食生活の多様性は、日本人の海馬萎縮を予防する報告

食事と認知症

 食習慣と認知症の関連は以前から指摘されています。地中海料理が認知症予防に寄与する報告があり、緑黄色野菜や豆類の摂取が良いとされています。今回、日本から、食習慣と認知症の関連として海馬・灰白質の体積を経時的に調査した報告があります。食事の多様性が大きいほど、記憶に関係する海馬の萎縮を予防する結果についてまとめました。

Eur J Clin Nutr. 2020 Sep 2. doi: 10.1038/s41430-020-00734-z.

要旨

背景/目的:食生活は、脳の老化速度や病気への罹患率などの健康に影響を与えることが知られています。本研究では、食生活の多様性と、記憶処理の重要な組織であり、認知症で障害されることが知られている海馬体積との縦断的な関係を検討しました。

被験者/方法:被験者は40~89歳(n=1683、男性:50.6%)で、国立長寿医療研究センター高齢化縦断研究の2年間の追跡調査に参加しました。食事摂取量は3日間の食事記録から算出し、ベースライン時の食事多様性の定量的指標を用いて食事多様性を決定しました。海馬および全灰白質体積の縦断的変化は、T1強調脳磁気共鳴画像法およびFreeSurferソフトウェアを用いて推定しました。食事の多様性スコアに関連して推定された平均脳容積の変化は、年齢、性別、教育、喫煙状況、アルコール摂取量、身体活動、および併存疾患で調整した一般線形モデルによって評価されました。

結果:2年間の追跡期間中の海馬および全灰白質体積の平均(±標準偏差)%減少は、それぞれ1.00%(±2.27%)および0.78%(±1.83%)でした。多変量データで調整した総灰白質体積の減少は、食事の多様性スコアと関連しており(p = 0.065、傾向のp = 0.017)、海馬体積の%減少は食事の多様性スコアとより強く関連していました。推定平均値(±標準誤差)は、食事の多様性スコアの昇順で、1.31%(±0.12%)、1.07%(±0.12%)、0.98%(±0.12%)、0.81%(±0.12%)、0.85%(±0.12%)でした(傾向性P=0.003)。

結論:コミュニティの居住者間で、食事の多様性を高めることが、海馬萎縮を予防するための新たな栄養戦略となる可能性があります。

背景

 認知症には根治的な治療法がないため、より多くの予防法を確立する必要があります。食生活をはじめとする多くの生活習慣が認知症の発症と関連していると考えられています。実際、地中海料理が認知症予防に役立つ可能性があることが報告されています。しかし、最近のシステマティックレビューでは、地中海料理が認知機能障害や認知症に及ぼす有益な効果について結論を出すには、無作為化比較試験のエビデンスが不十分であると報告されています。

 日本の食生活は、季節の食材の多様性と豊富な養殖物が特徴です。国際比較研究では、日本は137カ国の中で健康寿命の数値が最も高く、食生活の多様性の数値が2番目に高いことが報告されており、食生活の多様性は国内総生産をコントロールした後でも健康寿命と正の相関があることが報告されています。筆者らは以前、偏った食生活による多重栄養不足が認知機能低下の危険因子であるかもしれないという仮説を立て、日本人の高齢者では食事の多様性が高いことが認知機能の改善と関連していることを明らかにしました。しかし、我々はMini-Mental State Examinationを用いて認知機能の低下を定義しました。脳機能を評価するためには、より客観的な測定が必要です。

 本研究では、構造的神経画像解析に焦点を当て、食事因子と関連する脳領域の探索を行いました。海馬は記憶処理における重要な構造であり、その障害は認知症の中核的な症状であり、海馬の萎縮はADおよび非ADの認知症疾患で起こります。これまでの研究では、地中海料理の習慣が多民族高齢者674人の海馬体積の増加と関連していることが報告されており、欧米式食生活はオーストラリアの高齢者255人の追跡調査4年後の海馬体積の減少と関連していることが報告されています。しかし、これらの研究は大規模な研究(n < 1000)ではなく、脳体積の変化を測定した研究は1件のみであり、食事の多様性が海馬体積に及ぼす影響を測定した研究はありませんでした。本研究は、日本人の中高年コミュニティ居住者1683人の大規模サンプルにおいて、毎日の食生活が脳の構造的変化に及ぼす影響を取り上げ、食生活の多様性と海馬体積との縦断的関係を検討した初めての研究です。

