Akrylamid og helseresultater

Spesifikke mål Å vurdere forholdet mellom dietteksponering for akrylamid, målt gjennom validerte biomarkører (dvs. akrylamid og glycidamid hemoglobinaddukter) og risikoen for demens inkludert Alzheimers sykdom (n=700 tilfeller) - Mål 1; Parkinsons sykdom (n =190 tilfeller) - Mål 2 og hjerteinfarkt (n= 390 tilfeller) - Mål 3 i to befolkningsbaserte svenske kohorter, The Cohort of 60-year-olds (60YY) og The Swedish Mammography Cohort ( SMC) som bruker et case-kohortdesign.

I tillegg vil eksponeringspåvirkede OMICS' signaturer (hovedsakelig proteiner og metabolomikk) bli brukt til å utforske molekylære veier som potensielt ligger til grunn for sykdomsutvikling og for å støtte biologisk plausibilitet. Akrylamidrelaterte metabolske og proteiner biomarkører vil bli vurdert i forhold til risiko for sykdommene som undersøkes (kun SMC) - Mål 4

Studiedesign: Prosjektet vil ta utgangspunkt i to relativt store befolkningsbaserte kohorter, The Cohort of 60-year-olds (60YY) og Swedish Mammography Cohort (SMC). Begge årskullene er godt etablert i Sverige. På grunn av de høye kostnadene ved målinger av akrylamid-biomarkører, vil vi bruke et case-cohort-design. Det totale estimerte case-kohort-utvalget vil bestå av omtrent 1 740 deltakere. To sub-kohorter vil bli tilfeldig valgt fra hele kohortene (n = 442 rundt 5 % av baseline-populasjonen i 1997-1999, for 60-åringer og 2003-2009, for SMC). Alle tilfellene av hver av sykdommene som undersøkes (dvs. demens inkludert Alzheimers, Parkinsons sykdom og hjerteinfarkt) som forekommer utenfor subkohortene vil bli inkludert. Case-cohort-designet har noen fordeler sammenlignet med det nestede case-control-designet. Spesielt kan underkohorten gjenbrukes for å estimere rater eller risiko i en tid-til-hendelse-ramme23. Sakene vil omfatte deltakere som er fri for diagnose av hver av sykdommene som ble undersøkt på prøvetakingstidspunktet. Tilfelle av sykdommene som undersøkes vil bli identifisert gjennom kobling til Nasjonalt pasientregister og dødsårsaksregister frem til slutten av oppfølgingen (2022 for begge årskullene). Hendelsestilfellene av demens og Alzheimers sykdom vil også bli hentet gjennom koblingen til det svenske registeret for kognitive/demenslidelser (SveDem). Integreringen av dette kvalitetsregisteret vil forbedre sensitiviteten ved demensdiagnose som har vist seg å være lav når den kun oppdages fra Nasjonalt pasientregister og Dødsårsaksregisteret. Den statistiske kraftberegningen (%) basert på de forventede hendelsestilfellene (n) for hver av sykdommene som undersøkes og antatte fareforhold (HR) som følger:

forventede tilfeller: Hjerteinfarkt: n=390; Demens (inkludert Alzheimers sykdom) n=710 og Parkinsons sykdom n=192

Effektberegning:

HR 1,25: MI: 50 %, Demens: 60 % og Parkinson: 34 % HR 1,50: MI 90 %, Demens: 95 %, Parkinson: 70 % HR: 1,75: MI 99 %, Demens: 100 % og Parkinson 91 %

Detaljert informasjon om 60YO og SMC er gitt her:

https://ki-se.proxy.kib.ki.se/en/imm/the-cohort-of-60-year-olds; https://www.simpler4health.se/.

Eksponeringer: Akrylamidbiomarkører målt i blod, dvs. akrylamid- og glycidamidhemoglobinaddukter. Fullblodsprøver (omtrent n = 1740) vil bli samlet inn (0,5 ml) fra prøver som er lagret i fryseren ved -80°C i Uppsala universitets biobank, for SMC, og ved Karolinska Institutet (KI) biobank, for 60-åringen, og sendt til et sertifisert laboratorium i Stockholm. Vurderingen vil bli utført med en validert metode i Törnqvists laboratorium. Kort fortalt vil akrylamid- og glycidamidhemoglobinadduktene til N-terminal valin (henholdsvis AA-val og Gly-val) måles i blod ved LC-MS-baserte metoder, som representerer eksponeringen i løpet av erytrocyttens levetid. Sak/kontrollstatus for prøvene vil være ukjent under analysen. Laboratoriebatch vil bli justert for i alle analyser. Hver av to akrylamid-biomarkører vil bli modellert som kontinuerlig (per 10 pmol/g inkrement) og i kategorier (tertiler eller kvartiler) for å vurdere potensiell ikke-lineær dose-respons.

