Consumo di caffeina e lunghezza dei telomeri negli uomini e nelle donne del National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES)

Background

La caffeina è una delle droghe più consumate al mondo[1]. Molte bevande popolari, come il caffè, il tè, la soda e le bevande energetiche contengono caffeina, così come altri prodotti, come il cioccolato e i farmaci. A causa delle significative proprietà fisiche, metaboliche e psicoattive della caffeina, c’è un notevole interesse per la salute pubblica per i suoi effetti sull’uomo.

L’assunzione di caffeina è stata collegata ad una serie di conseguenze benefiche e dannose per la salute[1]. Tuttavia, gran parte della ricerca sugli effetti della caffeina si è concentrata sul consumo di caffè e di altre bevande che contengono caffeina, ma non specificamente caffeina.

La relazione tra il consumo di caffè, le malattie e la mortalità è stata studiata molte volte. Una delle indagini più recenti e più ampie è stata condotta utilizzando i dati del Follow-up dei professionisti della salute e i dati dello Studio sulla salute degli infermieri combinati [2]. In questa indagine, il consumo di caffè è stato inversamente correlato alla mortalità per cause diverse, principalmente a causa di un rischio moderatamente ridotto di mortalità per malattie cardiovascolari (CVD). Tuttavia, l’associazione significativa era indipendente dall’assunzione di caffeina. Infatti, anche l’assunzione di caffè decaffeinato è stata associata a un ridotto rischio di mortalità per cause diverse dalla caffeina, il che indica che componenti del caffè diversi dalla caffeina sono probabilmente alla base della connessione tra caffè e mortalità. Altre indagini indicano che gli effetti benefici del caffè sono probabilmente basati sulle sue proprietà antinfiammatorie[3, 4], e gli autori di questo ampio studio epidemiologico[2] suggeriscono che i componenti apparentemente sani del caffè compensano alcuni dei potenziali effetti nocivi della caffeina[5-7].

Un risultato simile è stato rivelato da Loftfield et al. in una pubblicazione del 2015[8]. La mortalità per cause naturali tende a diminuire con l’aumento del consumo di caffè, ma il caffè decaffeinato ha mostrato risultati comparabili, suggerendo che fattori diversi dalla caffeina sono probabilmente responsabili del legame favorevole tra il consumo di caffè e la mortalità.

Sebbene le associazioni tra l’assunzione di caffè, le malattie e la mortalità siano state studiate più volte, le ricerche che valutano la relazione tra l’assunzione di caffeina e il rapporto di lunghezza dei telomeri sono estremamente rare. Nel 2016, Liu et al. hanno dimostrato che un maggiore consumo di caffè nelle infermiere era correlato a telomeri più lunghi. Tuttavia, dopo essersi adattati ai potenziali fattori di confusione, il consumo di caffeina non era predittivo della lunghezza dei telomeri. Chiaramente, i legami tra caffè e telomeri e telomeri rispetto alla caffeina e ai telomeri non sono gli stessi.

Di particolare interesse sono i potenziali effetti clastogenici della caffeina. Poiché la caffeina tende ad inibire la riparazione del DNA dipendente dal ciclo cellulare, inducendo un potenziale disturbo dei cromosomi[9-11], l’invecchiamento biologico accelerato è una potenziale conseguenza. La lunghezza dei telomeri è un indice molecolare dell’invecchiamento biologico[12, 13]. Una ricerca incentrata su un campione rappresentativo a livello nazionale, come NHANES, potrebbe fornire preziose intuizioni sulla relazione tra il consumo di caffeina e la lunghezza dei telomeri negli adulti.

Lo scopo principale del presente studio è stato quello di determinare l’ampiezza e la complessità della relazione tra l’assunzione di caffeina e la lunghezza dei telomeri leucocitari utilizzando i dati di NHANES, un campione ampio, etnicamente e socioeconomicamente vario ed eterogeneo di uomini e donne statunitensi. Gli obiettivi secondari erano di indagare l’associazione tra l’assunzione di caffè e la lunghezza dei telomeri e di valutare i potenziali effetti di diverse covariate, tra cui l’età, il sesso, la razza, lo stato civile, l’educazione, l’abitazione, il fumo, l’indice di massa corporea (IMC), l’attività fisica, l’uso di alcool e l’assunzione di caffè sulla relazione tra il consumo di caffeina e la lunghezza dei telomeri leucocitari.

Invecchiamento e lunghezza dei telomeri

Ripetuti ad ogni estremità del cromosoma, i telomeri sono strutture nucleoproteiche che proteggono le estremità dei cromosomi eurariotici. I tappi sono costituiti da una semplice sequenza di DNA telomerico, TTAGGG. Con la mitosi, i telomeri si accorciano naturalmente. Parte del DNA telomerico non si replica ogni volta che una cellula si divide. Questo è comunemente chiamato “problema di replicazione finale”, e i telomeri corti portano generalmente a conseguenze negative per la salute [14].

Prima che le cellule mitotiche diventano vecchie e perdono la loro capacità di dividersi, subiscono un numero limitato di divisioni cellulari. Quindi, la lunghezza dei telomeri è un biomarcatore sia del passato replicativo che del potenziale replicativo delle cellule somatiche. L’evidenza sta crescendo a sostegno dell’idea che i telomeri hanno un ruolo significativo nella senescenza e nel destino delle cellule[14]. Una ricerca di Weischer et al.[15], che include quasi 20.000 partecipanti, ha mostrato che gli individui con telomeri nella categoria più breve avevano un rischio di morte precoce maggiore del 25% rispetto a quelli della categoria più lunga, dopo essersi adattati ai potenziali confonditori. Allo stesso modo, Njajou et al.[16] hanno mostrato che la lunghezza dei telomeri era predittiva di anni di vita sana, e Carty et al.[17] hanno trovato che la lunghezza dei telomeri più corta era associata ad una maggiore mortalità nelle donne.

