Selenium and selenium species in the etiology of Alzheimer’s dementia: The potential for bias of the case-control study design

要約

いくつかのヒトの研究では、微量元素セレンとその種がアルツハイマー型認知症を含む神経疾患の発症に影響を与える可能性があることが示唆されている。それにもかかわらず、文献は相反するものであり、曝露とリスクの間の関連性は逆方向に報告されており、曝露評価に偏りがあることが原因である可能性がある。

軽度認知障害（MCI）を持つ被験者の無機六価セレンの高いレベルに関連付けられている過剰なアルツハイマー病リスクを検出したコホート研究を行った後、我々はケースコントロール研究のデザインを使用してセレンとアルツハイマー病の関係を調査した。すでにコホート研究に含まれていたMCI参加者56人（参考人とみなされた）と、既往のアルツハイマー病患者33人の脳脊髄液中のセレン種のレベルを測定した。

アルツハイマー病リスクは無機セレン種およびセレノプロテインPに結合した有機セレン種と逆相関していた。他の有機セレン種に結合したセレンはアルツハイマー病リスクと正の相関があり、酸化ストレスの増加に伴う代償的なセレノプロテインのアップレギュレーションが示唆された。コホート研究から無機六価セレンに関連したアルツハイマー病リスクの増加の知見は再現されなかった。

このケースコントロール研究では、参加者集団が部分的に重複しているコホート研究で得られた結果とは全く異なる結果が得られ、ケースコントロール計画では、アルツハイマー病の病因におけるセレン暴露の役割を確実に評価することができないことを示唆している。この能力の無さは、誤って逆因果関係に起因する可能性が高いセレン欠乏の病因的役割を示し、ほとんどのセレン種を含む、曝露の誤分類によるものと思われる。ケースコントロールデザインは、代わりに病気の進行の基礎となる病理学的プロセスへの洞察を貸すかもしれない。

1. 序章

微量元素セレン(Se)は、世界中のほとんどの人口で一般的に20-100μg/日程度の暴露を受けており、両方の観点から非常に関心の高い元素であるというコンセンサスがある。

毒性学的および栄養学的な観点から、安全な曝露の範囲は非常に狭い [1-3]。しかし、安全と考えられる曝露範囲は研究や規制機関によって異なり、最近のエビデンスでは、慢性疾患予防において有益な効果が実証されていない一方で、以前は安全と考えられていた曝露レベルでは副作用が発生する可能性が高いことが強調されている[2,4-6]。Seの状態が変化したことに起因する様々な疾患の中には、神経変性疾患、特にアルツハイマー型認知症（アルツハイマー病）があり、その関連性が現在注目されている[10-13]。アルツハイマー病は最も一般的な神経変性性認知症である。その神経病理学的特徴は、老人性アミロイド斑と神経原線維のもつれであり、画像データに加えて脳脊髄液（脳脊髄液）バイオマーカーを用いて生体内試験での推定が可能である。アルツハイマー病の臨床診断は、アミロイドーシス（すなわち老人性プラーク）を示唆するバイオマーカーによって裏付けることができる。神経変性を示唆する他の脳脊髄液バイオマーカーとしては、総タウタンパク質とリン酸化タウのレベルが上昇している [14,15]。

アルツハイマー病病因におけるSeの役割については、いくつかの証拠がある [10,12,13,16,17]。しかし、アルツハイマー病リスクに対するSeの効果は、他の神経変性疾患と同様に、有益または有害のいずれかであることが示唆されている[11,18-22] [10,23-30]。アルツハイマー病治療におけるSeの使用も最近検討されているが、非常に高用量ではあるが[31]。全体的に、これらの結果は、主にセレン種とセレンタンパク質による酸化ストレスに対する複雑で相反する効果のために、アルツハイマー病の病態生理上のSeの毒性と有益な役割の両方のための生物学的な妥当性を提供している実験室の研究によって得られたものを反映している[32-39]。