Utfallsdefinisjon: Tilfeldige tilfeller av demens (inkludert Alzheimers sykdom), Parkinsons sykdom og hjerteinfarkt. Basert på den internasjonale klassifiseringen av sykdom versjon 10 (ICD10), er diagnosene inkludert følgende:

Nevrodegenerative lidelser

• Demens (ved Alzheimers sykdom, vaskulær, relatert til annen sykdom, uspesifisert) inkludert Alzheimers sykdom, andre spesifiserte (inkludert Lewis-kropper) og uspesifiserte nevrodegenerative sykdommer: F00-F03, G30, G31.8, G31.9
• Parkinsons sykdom: G20

Hjerte- og karsykdommer Hjerteinfarkt:I21

Metabolomiske og proteomiske data: Metabolitter og proteinmarkører er allerede tilgjengelige i SMC-prøven. Storskala ikke-målrettet væskekromatografi-massespektrometri og OLINK-paneler (Proseek Multiplex CVD II, CVD III og Metabolism) ble brukt for å få disse dataene fra blodprøver samlet ved baseline. For detaljert informasjon om metodikk og analytisk prosess, se tidligere publisert forskning26,27. Totalt cirka 10 000 metabolitter og 250 proteiner vil være tilgjengelig for alle individene som er valgt ut for case-kohortprøven (omtrent n=900).

Tidsplan og gjennomføring Prosjektet vil vare i fire år (jan 2024-des 2026).

Dataanalyse og statistikk Prosjekt I: akrylamid og glycidamid hemoglobinaddukter i forhold til risiko for nevrodegenerative og kardiovaskulære sykdommer.

Cox proporsjonal hazards vektet regresjonsmodeller vil bli brukt for å estimere fareforhold og 95 % konfidensintervall (CI) for hvert av helseutfallene som undersøkes i forhold til henholdsvis akrylamid- og glycidamidbiomarkører, med oppfølging fra datoen for måling av akrylamidbiomarkør. til 31. desember 2022. Vektet sannsynlighetstilnærming med Borgan II-vekter vil bli brukt28. Den vektede metoden vil tillate å trekke slutninger om hele kohorten28. Modeller vil bli justert med tanke på flere kovariater som kjønn (kun for 60-åringer), alder (kun for SMC), utdanning, fysisk aktivitet, røyking, alkoholforbruk, kroppsmasseindeks, kostholdsfaktorer og andre viktige konfoundere hentet a priori fra litteraturen. Analyse vil bli utført separat i de to kohortene. Deretter vil resultatene bli kombinert med tanke på mulig heterogenitet mellom kohorter ved bruk av tilfeldige effektmodeller. Hovedanalysen vil bli gjentatt separat hos røykere og ikke-røykere. Røykere har tre til fire ganger høyere nivåer av akrylamid sammenlignet med ikke-røykere. Det er viktig å gjennomføre denne analysen separat for å bedre skille risikoene forbundet med ulike kilder til akrylamideksponering, spesielt fra kostholdet kontra røyking. Siden akrylamid kan forstyrre hormonelle nivåer, vil menopausal status også bli vurdert i analysen. For å undersøke formen på det mulige forholdet mellom akrylamidbiomarkører og sykdommene som vurderes, vil vi også modellere hver av assosiasjonene med multivariate begrensede kubiske splines. Forutsatt at den sanne hazard ratio (HR) er 1,5 og med et signifikansnivå α =0,05, ved å bruke 5 % av den totale kohorten, vil vi ha ≥90 % av statistisk kraft for analyser som involverer demens og hjerteinfarkt og 70 % for Parkinson sykdom. Hvis den sanne HR vil være ≤1,25, vil den statistiske kraften reduseres og analyser relatert til Parkinsons sykdom kan være understyrket hvis ikke kombinert med demens inkludert Alzheimers sykdom. Multivariable justeringer samt bruk av eksponeringer i kategorier kan redusere kraften noe.

I tillegg vil vi også vurdere sammenhengen mellom kostholdsfaktorer og akrylamidnivåer (delprosjekt), og dra nytte av den langsgående kostholdsinformasjonen som finnes i SMC. Multijusterte kvantilregresjonsmodeller vil bli brukt for å modellere endringer i kostholdet i løpet av 1989-1990, 1997, 2009 i forhold til akrylamidnivåer i blodet. Matvarer som kan ha høyt innhold av akrylamid er undersøkt, men det vil være viktig å avklare hvilke kostholdsdeterminanter/kostmønster som kan være relevante i sammenheng med akrylamidnivåer.

Prosjekt II: assosiasjoner mellom akrylamidhemoglobinaddukter og OMICS-data (fase I) og relaterte metabolitter/proteiner og forekomst av nevrodegenerativt og hjerteinfarkt (fase II).

Den foreslåtte analysen vil kun bli utført i SMC. Forventet prøvestørrelse for denne analysen vil være rundt n=900 hvorav n=236 for delprøven og n=420 tilfeller for nevrodegenerativ sykdom og n=160 tilfeller for hjerteinfarkt.

Fase I: Partial Least Squares-analyse tilpasset OMICS-data i stor skala for å minimere falske positive assosiasjoner, etterfulgt av delvis Spearman-rangkorrelasjonsanalyse justert for kovariater vil bli brukt for å undersøke sammenhengen mellom OMICS' data og akrylamid- og glycidamidbiomarkører29. Fase II: Hver av disse proteinene og metabolittene identifisert i fase I vil deretter bli modellert som uavhengige variabler i forhold til risikoen for hver av sykdommene som undersøkes, ved bruk av multijusterte Cox proporsjonale farer vektede regresjonsmodeller som står for flere testkorrigeringer. For å lette tolkningen vil signifikante proteiner og metabolitter deretter plottes med deres korrelasjon med hver av blodbiomarkørene for akrylamid og sykdommene som undersøkes.