Metodi

Campione

Per più di 50 anni, il National Health and Nutrition Examination Survey è stato condotto dai Centers for Disease Control and Prevention per fornire stime della salute e dello stato nutrizionale dei civili non istituzionalizzati che vivono negli Stati Uniti. Per la raccolta dei dati, NHANES impiega un complesso, multistadio, disegno di campionamento di probabilità[18]. Nella fase 1, vengono selezionate le unità di campionamento primarie (PSU). Si tratta per lo più di contee singole. Per la fase 2, le PSU sono suddivise in segmenti, generalmente blocchi di città o loro equivalenti. Nella fase 3, le famiglie all’interno di ogni blocco sono scelte in modo casuale. Infine, nella fase 4, i partecipanti vengono selezionati da un elenco di tutti gli individui che risiedono in famiglie selezionate. Gli individui sono estratti a caso all’interno di sottodomini di screening per età e sesso[18].

I dati NHANES contenenti misure di lunghezza dei telomeri sono disponibili solo per un periodo di 4 anni, 1999-2002. Questi dati sono stati resi disponibili al pubblico nel novembre 2014. NHANES 1999-2002 oversampling di individui di 12-19 anni, persone di 60 anni e più, afroamericani, messicano-americani e individui a basso reddito per fornire stime più accurate di questi gruppi. Tutti i dati sono trasversali[18]. I set di dati NHANES utilizzati dal presente studio sono disponibili al pubblico online gratuitamente[19].

Sono stati richiesti campioni di DNA a tutti gli intervistati di NHANES 1999-2000 e NHANES 2001-2002, di età pari o superiore ai 20 anni. Dei 10.291 partecipanti che potevano fornire campioni di DNA, 3567 adulti di NHANES 1999-2000 e 4260 di NHANES 2001-2002 hanno acconsentito a che il loro DNA venisse utilizzato per ricerche future e hanno fornito un campione di DNA utilizzabile (n = 7827, 76%). Poiché la distorsione della sopravvivenza è un problema potenziale tra i soggetti estremamente anziani e poiché NHANES ha dato a tutti gli individui di 85 anni e oltre l’età di 85 anni, i partecipanti di 85 anni e oltre sono stati esclusi dal set di dati. Nelle analisi sono stati inclusi solo i partecipanti con dati completi, compresi i valori relativi alla lunghezza dei telomeri, al consumo di caffeina e caffè e alle potenziali variabili di mediazione, per un totale di 5826 partecipanti, 2741 uomini e 3085 donne. Il National Center for Health Statistics Ethics Review Board del Centers for Disease Control and Prevention ha approvato la raccolta dei dati NHANES e la pubblicazione dei file di uso pubblico NHANES, necessari per questa indagine. Tutti i partecipanti a NHANES hanno fornito il consenso informato scritto.

Misure

Sono stati raccolti dati su 13 variabili della presente indagine: lunghezza dei telomeri leucocitari, assunzione di caffeina, età, sesso, razza, educazione, stato civile, abitazione, indice di massa corporea (IMC), fumo, attività fisica, consumo di alcol e assunzione di caffè.

Lunghezza dei telomeri

La procedura utilizzata per misurare la lunghezza dei telomeri è stata descritta in dettaglio da NHANES[20] e altrove[21, 22]. I campioni di sangue sono stati raccolti nell’ambito dell’indagine NHANES e utilizzati per l’analisi del DNA. Secondo NHANES[20], il DNA è stato estratto dai campioni e conservato a -80°C presso il laboratorio della Divisione di Scienze della Salute del CDC. I campioni sono stati poi spediti al laboratorio del Dr. E. Blackburn (University of California, San Francisco) per le analisi. Usando il metodo quantitativo di reazione a catena della polimerasi, è stata misurata la lunghezza dei telomeri dei leucociti e confrontata con il DNA di riferimento standard (rapporto T/S). Sono state fornite cinque piastre di controllo qualità a 96 pozzetti, che rappresentano il 5% del set completo. Gli investigatori sono stati accecati per quanto riguarda i campioni duplicati. Ogni campione è stato analizzato 3 volte in 3 giorni diversi. Ogni campione è stato analizzato utilizzando i pozzetti in doppio, ottenendo 6 valori. Le sei misurazioni sono state utilizzate per determinare la media e la deviazione standard del rapporto T/S. Le piastre contenenti i campioni sono state saggiate in gruppi di 3, senza 2 piastre raggruppate più di una volta. Le misure del DNA di controllo sono state impiegate per normalizzare la variabilità tra i vari cicli. Se più del 5% dei campioni duplicati sulle piastre di controllo qualità erano discordanti con la loro coppia nel set completo, la variante non ha superato il controllo di qualità. Per ogni campione, i potenziali outlier sono stati segnalati ed esclusi dai calcoli (<2% dei campioni). Il coefficiente di variazione tra i saggi era del 6,5%[20]. I valori medi del rapporto T/S sono stati convertiti in coppie di base utilizzando la formula: 3274 + 2413 × (T/S). È importante notare che le stime delle coppie di base sono comparabili solo per i dati del rapporto T/S prodotti utilizzando lo stesso standard di riferimento e le stesse procedure di laboratorio[20].

Consumo di caffeina e caffè

Secondo NHANES[23], i dati sull’assunzione di cibo sono stati raccolti tramite un richiamo dietetico 24 ore su 24 utilizzando un sistema di intervista dietetica assistita dal computer, che è stato somministrato da un intervistatore NHANES. Molti studi hanno utilizzato il sistema di richiamo dietetico NHANES 24 ore su 24[24-26]. Gli intervistatori erano bilingue, addestrati, e ciascuno aveva una laurea in Cibo e Nutrizione o Economia domestica, con almeno 10 crediti in cibo e nutrizione. Le interviste sono state condotte in un ambiente privato in un centro d’esame mobile NHANES[23].

