ドコサヘキサエン酸(DHA)サプリメントの脳内投与 無作為化プラセボ対照臨床試験

強調オフ

ApoE4・リスク遺伝子脂質・細胞膜・コリン脂質代謝

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Brain delivery of supplemental docosahexaenoic acid (DHA): A randomized placebo-controlled clinical trial

www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7502665/

要旨

背景

アルツハイマー病認知症予防のためのドコサヘキサエン酸(DHA)サプリメントの過去の臨床試験では、低用量を使用しており、ほとんどが陰性であった。我々は、十分な脳のバイオアベイラビリティーを得るためには、より多くの量のDHAが必要であり、APOE4は認知機能障害の発症前に脳へのDHAとエイコサペンタエン酸(EPA)の送達の減少と関連しているという仮説を立てた。

方法

33人にビタミンB群(ビタミンB12を1mg、ビタミンB6を100mg、葉酸を800mcg/日)を投与し、6ヵ月間、DHAを2,152mg/日またはプラセボに無作為に割り付けた。26人が腰椎穿刺とMRIの両方を完了し、29人がベースラインと6ヵ月間の認知評価を完了した。主要アウトカムは脳脊髄液 DHAの変化であった。副次的転帰には、脳脊髄液 EPAレベルの変化、MRI海馬体積および内葉厚の変化が含まれた;探索的転帰は認知の測定であった。

所見

プラセボと比較して、DHA投与群では、脳脊髄液 DHAの28%の増加および脳脊髄液 EPAの43%の増加が観察された(DHAの平均差(95%CI):0.08 µg/mL(0.05,0.10)p<0.0001;EPAの平均差。0.008μg/mL(0.004,0.011)p<0.0001)。非APOE4キャリアの補給後の脳脊髄液 EPAの増加は、APOE4キャリアの3倍であった。脳体積および認知スコアの変化は群間で差がなかった。

解釈

オメガ3サプリメントを1日1gと同量以下で摂取する認知症予防試験では、特にAPOE4キャリアにおいて脳への影響が減少している可能性がある。試験登録。NCT02541929。

キーワード DHA、オメガ3,RCT、アルツハイマー病、認知症、APOE

文脈の中の研究

この研究の前の証拠

動物モデルと疫学研究は、アルツハイマー病認知症の発症率が低いとドコサヘキサエン酸とエイコサペンタエン酸(DHAとEPA)の摂取量や血中濃度との関連をサポートしている。まだ、認知症予防のためのオメガ3サプリメントの低用量を使用した無作為化臨床試験のシステマティックレビューは否定的であった。DHA脳へのデリバリーに必要なDHAサプリメントの投与量は明らかになっていない。

この研究の付加価値

このプラセボ対照試験では、認知機能に障害のある成人にビタミンB群を投与し、1日2g/日のDHAサプリメントを6ヵ月間投与するか、プラセボを投与するかを無作為に選択した。補給後の脳脊髄液(脳脊髄液)DHAレベルの緩やかな上昇が観察され、APOE4キャリアーは非キャリアーよりも上昇が低かった。

利用可能なすべてのエビデンスの意味

オメガ3を1日1g以下と同等かそれ以下の用量で摂取する認知症予防試験では、脳への影響が軽減され、特にAPOE4キャリアの方には効果がある可能性がある。

Alt-text. ラベルのない箱

1. はじめに

181,580人の参加者と21の疫学研究のメタアナリシスは、エイコサペンタエン酸(EPA)とドコサヘキサエン酸(DHA)オメガ3脂肪酸(n-3 FA)のより多くの摂取量と血中レベルが低いアルツハイマー病のリスクに関連付けられていることを同定した[1]。血中DHAの低いレベルはまた、PET [2]によって画像化された脳内のアミロイド斑の蓄積、より低い認知機能、より小さい海馬のボリュームと関連付けられている。DHAとEPAの両方がシナプス可塑性を促進し、強化された抗酸化プロセスとシナプス損失[3,4]の阻害に関連付けられている。大量のDHAのサプリメントの長期使用は、βアミロイド(アミロイドβ42)レベルを減少させ、神経細胞の損失を減少させ、アルツハイマー病動物モデルにおける抗アミロイド原性特性を持っている[5]。DHAとEPAは、α-リノレン酸(ALA)を含む前駆体脂質からde novo合成することができるが、このメカニズムは非常に効率的ではなく、これらのn-3脂肪酸は、主に魚介類の消費から得なければならない[6]。EPAはまた、β酸化による食事性DHAの逆変換によって内因性に生産することができる。しかし、現在の欧米の食生活は、n-6脂肪酸であるアラキドン酸(AA)に比べてDHAとEPAの量がかなり少ない[7]。循環中のn-6脂肪酸(DHA/AA、EPA/AA)に対するn-3の比率が低いことは、神経炎症[8,9]および心血管疾患リスクの増加[10]の高い尺度と関連している。