このようなアルツハイマー型認知症、筋萎縮性側索硬化症、パーキンソン病などのセレンと神経変性疾患の問題を扱うヒトの研究のほとんどは、ケースコントロールデザインによって特徴付けられている[12,13,16]。これらの研究は、ほとんどの場合、被曝の末梢性指標（血清/血漿セレン値など）に基づいており、脳脊髄液などの中枢神経系指標ではなく、方法論的に重要な意味を持ち、被曝の誤分類につながる可能性のある選択である[40-43]。これらの症例対照研究のほとんどは、この要素とアルツハイマー病リスクとの間の関連性または逆相関を示さなかったが、正の関連性も時折報告されている [12,13,16]。さらに、これらのケースコントロール研究のいずれにも、Seの化学形態の完全な種分化分析は含まれていない。これは、Se種の生物学的活性の急激な違い[2,39,40,44]や、ヒトの体内や食事を含む環境源に不均一に分布していることを考慮すると、特に関連性の高い問題である[45-47]。さらに、これらの研究を特徴づけるケースコントロールアプローチは、曝露による分類ミスや逆因果関係に悩まされる可能性があり、その結果、偏った効果推定値が得られている。

実験的研究と非実験的研究の2つのコホート研究のみが、セレン暴露とアルツハイマー病リスクとの関係を評価している。大規模なセレンとビタミンEコホート介入研究（SELECT）内で行われたランダム化比較試験は、200μg/日の有機セレン補充によってアルツハイマー病の認知症リスクにわずかな効果を示し、したがって、実質的に否定的であると考えられている[48]。もう一つのコホート研究は非実験的なデザインで、軽度認知障害（MCI）に罹患したイタリア人参加者のコホートで実施されたものである[21]。この研究では、脳脊髄液中に検出された様々なセレン化学形態のベースラインレベルがアルツハイマー病リスクと関連しているかどうかを評価した。その結果、テストしたすべてのセレン種の中で、無機六価体（セレン酸）が唯一、その後の認知症発症と強く関連していることがわかった。

ケースコントロール研究とコホート研究の間でこれらの相反する結果を説明するために、いくつかの仮説を提示することができる：1つは、疾患の進行後、これらの患者のニュートリショナルステータスや代謝の変化に起因する長期的なセレン暴露の分類の誤りであり、セレン暴露の末梢対中枢指標の異なる信頼性、および特に中枢性発声系では、その健康影響を決定するために、単一のセレン種への暴露の妥当性[2,23,27,40,49,50]。これらの方法論的問題を調査し、特にケースコントロールデザインに関連する潜在的なバイアスを評価するために、我々は以前のコホート調査と部分的に重複するケースコントロール研究を実施した。

2. 材料と方法

2.1. 研究参加者

図1に報告したフローチャートは、モデナ倫理委員会の承認（No.84/2015）後に実施した研究を示している。脳脊髄液 を科学的研究目的で使用することについては、サンプリング前に研究に関与したすべての患者から書面による同意を得た。我々は、当初のコホート研究では、Winbladら[51]によって提案されたPetersonの基準改訂版に基づいて 2008年から 2014年にPoliclinico大学病院（旧Sant’Agostino-Estense）のModena and Reggio Emilia Neurology Memory Clinicに入院した無脳性MCI（単一領域または多領域）または非血管性無脳性MCIの臨床診断を受けた被験者の連続した一連のコホート研究の対象として考えていた。これらの基準には以下が含まれる。(i)参加者または情報提供者による記憶の訴えの存在;(ii)認知症の診断（DSM IVで定義されている）と一致しない認知および機能状態;(iii)記憶検査での認知欠損および参加者または情報提供者による経時的な衰えの報告;(iv)日常生活活動（日常生活動作）および日常生活機器活動（手段的日常生活動作(I日常生活動作)）質問票に基づく機能状態の変化のないこと。さらに、本研究への参加を、診断目的で腰椎穿刺を受け、研究目的のために1mlの脳脊髄液を使用できるMCI被験者56名に限定した。本研究では、これらのMCI対象者を紹介者グループとした。また 2008年から 2014年の間に、同一診療所において、国立精神・神経疾患・脳卒中研究所（NINCDS）およびアルツハイマー病関連疾患協会（薬物有害反応DA）のアルツハイマー病と診断され、診断目的で腰椎穿刺を受け、研究目的で1mlの脳脊髄液を使用可能な状態にある33名の患者を募集した[21,52,53]。これらのアルツハイマー病患者は症例群を代表するものである。

