The relation between Mediterranean diet, inflammation and frailty in the elederly people of the Moli-sani Study

Frailty is a condition of increased vulnerability to stressors due to age-related declines in physiologic reserves across neuromuscular, metabolic and immune systems. Frailty is considered a geriatric syndrome with multiple causes and contributors and it is characterized by diminished strength, power and endurance. In the definition of the frail phenotype a key role could be played by nutrition and inflammation. The aim of this PhD thesis was to screen elderlies from the Moli-sani Study population to identify frail individuals and evaluate a possible relation between frailty, mediterranean diet (MD) and inflammation. The Moli-sani Study is an ongoing, prospective, population based cohort of 24,325 men and women (aged ≥ 35 years) who were randomly recruited from the general population of the Molise region, between March 2005 and April 2010, with the purpose of investigating genetic and environmental risk factors in the onset of cardiovascular, cerebrovascular and tumor diseases. The recall phase of the Moli-sani Study started in March 2017 and a subsample of partecipants aged ≥65 years were selected for the purpose of this PhD thesis. Finally, 226 elderly participants (mean age 72.7±5.5 years) attended the follow-up visit from May 2018 to May 2019. To assess frailty, the Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe-Frailty Instrument (SHARE-FI) was used. Two SHARE-FI calculators, one for women and one for men, were used to categorize the population studied into three categories: non-frail, prefrail and frail. Dietary information were collected through the European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition Food Frequency Questionnaire (EPIC-FFQ). Adherence to MD was calculated using the Trichopoulou score. Cognitive impairment and health-related quality of life were studied using two questionnaires: Montreal Cognitive Assessment (MoCA) and Short Form Health Survey (SF-36). Biochemical markers for cardiovascular diseases (total cholesterol, HDL-cholesterol, tryglicerdides, glucose) were tested on serum samples. Additionally, blood inflammation and coagulation biomarkers were determined: high sensitive C Reactive Protein (hs-CRP), blood cell count and D-dimers. Taking into account the inflammation biomarkers, a low-grade inflammation score (INFLA-score) was also calculated. The prevalence of non frail, pre-frail and frail individuals was 78.8%, 15.9% and 5.3%, in the Moli-sani elderly cohort, respectivelly. Pre-frail and frail categories were collapsed to create a dichotomous variable having just two categories: “pre-frail/frail” vs “non frail” individuals. Women were more pre-frail/frail than men (28.2% vs 14.7%, P=0.015). There was no difference between normal and pre-frail/frail elderly people in the adherence to MD, except for legume (P=0.010), fruits and nuts consumption (P=0.047), whose consumption was lower in pre-frails/frails. Pre-frail/frail elderlies showed a higher cognitive impairment (MoCA test, mean ±SD: 22.1±4.1 vs 23.6±3.5, P=0.023) and a worse perception of physical health-related quality of life (SF-36 physical dimension score, mean ±SD: 41.8±7.1 vs 45±5.8, P=0.0057) than non-frails. Pre-frail/frail individuals had lower levels of serum total cholesterol than non-frails (mean ±SD: 185.6±38.9 vs 210±43.8mg/dL, P=0.0004), which could be associated to higher use of lipid-lowering drugs. High blood levels of hs-CRP was found in pre-frails/frails as compared with no-frail elderly people (median (IRQ): 2.5 (1.0;4.8) vs 1.4 (0.8;3.5) mg/L, P=0.043). D-dimers plasma levels were also higher in pre-frails/frails compared to the non-frails (median (IRQ): 298 (227;460) vs 254 (226;328) ng/mL, P=0.053). Pre-frails/frails showed higher levels of blood inflammation (hs-CRP) and coagulation (D-Dimers) biomarkers which confirm the coexistence of the two processes. These findings may be relevant to promote interventions controlling inflammatory pathways to achieve important improvements in the elderly population.