これらの観察にもかかわらず、臨床試験におけるDHAの補充は、すでにアルツハイマー病と診断された参加者の症状の進行を防ぐのに有効ではなかった[11]。さらに、アルツハイマー病の一次予防のためのDHAサプリメントの主に低用量(1日1g未満)の試験の系統的レビューでは、認知的に健康な高齢者の認知機能には何の利益も示されなかった[12]。予防試験における補充後のDHA脳内バイオアベイラビリティは明らかではない。

認知症予防研究の課題には、不可逆的な神経変性の発症前に認知症に進行するリスクのある集団を特定することが含まれる。加齢、APOE4,認知症の陽性家族歴[13]、および、座り仕事の多いライフスタイル[14]は、認知症発症のリスクを増加させる。炭素-13トレーサーの研究は、加齢とAPOE4対立遺伝子の両方がDHAの酸化と損失を促進することを示唆している[15,16]。若くて認知的に健康なAPOE4キャリアは、非キャリアと比較してPETによる脳内DHA取り込み量の増加を示し、脳内DHA欠乏状態の補償を示唆している[17]。サプリメント摂取後の脳内DHA浸透率に関するデータは、ほとんどが認知機能障害のある患者に限定されている。OmegADでは、6ヶ月間にわたって1日あたりのn-3 FAサプリメントの2.3 gsは、脳脊髄液のn-3 FAレベルの緩やかな増加につながった[18]。ADCSがスポンサーとなったDHA試験では、血漿および脳脊髄液 DHAレベルは1日2gsを18ヶ月間摂取した後に上昇し、キャリアと比較してAPOE4非キャリアでの増加が大きかった[11,16]。認知障害のない個人における脳内DHAおよびEPAのデリバリーに対するAPOE4の効果は知られていない。認知障害発症前の脳へのDHAとEPAの送達を調べるために、我々は高用量(1日2gs)のDHAサプリメントを用いて、認知症の危険因子を持つ人を対象にAPOE4の状態で層別化した無作為化比較臨床試験を実施した。n-3 FAを循環リン脂質に組み込むには十分なビタミンBレベルが必要であるため[19]、参加者全員にビタミンBサプリメントを投与した。

2. 方法

参加者を対象とした。参加者は2016年から 2018年の間にロサンゼルス地域から募集した。含める基準は以下の通りであった。英語とスペイン語を話す認知障害のない55歳以上の男女で、認知症の第1度の家族歴がある人。除外基準には以下が含まれた。現在の喫煙者(または5年未満の喫煙歴)過去に心臓発作、冠動脈血行再建術、腎不全または失明の経験があることで定義される心血管系疾患の既往歴、過去6ヶ月間にがんの診断を受けたことがあること。甲状腺機能亢進症または甲状腺機能低下症のコントロール不良、ワルファリンなどの抗凝固薬の服用、過去3ヶ月間のn-3多価不飽和脂肪酸(PUFA)カプセルの摂取、定期的な運動(週150分以上の有酸素運動)多量の飲酒(週30単位以上のアルコール)。すべての参加者は、National Alzheimer Coordinating Center Uniform data set(UDS 3.0)神経心理学バッテリーを完了した。軽度認知障害の中核的基準 [20] を満たす参加者、または認知症の臨床診断を受けた参加者は除外された。本研究はUSCのIRB(HS-14-00864)によって承認された。すべての参加者が署名したインフォームドコンセントを提供した。この試験はclinical trials.gov(NCT02541929)に登録された。

介入。単一中心二重盲検試験では、参加者が1日2152mgのDHAまたはプラセボに無作為に割り付けられ、同じ外観のカプセルに入ったDHAを6ヵ月間投与された。参加者は、538mgのDHAを含む1日4粒の1000mgソフトジェルカプセル(治療群)またはDSM社(メリーランド州コロンビア)が製造・提供するコーン/ソイ油を含む同一外観のカプセル(プラセボ群)を摂取する必要があった。カプセルのEPA含有量は、全脂肪酸組成物の0.1%未満であった。DHAカプセルの完全含有量は、補足表1に記載されている。参加者には、試験中のPUFA摂取量を制限するように書面による指示が与えられた。すべての参加者には、ビタミンB12の500 mcg、ビタミンB6の50 mgおよび葉酸の400 mcgを含むビタミンB複合体サプリメント(ホモシステインモジュレーター、ソルガー、ニューヨーク)をそれぞれ1日に2つ摂取するように提供され、指示された。サプリメントの完全な内容は、補足表2に記載されている。無作為化シーケンスは生物統計学チームによって開発され、無作為化の忠実度は試験データ管理者/分析者によってモニタリングされた。無作為化リストにアクセスできるのは、臨床統計学者と指定された研究コーディネーター1名のみであった。無作為化はDHAとプラセボの間で(1:1)行われ、APOE4キャリアの状態によって層別化され、研究者には明らかにされていないブロック因子が用いられた。参加者はスクリーニング、ベースライン、6ヵ月後の3回に分けて来院した。脳脊髄液と血漿は一晩絶食で行い、脳脊髄液はポリプロピレンチューブに採取した。コンプライアンスはピルカウントによって評価された。