La valutazione dietetica è stata utilizzata per raccogliere informazioni dettagliate su tutti gli alimenti e le bevande consumate, compresa una descrizione completa di ogni alimento e della quantità consumata. I nutrienti e i componenti alimentari non nutrienti, compreso l’apporto di caffeina e il consumo di caffè, sono stati calcolati a partire da cibi e bevande consumati durante le 24 ore precedenti l’intervista (da mezzanotte a mezzanotte). Il consumo di caffè comprendeva tutte le forme di caffè. L’intervista ha utilizzato un formato multi-pass. Le sonde alimentari utilizzate nelle precedenti indagini NHANES e USDA facevano parte delle caratteristiche intrinseche del sistema. Il sistema computerizzato ha fornito un formato di intervista standardizzato. Gli intervistatori hanno seguito gli script forniti dal sistema per spiegare al partecipante la componente dietetica dell’intervista[27].

Covariates

NHANES ha utilizzato cinque categorie per differenziare le razze e le etnie: Bianco non ispanico, Nero non ispanico, Messicano Americano, Altra razza o multirazziale (Altro), e Altro Ispanico. Il livello di istruzione è stato definito utilizzando tre categorie: Meno di scuola superiore, diploma di scuola superiore (compreso il GED), e più di scuola superiore. Lo stato civile è stato definito in sette categorie: sposato, vedovo, divorziato, separato, mai sposato, convivente o altro. La sistemazione abitativa, una misura dello status economico sociale, è stata definita utilizzando tre categorie: casa di proprietà o in fase di acquisto, casa in affitto e altro.

Nel presente studio sono stati misurati diversi fattori di stile di vita per fungere da potenziali variabili di mediazione. La partecipazione all’attività fisica nel tempo libero è stata quantificata utilizzando i minuti di attività settimanale durante gli ultimi 30 giorni. In particolare, ai partecipanti è stato chiesto di indicare da un elenco di 62 attività fisiche a cui hanno partecipato regolarmente, se l’attività è stata moderata o vigorosa, il numero di volte in cui si sono impegnati negli ultimi 30 giorni e la durata media dell’attività. Non sono state contate le durate inferiori a 10 minuti. Per ogni attività è stato prodotto un punteggio MET e sono stati calcolati da NHANES i minuti MET totali a settimana per ogni partecipante utilizzando il compendio delle attività fisiche[28]. Sebbene la maggior parte del campione fosse sedentaria, i partecipanti non sedentari sono stati divisi in tertili specifici per sesso, con il risultato di quattro categorie di attività fisica: sedentaria, bassa, moderata e alta.

Il fumo è stato indicizzato utilizzando una misura di anni di lavoro, che rappresenta l’esposizione cumulativa al fumo di tabacco. Gli anni di pacchetto sono stati calcolati come il numero medio di sigarette fumate al giorno per il numero di anni di fumo, diviso per 20.

L’indice di massa corporea (IMC) rappresenta il peso dei partecipanti in chilogrammi diviso per il quadrato della loro altezza in metri. L’IMC (kg/m2) permette di confrontare i pesi corporei indipendentemente dall’altezza. Le categorie IMC sono state utilizzate per differenziare tra i partecipanti che erano sottopeso (<18,5), peso normale (≥18,5 e < 25,0), sovrappeso (≥25,0 e <30,0), obesi (≥30,0) o mancanti.

Per definire l’uso di alcolici sono state utilizzate tre categorie: astenuti, bevitori moderati e bevitori pesanti. Gli astenuti sono stati quelli che non hanno segnalato alcun consumo di alcolici negli ultimi 12 mesi. I bevitori moderati sono stati definiti come donne che hanno riferito di aver bevuto più di 0 ma meno di 2 bevande al giorno negli ultimi 12 mesi, o uomini che hanno riferito di aver bevuto più di 0 e meno di 3 bevande alcoliche al giorno negli ultimi 12 mesi. I forti bevitori sono le donne che hanno dichiarato di bere 2 o più bevande alcoliche al giorno negli ultimi 12 mesi o gli uomini che hanno dichiarato di bere 3 o più bevande alcoliche al giorno negli ultimi 12 mesi.

Analisi statistica

NHANES assegna ad ogni partecipante un peso campione a livello individuale[29]. Si tratta di una misura del numero di persone nella popolazione rappresentata da quella persona campione in NHANES, che riflette l’ineguale probabilità di selezione, l’aggiustamento della non risposta e l’aggiustamento ai controlli indipendenti della popolazione. Quando si applica la probabilità di selezione ineguale, i pesi del campione sono utilizzati per produrre una stima nazionale imparziale. Per il presente studio, i pesi campione sono stati basati su 4 anni di dati di dieta, che includevano le variabili di consumo di caffeina e caffè.

Nel presente studio, per descrivere i dati sono state riportate le frequenze per le variabili categoriali e le medie (±SE) per le variabili continue. Ogni valore descrittivo includeva aggiustamenti basati sul complesso disegno di campionamento di NHANES incorporando gli strati, gli indicatori dell’unità di campionamento primario (PSU) e i pesi del campione[29]. La procedura SAS SurveyMeans è stata utilizzata per generare mezzi ponderati che rappresentano i valori per la popolazione statunitense, e SAS SurveyFreq è stato utilizzato per calcolare le frequenze ponderate, che sono anche generalizzabili per la popolazione adulta statunitense.

Per lo studio attuale, il consumo totale di caffeina (mg al giorno) è stata la variabile di esposizione primaria. Anche il consumo di caffè (g al giorno) è stato valutato come variabile di esposizione secondaria. Il consumo di caffè è stato misurato in grammi da NHANES. Per la conversione in tazze, i grammi di caffè possono essere divisi per 225.

