Suplementace vitaminu D a srdeční hypertrofie u chronického onemocnění ledvin (CKD) (5C)

Vliv suplementace vitaminu D na srdeční hypertrofii a funkci u pacientů s chronickým onemocněním ledvin – randomizovaná placebem kontrolovaná studie.

1. Laické shrnutí:

   U pacientů s chronickým onemocněním ledvin (CKD) je až 3,5krát vyšší pravděpodobnost úmrtí na onemocnění srdce a cév (Cardiovascular Disease-CVD). Nedostatek vitaminu D je u CKD velmi častý a je spojen s KVO. Studie na zvířatech prokázaly zlepšení velikosti a funkce srdce při léčbě vitamínem D, ačkoli důkazy u lidí chybí. Navrhovaná studie bude testovat, zda perorální léčba vitaminem D u pacientů s deficitem CKD zlepší zvětšení a funkci srdce. S těmito navrhovanými změnami výzkumníci očekávají snížení KVO a úmrtí u pacientů s CKD.

2. Abstrakt navrhovaného šetření:

Tradiční rizikové faktory nedostatečně vysvětlují neúměrné zvýšení KV rizika u CKD. Hypovitaminóza D je běžná u CKD a je spojena se zvýšenou KV mortalitou. Při pokusech na zvířatech vitamin D snižuje hmotnost LV (LVM) a zlepšuje systolickou funkci. U dialyzovaných pacientů pozorovací studie ukazují, že terapie vitaminem D snižuje KV mortalitu a zlepšuje diastolickou funkci. Přínos přirozeného doplňování vitaminu D na srdeční strukturu a funkci však nebyl u lidí zkoumán.

Vyšetřovatelé navrhují testovat v randomizované, placebem kontrolované studii, zda 40týdenní perorální podávání cholekalciferolu u pacientů s CKD v predialyzaci povede ke snížení hmoty LK a zlepšení systolické/diastolické funkce spolu se složením srdeční extracelulární matrix.

V současné době NICE nedoporučuje rutinní měření vitaminu D u pacientů s CKD. Bude-li v tomto prostředí účinná, další výsledkové studie prokážou, zda lze tuto levnou a snadno aplikovatelnou terapii rutinně předepisovat k prevenci morbidity a mortality.

3. Pozadí projektu a pilotní data: (i) KVO u CKD: KV úmrtnost je u pacientů s CKD až 3,4krát vyšší ve srovnání s běžnou populací(1). Výzkumníci a další prokázali odstupňovaný vztah mezi KV příhodami a úmrtím s klesající renální funkcí(2). Tradiční rizikové faktory vysvětlují zvýšené riziko jen částečně. To zdůrazňuje význam netradičních rizikových faktorů, jako je zánět, oxidační stres a nedostatek vitaminu D, jako modifikovatelných KV rizikových faktorů u CKD.

(ii) Nedostatek vitaminu D v běžné populaci au CKD Hypovitaminóza D je běžná v běžné populaci. Studie provedená Thadhaniho skupinou 15 088 dospělých prokázala prevalenci nedostatku vitaminu D v obecné populaci USA mezi 40–80 %(3). Pacienti s CKD jsou vystaveni zvýšenému riziku hypovitaminózy D. Ve skupině 145 nedialyzovaných pacientů s CKD z jižního Londýna byla pozorována 85% prevalence nedostatku vitaminu D [25 hydroxy vitamin D (25(OH)D)< 75 nmol /L], včetně 32% deficitu [25(OH)D < 37,5nmol/L], s výrazně vyšším rizikem u Afro-Karibiků a Jihoasijců“(4).

(iii) Hypovitaminóza D a KV onemocnění: Průřezové studie ukazují nezávislou souvislost mezi nízkou 25 (OH) D a KV mortalitou (5;6). U dialyzované populace ukazují observační studie Thadhaniho et al zvýšení časné KV mortality u pacientů s nízkou hladinou 25 (OH) D (OR=1,9). Suplementace vitaminu D je spojena s lepším přežitím na dialýze (OR=0,6)(7).