アウトカム。主要アウトカムは6ヵ月後の脳脊髄液 DHA値の変化であった。二次的転帰は、磁気共鳴イメージング(MRI)上の脳脊髄液 EPAレベル、海馬体積と内葉皮質厚さの変化が含まれていた;と探索的転帰は、グローバルな認知を評価するために、モントリオール認知アセスメント(MoCA)クラフトストーリーとカリフォルニア言語学習テスト2(CVLT2)言語記憶のために、トレイルは[2]に記載されているように、スピードと実行機能のためのAとBのテストを作る。

脂肪酸測定。脳脊髄液については,0.25mLのアリコートは、内部標準(C23:0トリグリセリド)を含む反応バイアルに転送し、60℃で40分間スピードバックで乾燥させた。血漿の場合は、25 uL の分液を反応バイアル中の内部標準液と合わせた。その後、メチル化試薬[メタノール(14%)トルエン、メタノール(35/30/35 v/v)中の三フッ化ホウ素,0.5 mL]を加え、バイアルをボルテックスし、100℃で45分間加熱した。冷却後、蒸留水0.5 mLとヘキサン(脳脊髄液は0.25 mL、血漿は0.5 mL)を加えた。脂肪酸分析は、前記[21]に記載されているように、100m SP2560キャピラリーカラムを備えた島津製作所GC2010 Plusを使用してGC MSで行った。

その他の測定を行った。APOEジェノタイピングは、記載されているように、アイソフォーム特異的プライマーを用いたqPCRを用いて評価した[22]。血液バイオマーカーは、ハンティントン病院臨床検査室(パサデナ、カリフォルニア州)で完了した。アミロイドβ42の脳脊髄液レベルは、MSDマルチプレックスアッセイを用いて測定した[23]。

MRIの方法

28人の参加者(Siemens Magnetom Prisma 3T; TR 2300ms; TE 2.95ms; 1.1×1.1×1.2mm)について、ベースライン時および追跡時の構造的MRIスキャン(MPRAGE)を収集した。海馬のセグメンテーションはFreeSurferを用いて行った。各セグメンテーションは、European Alzheimer’s Disease ConsortiumとAlzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative (Eアルツハイマー病C-アルツハイマー病NI)の推奨に基づくプロトコルを用いた視覚的な品質管理評価の後、訓練を受けたレビュアーによって合否が判定された。統計解析には、左右の海馬体積の平均値をFreeSurferで推定した頭蓋内体積で割ったものを用いた。ベースライン時の右海馬のセグメンテーションが1件、フォローアップ時の左海馬のセグメンテーションが1件、我々のプロトコルに基づくセグメンテーションに失敗した。これらのケースでは、分析には左右平均ではなく、残りの許容可能なセグメンテーションの測定値のみが用いられた。また、2名の被験者がフォローアップ時に海馬分割に失敗しており、ベースライン時とフォローアップ時の両方で海馬分割が可能な被験者は合計26名であった。内耳皮質の厚さについては、FreeSurferは、社内の品質管理プロトコルを用いて、内耳皮質の灰白質と白質を適切にセグメント化した。統計解析には、左右の内耳皮質厚の平均値が含まれていた。

2.1. データの共有

コード化された個々の参加者データと、セットの各フィールドを定義するデータ辞書は、対応する著者への要求に応じて、2022年1月1日に他の人が利用できるようになる。追加文書(研究計画書、統計解析計画書、インフォームドコンセントフォーム)は、対応する著者の要求に応じて、2021年1月1日に提供される。データは提案書が承認された後、データアクセス契約書に署名した上で共有される。

2.2. 統計解析

サンプルサイズの決定。軽度アルツハイマー病患者を対象とした先行研究[24]では、44人の参加者がベースライン時および1日2gのDHA治療を受けてから18ヵ月後に脳脊髄液中のDHAを測定した(DHA投与群、n = 29,プラセボ投与群、n = 15)。18ヵ月後の脳脊髄液 DHA値の差は、DHA投与群では1.0024%(重量%単位)プラセボ投与群では-0.257%であり、標準偏差は1.026であった。これらの推定値に基づいて、26(グループあたり13)のサンプルサイズは、治療後の脳脊髄液 DHAの1.22の違いを検出するために80%のパワーを持つことになる。可能性のある20%の脱落率を考えると、合計32人の参加者がこの差を検出するために無作為に割り付けられる必要があった。