L’entità delle associazioni lineari tra l’assunzione di caffeina e la lunghezza dei telomeri e il consumo di caffè e la lunghezza dei telomeri sono state misurate utilizzando l’analisi di regressione e la procedura SAS SurveyReg. Le stime di regressione per ogni modello si sono basate sul complesso processo di campionamento multistadio e di probabilità di NHANES. Per verificare in che misura le relazioni tra le variabili di esposizione e la lunghezza dei telomeri sono state mediate da differenze di età, razza, stato civile, educazione, abitazione, fumo, consumo di alcolici, indice di massa corporea, attività fisica e consumo di caffè (o assunzione di caffeina), questi fattori sono stati controllati statisticamente utilizzando la correlazione parziale e la procedura SAS SurveyReg. In tutto il documento, l’affermazione che sono stati effettuati aggiustamenti per “le covariate” indica che tutte queste covariate sono state controllate simultaneamente usando la correlazione parziale.

Sono stati utilizzati modelli separati per determinare l’entità della relazione lineare tra l’assunzione di caffeina e la lunghezza dei telomeri tra tutti i partecipanti, solo i bevitori di caffè, e quelli che non hanno segnalato l’assunzione di caffè. Se trattata come variabile categorica, l’assunzione di caffè è stata suddivisa in quattro gruppi. Non è stato possibile utilizzare i quarti per dividere l’assunzione di caffè perché il 48% dei soggetti non ha segnalato alcun consumo di caffè. Oltre a quelli che non hanno segnalato l’assenza di consumo di caffè, i bevitori di caffè sono stati divisi in terzoli, ottenendo così quattro categorie: 1) nessun consumo di caffè, 2) 1-355 g, 3) 356-639 g, 4) 640 o più grammi.

Per studiare le relazioni tra la lunghezza dei telomeri e le covariate, compreso il consumo di caffè, sono state confrontate le differenze medie di lunghezza dei telomeri in ogni livello delle covariate. Inoltre, per offrire un’ulteriore prospettiva dell’assunzione di caffeina e della relazione tra l’assunzione di caffeina e la lunghezza dei telomeri, sono state testate le differenze medie nelle coppie di base dei telomeri in quattro categorie di consumo di caffeina in base a incrementi di 150 mg: 0 mg, 1-149 mg, 150-299 mg, 300-449 mg e 450 mg o più al giorno. Le differenze telomeriche medie tra le categorie di caffeina sono state studiate all’interno di tre campioni separati: tutti i partecipanti, solo i bevitori di caffè, e quelli che non hanno segnalato alcun consumo di caffè.

Tutti i valori di P sono stati analizzati su due lati e la significatività statistica è stata accettata quando l’alfa era < 0,05. Le analisi statistiche sono state effettuate utilizzando la versione 9.4 del SAS (SAS Institute, Inc., Cary, NC).

Risultati

Utilizzando i pesi del campione per generare risultati rappresentativi della popolazione non istituzionalizzata degli Stati Uniti, l’età media (±SE) del campione era di 46,9 ± 0,5 anni. L’assunzione media di caffeina da cibi e bevande era di 195 ± 9 mg al giorno, e l’assunzione media di caffè per il campione era di 342 ± 21 g (1,5 ± 0,1 tazze) al giorno. Inoltre, la lunghezza media dei telomeri era di 5828 ± 40 coppie di base. La tabella 1 mostra i percentili ponderati (±SE) per la lunghezza dei telomeri (coppie di base) e il consumo di caffeina (mg al giorno). I valori della tabella rappresentano quelli della popolazione adulta degli Stati Uniti.la tabella 1Percentili per la lunghezza dei telomeri (coppie di base) e l’assunzione di caffeina negli Stati Uniti. donne e uominiPercentile (±SE)Variabile5°25°50°50°75°95°Lunghezza telomerica (coppie di base)■Donne (n = 3085)4937 ± 425386 ± 425743 ± 406178 ± 547007 ± 111 ±Uomini (n = 2741)4948 ± 305353 ± 315735 ± 396193 ± 507022 ± 82 Combinato (n = 5826)4943 ± 325373 ±335738 ± 376188 ± 497014 ± 85Caffeina Assunzione (mg al giorno)■Donne (n = 3085)0 ± 0.413 ± 7109 ± 9231 ± 9231 ± 11555 ± 24 Uomini (n = 2741)0 ± 0,647 ± 9145 ± 11302 ± 14685 ± 30Combinato (n = 5826)0 ± 0,432 ± 9124 ± 8262 ± 9616 ± 30SE errorestandard. I valori della tabella includono gli aggiustamenti ponderati a livello di persona basati sul disegno di campionamento di NHANES in modo che i valori riflettano quelli della popolazione statunitense

Nel presente studio, come previsto, l’età e la lunghezza dei telomeri sono stati fortemente e inversamente correlati. In particolare, la stima basata sul modello del tasso di accorciamento dei telomeri in funzione dell’età era di 15,3 coppie di base all’anno(F = 441,4, P < 0,0001). Oltre il termine lineare, l’accorciamento per età non era associato alla lunghezza dei telomeri(F = 0.2, P = 0.6478).