我々は、MCIおよびアルツハイマー病診断のいずれかの時点で、すべての参加者の神経学的および神経心理学的検査および脳MRIとともに、ルーチンの血液検査を利用可能にしていた。脳脊髄液中で日常的に行われている分析的決定は、アミロイドβ1-42（βアミロイド）のレベルと、総タウ（総タウ）およびリン酸化タウ（リン酸化タウ）としてのタウ蛋白質のレベルであった。APOE ε4対立遺伝子の状態は64人の参加者で利用可能であった。

2.2. 分析的決定

脳脊髄液のサンプリングとセレンのスペシエーションは、Mandrioli, Michalke er al)。2017を参照している。簡単に言えば、標準化された腰椎穿刺を、生物学的およびチェミカル汚染のリスクを最小限に抑えて実施した[54]。収集後、脳脊髄液を30分以内に隣接する研究室に輸送し、チェントリフュッグ（15分、2700g、20℃）し、ポリプロピレン貯蔵チューブにサンプルを分注した。脳脊髄液β-アミロイド、総タウ、およびリン酸化タウ 181を、以前に記載されたように測定した[53]。残りの匿名化されたアリコートは直ちにマイナス80℃で保存し、ドライアイス中でヘルムホルツ・ツェントラム・ミュンヘンの元素分析室に輸送した。

誘導結合プラズマダイナム反応セル質量分析法（ICP-DRC-MS）により全セレンを決定した。さらに、以下のセレン種-亜セレン酸塩(Se(IV), セレン酸塩(Se(VI))、セレノメチオニン結合セレン(Se-Met)、セレノシステイン結合セレン(Se-Cys)、チオレドキシン還元酵素結合セレン(Se-TXNRD)、グルタチオンペルオキシダーゼ結合セレン(Se-GPX)を測定した。) セレンタンパクP結合型Se（Se-SELENOP）およびヒト血清アルブミン結合型Se（Se-HSA）を、[42,55]に従って、ICP-DRC-MSと結合したイオン交換クロマトグラフィー（IEC）により、脳脊髄液試料中で測定した。全Seの測定には、脳脊髄液サンプルを内部標準物質としてMilli-Q水+1μg/L Rhで1/10に希釈したものを使用したが、Seの定量には、Knauer 1100 Smartline不活性シリーズグラジエントHPLCシステムを使用した。(Sunnyvale, CA, USA)のイオン交換カラムAS-11 (250 × 4 mm I.D.)を使用した。サンプル（未希釈脳脊髄液、a´20μL）を二重に決定した。移動相は、A=3.33mM Tris-HAc緩衝液、5%メタノール、pH8.0,およびB=10mM Tris-HAc緩衝液、500mM酢酸アンモニウム、5%メタノール、pH8.0で、Mandrioli, Michalke er al 2017に規定されているように勾配溶出を用いた。ICP-DRC-MS（NexIon 300 D、Perkin Elmer）の実験設定は、以下の通りであった：無線周波数電力：1250 W;プラズマガス流量。15 L Ar/min;補助ガス流量。1.05 L Ar/分、補助ガス流量：1.05 L Ar/分

分;ネブライザガス流量 0.92 L Ar/min; 毎日最適化された、滞留時間

300 ms; モニタリングしたイオン 77Se, 78Se, 80Se, 103Rh; DRC反応ガス CH4
0.58 mL/minでの反応;DRC阻止パラメータq：0.6。ブランクと 5000 ng Se/L 間の 5 点検量線は、モニターされた Se 同位体に対して非常に良好な r² を持つ直線的なものであった（> 0.999881）。セレンクロマトグラムからのデータファイルは、ピーク面積統合のためにPeakFitTMソフトウェアで処理された。検出限界（LOD）は、すべてのセレン種について19.5 ng Se/Lでした。セレン定量とセレン種の定量の精度は、管理物質と認証された標準物質を分析することで確認した。精度は98.4±3.8%(血清)と102.1±5.4%(尿)であった。

