A kognitív teljesítményre gyakorolt hatás a kalória-korlátozás révén - PDF ingyenes letöltés
1 Az Orvostudományi Kar Neurológiai Klinikájáról Charité Universitätsmedizin Berlin Értekezés A kognitív teljesítmény befolyásolása kalória-korlátozással az akadémiai fokozat megszerzéséhez. Doctor Medicinae (Dr. med.) Az orvostudományi karon bemutatja a Charité Universitätsmedizin Berlin, Henrike Maximiliane Hermannstädter (szül. Rupp) Hamburgból
2 II Lektor: 1. Prof. Dr. med. A. Flöel 2. Prof. Dr. med. M. Nitsche 3. Prof. Dr. med. A. Pfeiffer A doktori fokozat dátuma: 2013. március 22
3 Tartalomjegyzék Rövidítések listája Táblázatok Ábrák felsorolása VI VIII IX 1 Bevezetés Demencia betegségek Kognitív teljesítmény fejlődése idős korban Kalóriakorlátozás és annak hatásmechanizmusa Kutatási állapot: Kalóriakorlátozás és megismerés Embereken végzett epidemiológiai vizsgálatok Táplálkozási módosítás rágcsálókon végzett kísérletekben Áthelyezhetőség főemlősökhöz Glükóz metabolizmus Glükóz anyagcsere Gyulladás és kognitív teljesítmény Glükóz anyagcsere és glükóz metabolizmus R Módszerek Tanulmánytervezés A tantárgy felvételének kritériumai Vizsgálati eljárás Orvosi vizsgálat Bioelektromos impedancia elemzés Laboratóriumi elemzések Neuropszichológiai tesztelem Szóbeli tanulás és memória teszt
4 TARTALOMJEGYZÉK IV. Kor koncentrációs teszt Számtartomány nyomvonal teszt színes szó interferencia teszt feleletválasztós szókincs intelligencia teszt kérdőívek válnak depressziós leltár állapot jellemzői szorongás leltár pozitív és negatív hatás ütemterv táplálkozási protokollok intervenciós csoportok CR csoport kontrollcsoport statisztikai elemzés eredmények beavatkozás Demográfiai adatok kovariáltak Élettani paraméterek Neuropszichológiai tesztek Memória teljesítmény Végrehajtó funkció Munka memória Fiziológiai paraméterek a kiindulási helyzetben és a neuropszichológiai teszt teljesítményének változása További eredmények Megbeszélés Központi eredmények Az eredmények megbeszélése Memória teljesítmény Memória teljesítmény és glükóz anyagcsere A glükóz anyagcseréjének mechanizmusai Végrehajtó funkció Vezetői funkció Vezetői funkció Vezetői funkció és gyulladásos anyagcsere vagy munkamemória a glükóz és a gyulladásos anyagcsere között További eredmények
5 TARTALOMJEGYZÉK V 4.3 A vizsgálat erősségei és korlátai Témaválasztás Paraméterek A vércukorszint hatása a vizsgálat idején Vizsgálati eljárás és tesztek Megfelelés A tantárgyi információk és viselkedés megbízhatósága A tanulmány kialakítása Kontrollcsoport Statisztikai korlátozások Következtetések és kitekintés Genetikai tényezők és életmódbeli változások kölcsönhatása CR-beavatkozás más alanycsoportokban Egyéb életmód-módosítások CR- Mimetikai összefoglalás 76 Irodalomjegyzék 78 Köszönetnyilvánítás 92 Affidavit 93 Publikációk listája 95 Függelék 96 A Résztvevői információk 96 B Egyetértési nyilatkozat 104 C Telefonos szűrés 107 D Értékelő kérdőív 111 E Táplálkozási protokoll 115