対象者と方法

 今回の調査のデータは、詳細な質問紙調査、健康診断、体格測定、体力検査、栄養検査を用いて、経時的な正常な老化過程を評価する国立長寿科学研究所-加齢に関する縦断的研究(NILS-LSA)から得たものです。NILS-LSAの参加者は、愛知県大府市と東浦町の国立老年医学・老年医学研究センターの近隣地域に住む地域住民の中から、年齢と性別で無作為に選ばれました。NILS-LSAの第1期は1997年11月から2000年4月に実施され、2267人(男性1139人、女性1128人、年齢層40-79歳)が参加しました。被験者は2年ごとに追跡調査を受け、79歳以上の被験者を除き、追跡調査に参加できない場合は、年齢と性別を一致させて無作為に採用された新しい被験者と入れ替わりました。40歳以上の参加者も毎年新たに募集しました。

 本研究の参加者は、NILS-LSA研究の第6期(2008年7月~2010年7月)および第7期(2010年7月~2012年7月)の3次元MRIデータが利用可能だったため、第6期の参加者を対象としました。第6期参加者(n = 2302)には、以下の除外基準を設けました。(1)第7期に参加しなかった者(n=315)、(2)第6期または第7期で閉所恐怖症などの理由でMRIを受けなかった者、またはMRIデータに欠陥がある者(n=153)、(3)第6期または第7期で認知症の既往歴がある者(n=4)、(4)第6期または第7期で頭部手術の既往歴がある者(n=21)、(5)第6期でフォローアップ観察中にMRI画像で放射線科医により新たな脳血管病変と診断された者(n = 2)、および(6)第6期の時点で栄養評価(n = 113)または生活習慣関連の自己申告質問票(n = 11)のデータが不完全な者。これらの基準に基づき、40~89歳の日本人1683人(男性851人、女性832人)の縦断的データを解析することができました。

栄養評価

 第 6 期試験に参加した後、被験者は、サプリメントの使用を含む食事摂取量を評価するために、3 日間の食事記録を記入しました。食事記録は連続した3日間(平日2日、週末1日)に渡って記入しました。被験者は食事記録を自宅で記入し、ほとんどの人が1ヵ月以内に返却しました。食品は、調理前に1kgの台所用計量計で個別に測定されたか、またはポーションサイズが推定されました。被験者は使い捨てカメラを使用して、食前と食後の食事の写真を撮影しました。管理栄養士はこれらの写真を使用して、食事記録の欠落している情報を記入しました。矛盾する情報や必要な追加情報については、被験者に電話で問い合わせることで入手しました。3日間の平均食物摂取量および栄養摂取量(アルコール摂取量を含む)は、日本食品標準成分表2010およびその他の情報源に従って算出しました。サプリメントについては、第 6 期では被験者の 6 割近くが何らかのサプリメントを摂取していましたので、使用したサプリメントの栄養情報をもとに独自のサプリメントデータベースを作成しました。しかし、そのサプリメントデータベースには、認知機能に何らかの効果があることが示されているホスファチジルセリンやコリンは含まれていませんでした。さらに、サプリメント会社は栄養価に関する限られたデータしか公表していませんでした。その結果、本研究ではサプリメントからの栄養摂取量は考慮しませんでした。

 食事の多様性は、Quantitative Index for Dietary Diversity (QUANTIDD)を用いて決定しました。QUANTIDDは、総エネルギーに寄与する食品の割合または食品の量と食品群の数を用いて計算されます。スコアが低いほど食生活が偏っており、スコアが高いほど各食品群がより均等に分布していることを示しています。スコアは、日本食品成分表に基づく飲料と調味料を除いた13食品群(穀類、じゃがいも、豆類、ナッツ・種子、非緑黄色野菜、緑黄色野菜、果物、きのこ類、海藻類、魚介類、肉類、卵、乳・乳製品)の量に基づいて算出しました。

MRIデータの取得と処理

 大脳皮質表面の再構成および局所灰白質体積の推定には、FreeSurfer version 5.3を使用しました。海馬の左右合計の体積(cm3)と全灰白質を従属尺度としました。頭部の大きさの個人差を考慮し、cm3単位で表現するために、海馬体積を含む個々の局所灰白質体積を、推定頭蓋内容積で除し、全被験者の平均推定頭蓋内容積で乗算することで正規化しました。

その他の測定

 教育年数、現在の喫煙状況、および慢性疾患(過去および現在の高血圧、脳卒中、心臓病、糖尿病、脂質異常症)に関するデータは、自己記入式質問票によって収集されました。訓練を受けた面接官が半定量的評価を用いて、参加者面接から得られたmetabolic equivalent of task(MET)スコアを用いて、24時間の身体活動を評価しました。