全Se、Se-SELENOP、Se-GPXおよびSe-HSAについてのQCには、認定標準物質NIST 1950（National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, USA）を使用した。精度は 103±5.1%(Se-SELENOP、目標値=100%：50.2±4.3 μg/kg)、93±3.1%(Se-GPX、目標値=100%：23.6±1.3 μg/kg)、97±1.7%(Se-HSA、目標値=100%：28.2±2.6 μg/kg)であった。

2.3. データ分析

我々の分析には、検出限界（LOD）を下回る値の閾値の半分を使用した [56,57]。ほとんどの参加者はLOD以上のSe種を持っていた（Se(IV)、Se(VI)、Se-SELENOP、Se-Met、Se-Cys、Se-GPXおよびSe-HSAについては96%、87%、100%、98%、30%、54%および99%、再スペクティブ）。線形回帰分析を用いて、ベースライン時の対数変換脳脊髄液濃度とβアミロイドまたはリン酸化タウのいずれかとの相関を評価した。二変量および多変量ロジスティック回帰分析を用いて、アルツハイマー病の粗オッズ比および修正オッズ比を算出した。これらは、研究集団全体および性別、年齢およびAPOE ε4の状態に応じたサブグループ、ならびに文献[58,59]と一致して当研究室で特に有効性が確認されている、557pg/mLのβアミロイドカットオフ値をそれぞれ用いた。このようなアナリシスでは、SeおよびSe種への曝露は、二項対立（参考文献のみで計算された中央値のプラス/マイナス）として、または連続変数の観点から考慮された。多変量解析では、年齢、性別、教育（年)脳脊髄液サンプルの保存期間（）など、曝露および／または転帰に関連すると仮定されている、または知られている潜在的な因子を調整した。我々は、アミロイドーシスと神経増殖のこれらのバイオマーカーの変化に依存しないSeとアルツハイマー病の関連性を検証するために、モデルにβ-アミロイドとリン酸化タウを追加した多変量解析を行った。

3. 結果

表1は、診断時の症例（アルツハイマー病）と紹介者（MCI）の特徴、脳脊髄液中のSe、Se種、アミロイドーシスと神経変性のバイオマーカーの濃度をまとめたものである。また、年齢、学歴、APOEε4の状態など、2つの集団間で異なるいくつかの特徴があり、これらの因子はすべて解析の際に徹底的にチェックされた。バイオマーカーについては、MCI群では全体のSe、無機Se、HSA-Seのレベルが高く、有機Seの総和については両群間でわずかな差があった。一方、単一の有機セレン化合物については、MCI患者ではSe-SELENOPが高く、Se-MetとSe-GPXはアルツハイマー病患者に比べて低濃度であった。βアミロイドのレベルはMCI患者と比較してアルツハイマー病患者で低かったが、総タウとリン酸化タウでは反対の結果が得られた。性および年齢層別のサブグループ解析では、結果は概ね一致していた（補足表S1-S2）。アルツハイマー病患者の結果を参照者の各サブグループと比較した場合（βアミロイドレベル別)結果は参照者全体を対象とした場合の結果と同等であった。しかし、βアミロイドレベルが低かったMCI参加者は、全体のSe、無機6価Se（Se(VI))Se-HSA、神経変性マーカー総タウとリン酸化タウのレベルが高かったが、有機Seのレベルとこのca-tegoryの2つの主要な構成要素であるSELENOPとSe-Metのレベルは低かった（表1）。

重回帰分析（表2）では、βアミロイドとSe種との関連はほとんど認められなかったが、MCI参加者ではSe-SELENOP、特にSe-MetおよびSe-Cysとの正の関係が認められた。一方、アルツハイマー病患者では、Se-Metとの関連はわずかであった。Se種とリン酸化タウの間の関連の限られた証拠は、有機Seと特にSe-SELENOPのわずかな関連を除いて、アルツハイマー病被験者におけるSe-Metと（より正確には）わずかな関連を除いて、浮上した。全体的に、SeはMCI被験者のリン酸化タウと同様に、アルツハイマー病群ではβアミロイドおよびリン酸化タウと非常にわずかにかつ積極的に関連していた。