La tabella 2 mostra le caratteristiche descrittive ponderate del campione, con particolare attenzione alle covariate.la tabella 2Descrive le caratteristiche descrittive del campione e la lunghezza media dei telomeri leucocitari (coppie di base) in ogni livello delle covariate categoriali dello studioVariableNWeighted %Adjusted* Telomere meanSEFPGender2.50.1267 Uomo274147.4589351 Donna308552.6592749Race4.00.0103 Bianco non ispanico290273.15891a,c62 Nero non ispanico105610.46012b72Mexican American14287.35790a51Altra Gara1443.15891a,b,c68Altra Hispanic2966.15972b,c64Education3.30.0529< Liceo206822.8586250< Diploma di scuola superiore135626.0592157> Liceo240251.2595052Stato civile2.00.0967 Sposato332357.0590146 Vedova4926.2591963Divorziato4849.3587758 Separato2013.1578561 Mai sposato82115.4593565Vivente con il Partner3135.8585259Altri1923.36108100Stato di abitazione6.30.0054 Proprietà o acquisto382469.85848a39Casa in affitto184128.05849a49Altri1612.26036b77Attività fisica6.10.0024Sedentario337549.55860a43Bassa attività81215.45885a51 Attività moderata82117.35890a63Alta attività81817.86010b63Indice di massa corporea4.10.0094Missing1492.25983a77 Sottopeso831.75946a,b79 Peso normale161130.35924a46 Sovrappeso206633.65861a,b54Obese191732.15842b46Alcohol Use1.20.3129Abstainer231236.2589444 Bevitore moderato177631.9589956 Bevitore pesante173831.9594057Presa di caffè4.50.0104Nessuno280248.15912a,b46Basso117517.25877b59Moderato102417.45901b48High82517.35997a71* I mezzi telomerici sono stati corretti per le differenze in tutte le covariatesa,b^,c I mezzi telomerici tra diversi livelli della stessa variabile con la stessa lettera di apice non sono significativamente diversi. L’età e il fumo (anni a pacchetto) sono stati trattati come variabili continue e quindi non fanno parte della Tabella 2.Tutte le N non sono ponderate e tutte le proporzioni sono ponderate per l’indagine. L’attenzione deve essere focalizzata sulle proporzioni ponderate dall’indagine, perché rappresentano la popolazione adulta degli Stati Uniti.

La tabella 3 mostra l’entità delle associazioni lineari tra l’assunzione di caffeina e la lunghezza dei telomeri e tra l’assunzione di caffè e la lunghezza dei telomeri, dopo la regolazione delle covariate. Nella tabella 3, l’assunzione di caffeina, il consumo di caffè e la lunghezza dei telomeri sono stati trattati come variabili continue. L’assunzione di caffeina era inversamente e linearmente correlata alla lunghezza dei telomeri. Tra tutti i partecipanti(n = 5826), per ogni 100 mg di caffeina consumata al giorno, la lunghezza dei telomeri era di 35,4 coppie di base più corta(F = 15,1, P = 0,0005), dopo l’aggiustamento per le covariate, inclusi età, sesso, razza, educazione, stato civile, abitazione, IMC, fumo, attività fisica, assunzione di caffè e consumo di alcol. Allo stesso modo, in un modello separato delimitato solo per i bevitori di caffè(n = 3024), la lunghezza dei telomeri era di 36,7 coppie di base più corte per ogni 100 mg di caffeina consumata al giorno, dopo aver controllato per le covariate(F = 9,0, P = 0,0054). Con i covariati controllati e il campione limitato agli adulti che non hanno segnalato l’assunzione di caffè(n = 2802), la lunghezza dei telomeri era di 40,0 coppie di basi più corte per ogni 100 mg di caffeina consumata(F = 8,5, P = 0,0067).Tabella 3Lunghezza dei telomeri in relazione all’assunzione di caffeina e al consumo di caffè in U.S. adulti, separati dallo stato di consumo di caffè, dopo aver regolato la lunghezza dei covariatesTelomeri (coppie di base)Variabile dell’esposizioneRegressioneSampleCoefficientSampleCoefficientSEFPCaffeine per ogni 100 mg di caffeina consumata (n=5826)-35.49.115.10.0005 Solo Bevitori di caffè (n=3024)-36.712.29.00.00.0054 Nessuna assunzione di caffè segnalata (n=2802)-40.013.78.50.0067 Assunzione di caffè per 100 g (3,55 oz)■Tutti i partecipanti (n=5826)15.04.212.60.0013 Solo Bevitori di caffè (n=3024)17.95.99.10.0053 No Coffee Intake Reported (n=2802)—-Ogni modello di regressione ha testato l’associazione lineare tra la variabile di esposizione, sia per la caffeina che per l’assunzione di caffè, e la lunghezza dei telomeri, separata dallo stato di consumo del caffè, dopo aver regolato le covariate. Per le associazioni di lunghezza della caffeina e dei telomeri, nei campioni che includevano i bevitori di caffè, sono stati controllati statisticamente l’età, la razza, l’educazione, lo stato civile, l’alloggio, l’IMC, l’attività fisica (minuti MET), il fumo (anni a pacchetto), l’uso di alcol e l’assunzione di caffè. Per i modelli di lunghezza del caffè e dei telomeri, sono state controllate le stesse covariate, con la differenza che sono stati effettuati aggiustamenti per l’assunzione di caffeina piuttosto che per il consumo di caffè. L’interpretazione della prima riga dei risultati della regressione dovrebbe essere la seguente: Dopo l’aggiustamento per le covariate, per ogni 100 mg di caffeina consumata al giorno dagli adulti statunitensi, la lunghezza dei telomeri era in media 35,4 coppie di base più corta.

Al contrario, come mostrato nella tabella 3, il consumo di caffè è stato positivamente correlato alla lunghezza dei telomeri. In particolare, per ogni 100 g di caffè consumato, i telomeri erano in media 15,0 coppie di base più lunghe, dopo aver regolato le covariate(F = 12,6, P = 0,0013). Con il consumo di caffè indicizzato in tazze invece che in grammi, i telomeri erano 33,8 paia di basi più lunghi per ogni tazza di caffè consumata. Con il campione delimitato ai soli bevitori di caffè(n = 3024), i telomeri erano 17,9 coppie di basi più lunghe per ogni 100 g o 40,3 coppie di basi più lunghe per ogni tazza di caffè consumata al giorno, con le covariate controllate(F = 9,1, P = 0,0053).