(iv) Vitamin D zlepšuje srdeční funkci a morfologii: Endokrinní systém vitaminu D je všudypřítomný v lidských tkáních, včetně myokardu a vaskulárního endotelu. Nyní přibývají důkazy ze studií na zvířatech, že vitamín D přímo ovlivňuje srdeční funkci a strukturu prostřednictvím genomového působení na srdeční myocyty. Myši s knockoutem vitamínu D vykazují zvýšení hypertrofie kardiomyocytů, srdeční fibrózy a hmotnosti srdce (8). Ještě důležitější je, že léčba vitaminem D u potkanů ​​se spontánně hypertenzním srdečním selháním a myší divokého typu prokázala, že zmírňuje srdeční hypertrofii a fibrózu a moduluje kontraktilitu srdečních myocytů (9;10).

Na zvířecím modelu Dahlových krys citlivých na sůl léčených aktivním vitamínem D po dobu 6 týdnů Thadhaniho skupina prokázala snížení hmotnosti srdce, LVM, tloušťky zadní stěny a zvýšené frakční zkrácení. Došlo k významnému snížení plazmatických hladin BNP a reninu u potkanů ​​krmených vysokým obsahem soli (HS) spolu s vitamínem D ve srovnání s potkany krmenými samotnou HS dietou. Mezi těmito dvěma skupinami nebyl žádný rozdíl v TK, což opět potvrzuje přímý účinek vitaminu D na srdeční morfologii a funkci, na rozdíl od hemodynamického účinku. Nejdůležitější je, že také prokázali zlepšení diastolické funkce a snížení tloušťky septa a zadní stěny v malé observační studii hemodialyzovaných pacientů léčených aktivním vitamínem D, což naznačuje, že poznatky ze zvířecích modelů lze replikovat u lidí (11). . Navíc intravenózní podání vitaminu D u skupiny hemodialyzovaných pacientů se sekundární hyperparatyreózou bylo spojeno s významným snížením indexu LVM (178 ± 73 až 165 ± 61 g/m2) na transtorakálním echokardiogramu během 15 týdnů(12). Dosud však žádné studie nezkoumaly účinky nativního doplňování vitaminu D na srdeční strukturu a funkci jako randomizovaná, dvojitě zaslepená, placebem kontrolovaná studie u predialyzačního CKD.

(v) Vitamin D a srdeční fibróza: Nedávné důkazy využívající gadoliniem zesílenou srdeční magnetickou rezonanci (CMR) naznačují, že srdeční fibróza je převládajícím rysem uremické kardiomyopatie (13). Studie na zvířatech prokázaly důležitou roli vitaminu D při udržování složení extracelulární matrice (ECM) v srdci. V modelu myší s knockoutem receptoru vitaminu D je patrný nárůst srdeční fibrózy související s abnormální expresí kolagenáz (14).

Studie provedené Diezovou skupinou u pacientů s hypertenzí srdeční chorobou identifikovaly spolehlivý sérový biomarker, který odráží syntézu kolagenu typu 1 v lidském srdečním propeptidu prokolagenu typu 1 na karboxylovém konci (PICP)(15). Sérový PICP spolu s volnými matricovými metaloproteinázami 1 (MMP-1) a volným tkáňovým inhibitorem metaloproteináz 1 (TIMP 1) jako markery degradace kolagenu přesně odrážejí metabolismus kolagenu v srdci(15). PICP se uvolňuje v poměru 1:1 během syntézy kolagenu typu 1 z jeho prekurzoru prokolagenu typu 1. Kromě toho PICP v periferním séru přesně odráží množství vláken kolagenu typu 1 v srdci(16) a lze jej proto použít ke sledování účinků léčby na obsah kolagenu v srdci(17). Dosud však žádné studie neprokázaly vliv terapie vitaminem D na změny ve složení ECM v lidském srdci.

(vi) Abnormální velikost LK se systolickou a diastolickou dysfunkcí u pacientů s chronickým onemocněním ledvin před dialýzou: Ve skupině 18 po sobě jdoucích pacientů s chronickým onemocněním ledvin ve stadiu 4 a 5, kteří byli považováni za vhodné pro transplantaci ledvin, badatelé zaznamenali významný nárůst LVM, mezikomorového septa (IVS ) průměr a průměr zadní stěny se systolickou a diastolickou dysfunkcí; pomocí kombinace transtorakální a dopplerovské echokardiografie srdeční tkáně (TDI) ve srovnání s normálními kontrolami.

(5) Původní hypotéza Výzkumníci navrhují, že 40týdenní léčba perorálním cholekalciferolem zlepší srdeční strukturu a funkci u pacientů s CKD v predialyzačním období v důsledku zlepšení složení a obratu srdečního ECM.