全体的なSeおよび単一Se種のレベルの中央値に従ったアルツハイマー病のオッズ比（オッズ比）は、対応するMCI集団、すなわちβアミロイド値に従って同定された2つのサブグループのすべての参照者について計算された中央値をカットポイントとして使用して、表3に報告されている。粗推定値と、性、年齢、サンプル保存年数、学歴で調整した推定値の両方が報告されている。Se全体に関連するオッズ比は、粗推定値（0.43,95%CI 0.18-1.08）および調整後推定値（0.46,95%CI 0.17-1.22）のいずれにおいても0.5未満であり、4価Se（Se(IV)）および6価Se（Se(VI)）のオッズ比が低いため、無機Seについてはさらに減少した。有機Seのオッズ比は単位に近かったが、これはSe-SELENOPのオッズ比が0.44,95% CI 0.15-1.28で、残りの有機Se-Met、Se-Cys、Se-GPXのオッズ比が非常に高かったためである。Se-HSAのオッズ比は調整分析で0.31であった（95%CI 0.11-0.87）。これらの推定値は、参照先をβアミロイド脳脊髄液濃度の高い参加者に限定した場合に、実質的に確認された。これらの人たちは、βアミロイド濃度が低いMCI参加者と比較して不顕性アルツハイマー病の影響を受ける可能性が低かったが、全体的な有機物Seのオッズ比（単位を大きく上回っていた）とSe-SELENOPのオッズ比は低くはなかったが単位を上回っていたことを除いては、不顕性アルツハイマー病の影響を受ける可能性が低かった。APOE ε4の状態に応じて解析を層別化した後、各カテゴリーの被験者数が限られているため、効果推定値はより統計的に不安定であった（補足表S3）。全体的なSeに関する結果は顕著な差は見られなかったが、無機Seに関するオッズ比は特に調整分析においてAPOE ε4キャリアでははるかに低かった。このような解析および後者のサブグループでは、Se-Met、Se-CysおよびSe-GPXのオッズ比は非APOE ε4キャリアと比較してかなり増加しており、これは有機Seの全体的なオッズ比も増加していた。Se-HSAに関連したオッズ比は、APOE ε4キャリアでも高かった。

SeおよびSe種への暴露の1単位連続増加に対するアルツハイマー病の調整済みオッズ比は、βアミロイド値およびAPOE ε4キャリアの状態に応じて定義された参照物質の2つのサブグループも考慮に入れて、表4に報告されている。結果は、中央値に基づいた二分法の曝露カテゴリーを参照した前述の推定値とほぼ同等のパターンを示し、これら二つの分析間の高い整合性を示した。参照者サブグループによる唯一の違いは、下位のβアミロイドカテゴリーのMCI被験者を参照者とした場合、Se-Cysに関連するオッズ比が高くなったことであった。研究集団を性または年齢群別にさらに分けて、持続的なSeレベルに基づいて分析したところ（補足表S4-S5)いくつかの例外を除いて、実質的な違いを示す証拠はほとんど得られなかった。女性は男性と比較して、全体的なSeと無機Seのオッズ比が低く、有機Seのオッズ比が高かったが、性差は単一のSe種（Se(IV)、Se-SELENOP、Se-Cys、Se-GPXなど）を考慮した場合にさえも増加した。高齢者の被験者は、ほとんどのSeのカテゴリと種について、若い被験者と比較して、アルツハイマー病の高いオッズ比を持っていた、そしてこれは特に有機Seに当てはまる。オッズ比の計算が二項暴露カテゴリ、すなわちセレンの中央値以上または以下のレベルと単一のセレン種（データは示されていない）に基づいている場合には、同等の結果が得られた。

我々は最終的に、多変量解析における追加の調整、すなわち性、年齢、保存期間、教育と並んでβ-アミロイドとリン酸化タウのための追加の調整を介してアルツハイマー病のオッズ比の計算を行った（補足表S6）。このような調整モデルの結果はこの追加調整を行わなかった場合と実質的に同じであり、表3に報告されているが、Se-Met、Se-Cys、Se-GPX（ただし、Se-SELENOPではない）の非常に高いオッズ比によって駆動された有機Seのかなり高いオッズ比（1.94,95%CI 0.51-7.41）を除いては、このような調整モデルの結果は、この追加調整を行わなかった場合と実質的に同じであり、表3に報告されている。

