経口避妊薬の除去がセロトニン神経伝達に及ぼす可逆的影響 (REVERSE)

• 背景：

大規模な登録ベースの研究により、複合経口避妊薬（COC）の開始が抑うつエピソード発症リスクの増加と関連することが示されている。 この関連の生物学的メカニズムは不明であるが、セロトニン作動性脳システムの変化が関与している可能性がある。 研究者らは、健康な女性においてCOC使用が大脳全体のセロトニン4受容体（5-HT4R）レベルを減少させることを実証した。 この差の大きさは、健康な対照群と比較した抑うつ患者で観察されたものに匹敵する。

本研究は、COC中止（COCd）が5-HT4R脳レベルの回復をもたらすかどうか、およびその回復がどのような時間枠で起こる可能性があるかを明らかにすることを目的とする。 さらに、COCdの他の潜在的な神経生物学的効果と、それらが気分、記憶機能、性欲などの精神的状態の関連する兆候にどのように対応するかを調査する。 この研究により、COCがセロトニン作動性脳生物学に及ぼす影響が可逆的かどうかの理解が大幅に進み、その知見が抑うつにおける新たな予防および治療機会を提供できるかどうかが明らかになることが期待される。

- 研究デザイン：研究者らは、COCd後の脳変化を最大1年間の期間で評価する無作為化比較試験を実施する。 18〜39歳の健康な女性で、第2世代COC（レボノルゲストレル150μgおよびエチニルエストラジオール30μg含有）を少なくとも3ヶ月間使用している最大60名（または各群で25名の女性が追跡調査を完了するまで）を対象とする。 参加者は、ベースライン時および追跡調査時に同じ調査プログラムを受ける。これには、脳のPET（COC中止群のみ）およびMRI/fMRIスキャン、経口ブドウ糖負荷試験、神経心理学的検査、血液・唾液・便サンプルの採取、様々な特性および状態関連指標に関する質問票の記入（ベースライン時および追跡調査時の1ヶ月間、気分/感情、性欲、睡眠の質の心理測定を測定する日次質問票を含む）が含まれる。

追跡評価のタイミングは、採用された群逐次デザインによって決定される。最初のCOC中止群15名とCOC継続群15名は、中止/継続後8〜24週間に分散される。 その後、PET結果の計画された評価により、最後のCOC中止群10名と継続群10名の追跡調査が中止後1〜7週間または8〜52週間のいずれに分散されるかが決定される（「統計解析計画」の詳細を参照）。 この手順により、後者のスキャンのタイミングを情報に基づいて決定し、5-HT4Rレベルの回復時間の推定をより適切に捉えることができる。 COC継続群（COCc）に割り当てられた女性の追跡調査時点は、COC中止群の時点とほぼ一致させる。 さらに、追跡調査のタイミングは、COC継続群では有効錠剤相、COC中止群では月経周期が戻っている場合は卵胞期となるように計画する。 これは、錠剤周期（COC継続群）および報告された出血初日、月経周期長、追跡調査中のLH検査（COC中止群）に基づいて計画される。 後者の場合、不規則な周期により追跡調査日の調整が行われる可能性がある。 各参加者の追跡評価のタイミングは個人のカレンダーおよびスキャンスロットの空き状況とも一致させる必要があるため、計画された周期日からのずれを許容する。

- 無作為化：参加者は、無作為ブロックサイズ（例：2、4、6、8）で1:1に無作為化され、COCdまたはCOCcのいずれかに割り当てられる。 無作為化は、Neurobiology Research Unit（Rigshospitalet、デンマーク）の管理スタッフによって実施され、このスタッフは研究や登録には関与しない。

- 遵守状況の評価：各錠剤周期でピルカウントが実施される。 参加者は、研究中にピルを飲み忘れた場合、研究者に報告しなければならない。 非遵守は、1周期で2錠以上飲み忘れた場合と定義される。 ベースラインまたは追跡調査の錠剤周期中に2錠以上飲み忘れた場合、参加者は評価を次の錠剤周期まで延期する意思があるかどうかを尋ねられる。

- 統計解析計画：研究者らは群逐次デザインを使用し、PETスキャンの60％が取得された後（すなわち、15名の参加者がベースラインおよび追跡調査8〜24週でPETスキャンされた後）に中間解析を含む2つの逐次解析を実施する計画であり、最後の10名を1〜7週間または8〜52週間で再スキャンするかどうかを決定する。 中間解析で帰無仮説が棄却された場合（すなわち、ベースラインからの変化が観察された場合）、最後の10名はCOCd後1〜7週間以内にスキャンされるが、棄却されなかった場合（すなわち、ベースラインからの変化が観察されなかった場合）、COCd後8〜52週間以内にスキャンされる。 後者の場合のみ、すべてのスキャンが主要目的の検定に含まれ、すなわち、COCd後8週間以上で尾状核、被殻、海馬の5-HT4R結合がベースラインから増加するかどうかを判定する（前者の場合、帰無仮説は15名の参加者で既に棄却される）。 2つの計画された検定によるタイプIエラーの増大を考慮するため、各検定のアルファレベル（有意水準）をα消費関数（α*(t) = α ln(1 + (e - 1)t)）を使用して補正する。これはPocock補正に類似しているが、解析のタイミングを事前に指定する必要がなく、データ取得における予期せぬ問題の場合により柔軟である。 最後の10回のスキャンを早期または後期に分散させる決定から、スキャンのタイミングを最適化し、5-HT4Rレベルが、ホルモン避妊を一度も使用したことのない約18名の閉経前女性で観察された年齢補正レベルに戻る時間枠を決定できる（二次仮説）。