La tabella 4 mostra la relazione tra l’assunzione di caffeina e la lunghezza dei telomeri utilizzando una diversa strategia di analisi. In particolare, l’assunzione di caffeina è stata trattata come una variabile categorica, e le differenze medie nella lunghezza dei telomeri sono state confrontate tra cinque gruppi incrementali di caffeina. La lunghezza telomerica media differisce significativamente tra le categorie di caffeina negli adulti statunitensi. Le differenze nella lunghezza telomerica sono state significative e dose-risposta quando tutti i partecipanti sono stati studiati insieme e all’interno di ciascuno dei sottocampioni, solo i bevitori di caffè e quelli che non hanno segnalato l’assunzione di caffè.Tabella 4 Differenze nella lunghezza media dei telomeri (coppie di base) in base al livello di assunzione giornaliera di caffeina per tutti i partecipanti, solo per i bevitori di caffè, e per gli adulti che non hanno segnalato alcuna assunzione di caffè, dopo aver regolato per la covariatesCaffeine intakeGroup 0Group 1Group 1Group 2Group 3Group 40 mg1-149 mg150-299 mg300-449 mg450 mg+ mgTelomere Length:Media + SEMean ± SEMean ± SEMean ± SEMean ± SEMean ± SEFPAll partecipanti (n = 5826)5980a + 595941a ± 495867b^± 575850b ± 725701c^± 676^. 10,0011(dimensione del campione e %)(862, 12%)(2796, 44%)(1248, 23%)(493, 10%)(427, 11%)Bevitori di caffè(n = 3024)-5862a ± 785803a,b ± 705764b ± 995606c ±⁸⁹⁵,00.0066(dimensione e % del campione)(1273, 34%)(937, 32%)(418, 16%)(396, 19%)Nessuna assunzione di caffè(n = 2802)6079a + 676046a + 635957b + 74–3.60.0398(dimensione e % del campione)(661, 24%)(1524, 56%)(417, 20%)a,b,c^Telomero significa sulla stessa riga con la stessa lettera in apice non sono significativamente diversi. I mezzi sono stati corretti per le differenze nelle covariate, tra cui l’età, il sesso, la razza, la razza, l’educazione, lo stato civile, l’alloggio, l’IMC, l’attività fisica, l’assunzione di caffè, l’uso di alcolici e il fumo. Sotto ogni media, tra parentesi, sono incluse la dimensione del campione non ponderata (n) e la proporzione ponderata del sondaggio di ciascun sottogruppo. L’attenzione dovrebbe essere focalizzata sulle proporzioni ponderate dell’indagine, perché rappresentano la popolazione adulta degli Stati Uniti. Negli adulti che non assumono caffè, le dimensioni del campione per i gruppi 3 e 4 di caffeina erano insufficienti per l’analisi(n = 75 e n = 31, rispettivamente). Pertanto, sono state fuse con il Gruppo 2. Includendo tutti i partecipanti, la differenza media nella lunghezza dei telomeri tra i Gruppi 1 e 2 è stata significativa(P > 0,05 e P < 0,10). Solo tra i bevitori di caffè, la differenza tra i Gruppi 3 e 4 era P = 0,054, e negli adulti che non hanno segnalato l’assunzione di caffè, la differenza tra i Gruppi 1 e 2 era P = 0,057.

Con l’assunzione di caffeina trattata come variabile continua, data la stima basata sul modello del tasso di accorciamento dei telomeri in relazione all’età era di 15,3 coppie di base all’anno negli adulti statunitensi, adulti della stessa età, sesso, razza, educazione, stato civile, abitazione, IMC, livello di attività fisica, abitudine al fumo, assunzione di caffè e consumo di alcool, si erano stimate differenze di invecchiamento biologico di circa 2,3 anni per 100 mg di caffeina consumata (35,4÷15,3 = 2,3). Come mostrato nella Tabella 3, solo tra i bevitori di caffè, la differenza era di 2,4 anni di invecchiamento accelerato per 100 mg di caffeina (36,7÷15,3 = 2,4), e tra quelli che non hanno segnalato alcun consumo di caffè, la senescenza cellulare era di 2,6 anni superiore per ogni 100 mg di caffeina consumata (40,0÷15,3 = 2,6).

Con l’assunzione di caffè trattata come variabile continua, per ogni tazza di caffè consumata al giorno (225 g per tazza), l’invecchiamento cellulare è stato di circa 2,2 anni in meno tra gli adulti statunitensi, dopo la regolazione per le covariate. Solo tra i bevitori di caffè, la senescenza cellulare era di 2,6 anni in meno per ogni tazza di caffè consumata, con le covariate controllate.

Con i partecipanti separati per sesso, il rapporto tra l’assunzione di caffeina e la lunghezza dei telomeri è rimasto significativo e inverso. In particolare, dopo aver controllato per le differenze nelle covariate, per ogni 100 mg di caffeina consumata, i telomeri erano 53,3 coppie di base più corti per le donne(F = 8,5, P = 0,0068) e 25,4 coppie di base più corte per gli uomini(F = 9,0, P = 0,0056). D’altra parte, dopo la correzione per le differenze nelle covariate, per ogni 100 g di caffè consumato, i telomeri erano 18,0 coppie di base più lunghe per le donne(F = 5,7, P = 0,0239) e 12,4 coppie di base più lunghe per gli uomini(F = 6,6, P = 0,0154).

Lunghezza dei telomeri e delle covariate

La maggior parte delle potenziali variabili mediatrici sono state associate in modo significativo alla lunghezza dei telomeri, dopo la correzione per le differenze nelle covariate (Tabella 2). Tuttavia, la lunghezza dei telomeri non ha raggiunto un significato quando si confrontano donne e uomini(F = 2,5, P = 0,1267). La gara era un significativo predittore della lunghezza dei telomeri(F = 4,0, P = 0,0103), dopo la regolazione per le covariate (Tabella 2). I neri avevano telomeri più lunghi dei bianchi e dei messicani americani. Inoltre, gli altri ispanici avevano telomeri più lunghi dei messicani americani. Le differenze di telomero tra i diversi livelli di istruzione erano al limite del significativo(F = 3,3, P = 0,0529), così come la relazione tra lo stato civile e la lunghezza dei telomeri(F = 2,0, P = 0,0967). Lo stato abitativo era associato in modo significativo alla lunghezza dei telomeri(F = 6,3, P = 0,0054). Le persone che dichiaravano di acquistare una casa e quelle che dichiaravano di essere in affitto avevano telomeri più corti rispetto ai partecipanti dell’altra categoria di status abitativo (cioè non compravano o affittavano).

