FATTORI DI RISCHIO AMBIENTALI E PREDITTORI DELLA PROGRESSIONE DEL DETERIORAMENTO COGNITIVO LIEVE A DEMENZA IN UNA POPOLAZIONE DEL NORD ITALIA

Background and aim: Mild Cognitive Impairment (MCI) is regarded as a transitional state between normal aging and clinically overt dementia, where subjects experience a decline in one or more cognitive domains without meeting the criteria for a dementia diagnosis. Assessment of levels of several biomarkers is fundamental for the prediction and understanding of neurodegenerative processes associated with MCI progression to dementia, as well as dementia staging and treatment response. The strongest risk factor for MCI and dementia vulnerability is age, although exposure to air pollutants, pesticides, metals, and metalloids, as well as dietary habits and lifestyles, have been hypothesized to affect dementia risk. This study aimed at assessing environmental and lifestyle determinants, which may be associated with MCI onset and predict MCI progression to different forms of dementia. Methods: Individuals with newly diagnosed MCI were recruited in the Neurology Clinics of two Emilia Romagna provinces, Modena and Reggio Emilia in the period 2019-2022. Participants' global cognitive status was assessed using the Mini-Mental State Examination (MMSE). Each subject also underwent lumbar puncture to assess amyloid ratio and tau protein levels and experimental investigations for the determination of trace elements and pesticide residues in serum and CSF. At recruitment, each patient was asked to fill in a questionnaire regarding personal information, medical history, and lifestyles. Dietary habits were evaluated through a validated semi-quantitative food frequency questionnaire (FFQ) from the European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition (EPIC). Through the EPIC-FFQ, we estimated adherence to dietary patterns, namely the Greek and Italian-Mediterranean, the Dietary Approaches to Stop Hypertension (DASH), and the Mediterranean-DASH Intervention for Neurodegenerative Delay (MIND) diets. Follow-up visits were carried out after 18-24 months from the baseline visit to assess the progression rate. Results: Of the 150 MCI subjects recruited, four withdrew their consent to participate in the study. The study population was composed of 62 men and 84 women with a median age of 61 years (interquartile range of 56-65 years). With the first assessment of baseline associations between metals/trace elements concentrations and dietary patterns with MMSE, we found several non-linear relations between the variables. A positive linear association emerged between serum iron concentrations and MMSE, while a slightly negative one emerged for serum selenium levels. CSF selenium concentrations were inversely related to MMSE, while zinc exhibited the same pattern of association in both serum and CSF, i.e., an inverted U-shaped one. Regarding dietary patterns, a U-shaped relation was observed for the DASH and Mediterranean diets with MMSE. A positive and almost linear relation emerged for the MIND diet. About longitudinal analyses, we found that selenium in CSF and serum, as well as several CSF selenium compounds, were associated with an increased risk of dementia. Also serum manganese levels and CSF content of copper and zinc were associated with increased disease hazard risks. Finally, pesticides did not exhibit a clear pattern of associations with dementia risk. Conclusions: To date, no cure exists for dementia and efforts are being made to identify the role of environmental risk factors in MCI etiology and progression to dementia. Results of our study suggest that higher adherence to healthy dietary patterns, particularly the MIND diet, is related to better global cognitive status in MCI subjects. Exposure to selected trace elements, particularly manganese and selenium, could be associated with increased dementia risk.

Contesto e obiettivo: Il deterioramento cognitivo lieve (DCL) è considerato uno stato di transizione tra il normale invecchiamento e la demenza conclamata in cui gli individui sperimentano un declino in uno o più domini cognitivi. La valutazione dei livelli di diversi biomarcatori è fondamentale per la comprensione della neuropatologia della progressione del DCL a demenza. Sebbene l’età rimanga il fattore di rischio più importante, anche l'esposizione a inquinanti atmosferici, pesticidi, metalli e metalloidi, abitudini alimentari e stile di vita, sono ipotizzati come fattori influenzanti il rischio di demenza. In questo studio abbiamo valutato i fattori ambientali e dello stile di vita che potrebbero essere associati all'insorgenza del DCL e prevedere la progressione del DCL a diverse forme di demenza. Metodi: Nel periodo 2019-2022 abbiamo reclutato soggetti con nuova diagnosi di DCL nelle Cliniche Neurologiche di due province dell'Emilia Romagna, Modena e Reggio Emilia. Lo stato cognitivo globale dei partecipanti è stato valutato mediante il Mini-Mental State Examination (MMSE). In seguito a puntura lombare, abbiamo valutato il rapporto amiloide, livelli di proteina tau e abbiamo effettuato indagini sperimentali per la determinazione di oligoelementi e residui di pesticidi nel siero e nel liquido cerebrospinale (LCS). Al momento del reclutamento, ciascun paziente ha compilato un questionario riguardante informazioni personali, anamnesi e stili di vita. Abbiamo poi valutato le abitudini alimentari attraverso un questionario semi-quantitativo validato (FFQ) dal progetto EPIC. Abbiamo, quindi, stimato l'aderenza a quattro modelli alimentari, ovvero le diete greca e italo-mediterranea, e la Dietary Approaches to Stop Hypertension (DASH) e Mediterranean-DASH Intervention for Neurodegenerative Delay (MIND). Le visite di follow-up sono state effettuate dopo 18-24 mesi dalla visita iniziale per valutare il tasso di progressione a demenza. Risultati: Dei 150 soggetti reclutati, 4 hanno revocato il consenso a partecipare allo studio. La popolazione dello studio è risultata composta da 62 uomini e 84 donne con un'età mediana di 61 anni (intervallo interquartile 56-65 anni). Con la prima valutazione delle associazioni trasversali tra le concentrazioni di metalli/oligoelementi e i modelli alimentari con il MMSE, abbiamo riscontrato diverse relazioni non lineari. È emersa un’associazione lineare positiva tra ferro nel siero e MMSE, mentre una leggermente negativa è emersa per i livelli di selenio. Il selenio nel LCS è risultato inversamente correlato al MMSE, mentre lo zinco ha mostrato lo stesso modello di associazione sia nel siero che nel LCS, ovvero una U inversa. Riguardo ai modelli alimentari, abbiamo osservato una relazione a U per le diete DASH e mediterranea con il MMSE. È, inoltre, emersa una relazione positiva e lineare per la dieta MIND. Per quanto riguarda le analisi longitudinali, abbiamo riscontrato come il selenio nel LCS e nel siero, così come diversi composti di selenio nel LCS, fossero associati a un aumento del rischio di demenza. Anche i livelli di manganese nel siero e il contenuto di rame e zinco nel LCS sono risultati associati a un aumento del rischio di malattia. Infine, per ciò che concerne i pesticidi, essi non hanno evidenziato una chiara associazione con il rischio di demenza. Conclusioni: Ad oggi, non esiste una cura per la demenza ed è, pertanto, di cruciale importanza identificare il ruolo dei fattori di rischio ambientali. I risultati del nostro studio suggeriscono come una maggiore aderenza a modelli alimentari sani, in particolare la dieta MIND, sia correlata a uno stato cognitivo globale migliore nei soggetti con DCL. L'esposizione a alcuni oligoelementi selezionati, in particolare manganese e selenio, potrebbe essere associata a un aumento del rischio di demenza.