Vyšetřovatelé plánují řešit tuto ústřední hypotézu prostřednictvím následujících konkrétních cílů:

(i) Specifický cíl 1: Stanovit účinek perorální terapie cholekalciferolem na hmotu levé komory, jak bylo měřeno pomocí CMR zobrazení. Výzkumníci očekávají 10g snížení LVM na CMR ve skupině s aktivní léčbou ve srovnání s kontrolami.

(ii) Specifický cíl 2: Stanovit účinek perorální terapie cholekalciferolem na srdeční systolickou funkci pomocí srdeční TDI a diastolickou funkci pomocí transtorakální echokardiografie.

Systolická funkce bude měřena jako zlepšení průměrné podélné maximální rychlosti systolické deformace (SR) a podélné koncové systolické deformace (S) hodnocené na bázi, střední stěně a apexu IVS, laterální, dolní a přední stěně na srdeční TDI. Zlepšení diastolické funkce bude měřeno časným (vrchol E) a pozdním (vrchol A), transmitrálním průtokem a pohybem prstence, izovolumetrickým relaxačním časem (IVRT) a deceleračním časem (DT) na transtorakálním echokardiogramu.

Tyto parametry budou testovány v randomizované placebem kontrolované studii zahrnující 25 pacientů v každé větvi. V tomto návrhu byl použit 25 hydroxy vitamín D3 [25 (OH) D], protože u pacientů s CKD ve stadiu 3-4 by se očekávalo, že budou mít dostatečné zásoby enzymu 1α-hydroxylázy k přeměně 25(OH)D na aktivní 1,25 (OH)2 D. Výzkumníci změří hladinu 25 hydroxycholekalciferolu, aby zajistili adekvátní doplňování. Ukázalo se, že cholekalciferol je bezpečný a účinný při podávání v této dávce(18;19). Aby bylo možné prozkoumat zlepšení složení a obratu ECM, výzkumníci prokáží snížení obsahu kolagenu v srdci, jak bylo měřeno snížením sérového PICP a tkáňového inhibitoru metaloproteináz 1 (TIMP1) a zvýšením sérové ​​matricové metaloproteinázy 1 (MMP1). PICP bude korigován na eGFR a kostní alkPO4. Poměr MMP1/TIMP1 bude použit pro měření degradace kolagenu. Srdeční funkce před a po terapii bude také hodnocena měřením plazmatického N-terminálního proBNP (NT proBNP). Dále bude vytvořena biobanka celých buněk, mRNA a DNA, krve a moči pro budoucí analýzu nových genů nebo biologických drah.

(6) Experimentální detail a návrh navrženého projektu

(i) Populace ve studii: Pacienti naivní vitaminem D se budou rekrutovat z všeobecných nefrologických ambulancí z nemocnic St. George's, Guy's a Kingston. Budou zařazeni pacienti s nedostatkem 25 (OH) D [(25 (OH) D < 37,5 nmol/l] (pokyny iniciativy pro kvalitu ledvinných výsledků při léčbě ACEi/ARB). Kritériem náboru srdce bude index hmotnosti levé komory (LVMI) mezi 80–160 g/m2 pro ženy a 100–160 g/m2 pro muže (tyto hodnoty odpovídají hornímu tertilu normálního hmotnostního indexu levé komory (LVMI) na základě TTE Studie Framingham Heart (20).and osoby s LVMI 1SD nad průměrnými hodnotami pozorovanými u CKD3-4 na základě studie CREATE) (21)

(ii) Randomizace pacientů, zaslepení a sledování: Lékárník klinických studií bude dohlížet na randomizaci do dvou stejných skupin pro srovnání, zaslepení a výdej léků.