L’attività fisica, indicizzata secondo i minuti MET, è stata associata positivamente alla lunghezza dei telomeri(F = 6,1, P < 0,0024). I partecipanti che hanno riportato alti livelli di attività fisica hanno avuto telomeri significativamente più lunghi di quelli etichettati come sedentari, o quelli con bassa attività, o attività moderata, dopo il controllo per le covariate. Allo stesso modo, l’indice di massa corporea (IMC) era un significativo predittore della lunghezza dei telomeri(F = 4,1, P = 0,0094). In particolare, gli individui di peso normale avevano telomeri significativamente più lunghi dei partecipanti obesi, e anche quelli che mancavano i dati dell’IMC, dopo il controllo per le covariate. Per l’uso di alcolici, la lunghezza dei telomeri non differisce tra astenuti, bevitori moderati e bevitori pesanti(F = 1,2, P = 0,3129). Tuttavia, la lunghezza dei telomeri differisce significativamente tra le diverse categorie di assunzione di caffè(F = 4,5, P = 0,0104). Gli adulti che consumavano alti livelli di caffè avevano telomeri significativamente più lunghi rispetto a quelli con un’assunzione moderata o bassa. Quelli che non assumevano caffè e quelli che assumevano quantità elevate non si differenziavano per la lunghezza dei telomeri. Il fumo di sigaretta, indicizzato in base agli anni di consumo, era trattato come una variabile continua, e con le altre variabili controllate i telomeri erano 2,8 paia di base più corti per ogni anno di consumo riportato(F = 5,9, P = 0,0221).

Discussione

La presente indagine ha esaminato la relazione tra il consumo di caffeina e la lunghezza dei telomeri in un ampio campione rappresentativo a livello nazionale di adulti statunitensi di età compresa tra i 20 e gli 84 anni. Un obiettivo secondario era quello di studiare l’associazione tra il consumo di caffè e la lunghezza dei telomeri. I risultati hanno mostrato che con l’aumento del consumo di caffeina, la lunghezza dei telomeri tendeva a diminuire negli adulti statunitensi, il che significava un invecchiamento accelerato. Al contrario, con l’aumento dell’assunzione di caffè, la lunghezza dei telomeri tendeva ad aumentare, suggerendo un invecchiamento rallentato.

In superficie, si potrebbe ipotizzare che l’assunzione di caffeina e il consumo di caffè siano essenzialmente la stessa variabile. Non lo sono. La presente indagine illustra questo e diversi altri studi lo dimostrano direttamente o indirettamente. Ad esempio, in un ampio studio prospettico di Lopez-Garcia et al, sono stati combinati i set di dati dello Studio di follow-up dei professionisti della salute e dello Studio sulla salute degli infermieri. L’assunzione di caffè è stata inversamente associata alla mortalità per cause diverse dalla caffeina, tuttavia anche il consumo di caffè decaffeinato è stato inversamente correlato al tasso di mortalità per cause diverse dalla caffeina[2], suggerendo che fattori diversi dalla caffeina sono stati alla base della relazione. Lopez-Garcia et al concludono: “I nostri dati suggeriscono anche che questa associazione era dovuta a componenti del caffè diversi dalla caffeina” (p. 911). Più tardi gli autori[2] affermano che i componenti salutari del caffè “possono controbilanciare alcuni dei potenziali effetti dannosi della caffeina, come la stimolazione acuta del rilascio di epinefrina, un potente inibitore dell’attività insulinica, e l’aumento acuto della pressione sanguigna e dei livelli di omocisteina” (p. 912) [5-7].

In un altro grande studio di coorte, Loftfield et al. hanno determinato che il consumo di caffè è stato inversamente associato alla mortalità per cause diverse, così come la morte per malattie cardiache, malattie croniche delle vie respiratorie inferiori, diabete e altri disturbi. Tuttavia, i ricercatori hanno concluso che “risultati simili sono stati osservati per il caffè decaffeinato e gli additivi del caffè” (p. 1010) [8]. In breve, sembra che il legame favorevole tra caffè e mortalità sia una funzione di fattori nel caffè, come i composti fenolici[30], l’aumento della sensibilità insulinica[31], o la ridotta vulnerabilità all’ossidazione delle lipoproteine a bassa densità[32], ma non la caffeina.

Ad oggi, sembra che solo un’altra indagine epidemiologica abbia valutato la relazione tra l’assunzione di caffeina e la lunghezza dei telomeri[33]. L’obiettivo primario dell’indagine di Liu et al[33] era quello di studiare la connessione tra caffè e lunghezza dei telomeri, ma è stata valutata anche la caffeina. Sebbene la lunghezza dei telomeri tendesse ad aumentare con l’aumento del consumo di caffè, l’assunzione di caffeina non era correlata alla lunghezza dei telomeri dopo l’aggiustamento per le covariate. Fattori diversi dalla caffeina sembrano essere responsabili dei telomeri più lunghi che si trovano nei bevitori di caffè.

Nella presente indagine, la relazione inversa tra l’assunzione di caffeina e la lunghezza dei telomeri è stata dose-risposta e coerente. Dopo l’aggiustamento per i covariati, gli adulti senza assunzione di caffeina avevano i telomeri più lunghi e quelli con l’assunzione di caffeina più alta avevano i telomeri più corti. Inoltre, il modello dose-risposta ha prevalso in tutti i sottogruppi di bevitori di caffè, solo in quelli che non hanno assunto caffè e quando tutti i partecipanti a NHANES sono stati studiati insieme.