データ解析。ベースライン変数は、フィッシャーの厳密検定とウィルコクソンの2標本順位和検定を用いて比較した。治療および遺伝子型の関数としての脂肪酸の変化(ポストプレ)は、一般的な線形モデルの枠組み内でANCOVAモデルを使用してモデル化した。残差は、正規性と同種間性について評価された。非正規分布を有する1つの認知変数(CVLT Trial 5)をランク付けし、回帰モデルを非変換変数とランク付けされた変数の両方で実行した。治療とAPOE遺伝子型の相互作用を脂肪酸レベルの関数としてモデル化した。0.05以下のp値(両側)は、脳脊髄液 DHAの主要アウトカムである変化について統計的に有意であると考えられた。解析は修正されたintention-to-treatベース(追跡可能なアウトカム指標を有する試験終了者に限定)で行われ、すべての被験者はアドヒアランスに関係なく含まれてた。画像および認知スコアの解析では、多重比較は他のいかなる変数についてもコントロールされていないため、結果のp値は名目的なものとみなされるべきである。すべての統計解析には、R (www.R-project.org/)とSASソフトウェアバージョン9.4 (Cary, NC)を使用した。

3. 結果

試験参加資格を得るために117人がスクリーニングされた。33人の参加者は、図1に示すように、プラセボ(n = 15,APOE4キャリア=7,非キャリア=8)とDHA治療群(n = 18,APOE4キャリア=8,非キャリア=10)に無作為に割り付けられた。26人が腰椎穿刺とMRI撮影を行い、29人がベースライン時と6ヵ月後に認知機能評価を行った。参加者の大半は女性であり、プラセボ群ではDHA群よりも男性が多かった。治療法に基づくコホートの人口統計学的および臨床的特徴の要約を表1に示す。これらの情報はさらにAPOE4の状態別にグループ化され、補足表3に示されている。血液および画像バイオマーカー、ならびにベースラインの神経心理学的測定値を補足表4に示す。一次アウトカム、二次アウトカム、探索的アウトカムの解析結果については、治療群間の変化の平均差を95%信頼区間で示した。全体的に介入は忍容性が高く、有害事象の大半は軽度(ほとんどが消化器系)であり、治療群による差はなかった(補足表5)。全体のサンプルにおける錠剤数別の平均アドヒアランスは80.4%(プラセボ平均(SD)=79.8(21.8)、DHA平均(SD)=80.9(17.3))であった。

図1 コンソート図

資格審査を受けた117人の参加者から、33人がプラセボ(n = 15,APOE4=7,非APOE4=8)およびDHA(n = 18,APOE4=8,非APOE4=10)の治療群に無作為に割り付けられた。

表1 治療群別の人口統計学的およびベースライン臨床特性

プラセボ(N  = 15) DHA(N  = 18) P
年齢、中央値(最小、最大) 69(58、79) 68.5(58、90) 0.46
男性、n(%) 4(27%) 2(11%) 0.37
人種、n(%) 0.39
 白(非ヒスパニック) 7(47%) 11(61%)
 ヒスパニック 5(33%) 6(33%)
 ブラック 0 1(6%)
 アジア人 2(13%) 0
 その他 1(7%) 0
APOE遺伝子型、n(%)a 0.99
 E2 / E3 2(13%) 3(17%)
 E3 / E3 6(40%) 6(33%)
 E3 / E4 6(40%) 6(33%)
 E4 / E4 1(7%) 2(11%)
BMI(kg / m 2)、中央値(IQR) 32.0(7.3) 27.8(5.8) 0.13
HgbA1c(%)、中央値(IQR) 5.7(0.2) 5.8(0.6) 0.66
MoCA、中央値(最小、最大)b 27(22、30) 28(19、30) 0.62

aDHA群の非APOE4キャリアのうちの1人の正確な遺伝子型は決定されなかった。
bHgbA1c、MoCAのサンプルサイズ:プラセボ(N = 15)DHA(N = 17)。

3.1. 介入後の脳脊髄液および血漿脂肪酸の変化

ベースラインでは、脳脊髄液 DHAレベルの高値は脳脊髄液 アミロイドβ42の高値と有意な相関があった(r = 0.54; p = 0.0033)。ベースライン時に脳脊髄液および血漿中で測定された脂肪酸レベルは、補足表6および7に示されている。DHA補給6ヶ月後、プラセボ(n = 13)と比較して、DHA補給群(n = 13)では脳脊髄液 DHAの有意な増加が認められた(平均差(95%CI):0.08(0.05,0.10)μg/ml;p<0.0001;図2a)。APOE4非キャリアではキャリアに比べて脳脊髄液 DHAの上昇が大きい傾向があったが(0.02(-0.003,0.04)p=0.08,コーエンの効果量d=0.41)脳脊髄液 DHAの変化に対する治療群とAPOE群の間の相互作用は有意ではなかった(p=0.61,図2a)。脳脊髄液 EPAレベルはDHA補給後に上昇した(0.008(0.004,0.01)μg/ml;p<0.0001;図2b)。両群の脳脊髄液 EPAレベルの変化は、キャリアと比較してAPOE4非キャリアの方が有意に大きかった(0.006(0.003,0.009)μg/ml;p=0.001)。脳脊髄液 EPAレベルの変化に対するAPOE遺伝子型と治療の相互作用は有意ではなかった(p = 0.54)。治療群別の全脳脊髄液脂肪酸の変化を補足表8に示す。