Fáze zkoušky jsou shrnuty níže:

• Bude přijato 50 pacientů s hladinami 25 (OH) D < 37,5 nmol/l. Demografie pacienta, antropometrická data a příslušná klinická anamnéza budou získány při zařazení. Krev bude odebrána pro stanovení hladiny vápníku, fosfátu, parathormonu, kostního alkPO4 a vysoce senzitivního C reaktivního proteinu (hsCRP). Budou měřeny biomarkery srdeční fibrózy (sérový PICP), obrat ECM (MMP1 a TIMP1) a srdeční funkce (plazmatický NT proBNP). Na začátku bude provedena transtorakální echokardiografie, aby byla splněna náborová kritéria a diastolická funkce. Srdeční funkce TDI a CMR budou provedeny na začátku pro systolickou funkci a LVM, v daném pořadí.
• Pacienti budou randomizováni do 2 stejných skupin, které obdrží 4 přímo pozorované orální dávky 150 000 IU v 50 ml rostlinného oleje cholekalciferolu (Martindale, UK) v 0., 10., 20. a 30. týdnu nebo odpovídající placebo.
• Ve 40. týdnu budou odebrány vzorky krve pro opakování hematologie, biochemie a biomarkerů syntézy a metabolismu kolagenu, jak je uvedeno výše. Změny geometrie a funkce LK budou přeměřeny pomocí CMR, transtorakální a srdeční TDI echokardiografie.

Změny v měřeních před a po léčbě budou porovnány ve skupině s aktivní látkou a placebem. Všichni pacienti budou během studie a následně po jejím ukončení nadále sledováni na klinice všeobecné nefrologie.

(iv) Protokol CMR: Všechny subjekty budou zobrazeny na 1,5T Philips Intera MRI skeneru s vyhrazenou 32kanálovou srdeční cívkou. Protokol MRI bude zahrnovat plán skenování, referenční sken SENSE, interaktivní sken k identifikaci geometrií srdce se 4 komorami, 2 osami s dlouhou a krátkou osou. Zadržení dechu Steady State Free Procession Bude pořízen film se 4 komorami, 2 komorami a s krátkou osou (1,5 mm, 1,5 mm, 10 mm) (30 srdečních fází). Komorová hmota bude vypočítána pomocí pracovní stanice viewforum (Philips Healthcare) vymezením diastolických endokardiálních a epikardiálních hranic levé komory (obrázek 2).

(v) Dopplerovské zobrazení srdeční tkáně a transtorakální echokardiografie: Srdeční TDI bude zaznamenáván na podélnou deformaci. Data budou získána ze septa, laterální, přední a spodní stěny pomocí úzkého sektoru (typicky 120). Podélné S a SR budou vypočteny na výpočetní ploše 10 mm. SR a S zprůměrované za 3 srdeční cykly budou analyzovány pomocí specializovaného softwaru (SPEQLE, Univ. Leuven) (obrázek 3). Intra- a inter-pozorovatelská variabilita tohoto přístupu je menší než 10 %(22).

Data budou získána z parasternálních a apikálních pohledů pomocí skeneru GE Vivid 7. Objemy LV budou měřeny pomocí Teichhlozova vzorce. Diastolická funkce bude hodnocena tak, jak bylo dříve popsáno v naší skupině (17). Globální radiální funkce bude hodnocena jak endokardiálním, tak frakčním zkrácením střední stěny. Všechna měření budou provedena pomocí pracovní stanice Echo-Pac (GE) a zprůměrována ze 3 jednotlivých měření.

(vi) Analýza biomarkerů zánětu, srdeční fibrózy a srdeční funkce: Chronický zánět bude kvantifikován sérovými hladinami vysoce citlivého C-reaktivního proteinu (hsCRP) pomocí chemiluminiscenčního imunometrického testu (Immulite® 2500) při 0,20 a 40 týdnů. Vzorky séra skladované při -700 C a šaržově analyzované na PICP (RIA- Framos Diagnostica), MMP1 a TIMP 1 (ELISA-Amersham) na University of Pamplona a Plasma NT proBNP budou měřeny imunotestem Elecsys® proBNP na Roche Elecsys® 1010 imunoanalýzový analyzátor na začátku a na konci studie.

(vii) Potenciální zmatky: Hemoglobin bude udržován mezi 10-13 gm%. Bude zdokumentováno použití látek stimulujících erytropoetin, dávka/frekvence náhrady železa a jakákoli krevní transfuze. Kancelářský krevní tlak podle pokynů BHS bude dokumentován ve fázích podávání vitaminu D. Změny antihypertenzní medikace během období sledování budou zaznamenány. Kromě toho budou v 0, 20 a 40 týdnech hodnoceny následující parametry:

• Poměr aktivity plazmatického aldosteronu/reninu;
• Rychlost pulzní vlny, centrální arteriální tlak a index augmentace (systém rychlosti pulzních vln SphygmoCor);
• Produkt sérový vápník x fosfát (<5 mmol/l);
• Poměr protein-kreatinin v moči, sodík a frakční vylučování fosfátů;
• Sérum FGF-23.

