Runsaat tupakoitsijat osoittavat Alzheimerin taudille tyypillistä aivojen surkastumista

Uusi magneettikuvausta käyttävä tutkimus osoittaa, että tupakointi vahingoittaa aivojen keskeisiä muistiin ja ajatteluun liittyviä alueita ja että ylipaino voi lisätä vaurioita, mikä herättää uusia kysymyksiä dementian ehkäisystä.

Äskettäin NPJ Dementia -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa tarkasteltiin tupakoinnin ja aivojen surkastumisen välistä yhteyttä ja sitä, vaikuttiko painoindeksi (BMI) tähän yhteyteen. Tutkimuksessa havaittiin, että tupakoitsijoilla oli merkittävästi pienemmät aivojen harmaan ja valkean aineen tilavuudet kuin tupakoimattomilla. Kun painoindeksi sisällytettiin tilastollisiin malleihin, vuosittain poltettujen askien määrän ja aivojen tilavuuden menetyksen välinen yhteys heikkeni, mikä viittaa mahdolliseen välittävään vaikutukseen pikemminkin kuin suoraan syy-yhteyteen.

Neurodegeneratiiviset häiriöt: esiintyvyys ja riskitekijät

Neurodegeneratiivinen sairaus syntyy, kun aivojen ja hermoston hermosolut menettävät vähitellen toimintakykynsä, mikä johtaa fyysisten ja kognitiivisten kykyjen heikkenemiseen. Alzheimerin tauti (AD) on yleisin dementian tyyppi, joka vaikuttaa muistiin, kognitioon ja käyttäytymiseen.

Dementian esiintyvyys on lisääntynyt maailmanlaajuisesti. Tuoreen tutkimuksen mukaan noin 47 miljoonalla ihmisellä maailmanlaajuisesti on diagnosoitu dementia, ja noin 10 miljoonan uuden tapauksen odotetaan lisääntyvän vuosittain.

Lukuisat tutkimukset ovat tunnistaneet dementian riskitekijöitä varhaisessa, keski- ja myöhäisessä iässä. Tupakointi on yksi tekijä, jonka arvioidaan olevan osallisena jopa 14 prosenttiin dementiatapauksista maailmanlaajuisesti. Tupakansavun toksiinit voivat aiheuttaa neuroinflammaatiota, mekanismia, joka on läheisesti yhteydessä Alzheimerin tautiin. Dementian lisäksi aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että tupakoitsijoilla on suurempi riski sairastua aivoverisuoni- ja hengityselinsairauksiin.

Vaikka aiemmat meta-analyysit ovat yhdistäneet tupakoinnin lisääntyneeseen dementian riskiin, vain harvat laajat tutkimukset ovat tarkastelleet, miten tupakointihistoria ja -intensiteetti liittyvät magneettikuvauksessa mitattuun aivojen surkastumiseen, joka on hermosolujen rappeutumisen biomarkkeri. Tämän arvioimiseksi on tarpeen tutkia tupakoinnin ja aivojen surkastumisen välistä yhteyttä. Aivojen surkastuminen on aivokudoksen menetys hermosolujen kutistumisen tai kuoleman vuoksi, johon liittyy hermoyhteyksien määrän väheneminen.

Tutkijat seuraavat tyypillisesti aivojen surkastumista Alzheimerin taudissa ja muissa neurodegeneratiivisissa sairauksissa neurokuvantamisen ja volumetrisen arvioinnin avulla, jossa käytetään T1-painotettua magneettikuvausta – mikä eroaa luonnollisesta ikääntymisestä. Magneettikuvausta käytetään aivojen tilavuuden menetyksen arvioimiseen, joka on neurodegeneraation biomarkkeri.

Vain muutamat laajat tutkimukset ovat tarkastelleet tupakoinnin ja magneettikuvauksella mitatun aivojen surkastumisen välistä yhteyttä, millä voi olla keskeinen rooli ymmärrettäessä tupakoinnin vaikutusta kognitiiviseen heikkenemiseen ja Alzheimerin tautiin.

Tietoja tutkimuksesta

Tässä tutkimuksessa testattiin hypoteesia, jonka mukaan tupakoitsijoilla esiintyy suurempaa aivojen surkastumista sekä koko aivojen että aivolohkojen tasolla verrattuna tupakoimattomiin.