結果

 海馬体積と全灰白質の平均(±SD)%減少率と第6期と第7期の間隔は、それぞれ1.00%(±2.27%)年、0.78%(±1.83%)年、2.01%(±0.12%)年でした。したがって、海馬体積の年%減少率は0.50%、総灰白質の年%減少は0.39%でした。

 食事の多様性が高いほど、年齢が高い、身体活動が低い、喫煙が少ない、高血圧、脂質異常症、糖尿病の割合が有意に高いことが示されました。ベースライン時の脳体積については、食事の多様性が高い被験者では、海馬体積と全灰白質体積が有意に低い結果でした。

 食事の多様性スコアの高い被験者では、穀類の摂取量が有意に少なく、他の12の食品群の摂取量が多い結果でした(傾向p<0.05)。エネルギー摂取量はQUANTIDDとは関連しませんでしたが、食事の多様性スコアの高い被験者は、タンパク質とナトリウムを含む他の7つの栄養摂取項目を有意に多く食べていました。

 食事の多様性が高い被験者では、海馬体積と全灰白質体積が有意に低い結果でした。しかし、年齢および共変量を調整した追加の解析では、ベースラインの海馬および総灰白質体積はベースラインの食物多様性スコアと有意に関連していないことが示されました。ベースラインと2年間の追跡期間における灰白質総量の差は、ベースラインの食物多様性スコアと有意な関連がありました(モデル1、p = 0.064、傾向p = 0.018)。ベースラインの総灰白質量について追加調整を行った後、これらの関連は減衰しました(モデル2、p = 0.102、傾向p = 0.028)。さらに、ベースラインからフォローアップまでの減少率もまた、ベースラインの食物多様性スコアと有意な関連がありました(モデル1、p = 0.065、傾向p = 0.017)。

 海馬体積については、2年間の推定平均体積差(±標準誤差)は、ベースラインの食物多様性スコアと有意に関連していました。QUANTIDDの昇順で、-0.109 cm3 (±0.010)、-0.088 cm3 (±0.010)、-0.082 cm3 (±0.010)、-0.070 cm3 (±0.010)、-0.072 cm3 (±0.010)と有意に関連していました(モデル1、p = 0.042、傾向p = 0.004)。ベースラインの海馬体積を調整した後でも、負の関連は維持されました。ベースラインからフォローアップ期間へのパーセントの減少もまた、ベースラインの食物多様性スコアと有意に関連していました。1.31%(±0.12%)、1.07%(±0.12%)、0.98%(±0.12%)、0.81%(±0.12%)、0.85%(±0.12%)で、QUANTIDDの昇順でした(モデル1、p = 0.030、傾向p = 0.003)。

考察

 本研究は、食生活の多様性と脳形態に着目した初めての大規模な縦断的研究であり、地域居住型の日本人成人において、食生活の多様性が高いほど海馬体積の減少が小さいことが示されました。

 正常な加齢経過については、縦断的な海馬萎縮のメタアナリシスでは、地域居住の日本人における年平均萎縮率は0.85%(95%秘密区間:0.63-1.07)、年平均灰白質体積変化は男性で0.424%、女性で0.298%と報告されています。我々のコホートでは、海馬体積の年平均減少率はほぼ0.50%、総灰白質量の年平均減少率はほぼ0.39%であり、メタアナリシスと一致しており、我々のコホートは日本人を代表するものです。

 海馬体積の多変量調整後の減少率(2年)は、0.81から1.31までの範囲であり、その程度はベースラインの食餌多様性レベルによって減衰していました。つまり、海馬の萎縮は食事の多様性スコアのすべてで進行しましたが、多様な食品を食べることで萎縮が減衰した可能性があります。

 筆者らのコホート研究では、食事の多様性スコアは野菜、果物、魚、乳製品と正の相関があり、穀類と負の相関がありました。また、これまでの疫学研究では、野菜、豆類、穀類、魚、果物を豊富に含む地中海式の食事や、野菜、果物、全粒粉、ナッツ類、豆類を含む健康的な食事パターンをより多く摂ることが欧米人被験者の海馬体積と正の関連を示し、焼肉、ソーセージ、ハンバーガー、清涼飲料水を豊富に含む食事は、欧米人被験者の海馬体積と負の関連を示したと報告されています。日本人は地中海式食事の主成分であるオリーブオイル、チーズ、魚、卵、ナッツ類、ワイン、一部の鶏肉の摂取量が少ないため、伝統的な地中海料理のスコアと脳萎縮との関連を調べることはできませんでした。野菜、果物、豆類を豊富に含む食生活と海馬の容積との正の関連性に関するこれまでの研究結果のほとんどは、本研究の結果と類似していましたが、食生活のパターンは異なっていました。本研究で使用した食事の多様性は、13の食品群の割合に基づいて計算しました。しかし、好ましい食品や好ましくない食品を定義しなかったのは、筆者らの仮説では、不均衡な食事によって引き起こされる複数の栄養欠乏が海馬萎縮の危険因子である可能性があるからです。海馬萎縮はADの進行中に起こり、食事の多様性を高めることは認知症予防のための有効な栄養戦略である可能性があります。