(viii) Vytvoření Biobanky 10ml vzorky EDTA pro buňky a 3x3ml zkumavky tempus pro mRNA na PBMC/plná krev budou odebrány v týdnu 0, 20 a 40 pro vytvoření biobanky na Kings College London (Guy's Campus) pro budoucnost analýza nových genů nebo biologických drah.

(ix) Nábor a udržení účastníků pokusu

Plánování a příprava zkoušky by probíhala během prvních 6 týdnů. Ve třech nemocničních centrech je pozorováno 120 pacientů s CKD/týden. 30 % pacientů je diabetiků a 60 % pacientů má GFR < 45 ml/min/1,73 m2. Na základě naší pilotní studie vyšetřovatelé odhadují nedostatek vitaminu D na asi 35 %. Nábor bude trvat déle než 50 týdnů. Celková doba trvání zkoušky bude 102 týdnů. Časová osa navrhované studie je popsána na obrázku 3.

(7) Výpočet výkonu a statistická analýza Mezistudijní variabilita CMR pro hmotnost LK pomocí protokolu podobného našemu byla hlášena mezi 2,8 % až 4,8 % s SD 8,4 g(23). K prokázání 10g zlepšení hmoty LK ve skupině s aktivní léčbou by výzkumníci potřebovali 19 pacientů [α= 0,05 a síla=95 %]. S ohledem na 30% míru předčasného ukončení studie vyšetřovatelé přijmou 25 pacientů v každé skupině. Srovnání kontinuálních proměnných bude provedeno pomocí nezávislého výběrového t-testu mezi aktivní léčbou a skupinou s placebem.

(8) Očekávaná hodnota výsledků Výzkumníci jsou přesvědčeni, že studie je dostatečně výkonná, aby prokázala změnu LVM o 10 g, pomocí MR skenu v laboratoři Rezy Rezaviho, pokud existuje; podobně změna systolické funkce pomocí echokardiogramu v expertní laboratoři v St Georges. Vyšetřovatelé budou také moci zkoumat roli fibrózy v LVH a systolické dysfunkci měřením biomarkerů v laboratoři Javiera Dieze. Velká populace pacientů s CKD v nemocnicích St George's, Guy's a Kingston usnadní nábor.

Obrázek 3: Časová osa vyjádřená v týdnech ukazující plánování, nábor a předpokládanou randomizaci 50 pacientů s hladinami 25 (OH) vitaminu D < 37,5 nmol/l. Srdeční magnetická rezonance, echokardiografie, markery srdeční fibrózy budou měřeny při randomizaci a po dokončení studie. CMR- Srdeční magnetická rezonance, TDI- Tkáňové dopplerovské zobrazení, TTE- Transtorakální echokardiografie. Analýza a hlášení nálezů bude probíhat mezi 96-102 týdny.

(9) Možné problémy a alternativní strategie:

• Dopad potenciálních zmatků byl minimalizován prostřednictvím přísných vstupních kritérií a následného protokolu. V našem výpočtu velikosti vzorku byla povolena 30% míra opotřebení, abychom se přizpůsobili změnám v klinickém stavu pacientů, které mohou odpovídat za pozorované změny srdečních měření, jako je rychlý pokles renálních funkcí, IM nebo úmrtí během sledování studie, před -emptivní transplantace ledviny, produkt CaxP > 5 mmol/l, Hb < 10 nebo > 13 gm% a přetrvávající vysoký krevní tlak (> 150/90 mmHg).
• Přestože pacienti v naší pilotní studii byli mladí, výzkumníci očekávají úměrné zlepšení parametrů i u účastníků studie.
• Výzkumníci si jsou vědomi toho, že zlepšení funkce a morfologie LK nebylo dříve prokázáno léčbou vitaminem D u lidských subjektů. Důkazy o genomových účincích vitaminu D na srdeční myocyty, extracelulární matrix a kontraktilitu myokardu jsou však dobře prokázány ve studiích na zvířatech. Nejdůležitější je, že tato studie zkoumá nový antifibrotický mechanismus terapie vitaminem D u lidí, který by mohl poskytnout důkaz principu pro použití vitaminu D u jiných chorobných stavů, jako jsou autoimunitní poruchy.