図2 治療群とAPOE4状態に基づいたベースライン時と6ヵ月後の脳脊髄液 DHAおよびEPAレベルの介入後差の比較

図2

a) APOE4ステータスで区切られたDHA治療群とプラセボ治療群の間の脳脊髄液 DHAの変化、b) APOE4ステータスで区切られた治療群の間の脳脊髄液 EPAの変化、c) APOE4ステータスで区切られた治療群の間の血漿DHAの変化、およびd) APOE4ステータスで区切られた治療群の間の血漿EPAの変化、e) 脳脊髄液および血漿におけるベースラインと比較した平均DHA%変化、f) 脳脊髄液および血漿におけるベースラインと比較したEPAの平均%変化の比較。p値は線形モデルANCOVAから導出した。


DHA補給後の血漿中DHA濃度は、プラセボと比較して上昇した(106.4(87.8,125.1)μg/ml、p<0.0001;図2c)。EPAの血漿中濃度もDHA補給で上昇した(13.8(5.8,21.7)μg/ml、p=0.002;図2d)。DHAおよびEPAの血漿中濃度は、APOE4キャリアと非キャリアの間で有意な差はなかった(DHA:14.7(-4.2,33.7)μg/ml、p = 0.12;EPA. 4.4(-3.4,12.3)μg/ml、p = 0.25;図2BおよびD)。血漿と脳脊髄液の割合の変化を比較すると、DHA治療群の参加者は、血漿DHAの200%の増加を示したが、脳脊髄液のDHAの28%の増加のみを示した(図2e)。これと比較して、血漿中および血漿中EPA濃度の増加率は、サプリメント投与後も同様であった(図2f)。治療群別の全血漿脂肪酸の変化を補足表9に示す。血漿DHAの増加は、脳脊髄液 DHAの増加と関連していた(R = 0.91,p<0.001;補足図1a)。APOE遺伝子型はこの関連を修飾しなかった。DHAとは対照的に、血漿と脳脊髄液 EPAの変化の間には相関関係は観察されなかった(図1b)。

脳脊髄液 AAのレベルはDHA処置後には差がなく(-0.02(-0.07,0.02)μg/ml、p = 0.35)脳脊髄液 AAのレベルには処置とAPOE遺伝子型との間には相互作用はなかった(p = 0.32)。血漿中AAレベルは、DHA補給後に有意に低下した(-45.5(-75.4,-15.6)μg/ml、p = 0.005)。この変化の差は、APOE4非キャリアでは有意であったが(-57.7 (-115.1, -0.4) µg/ml, p<0.05)APOE4キャリアでは有意ではなかった。血漿中AAに対するAPOE遺伝子型と治療群との間の相互作用は有意ではなかった(p = 0.40)。

脳脊髄液および血漿中のDHA/AAおよびEPA/AAの比率の変化は、総DHAおよびEPA濃度と同様であった。脳脊髄液 DHA/AAは、DHAサプリメントを摂取している人では、プラセボを摂取している人と比較して増加していた(0.27(0.20,0.34)p<0.0001)が、APOE4群間では有意差はなかった。DHAサプリメントを服用している人とプラセボを服用している人では、脳脊髄液 EPA/AAの増加があった(0.03(0.02,0.04)p<0.0001);また、APOE4キャリアと比較してキャリアでない人の間で増加した(0.01(0.002,0.03)p=0.02)が、治療と遺伝子型の間に有意な相互作用はなかった(p=0.26)。治療後の血漿DHA/AA比の変化(0.63(0.48,0.78)p<0.0001)血漿EPA/AA比の変化(0.09(0.03,0.15)p=0.004)は治療群によって異なるが、APOE4キャリアと非キャリアでは有意な差はなかった。

3.2. 副次的転帰および探索的転帰

海馬体積の変化(-0.002(-0.009,0.005)p=0.56)または内耳皮質厚の変化(-0.11(-0.25,0.03)p=0.13)は、DHA投与群とプラセボ投与群で有意差は認められなかった。治療後の海馬体積変化と内耳皮質体積変化のコーエンの効果量dはそれぞれ0.24と0.54であった。個々の認知スコアの変化を表2に示す。リスト学習のCVLTトライアル5におけるスコアの変化の名目上の有意差を除いて(DHA治療群はプラセボ治療群よりも1つ追加の単語を学習した)認知の他のすべての測定値は治療群間で有意な差はなかった。