4. 議論

我々は、確立されたアルツハイマー病とMCIを持つ参加者を含む中枢神経系におけるSeの状態とアルツハイマー病リスクとの関係を評価するためのケースコントロールアプローチは、中枢神経系における全体的なSe暴露と疾患との間の逆相関を示したことを発見した。暴露評価が無機Seに限定されている場合も同様であり、リスクはいくつかのSe種への曝露と正の相関を示したが、そのほとんどはセレノプロテインに結合している。これらの結果は、本研究の一部で実施された縦断的な研究で得られた結果とは著しく異なっており、また反対の結果であった。したがって、これらの結果の比較評価は、中枢神経系の指標を使用し、すべてのSeの化学的形態の包括的な分析を行ったにもかかわらず、また、我々が使用した参照先集団におけるアルツハイマー病関連の病理学的変化の可能性とは無関係に、研究の時点でSeの状態を評価するケースコントロール研究のバイアスの可能性を示している。

これらの知見は、アルツハイマー病への進行が脳脊髄液中のSe種のレベルを変更し、これらの変化が著しくセレン関連の相対リスクの評価に影響を与え、誤って曝露とアルツハイマー病の間の逆相関を示していることを示唆している。したがって、症例対照研究のデザインがSeとアルツハイマー病の関係について誤解を招く結果を生み出すと仮定すると、我々は、参照元の人口と使用されているバイオマーカー（血液、尿、脳脊髄液中のSeレベル）または食事自体に関係なく、この問題に関する以前の症例対照研究は、ほとんどの場合、逆の因果関係に苦しんでいたという仮説を立てることができる。したがって、そのようなバイアスは、誤ってアルツハイマー病患者で検出された全体的なSeの低いレベルに基づいて、病気の状態を支えるようにSeの欠乏を示唆している可能性がある、その仮説は、順番にアルツハイマー病を予防するためにSeのサプリメントに関心を引き起こした[24,25,60]。その結果、Seとその種への曝露に関連するようにアルツハイマー病の病因を調査するために、長期的な研究デザインが必要であるように思われる。

我々の所見はまた、脳脊髄液およびアルツハイマー病患者の死後組織におけるセレノプロテインPレベルを調査している2つの研究からの所見と仮説を確認するように見える[61,62]。Rueliらは、死後の脳皮質標本[62]で得られたBellingerらによる以前の結果と一致し、対照群と比較して、脈絡叢とアルツハイマー病患者の脳脊髄液中のセレノプロテインPレベルの上昇を発見した[61]。著者らが示唆したように、これらの所見は、セレンを含む抗酸化酵素と非セレンを含む抗酸化酵素のアップレギュレーションを介して痴呆の進行を特徴とする酸化ストレスへの代償応答を反映している可能性がある[61,62]が、アルツハイマー病患者で発見されたセレンタンパク質のレベルの増加は、他の疾患[4,9,37,63,64]のために示唆されているように、それ自体が有害な影響と交互に関連しているかもしれないが、。BellingerらとRueliらは、したがって、症例で発見された増加したセレノプロテインPレベルは、疾患の進行に伴うこの抗酸化酵素のアップレギュレーションを反映している可能性があると結論付けた[61,62]。したがって、我々の研究におけるいくつかのオルガン性Se種に関連した高いオッズ比は、これらの形態に関連した過剰なアルツハイマー病リスクを示すものと解釈することはできない。むしろ、それらは、少なくともコホート研究[21]では、後にアルツハイマー病に進行したMCI患者のベースライン時に有機Seレベルの変化が検出されなかったため、逆因効果であるように思われる。アルツハイマー病患者で観察された有機Seレベルの上昇は、認知症の進行に伴う（そしておそらくそれを助長する）酸化ストレスの結果であり、セレノタンパクのアップレギュレーションにつながっている可能性がある。これらの知見と一致する と仮説を立て、アルツハイマー病患者の血中または脳脊髄液中のセレン蛋白活性またはSeレベルの増加は、他の研究で報告されている[61,65-72]が、他の研究は異なる結果をもたらしたが[13,16]。また、Chicago Memory and Aging Projectの参加者の死後脳サンプルでは、脳内Se濃度とアルツハイマー病の神経病理学的指紋の一つである神経原線維絡みの重症度との間に正の相関があることが明らかにされている[20]。本研究では、脳内Se濃度の上昇は疾患進行の結果であるか、あるいは病因的な関連性があると考えられる。したがって、Bellingerらは、セレノプロテインPに対する免疫反応性と脳内神経原線維のもつれとの間の関連性、およびアルツハイマー病患者の死後脳組織におけるアミロイドベータ蛋白質とセレノプロテインPの共局在化の証拠を発見した[62]。