6 Rövidítések listája η 2. részleges Eta-négyzet γ-gt. r γ-glutamiltranszferáz lásd Spearman rang korrelációs együtthatója r pb. pont bisiseriális korreláció 2-DG dezoxi-glükóz mintaméret szerint p. R hiba valószínűsége. Korrelációs együttható a Pearson SD szerint. SE szórás. Standard hiba AD. Alzheimer-kór demenciája ACT. Kor koncentrációs teszt AL. lat. ad libitum ALT. Alanin-aminotranszferáz ApoE. Apolipoprotein E AST. Aszpartát-aminotranszferáz BCM. engl. Testsejt tömeg BDI. Becks Depressziós Leltár BDNF. engl. Agyi eredetű neurotróf faktor BIA. bioelektromos impedancia elemzés BMI. Testtömeg-index COMT. Katekol-O-metil-transzferáz CR. engl. kalória korlátozás, CRP kalória korlátozás. C-reaktív fehérje DNS. Dezoxiribonukleinsav ECM. engl. Extra Cellular Mass et al. lat. és egyéb fmrt. funkcionális mágneses rezonancia képalkotás FSB. Színes körvonal neve FWIT. Szín-szó interferencia teszt VI
7 Rövidítések listája VII FWL. Színes szó olvasása GCP. jó klinikai gyakorlat GLUT. HbA1c glükózszállító. glikált hemoglobin HOMA. Homeosztázis modellértékelés hscrp. C-reaktív fehérje, ultraszenzitív módon mérve HSP. Hősokk-fehérje IF. engl. szakaszos böjt, IGT szakaszos böjt. engl. csökkent glükóz tolerancia IL. Interleukin INT. Interferencia kcal. Kilokalória MCI. Enyhe kognitív károsodás mmhg. Milliméteres higany MMSE. engl. Mini-Mentális Állami Vizsgálat MRI. Mágneses rezonancia képalkotás MWT-B. Feleletválasztós szókincs intelligencia teszt NIDDM. engl. nem inzulinfüggő diabetes mellitus, 2-es típusú diabetes mellitus NMDA. N-metil-D-aszpartát PANAS. engl. Pozitív és negatív hatásütemezés ROS. engl. reaktív oxigénfajok STAI. Állami tulajdonság félelem leltár TMT-A. Nyomvonal készítési teszt A TMT-B. Nyomvonal készítési teszt B TNF-α. Tumor nekrózis faktor-alfa VaD. vaszkuláris demencia VLMT. Verbális tanulás és memória teszt CNS. Központi idegrendszer
8 Táblázatok felsorolása 2.1 Felvételi kritériumok Kizárási kritériumok Vérparaméterek Csoportos felosztások Az alanyok demográfiai jellemzői beavatkozási csoportok szerint Az alanyok demográfiai jellemzői BMI csoportok szerint Kovariánsok intervenciós csoportok szerint Kovariánsok BMI csoportok szerint Fiziológiai paraméterek intervenciós csoportok szerint Élettani paraméterek BMI csoportok szerint Összefüggések az inzulin változásai és a BMI vagy a testzsír változásai között Neuropszichológiai tesztek beavatkozási csoportok szerint A neuropszichológiai tesztek eredményei BMI csoportok szerint A neuropszichológiai teszt teljesítményének abszolút változása a kiindulási és a követés között az intervenciós csoportok közötti csoportos összehasonlításban A neuropszichológiai teszt teljesítményének abszolút változása az alapvonal és a követés között a BMI csoportok közötti csoportos összehasonlításban Fiziológiai paraméterek közötti kapcsolat és a neuropszichológiai tesztek változásai szúrt VIII
29 2. FEJEZET MÓDSZEREK 20 2.1. Ábra: A vizsgálat menete
30 2. FEJEZET MÓDSZEREK 21 2.1. Táblázat: Felvételi kritériumok Életkor (nők: posztmenopauzában) Testtömegindex Kezesség jobb Anyanyelv német betegségek 2.2. Táblázat: Súlyos kezeletlen belső betegségek kizárási kritériumai Diabetes mellitus, IGT (csökkent glükóztolerancia) Súlyos akut betegségek Dementia (MMSE) 10 cigaretta/nap) Alkoholfogyasztás (> 50 g/nap) Kávéfogyasztás (> 6 csésze/nap) MRI ellenjavallatok Gyógyszeres kezelés az elmúlt fél évben a súlyban bekövetkezett egyéb jelentős változások, részvétel más vizsgálatokban