表2治療群別の認知スコアの変化

認知テスト プラセボ(N  = 14)
平均(SD)
DHA(N  = 15)
平均(SD)
治療群間の差
平均(95%CI)a
P
MoCA 0.3(1.6) −0.2(1.6) −0.5(−1.7、0.7) 0.40
クラフト即時リコール 1.7(3.1) 0.3(3.2) −1.4(−3.9、1.0) 0.23
クラフト遅延リコール 0.4(2.8) 1.1(2.8) 0.7(-1.5、2.8) 0.52
CVLTトライアル5 −0.8(2.1) 1.1(2.2) 1.9(0.2、3.5) 0.03
CVLTトライアル5(ランク付け) 9.9(7.1) 14.6(7.2) 4.7(-0.8、10.2) 0.09
CVLT遅延リコール 1.3(2.6) 1.9(2.6) 0.6(-1.4、2.6) 0.53
トレイルA −2.8(10.2) −3.8(10.3) −1.0(−8.8、6.9) 0.80
トレイルB B −1.5(40.0) 3.5(40.2) 5.0(-26.3、36.3) 0.74

a変化スコアの差(DHA-プラセボ)の平均値。
bトレイルBのサンプルサイズ:プラセボ(N = 14)DHA(N = 14)。


4. 議論

本試験では、認知症リスクのある認知機能障害者を対象に、DHA補給後の脳脊髄液中のDHAとEPAのレベル、および脳脊髄液中のDHAとEPAレベルの変化がAPOE4キャリアの状態と関連しているかどうかを明らかにしようとした。我々は、TGベースのDHAサプリメントを1日2152mg摂取することで、脳脊髄液 DHAレベルの中程度(28%)の上昇を観察した。この知見は、低用量(例えば、TGベースのDHAサプリメント1日1g以下)を使用し、圧倒的に陰性であった過去の臨床試験の意味合いを持っている[11]。n-3 FAのサプリメントを低用量を使用すると、限られたn-3 FAの脳の配信をもたらした可能性がある。

DHAサプリメントへの応答に影響を与えるもう一つの側面は、APOE4の状態である。APOE4非キャリアは、APOE4キャリアと比較して、より大きな脳脊髄液 DHAレベルと有意に大きいEPAレベルに向かって傾向を示した。DHA補給後のAPOE4における脳脊髄液 DHAおよびEPAレベルの低下は、脳への取り込み量の低下または脳への消費量の増加に起因する可能性がある。

EPAレベルは、DHAおよびAAなどの他のn-3 FA(最大250倍低い)[25]と比較した場合、脳内で不釣り合いに低いが、これは生物学的意義が低いことを意味するものではない。EPAは、神経炎症および神経増殖プロセスにおいて基本的な役割を果たしている[[25],[26]]。EPAは、様々な細胞シグナル伝達経路[27]を介して、インターロイキン-1β(IL-1β)などの炎症性メディエーターの影響を減衰させるように働くことができる。EPAはまた、脳内の炎症や興奮毒性の緩和に関与するエイコサノイドやレゾルビンの供給源としても機能する[[28],[29]]。この知見は、オメガ3の摂取量が限られているAPOE4キャリアが神経炎症およびアルツハイマー病進行のリスクが高い理由の理解に貢献している[30]。

我々は、高用量サプリメントをTGベースのDHA消費量が1日2gを超えるものと定義している。我々は、我々の研究は1つのDHA用量をテストしただけなので、この定義は限られていることを認識している。さらに、異なるDHA製剤または集団は、いくつかの要因(以下で議論)によって決定される異なる投与戦略を必要とする可能性がある。それにもかかわらず、組織へのDHAの配信を決定する2つの重要な変数は、サプリメントの用量と期間である。薬物動態学的な観点から、血漿リン脂質中のDHAレベルは、TGベースのDHA [31]の1日あたり2 gの補充の6週間後に飽和している。しかし、脳DHAトレーサーの研究は、約2.5年[32]の推定脳DHA半減期と血漿よりもはるかに遅い脳DHAのターンオーバーを明らかにした。これは、はるかに長い時間が脳DHAをリモデリングするために必要であり、血漿と比較して時間をかけて補給後の脳脊髄液のDHAの遅い増加によって裏付けされていることを示唆している。例えば、OmegADでは、6ヶ月間にわたって1日あたり1720 mgのDHA [エチルエステル形で]のDHAは、血漿DHAレベルの200%の増加とは対照的に、脳脊髄液のDHAレベルのわずか11%の増加に関連付けられてた[18]。軽度のアルツハイマー病でADCS後援のDHA試験はOmegAD [TG由来のDHAの毎日2グラム]よりもわずかに大きい用量を使用しているが、18ヶ月以上と血漿DHAレベルの207%の増加とは対照的に、脳脊髄液のDHAレベルの38%の増加を観察した[33]。現在の研究では、認知障害のない個人で6ヶ月間にわたってTG-DHAの1日2.1グラムは、脳脊髄液 DHAの28%の増加と血漿DHAレベルの200%の増加に関連付けられてた。一緒にこれらのデータは、1日1グラム未満の用量でTGベースのDHAの短期(例えば1年未満)は、特に脳内で、組織のDHAレベルの意味のあるリモデリングにつながる可能性が低くなることを示唆している。