 脳の老化に寄与する主な食生活のメカニズムは2つあると考えられています。1つは代謝メカニズムであり、例えば、食事の多様性が高い被験者では、タンパク質、脂肪、ミネラル、ビタミンを多く摂取します。これらの栄養素は、抗炎症作用と抗酸化作用を持っており、ヒトの海馬の神経発生に影響を与えることが示されています。第二のメカニズムは食事行動であり、様々な食品を食べることは健康意識を必要とし、食事の準備などの健康的な活動(買い物、調理、メニューの計画を1日に少なくとも3回行うなど)は、複数の認知プロセスを必要とする2つの意図的で複雑な器質的な活動です。したがって、様々な食品を食べたり、準備したりすることは、脳の老化に好ましい影響を与える可能性があります。

 この研究では、海馬の体積の減少は、灰白質の総体積の減少と比較して、ベースラインの食生活の多様性スコアとより強く関連していました。これらの所見の正確なメカニズムは不明であるが、違いは脳の萎縮の程度の違いに依存している可能性があります。これまでの研究では、正常な加齢の経過で海馬および灰白質体積の年間変化がそれぞれ0.85%および0.298-0.424%であることが示されています。脳の萎縮の程度は灰白質全体よりも海馬の方が高く、我々の結果と同様でしたが、これは海馬の萎縮が加齢とともにより促進され、統計的な変化がより検出しやすいことを示しているのかもしれません。

 本研究にはいくつかの強みがあります。第一に、筆者らのコホート研究は先行研究よりも規模が大きく(ほぼ1700人)、本研究はアジア人の縦断的な脳萎縮とその日常的な食事の多様性との関連性を初めて示しました。筆者らは13の食品群の割合に基づいて食事の多様性を評価し、より高い食事の多様性が推奨される栄養摂取量と正の相関があることを示しました。数種類の食品を食べたり、より多くのおかずを食べたりするなどの食事パターンが、脳の萎縮を予防するのに役立つ可能性があります。これらの変化は、コミュニティの居住者にとって簡単で効果的な公的栄養戦略である可能性があります。栄養学の知識を持つ専門家や、様々な食品を含む食事を用意できない地域住民であっても、より多くの食品を食べるように助言することは、実践しやすい簡単な助言であると考えられます。

 本研究のいくつかの限界も考慮しなければなりません。食事の摂取量は変化しやすく、加齢に伴う様々な要因の影響を受けやすいです。実際、同じコホートで実施された我々の先行研究では、食事の多様性は男女ともに中年期(男性55歳、女性44歳)までは増加し、63~79歳の女性では減少していることが示されました。しかし、本研究では、これまでの食生活パターンや多様性の累積的影響は評価していません。第二に、日本人の肉および乳製品の摂取量は世界基準では低いと考えられています。さらに、日本人の食生活はより幅広い多様性を持っています。したがって、今回の知見は、肉類の摂取量が多く、食品の種類が少ない欧米の集団には一般化されない可能性があります。

 この2年間の前向きコホート研究では、食生活の多様性の高さが海馬萎縮と負の関係にあることが示されました。2年間の海馬体積の平均減少率は1.00%であり、食事の多様性スコアの差は0.5%(1.31-0.81%)であり、大きな変化を示していることから、多様な食品を食べることは海馬の萎縮を減衰させる可能性があると考えられます。サブ解析では、ベースラインの食生活の多様性スコアと2年間の情報処理速度の変化との縦断的な関連を、数字記号置換試験を用いて調べましたが、これらの変数間には統計的に有意な関連は認められませんでした。2年間の縦断的研究では、形態学的変化を評価するだけでなく、認知機能の低下を検出するには不十分である可能性があります。食事の多様性と脳の萎縮および認知機能との関連を確認するためには、より多くの縦断的研究およびアジア人以外の人を含む研究が必要です。

 結論として、多様な食品を食べることは、海馬萎縮を予防するための新たな効果的な栄養戦略である可能性があります。

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