34 2. FEJEZET MÓDSZEREK 25 2.3. Táblázat: Vérparaméterek Paraméter Egység Módszer Készülék (gyártó) Glükóz metabolizmus Böjt glükóz mg/dl Hexokinase assay Modular (Roche) HbA1C mmol/mol,% Turbidimetry Integra 800 (Roche) Fasting insulin in μu/ml ECLIA (elektrokemilumineszcencia immunanalízis) ) E 170 (Roche) HOMA-Index éhomi inzulin [µu/ml] éhomi glükóz [mg/dl]/405 Gyulladás paraméterei hscrp mg/l CLIA (kemilumineszcencia) Immulit (Siemens) TNF-α pg/ml CLIA (kemilumineszcencia) Immulit ( Siemens) IL-6 pg/ml CLIA (kemilumineszcencia) Immulit (Siemens) Alapparaméterek Kis vérkép Áramlási citometria XE2100 (Sysmex) AST IU/l referencia-módszer IFCC szerint piridoxal-foszfát moduláris (Roche) ALT IU/l referencia-módszerrel IFCC szerint piridoxok-foszfát moduláris γ-gt IU/l enzimatikus színteszt az IFCC moduláris (Roche) gyors% koagulometria Star Evolution (Roche) fibrinogén g/l koagulometria Star Evolution (Roche) szerint
43 3. fejezet Eredmények 3.1 Intervenció A beavatkozás időtartama átlagosan 187 nap volt (SD = 10,5). Az átlagos testsúlycsökkenés a CR csoportban 0,68 kg volt, a kontroll csoport átlagosan 0,09 kg-ot fogyott (lásd a 3.1a. Ábrát). A súlyváltozások nem statisztikailag szignifikánsak az egyes csoportokban vagy a csoportok összehasonlításában (mind p> 0,05). Statisztikailag szignifikáns csoportkülönbség figyelhető meg a testzsír százalékos változásában (p = 0,007, lásd a 3.1b ábrát). A kontrollcsoport alanyainak statisztikailag szignifikánsan magasabb volt a testzsírszázaléka (+ 1,87%, p = 0,014) a kiindulási értékhez képest a követés során, míg ez a CR csoportban statisztikailag nem változott szignifikánsan. a) A testsúly változása (b) A testzsír változása 3.1. ábra: A testsúly és a testzsír százalékának változása az intervenciós csoportokban 34
52 3. FEJEZET EREDMÉNYEK Memória teljesítmény (a) intervenciós csoportok (b) BMI csoportok 3.2. Ábra: A konszolidációs teljesítmény változása a csoportok összehasonlításában; relatív változás (kiindulási érték = 100%), hibasávok: ± 1SE (a) beavatkozási csoportok (b) BMI-csoportok 3.3. ábra: A felismerési teljesítmény változása csoportos összehasonlításban; relatív változás (kiindulási érték = 100%), hibasávok: ± 1SE
57 3. FEJEZET EREDMÉNYEK 48 Testzsír és interferencia * (1) (korrigálva), r pb = 0,29, p = 0,026 3.7. Ábra: A testzsírtartalom változásai és az interferencia teljesítmény változásai közötti összefüggés a teljes kollektív (a) intervenciós csoportokban (b) BMI Csoportok 3.8. Ábra: A teszt teljesítményének változása a B nyomvonal készítésében a csoport összehasonlításában; Relatív változás (kiindulási érték = 100%), hibasáv: ± 1SE A B nyomkövetési tesztben a CR csoport átlagosan 10,3 másodperccel javult a beavatkozás után, míg a kontroll csoport csak 2,9 másodperccel javult. A csoporthasonlításban kicsi a hatás, de nem éri el a statisztikai szignifikanciát (lásd 3.11. Táblázat, 3.8a ábra). A BMI csoport a TMT-B átlagos javulását 11,1 másodperc alatt mutatja, míg a BMI + csoport ebben a tesztben átlagosan 0,6 másodperccel romlik (vö.