n-3 FAサプリメントの投与量と期間に加えて、ビタミンBレベル、ベースラインのn-3 FAレベル、年齢、性別、BMI、および身体活動は、補充後の循環におけるn-3 FAのレベルに影響を与える。本研究では、すべての参加者に高用量ビタミンB複合体サプリメントを提供した。ビタミンB群は、循環中のリン脂質へのDHAの取り込みに必要である[19]。新たなエビデンスは、ビタミンBが認知アウトカムにおけるDHAのサプリメント効果に影響を与えることを示唆している。VITACOGでは、脳の萎縮とビタミンBの補給による認知的効果は、高レベルのDHAとEPAが並行して存在することに依存していた[34]。OmegADの分析では、認知的転帰に対するn-3 FA補給の効果は、ベースラインのホモシステインレベルに影響されていることが示された[35]。低いベースラインのn-3 FAレベル、年齢、女性の性別、および高い身体活動もまた、サプリメントに応答してn-3 FAの循環レベルを高めるように見える[36]。

効果的なn-3 FA用量を決定するための別の考慮事項は、組織レベルと改善された臨床転帰データ間の相関関係である。1日あたり2グラム以上のn-3 FA用量は用量 “アウトカム “応答を提供することをサポートするためにいくつかの証拠がある。心血管疾患の予防では、1日あたり4 gのエチルエステルEPA [37]を使用してREDUCE-ITは、心血管死を含む虚血性イベントの低率に関連付けられてた。対照的に、低用量を使用した試験は一貫性がないか、または大部分が陰性であった([38]でレビュー)。最近では、MAPT [39]、ORIGIN [40]、VITAL [41]およびDo-HEALTH [42]が1日1g以下の用量でn-3 FAサプリメントを使用した。認知アウトカムの試験では、より高いDHA用量または血漿レベルは、一般的に認知アウトカムの改善と関連していたが、より低い用量を使用した試験ではそうではなかった[11,43,44]。例えば、OmegADでは、認知転帰の改善は、1日2.3gの補給後に達成されたn-3 FAの最大の血漿レベルと関連していた[45]。lipiDIDietでは、DHAの1.2 g + EPAの300 mgは、認知アウトカムのいくつかに正の(しかし一貫性のない)効果を持っていた[46]。ADCSがスポンサーとなった臨床試験では、1日2gのTG-DHAによる治療は認知的効果とは関連していなかったが、APOE4キャリアではない者が認知的改善の兆候を示すなど、APOE4の状態によって反応は異なっていた。これらの知見は、1日3 g以上に相当するヒト用量の長期補充によるTG-DHAの補充の神経保護効果を示す動物のアルツハイマー病およびAPOE4モデルで裏付けられている[47]。アルツハイマー病のリスクが高いが、APOE4キャリアのような認知機能障害の発症前の人における長期高用量DHA補給が、認知機能低下の症状発現を遅らせることができるかどうかは、重要な未回答の質問のままである。

N-3 FAのサプリメントの処方は、その血漿バイオアベイラビリティに影響を与えるようには見えない。N-3 FAは、魚油(エチルエステルまたはresterified TGベース)またはオキアミ油(リン脂質 “PL “ベース)[48]から精製された微細藻類(TGベース)によって製造することができる。動物モデルは、PL-DHAが他の製剤よりも効率的に脳内で増加する可能性があることを示しているが、異なる製剤の直接比較は、血漿レベルでTGまたはPLベースの製剤の利点をサポートしていない[48]。そのようなリゾホスファチジルコリン(LPC DHA)などの未エステル化脂肪酸と特定のリン脂質は、好ましい脳のDHA基質である[50]。吸収に続いて、食事TG-DHAは、遊離または未エステル化DHAとLPC DHAを生成するためにリパーゼによって加水分解される。第二段階のPL-DHAはTG-DHAの肝代謝から生成される。遊離脂肪酸の形態では、DHAは血漿中のアルブミンから剥離し、血液脳関門(BBB)の外膜を横切る受動的拡散を介して輸送される[41]。LPC DHAは、メジャーファシリテータースーパーファミリードメイン含有2α(MFSD2α)受容体を介してBBBの内膜に沿って輸送される[51]。したがって、LPC DHA製剤はTGベースのDHA製剤よりも脳内DHA濃度の濃縮が早い可能性があるが[52]、これはまだヒトの研究では実証されていない。