我々の結果は、Seとアルツハイマー病の関係に対処する上でSeの種分化の関連性を強調している[21]。種分化が重金属や他の微量元素、特に Se への曝露と神経変性疾患との関係にどのように影響を与えるかを示す証拠が増えてきている[40,73]。Se種は、生物学的反応性と機能の関連する違い[39,44,50,74]により、異なる毒性学的および栄養学的活性を有しているが、まだ完全には解明されていないが、活発な調査が行われている[23,27,40,42,75]。我々の知る限りでは、本研究は、Se種のフルスペクトルとアルツハイマー病リスクとの間の特異的な関連性についての最初の症例対照研究である。神経変性疾患の病因と進行における Se の関与の調査に対する Se の種分化の関連性は、最近強調されている [21,28,30,40,43,54,76]。興味深いことに、しかしながら、本症例対照研究のオッズ比は、ほとんどすべての無機物と有機物、および全体的なSeについて、我々のコホート研究で得られたオッズ比とは著しく異なるため、Se種のどれもが我々の集団における逆因果関係によるバイアスのリスクを回避していない[21]。

我々の研究は、中枢神経系のSe暴露の指標である脳脊髄液レベルに基づいており、血清、血漿、尿、爪中のセレン濃度や食事摂取量の評価などの末梢バイオマーカーには基づいていない。我々は、血液と中枢神経系との間のセレン交換における複雑な制御システムの証拠のために脳脊髄液レベルを使用したが、いくつかのSe種、すなわち無機物については、これらの2つのコンパートメントの間に相関関係が存在しない場合がある[41,42,77-80]。これは、血液脳関門を越えたSe種の移動と代謝の特殊な方法、およびそれらの中枢神経系レベルの相対的な独立性に関連している可能性がある[41,42,77-80]。したがって、Seの神経学的影響に対処するための標的組織の使用は、脳内Se含有量の代理として循環Seレベルを使用することから生じる深刻な曝露の誤分類を回避することができるかもしれない。末梢性の曝露のバイオマーカーを使用することに内在する限界は、広範囲にわたっている [1,9,39,81,82]。残念ながら、特定のSe種への曝露に加えて、非常に長期のSe曝露を反映する指標は、これまでに同定されていない。3件の症例対照研究では、セレン暴露とアルツハイマー病との関係を評価するために脳脊髄液レベルを使用しており、一般的に対照群と比較して患者のレベルが低いことが判明している[18,68,83]が、我々の知見と一致している。

我々の研究では、我々は’健康な被験者’ではなく、参照先としてMCIの参加者を使用した。これは主に倫理的な理由からである。なぜならば、腰椎穿刺はこれらのサブジェクトの標準的な診断プロセスの一部であり、脳脊髄標本が利用可能になるからである。この参照元集団は、脳脊髄液中のSe種の “コントロール “レベルを反映して適切ではないかもしれない可能性を考慮する必要がある。この理由から、アルツハイマー病の不顕性増悪の可能性が低い、脳脊髄液中のβアミロイドのカテゴリーが最も高いグループの一部のみを用いて評価を制限した。アルツハイマー病の相対リスク推定値に大きな変化がなかったことから、対照群の選択の誤りによるバイアスは生じていないと考えられる。