59 3. FEJEZET EREDMÉNYEK 50 (a) TNF-α és a Trail B teszt (*), összesen: r = 0,246, p = 0,063 (b) hscrp és interferencia * (1), CR csoport: rs = 0,333, p = 0,072 (c) interleukin-6 és interferencia * (1), összesen: rs = 0,341, p = 0,005; BMI csoport: r s = 0,479, p = 0,002 3.9. Ábra: Kapcsolat a gyulladás paramétereinek változása és a végrehajtó funkció változása között
61 3. FEJEZET EREDMÉNYEK 52 (a) Inzulin és számtartomány visszafelé, BMI-csoport: r = 0,282, p = 0,078 (b) TNF-α és számtartomány hátrafelé, BMI-csoport: r = 0,308, p = 0,064 3.11. Ábra: Kapcsolat a vérparaméterek változása és a munkamemória teljesítményének változása között 3.6 A kiindulási élettani paraméterek és a neuropszichológiai tesztek teljesítményének változása Megvizsgálták, hogy mennyire vannak összefüggések a kiindulási fiziológiai paraméterek és a neuropszichológiai teszt teljesítményének változása között. Az eredményeket a 3.13. Táblázat mutatja. Többnyire közepes hatások láthatók. Ezek egy része statisztikailag szignifikáns, és néhány statisztikai tendencia látható. Statisztikailag szignifikáns összefüggéseket mutatnak a pont-szórás diagramok is. A tendencia azt mutatja, hogy a kiinduláskor a magasabb BMI, a vérnyomás, a glükóz és a gyulladásos metabolikus paraméterek nagyobb valószínűséggel a neuropszichológiai tesztek nagyobb javulásával járnak együtt a vizsgálat során. Ezzel szemben fordított összefüggés van a kiindulási interleukin-6 és az interferencia teljesítményének változása között.
62 3. FEJEZET EREDMÉNYEK 53 3.13. Táblázat: A kiindulási fiziológiai paraméterek és a neuropszichológiai teszt teljesítményének változásai közötti kapcsolat Paraméterek a kiindulási alanyokban A teszt változása A korrelációs együttható p BMI Az összes ösvénykészítési teszt B r = 0,241 0,061 diaszt. Vérnyomás Minden konszolidáció r = 0,292 0,023 Minden interferencia r = 0,264 0,045 Glükóz összes konszolidáció r = 0,224 0,086 HbA1c Minden konszolidáció r = 0,253 0,051 CR konszolidáció r = 0,354 0,040 Minden interferencia r = 0,298 0,092 Inzulin Minden számtartomány visszafelé rs = 0,224 0,083 CR konszolidációs rs = 0,295 0,090 HOMA Minden számtartomány visszafelé rs = 0,229 0,079 CR Konszolidációs rs = 0,316 0,069 hscrp Minden nyomkövetési teszt B rs = 0,281 0,031 BMI Nyomvonal készítési teszt B rs = 0,407 0,010 TNF-α Minden nyomvonal készítési teszt B r = 0,274 0,035 Interleukin- 6 CR interferencia rs = 0,369 0,038 BMI konszolidáció rs = 0,310 0,062
63 3. FEJEZET EREDMÉNYEK 54 (a) Diasztolés vérnyomás és konszolidáció, összesen: r = 0,292, p = 0,023 (b) Diasztolés vérnyomás és interferencia * (1), összesen: r = 0,264, p = 0,045 (c) HbA1c és konszolidáció Összesen: r = 0,253, p = 0,051; CR csoport: r = 0,354, p = 0,040 (d) hscrp és a nyomkövetési teszt B * (1), összesen: r s = 0,281, p = 0,031; BMI-csoport: rs = 0,407, p = 0,010 (e) TNF-α és nyomkövetési teszt B * (1), összesen: r = 0,274, p = 0,035 (f) interleukin-6 és interferencia * (1), CR -Csoport: rs = 0,369, p = 0,038 3.12. Ábra: Kapcsolat a kiindulási fiziológiai paraméterek és a neuropszichológiai teszt teljesítményének változásai között
64 3. FEJEZET EREDMÉNYEK További eredmények A tanulmány teszteket is végzett a figyelem és a munka sebességének mérésére. Ahogyan a tanulmány hipotézisében megfogalmazták, ezeknek a vizsgálati eredményeknek a javulását nem feltételezték a fogyás eredményeként. Ez beigazolódott: Mindkét csoportban az alkalmazott tesztek eredményei (ACT, nyomkövetési A teszt, számtartomány előre és színes szóolvasás vagy színvonal megnevezése a szín-szó interferencia tesztben) nem különböztek szignifikánsan egymástól sem az alapvonalon, sem az utánkövetés során (minden p> 0,05, a vizsgálati statisztikákat nem mutatjuk be a táblázatban). A különböző tesztelők által kiosztott átlagos vizsgálati eredmények összehasonlítása nem mutatott statisztikailag szignifikáns különbséget (mind p> 0,05, az átlagértékek és a teszt statisztikák nem szerepelnek a táblázatban).