La fragilità è una condizione di aumentata vulnerabilità a fattori di stress a causa del declino età- correlato delle riserve fisiologiche nei sistemi neuromuscolare, metabolico e immunitario. La fragilità è una sindrome geriatrica con molteplici cause ed è caratterizzata da ridotta forza, potenza e resistenza. Nella definizione del fenotipo fragile un ruolo chiave potrebbe essere svolto dallo stato nutrizionale e dall'infiammazione. Scopo di questa tesi di dottorato è stato quello di individuare soggetti anziani fragili nella coorte dello Studio Moli-sani e stabilire una possibile relazione tra fragilità, dieta mediterranea (DM) e infiammazione. Lo Studio Moli-sani è una coorte prospettica di 24,325 uomini e donne (età ≥35 anni) che sono stati reclutati in maniera random dalla popolazione della Regione Molise, tra Marzo 2005 e Aprile 2010 per indagare i fattori di rischio genetici ed ambientali delle malattie cardiovascolari, cerebrovascolari e tumorali. La fase di richiamo dello Studio Moli-sani è iniziata a Marzo 2017 e, per il presente lavoro, è stato selezionato un sottocampione di partecipanti di età ≥65 anni. Da Maggio 2018 a Maggio 2019, 226 partecipanti (età media 72,7 ± 5,5 anni) hanno partecipato alla visita di follow-up. Per valutare la fragilità, è stato utilizzato lo strumento “Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe-Frailty Instrument” (SHARE-FI). La popolazione è stata classificata in tre categorie-non fragili, pre-fragili e fragili-utilizzando specifici calcolatori SHARE-FI. Le informazioni sull’alimentazione sono state raccolte attraverso il questionario “European Prospective Investigation in Cancer and Nutrition Food Frequency Questionnaire” (EPIC-FFQ). L’adesione alla DM è stata calcolata utilizzando lo score Trichopoulou. Il deterioramento cognitivo e la qualità della vita correlata alla salute sono stati studiati usando due questionari: il “Montreal Cognitive Assessment” (MoCA) e lo “Short Form Health Survey” (SF-36). I marcatori biochimici per le malattie cardiovascolari (colesterolo totale, colesterolo HDL, trigliceridi, glucosio) sono stati dosati su campioni di siero. Inoltre, sono stati misurati biomarcatori dell'infiammazione e della coagulazione: la proteina C-reattiva ad alta sensibilità (hs-CRP), la conta delle cellule del sangue e i D-dimeri. In base ai marcatori dell'infiammazione, è stato calcolato uno score di low-grade inflammation (INFLA-score). La prevalenza di individui non fragili, pre-fragili e fragili è stata rispettivamente del 78,8%, 15,9% e 5,3%. Le categorie dei pre-fragili e fragili sono state unite in un’unica categoria: “pre-fragili/fragili” vs “non fragili”. Le donne erano più pre-fragili/fragili rispetto agli uomini (28,2% vs 14,7%, P=0,015). Non sono state osservate differenze tra gli anziani normali e pre-fragili/fragili nell'adesione alla DM, tranne per il consumo di legumi (P=0,010), frutta e noci (P =0,047), che era inferiore nei pre-fragili/fragili. I pre-fragili/fragili hanno mostrato un deterioramento cognitivo più elevato (test MoCA, media ± DS: 22,1 ± 4,1 vs 23,6 ± 3,5, P=0,023) e una peggiore percezione della qualità della vita correlata alla salute fisica (SF-36 score, media ± DS:41,8 ± 7,1 vs 45 ± 5,8, P=0,0057). I pre-fragili/fragili avevano livelli sierici di colesterolo totale più bassi rispetto ai non fragili (media ± DS: 185,6 ± 38,9 vs 210 ± 43,8 mg/dL, P=0,0004), probabilmente a causa dell’elevato uso di farmaci ipolipidemizzanti. I pre-fragili/fragili presentavano livelli ematici di hs-CRP più alti rispetto ai non fragili (mediana (IRQ): 2,5 (1,0;4,8) vs 1,4 (0,8;3,5) mg/L, P=0,043). Anche i livelli plasmatici dei D-dimeri erano più alti nei pre-fragili/fragili rispetto ai non fragili (mediana (IRQ):298(227;460) vs 254(226;328) ng/mL, P=0,053), evidenziando la coesistenza dell’infiammazione e della coagulazione. Questi risultati suggeriscono la possibilità che, interventi volti al controllo della via infiammazione-coagulazione, possano determinare miglioramenti dello stato di fragilità nella popolazione anziana.