主要仮説を検定するため、尾状核、被殻、海馬の対数変換された5-HT4R結合能について潜在変数モデルを使用し、体重1kgあたりの注入トレーサー質量の変化で調整したCOCd後のベースラインからの変化を推定する片側検定を実施する。 調整済みp値、信頼区間、および中央値不偏推定値は、段階的順序付けに従って計算される。

二次仮説を検定するため、まず2つの潜在変数モデルをモデル化する。1つは追跡調査とベースライン間の大域5-HT4R結合の対数の逆変換された変化を決定し、もう1つはホルモン避妊を一度も使用したことのない閉経前女性（すなわち、別のコホート）とベースライン（すなわち、現在のコホートから）との間の大域5-HT4R結合の対数の逆変換された差を決定する。 両方の潜在変数は尾状核、被殻、海馬で推定され、最初のモデルでは体重1kgあたりの注入トレーサー質量の変化で調整され、2番目のモデルでは注入トレーサー質量および追跡調査時の平均年齢を中心とした年齢で調整される（すなわち、現在のコホートに対して）。 その後、大域5-HT4R結合の時間経過に伴う変化を、中止からの時間（xで表す）の関数として変化の逆変換推定値（Yで表す）を使用し、以下の対数モデル：Y(x)=(Ymax*Y0)/((Ymax-Y0)*e^((-k*x))+Y0) で評価する。ここで、速度定数kのみが「大域結合の変化」と非線形最小二乗法を使用してフィットされる。 他の2つのパラメータY0およびYmaxは、それぞれ1および2番目の潜在変数モデルからの大域5-HT4R差の逆変換平均に設定される。 フィットされたモデルに基づき、モデル化された平均変化Y(x)が2番目の潜在変数モデルで観察された大域差の平均の90％（Y0+0.9・(Ymax-Y0)/Y0）に等しくなる時間xを推定し、5-HT4R結合が「回復」した時期の推定値を得る。 モデルの適合が不十分な場合、事前定義されたYmaxを使用しない対数モデル（すなわち、モデルによって推定される）または時間を対数スケールで使用するかどうかの線形モデルを含む代替モデルを評価する。 線形モデルが使用される場合、回復までの時間は線形関数がYmaxに等しくなる時点となる。

ドメイン固有の仮説（以下の仮説を参照）については、ベースライン値で調整した変化スコアを比較する（記憶符号化fMRIドメインでは追跡調査データのみ収集されるため除く）。 元の統計計画から逸脱することが関連性があると判明した場合、本研究のすべての出版物で詳細に報告する。

- サンプルサイズ計算：40名の閉経前女性における5-HT4R結合の被験者内変動性に基づく計算により、計画されたスキャンの60％および100％を含む2つの計画された逐次解析、80％の検出力、全体の望ましいタイプIエラー率0.05（片側）の場合、中間解析および最終解析のアルファレベルはそれぞれ0.035および0.028となる。 これにより、中間解析および最終解析でそれぞれ尾状核、被殻、海馬の結合能において8.2〜9.5％（中間解析）および6.5〜7.5％（最終解析）の差を検出できる。 最大60名の参加者（または両群で少なくとも25名がベースラインおよび追跡調査を完了するまで）を含め、20％の脱落率を許容する。 主要解析は完全症例解析として扱われる。 欠測データおよび脱落は関連する出版物で報告される。

• 仮説：

• 主要仮説：

  COCd後8週以上で、尾状核、被殻、海馬の5-HT4R結合がベースラインから増加する。

• 二次仮説：

  COCd後12ヶ月以内に、尾状核、被殻、海馬の5-HT4R結合が、ホルモン避妊を一度も使用したことのない閉経前女性で見られるレベルに「回復」する。

• 追加のドメイン固有仮説
• 記憶符号化 I. COCdはCOCcと比較して言語記憶成績を改善する。 II. COCdはCOCcと比較して記憶符号化課題中の海馬脳活性化を大きくする。
• インスリン感受性 III. COCdはCOCcと比較して末梢および脳のインスリン感受性を改善する。 IV. COCdはCOCcと比較して経口ブドウ糖負荷後の視床下部BOLD信号減少を大きくする。
• 快楽的健康 V. COCdはCOCcと比較して線条体報酬反応を増加させる VI. COCdはCOCcと比較して性欲を増加させる
• 不安 VII. COCdはCOCcと比較して不安レベルを減少させる。
• 視床下部-下垂体-副腎軸動態 VIII. COCdはCOCcと比較してコルチゾール覚醒反応を増加させる。
• 炎症系 IX. COCdはCOCcと比較して神経外平均拡散率を減少させる。 XI: COCdはCOCcと比較してキヌレン酸、およびキヌレン酸/キノリン酸比を増加させ、炎症性マーカーを減少させる。
• 脳構造 XII. COCdはCOCcと比較して（傍）海馬および前頭前皮質の灰白質体積を増加させる。
• 非目標指向脳ネットワーク組織 XIII. COCdはCOCcと比較して安静時機能的結合脳ネットワークを変化させる。
• 腸内細菌叢 XIV. COCdはCOCcと比較して腸内細菌叢および腸内細菌叢由来代謝物を変化させる。
• 睡眠：

XV: COCdはCOCcと比較して睡眠を改善する。

• 倫理的考慮事項：

PETスキャン中の放射線被曝：総被曝量は10mSvを超えず、デンマークでの3年分の自然背景放射線に相当する。これは本研究が生み出す新たな知見と対比して考慮されるべきである。

COCd群における意図しない妊娠のリスク。 COCを中止する者は他の予防措置を講じることができ、性交中の保護使用について十分に説明される。 このため、研究期間中に無料でコンドームを提供する。

本研究はヘルシンキ宣言に従って実施される。