今回の研究では、DHA補給後のEPA濃度の上昇が観察されたが、これはDHAからの逆変換による二次的なものである可能性が高い。急性カーボントレーサーの研究は、組織内のEPAへのDHAの最小限の逆変換を示唆しているが[53]、長期的なDHA補給は、最大10%[54,55]までの循環型EPAの増加につながるこのプロセスはDHAのペルオキシソーム酸化を伴い、アストロサイトと肝細胞の両方で発生する[56]。さらに、この試験で提供されたn-3 FAカプセルのEPA含有量は非常に少なく(0.1%未満)補給後の血漿または脳脊髄液 EPAレベルの上昇が観察されたことについては、より適切な説明にはならなかった。APOE4キャリアにおけるDHAからEPAへの逆変換率の低さは、ペルオキシソームの機能不全を示唆している可能性がある。ペルオキシソームは活性酸素種の産生において重要な役割を果たし、長鎖PUFAの酸化に寄与する[57]。ADマウスモデルでは、ペルオキシソームのβ酸化効率の低下が海馬で観察され、有毒な超長鎖脂肪酸の蓄積と関連していた[58]。組織内の酸化マーカーの証拠を持つ高齢のAPOE4キャリアは、早期介入の必要性を強調し、n-3 FA補給の恩恵を受けていない可能性があることはもっともである。

我々はまた、ベースラインでより高い脳脊髄液 DHAレベルとより高い脳脊髄液 アミロイドβ42(低アミロイド沈着の示唆)との間の正の相関関係を発見した。PiB PETスキャンを用いて、我々は以前に、認知症はないが血管リスク因子を有する患者において、血清DHA値の低下とアミロイド沈着の増加との間に相関関係があることを発見した[59]。ADCSが後援したDHA臨床試験では、軽度のアルツハイマー病患者における脳脊髄液 DHAと脳脊髄液 アミロイドβ42との間の同様の関連を同定した [24]。これらの所見は共に、認知障害の発症前に現れる脳アミロイド蓄積の増加と脳DHAレベルの低下との間の関連を示しており、APOE4の状態とは無関係である。しかし、脳脊髄液 DHAレベルの変化は脳脊髄液 アミロイドβ42の変化とは関連していなかった。アミロイドβ42代謝に影響を与え[60,61]、脳内アミロイド蓄積を遅らせるためには、脳内のより高い濃度のDHAに長く曝露する必要がある可能性がある。

この研究の強みは、認知症の陽性家族歴、APOE群による層別化、ベースラインでのオメガ3消費量の低さ、鎮静的なライフスタイルを持つが、認知機能に障害のない参加者を選択したことである。本試験のパイロット試験では、先行研究とは異なり、認知機能障害の兆候が現れる前の認知機能正常成人の脳脊髄液中のDHAレベルを調査した。認知機能の低下やアルツハイマー病の発症前に生じる可能性のある脳脊髄液のDHAおよびEPAレベルにおけるAPOE遺伝子型の違いは、潜在的な予防策を示唆している。これは無作為化試験であったが、DHA治療群では男性の数が有意に少なく、ベースラインの空腹時トリグリセリド値が低かった。これは、この試験におけるサンプルサイズが小さいことの限界である。我々は、脳脊髄液のDHAとEPAレベルの変化は、単に脳の取り込みを反映していないことを認めるが、循環と脳細胞からのそのリサイクル/消費の両方からこれらのn-3 FAの取り込みを含む脳内で発生する複雑な動的関係を表している。その結果、我々は、APOE4キャリアの脳脊髄液中の低いDHAとEPAがBBBを介して低い取り込みまたは脳細胞内のより大きな利用に起因するかどうかを本研究から決定することはできなかった。今後の研究では、DHAおよびEPAの脳内バイオアベイラビリティーを決定するAPOE4関連メカニズムの理解を深めるとともに、この集団における脳内DHA送達を強化するための代替製剤の開発を目指すべきである。今回の研究では、治療群とAPOE群による脳脊髄液脂肪酸の相互作用効果の検出や、脳画像や臨床的認知転帰に対するDHA治療効果の検出は計画されていなかった。我々は現在、より大規模な進行中の試験であるPreventE4(NCT03613844)において、脳脊髄液脂肪酸レベル、イメージング、認知転帰に対する高用量DHA補給の効果を試験している。

要約すると、我々の研究では、特にAPOE4キャリアにおいて、十分な脳内デリバリーを確保するためには、n-3 FAの高用量(TG-DHAの1日あたり2g以上)が必要であることを示唆している。それは、n-3 FAの補充は認知機能の低下を遅らせることができない可能性があるが、認知症予防における過去の低用量(1日1g以下)のn-3 FAの補充試験は、認知アウトカム上のn-3 FAの補充の有効性を完全に評価するために十分な脳レベルを提供していない可能性がある。

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