Il confronto tra le relazioni tra i classici problemi di salute pubblica, come l’obesità e il fumo, e il legame tra l’assunzione di caffeina e la lunghezza dei telomeri, fornisce punti di riferimento significativi. Dato che il tasso di accorciamento dei telomeri basato sulla regressione era di 15,3 coppie di base per anno di età, si prevede che gli adulti che consumano 200 mg di caffeina al giorno avranno 4,6 anni di invecchiamento cellulare avanzato (70,8 ÷ 15,3 = 4,6). Allo stesso modo, usando lo stesso campione, gli adulti obesi avevano telomeri che erano 82 coppie di base più corte degli individui di peso normale (Tabella 2), suggerendo 5,4 anni di invecchiamento biologico accelerato (82 ÷ 15,3 = 5,4). Allo stesso modo, gli adulti che hanno riportato 25 anni di fumo hanno avuto un invecchiamento cellulare stimato in 4,6 anni di maggiore invecchiamento cellulare rispetto ai non fumatori. La semplice interpretazione dei risultati della regressione suggerisce che il consumo di caffeina rappresenta un tasso significativamente più alto di invecchiamento biologico negli adulti statunitensi, in particolare quando le relazioni tra la lunghezza dei telomeri, l’obesità e il fumo sono usate come indicatore.

La relazione inversa tra il consumo di caffeina e la lunghezza dei telomeri negli adulti statunitensi potrebbe essere il risultato di molteplici fattori. A causa del disegno trasversale del presente studio, le conclusioni di causa-effetto non sono giustificate. In primo luogo, è possibile un problema di direzionalità. Invece di A che causa B, B potrebbe causare A. Teoricamente, telomeri più corti potrebbero portare ad un aumento dell’assunzione di caffeina negli adulti statunitensi. Poiché non ci sono prove in letteratura a sostegno di questo modello di causalità inversa, è improbabile.

Un’altra spiegazione per la connessione inversa osservata tra l’assunzione di caffeina e la lunghezza dei telomeri potrebbe essere una “terza variabile”, con conseguente relazione spuria. Per minimizzare questa minaccia, sono stati fatti aggiustamenti statistici per una varietà di covariate sociodemografiche e di stili di vita, ed i risultati hanno indicato che la relazione tra il consumo di caffeina e la lunghezza dei telomeri non era spiegata da differenze in questi fattori. Naturalmente, è possibile che ci siano altre “terze variabili”, non misurate nel presente studio, che potrebbero spiegare l’associazione tra l’assunzione di caffeina e la lunghezza dei telomeri negli adulti statunitensi.

La presente indagine ha avuto diversi limiti. In primo luogo, il disegno dello studio era trasversale. Quindi, le conclusioni sul rapporto di causa-effetto non sono giustificate. Inoltre, il consumo di caffeina e di caffè è stato autodenunciato sulla base di un richiamo di 24 ore. Pertanto, l’errore di misurazione potrebbe influenzare il risultato, anche se tale errore probabilmente indebolirebbe le associazioni tra caffeina e assunzione di caffè e la lunghezza dei telomeri, non le rafforzerebbe. Inoltre, gli adulti che consumano caffeina possono riflettere un gruppo unico che pratica uno stile di vita diverso dagli altri. Inoltre, l’invecchiamento prematuro è associato ad una serie di condizioni croniche, tra cui le malattie cardiovascolari, le malattie polmonari ostruttive croniche, l’insufficienza renale, il morbo di Alzheimer e altre [34-36]. Molti di questi disturbi sono caratterizzati da un’infiammazione cronica[36]. I partecipanti con e senza queste malattie non sono stati identificati né controllati nel presente studio. Inoltre, l’uso di farmaci spesso accompagna le malattie croniche. L’effetto dei farmaci sulla lunghezza dei telomeri è in gran parte sconosciuto. Pertanto, le relazioni scoperte nel presente studio potrebbero essere in parte spiegate da queste o altre condizioni. Infine, l’errore di tipo I è sempre una possibilità. In breve, le relazioni tra l’assunzione di caffeina, il consumo di caffè e la lunghezza dei telomeri potrebbero essere il risultato del caso.

Il presente studio ha avuto anche molteplici punti di forza. Sembra essere una delle prime indagini a valutare l’associazione tra il consumo di caffeina e la lunghezza dei telomeri. In secondo luogo, il campione era ampio(n = 5.826), multirazziale e rappresentativo a livello nazionale di uomini e donne statunitensi, di età compresa tra i 20 e gli 84 anni. I risultati possono essere generalizzati alla popolazione adulta statunitense. In terzo luogo, sono stati effettuati aggiustamenti per le differenze in numerose variabili potenzialmente confondenti, tra cui l’età, il sesso, la razza, lo stato civile, l’istruzione, l’organizzazione abitativa, l’IMC, il fumo, l’attività fisica, l’assunzione di caffè e l’uso di alcolici. Infine, sono stati convalidati i metodi di misurazione e la raccolta dei dati è stata condotta da ricercatori NHANES formati.

Conclusioni

L’assunzione di caffeina è pervasiva in gran parte del mondo. È stata collegata ad una serie di conseguenze benefiche e dannose per la salute[1]. Purtroppo, gran parte della ricerca epidemiologica sugli effetti della caffeina si è concentrata sull’assunzione di caffè, non sulla caffeina. Il presente studio, che ha indagato le relazioni tra l’assunzione di caffeina e l’assunzione di caffè e la lunghezza dei telomeri, mostra che, con l’aumento dell’assunzione di caffeina, i telomeri tendono ad essere più brevi negli adulti statunitensi. D’altra parte, questa indagine indica che con l’aumento dell’assunzione di caffè i telomeri tendono ad essere più lunghi. Poiché la lunghezza dei telomeri è un biomarcatore della senescenza delle cellule, i risultati attuali suggeriscono che l’invecchiamento cellulare può essere accelerato negli adulti statunitensi con l’aumento dell’assunzione di caffeina, ma può essere rallentato con l’aumento del consumo di caffè. Data l’entità e l’importanza di queste relazioni, sono necessarie ulteriori ricerche.

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