我々のアルツハイマー病患者では、対照群と比較してSeの状態が低下している理由を評価するのは難しい。我々は、アルツハイマー病患者[84]でわずかにでも起こるかもしれない栄養状態の障害が、摂取量の減少の原因であり、したがって我々が検出した全体的な低Se状態の原因であったのではないかと推測している。さらに、疾患の進行状況は、脳へのSeの送達に影響を与えたり、輸送、排泄、利用に障害を与えたりする可能性があり、これらの変化はSe種に不均等に影響を与える可能性がある。「健康な」と定義された被験者と主観的な記憶障害、軽度の認知障害、およびアルツハイマー病のキャリアを募集したケースコントロール研究からの知見は、疾患の重症度が増加しているこれらのサブグループ全体で血中Seレベルが減少していることを発見した[85-88]、疾患の初期段階ですでに栄養状態の不均衡を示唆している[88,89]。以前に述べたように、逆に、確立されたアルツハイマー病で実施された研究では、血液、脳および脳脊髄液中のセレンタンパク質レベルの増加が検出されている[16,21,61]が、おそらくセレンプロテインのような抗酸化酵素の酸化ストレス駆動型アップレギュレーションが有機結合型Seおよび全体的なSeの高レベルを決定するためである[36,39,61,62]。全体的に、それはしたがって、障害されたSeの摂取または代謝とセレノプロテインのアップレギュレーションの間のバランスに応じて、Seの種に関連するアルツハイマー病リスクは、反対の方向に偏っている可能性がある。

我々の研究では、アミロイドーシスと神経変性のバイオマーカー、すなわちβ-アミロイドとリン酸化タウを追加調整しても、全体的なSeと無機Seについてはアルツハイマー病のオッズ比は実質的に修正されないことがわかった。これらの2つのパラメータは、セレンと認知症の発症との関係において中間的な要因となりうるため、本解析では考慮しなかった。逆に、有機セレンに関連したオッズ比は、認知症発症の少ない群に比べて増加した。調整された解析。このことは、同じレベルの神経変性バイオマーカーであっても、アルツハイマー病は酸化ストレスの増加の結果として中枢神経系のセレノプロテインの増加と関連していることを示唆している[90-92]。また、性、年齢、APOE ε4キャリアーシップなどのパラメータに応じて、いくつかのSe種に関連したオッズ比に違いが見られた[93,94]。これらの中で、我々は、最年長の被験者では有機物のSeと関連した高いオッズ比を発見したが、最年少の被験者では逆に検出された。

いくつかの制限が本研究の結果に影響を与えた可能性がある。第一に、臨床目的のために脳脊髄液のサンプリングを必要とするMCIおよびアルツハイマー病患者の数が限られていることと、Seのスペシエーション分析の分析の複雑さの両方のために、研究のサイズは、かなり小さかった。これは、信頼区間[95]に反映されるように、我々の効果推定値の統計的不正確さを明らかに増加させた。もう一つの限界は、我々の研究の非実験的な性質に内在するものである。それは、栄養学的および／または毒性学的に重要な他の化学物質がSe種と共変量していることによる、測定されない交絡の可能性である。しかし、Seの投与を含む実験的研究は倫理的な理由から不可能である可能性が高い。したがって、非経験的なコホート研究のみが、潜在的な交絡因子をチェックする試みで、この問題をさらに調査する将来の機会を提供するかもしれない。あるいは、SELECT [48]のために最近発表されたようなSe試験の二次分析は、アルツハイマー病の病因における単一のSe化学形態（またはセレン化酵母の場合のような供給源）の効果を検証するために強い関心があるかもしれない。心血管疾患、癌、糖尿病などの慢性疾患の病因とSe状態の関連は、無作為化試験を含む多数の研究と結果の一貫性によって示されるように、実質的に解明されてきた[4,7,9]。しかし、最近の実験外・非実験的ヒト研究や実験室でのインベスティゲーションなどから、Se状態とアルツハイマー病を含む神経変性疾患との関連性を明らかにする必要があると考えられている。

5. 結論

このケースコントロール研究は、ケースコントロールデザインが確実にアルツハイマー型認知症の病因におけるセレン暴露の役割を評価することができないことを示唆し、部分的に重複する参加者集団と最近のコホート研究で生成されたものとは全く異なる結果が得られた。この無力さは、逆因果関係に起因する可能性が高いセレン欠乏の病因的役割を誤って示し、無機および有機セレン種の両方が関与している暴露の誤分類によるものと思われる。ケースコントロール研究のデザインは、代わりにセレン蛋白質のアップレギュレーションの発生を示唆し、病気の進行の基礎となる病理学的プロセスへの洞察を貸すかもしれない。