肌电图的同步提供多个有效可靠的步态结果。

[时间范围：52周]

通过SF-12测量的生活质量老年人健康相关生活质量（QoL）将通过医疗结果调查问卷的短表（SF-12）测量，包括12个项目。 身体和心理评分将使用算法计算，将每个项目响应转换为根据特定预定权重的标准化值。 每个组件的汇总评分范围为0-100，解释为低QoL（接近0）和高QoL（接近100）。

心血管生物标志物和内皮功能：MCP-1、ICAM VCAM和选择素这是循环血管细胞粘附分子-1（VCAM-1）、内皮-白细胞粘附分子-1（E-选择素）和细胞间粘附分子-1（ICAM-1）作为动脉粥样硬化的分子标志物和心血管疾病事件预测因子的能力。

[时间范围：52周]

代谢生物标志物和炎症：HOMA-IR、GSK-3beta、IL-1、IL-6、TNF-alpha。

[时间范围：52周]