Tutkimukseen rekrytoitiin yhteensä 10 134 iältään 18–97-vuotiasta osallistujaa neljästä eri tutkimuspaikasta. Kaikille osallistujille tehtiin koko kehon magneettikuvaus ilman varjoainetta. Ennen kuvausta he täyttivät kyselylomakkeita, joissa kerättiin tietoa heidän demografisista tiedoistaan, sairaushistoriastaan ja tupakointitottumuksistaan. Jokainen osallistuja ilmoitti tupakoimiensa askien määrän päivässä ja tupakointivuosien määrän.

Näiden kyselylomakkeiden perusteella osallistujat jaettiin ryhmiin: tupakoitsijat (muut kuin nolla askivuotta) ja tupakoimattomat (nolla askivuotta). Askivuot ovat tupakkaan altistumisen mittari, joka ottaa huomioon tupakoinnin keston ja voimakkuuden. Tupakoitsijaryhmään kuului 3 292 henkilöä ja tupakoimattomien ryhmään 6 842 henkilöä.

Tutkimuksessa käytettiin FastSurferia, hyväksi havaittua syväoppimismenetelmää, aivojen tilavuuden kvantifiointiin 3D T1 -kuvista. Syväoppimismallia käytettiin myös kallonsisäisen tilavuuden (ICV) segmentointiin.

Tupakoitsijoille tehtiin regressiomalli pakkausvuosien ja aivojen tilavuuksien välisen suhteen analysoimiseksi:

• Malli 1: mukautettu iän, sukupuolen ja tutkimuskeskuksen mukaan;
• Malli 2: lisäkorjauksella painoindeksin mukaan.

Tutkimustulokset

Tupakoimattomiin verrattuna tupakoitsijat olivat todennäköisemmin naisia, valkoihoisia, heillä oli korkeampi painoindeksi, he olivat iäkkäämpiä ja heillä oli useammin tyypin 2 diabetesta ja verenpainetautia. Tupakoitsijaryhmän keskimääräinen pakkausvuosi oli 11,93.

Alueiden väliset vertailut osoittivat tupakointiryhmässä pienempiä aivojen tilavuuksia. Pearsonin kaksimuuttuja-analyysi osoitti kohtalaisen positiivisen korrelaation korkeamman painoindeksin ja suurempien pakkausvuosien välillä. Mallien 1 ja 2 vertailut osoittivat tilastollisen merkitsevyyden ja vaikutuksen koon pienenemistä 11 aivoalueella, kun painoindeksi kontrolloitiin, mikä viittaa painoindeksin mahdolliseen, mutta ei todistettuun, välittävään rooliin tupakoinnin ja aivojen surkastumisen välisessä yhteydessä.

Merkittävää on, että jopa painoindeksin huomioimisen jälkeen tupakoitsijoilla oli edelleen merkittävää surkastumista useilla alueilla, mukaan lukien Alzheimerin tautiin liittyvät alueet, kuten hippokampus, posteriorinen cingulate cortex ja precuneus.

Johtopäätökset

Tämä tutkimus osoitti, että henkilöillä, joilla oli tupakointihistoriaa ja suurempi määrä pakkausvuosia, oli merkkejä aivojen surkastumisesta. Alustavat tulokset viittaavat myös siihen, että painoindeksillä voi olla potentiaalinen rooli tupakoinnin ja aivojen tilavuuden menetyksen välisen yhteyden välittämisessä. Siten lihavuus ja tupakointi ovat kaksi muokattavissa olevaa riskitekijää, joita voidaan tulevaisuudessa käyttää dementian, mukaan lukien Alzheimerin taudin, ehkäisyyn.

Tulevaisuudessa tarvitaan lisätutkimuksia valkean aineen hyperintensiteettivolyymin ja aivojen surkastumisen mahdollisen välittävän vaikutuksen selvittämiseksi tupakointihistorian kontekstissa.

Tämän tutkimuksen keskeisiä vahvuuksia ovat suuren tupakointihistoriaa omaavan kohortin analyysi sekä kvantitatiivinen aivojen rakenteellinen kuvantaminen. Lisäksi oli mahdollista mitata aivojen tilavuutta Alzheimerin taudin patologian vaikutusalueilla, kuten hippokampuksessa, posteriorisessa cingulate cortexissa ja precuneuksessa.

Vahvuuksistaan huolimatta tutkimuksen poikkileikkausluonne rajoittaa syy-seuraussuhteiden johtopäätösten tekemistä. Tutkimusasetelmaan ei myöskään sisällytetty kognitiivisia testejä tai Alzheimerin taudin biomarkkereita, kuten amyloidia tai tauta, mikä rajoittaa kykyä yhdistää aivojen surkastuminen suoraan dementiaan. Siksi tarvitaan pitkittäistutkimuksia painoindeksin roolin vahvistamiseksi tässä suhteessa.