U osób palących dużo papierosów obserwuje się zanik mózgu typowy dla choroby Alzheimera

Nowe badanie wykorzystujące obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego wykazało, że palenie uszkadza kluczowe obszary mózgu odpowiedzialne za pamięć i myślenie, a nadwaga może nasilać te uszkodzenia, co rodzi nowe pytania na temat zapobiegania demencji.

W niedawnym badaniu opublikowanym w czasopiśmie NPJ Dementia zbadano związek między paleniem tytoniu a zanikiem mózgu oraz to, czy wskaźnik masy ciała (BMI) moderuje ten związek. Badanie wykazało, że palacze mieli znacznie mniejszą objętość istoty szarej i białej w mózgu niż osoby niepalące. Po uwzględnieniu BMI w modelach statystycznych, związek między liczbą wypalanych paczek rocznie a utratą objętości mózgu uległ osłabieniu, co sugeruje raczej efekt pośredni niż bezpośredni związek przyczynowo-skutkowy.

Zaburzenia neurodegeneracyjne: częstość występowania i czynniki ryzyka

Choroba neurodegeneracyjna występuje, gdy neurony w mózgu i układzie nerwowym stopniowo tracą funkcje, co prowadzi do pogorszenia sprawności fizycznej i funkcji poznawczych. Choroba Alzheimera (AD) jest najczęstszym rodzajem demencji, wpływającym na pamięć, funkcje poznawcze i zachowanie.

Częstość występowania demencji rośnie na całym świecie. Według najnowszych badań, u około 47 milionów osób na całym świecie zdiagnozowano demencję, a szacuje się, że każdego roku będzie przybywać około 10 milionów nowych przypadków.

Liczne badania zidentyfikowały czynniki ryzyka demencji we wczesnym, średnim i późnym wieku. Palenie tytoniu jest jednym z czynników, który według szacunków odpowiada za nawet 14% przypadków demencji na całym świecie. Toksyny zawarte w dymie papierosowym mogą powodować neurozapalenie, mechanizm ściśle związany z chorobą Alzheimera. Oprócz demencji, wcześniejsze badania wykazały również, że palacze są bardziej narażeni na rozwój chorób naczyniowych mózgu i układu oddechowego.

Chociaż wcześniejsze metaanalizy powiązały palenie tytoniu ze zwiększonym ryzykiem demencji, niewiele dużych badań badało związek historii i intensywności palenia z zanikiem mózgu mierzonym za pomocą rezonansu magnetycznego (MRI), będącym biomarkerem neurodegeneracji. Aby to ocenić, konieczne jest zbadanie związku między paleniem tytoniu a zanikiem mózgu, czyli utratą tkanki mózgowej spowodowaną zanikiem lub obumieraniem neuronów, czemu towarzyszy redukcja liczby połączeń nerwowych.

Naukowcy zazwyczaj śledzą zanik mózgu w chorobie Alzheimera i innych chorobach neurodegeneracyjnych, wykorzystując neuroobrazowanie i ocenę objętościową za pomocą rezonansu magnetycznego T1-zależnego – co różni się od naturalnego starzenia. Rezonans magnetyczny służy do oceny utraty objętości mózgu, będącej biomarkerem neurodegeneracji.

Tylko kilka obszernych badań skupiło się na związku między paleniem tytoniu a zanikiem mózgu mierzonym za pomocą rezonansu magnetycznego, co może odegrać kluczową rolę w zrozumieniu wpływu palenia na pogorszenie funkcji poznawczych i chorobę Alzheimera.

O badaniu

W niniejszym badaniu sprawdzono hipotezę, że u osób, które paliły tytoń, zanik mózgu jest większy na poziomie całego mózgu i jego płatów w porównaniu do osób niepalących.

W badaniu wzięło udział łącznie 10 134 uczestników w wieku od 18 do 97 lat z czterech ośrodków badawczych. Wszyscy uczestnicy zostali poddani rezonansowi magnetycznemu całego ciała bez kontrastu. Przed badaniem wypełnili kwestionariusze, w których zbierano informacje na temat ich danych demograficznych, historii medycznej i statusu palacza. Każdy uczestnik zgłosił liczbę wypalanych paczek papierosów dziennie oraz liczbę lat palenia.

Na podstawie tych kwestionariuszy uczestników podzielono na grupy: palaczy (z paczkolatami niezerowymi) i niepalących (z paczkolatami zerowymi). Paczkolata to wskaźnik narażenia na tytoń, uwzględniający czas trwania i intensywność palenia. Grupa palaczy liczyła 3292 osoby, a grupa niepalących 6842 osoby.

W badaniu wykorzystano FastSurfer, sprawdzoną metodę głębokiego uczenia się, do ilościowego określenia objętości mózgu na podstawie obrazów 3D T1. Model głębokiego uczenia się wykorzystano również do segmentacji objętości wewnątrzczaszkowej (ICV).

Aby przeanalizować związek między paczkolatami a objętością mózgu, przeprowadzono model regresji u palaczy:

• Model 1: dostosowany do wieku, płci i ośrodka badawczego;
• Model 2: z dodatkową regulacją BMI.

Wyniki badań

W porównaniu z osobami niepalącymi, palacze częściej byli płci żeńskiej, rasy białej, mieli wyższe BMI, byli starsi oraz częściej chorowali na cukrzycę typu 2 i nadciśnienie. Średnia liczba paczkolat w grupie palaczy wyniosła 11,93.

Porównania między regionami wykazały mniejszą objętość mózgu w grupie palącej. Dwuczynnikowa analiza Pearsona wykazała umiarkowaną dodatnią korelację między wyższym BMI a wyższą liczbą paczkolat. Porównania modeli 1 i 2 wykazały spadek istotności statystycznej i wielkości efektu w 11 regionach mózgu po uwzględnieniu BMI, co wskazuje na możliwą, choć nieudowodnioną, pośredniczącą rolę BMI w związku między paleniem a zanikiem mózgu.

Co ważne, nawet po uwzględnieniu BMI, u palaczy nadal występowała znaczna atrofia w kilku obszarach, w tym w obszarach związanych z chorobą Alzheimera, takich jak hipokamp, tylna kora obręczy i przedklinek.

Wnioski

Niniejsze badanie wykazało, że u osób z historią palenia i większą liczbą paczkolat stwierdzono zanik mózgu. Wstępne wyniki wskazują również, że BMI może odgrywać potencjalną rolę w mediacji związku między paleniem a utratą objętości mózgu. Zatem otyłość i palenie to dwa modyfikowalne czynniki ryzyka, które mogą być w przyszłości wykorzystane w zapobieganiu demencji, w tym chorobie Alzheimera.

W przyszłości konieczne będą dalsze badania mające na celu zbadanie potencjalnego wpływu hiperintensywnej objętości istoty białej na zanik mózgu w kontekście historii palenia tytoniu.

Kluczowymi atutami tego badania są analiza dużej kohorty osób z historią palenia tytoniu oraz ilościowe obrazowanie strukturalne mózgu. Ponadto, możliwe było zmierzenie objętości mózgu w obszarach dotkniętych patologią choroby Alzheimera, takich jak hipokamp, tylna kora obręczy i przedklinek.

Pomimo swoich zalet, przekrojowy charakter badania ogranicza możliwość wyciągania wniosków przyczynowo-skutkowych. Ponadto, projekt nie obejmował testów poznawczych ani biomarkerów choroby Alzheimera, takich jak amyloid czy białko tau, co ogranicza możliwość bezpośredniego powiązania zaniku mózgu z demencją. Dlatego potrzebne są badania longitudinalne, aby potwierdzić rolę BMI w tym związku.