Pilotní studie zkoumající účinky suplementace vitaminu D na mitochondriální bioenergetiku u starších dospělých

V posledních dvou desetiletích se role vitaminu D rozšířila za hranice zdraví kostí a zahrnuje širokou škálu biologických aktivit důležitých pro svalovou funkci u starších dospělých. Nízké koncentrace 25-hydroxyvitamínu D (25[OH]D) (<30 ng/ml) jsou spojeny se svalovou slabostí dolních končetin, zhoršenou fyzickou výkonností a pomalejší rychlostí chůze, (1-8) známými rizikovými faktory pro invaliditu.(9 -15) Nízké koncentrace 25(OH)D u starších dospělých byly také spojeny s křehkostí a také s jednotlivými křehkými složkami včetně svalové slabosti, pomalé rychlosti chůze a vyčerpání/únavy.(16-18). Klinické nálezy nedostatku vitaminu D (25(OH)D <12 ng/ml) zahrnují proximální svalovou slabost, bolesti svalů a poruchy chůze, které jsou často zvráceny suplementací vitaminu D.(19;20). Účinky vitaminu D na mechanismy, které jsou základem svalové funkce, však nejsou dobře známy. Nedávné důkazy podporují roli vitaminu D v mitochondriálním metabolismu kosterního svalstva. Pomocí 31P-MRS zobrazení bylo po suplementaci vitaminu D zaznamenáno zvýšení maximální mitochondriální oxidativní fosforylace (OXPHOS).(21) Předpokládáme tedy, že svalová slabost a pomalá rychlost chůze u jedinců s nízkými koncentracemi 25(OH)D mohou být částečně způsobeny sníženou aktivitou OXPHOS a nižší tvorbou ATP v mitochondriích kosterního svalstva.

Nedostatek vitaminu D je častý u starších dospělých v rozsahu přibližně od jedné třetiny do tří čtvrtin dospělých žijících v komunitě ve věku ≥ 70 let v závislosti na použitém limitu (25(OH)D <20 ng/ml nebo <30 ng /ml, v tomto pořadí).(22;23) Podobně bioenergetický pokles je široce spojen s rostoucím věkem.(24) Zkoumání spojení mezi vitaminem D a mitochondriální bioenergetikou tedy může zlepšit naše chápání základních mechanismů a řady potenciálních přínosů nápravy nízkých koncentrací 25(OH)D u starších dospělých.

Cílem studie je získat předběžná data o vlivu zvýšení koncentrací 25(OH)D u starších dospělých s nedostatkem vitaminu D na ≥30 ng/ml prostřednictvím suplementace vitaminu D3 na 1) bioenergetické profily vícenásobných populací krevních buněk, kosterních svalové mitochondrie a svalová vlákna a 2) mitochondriální hmota a biogeneze kosterního svalstva.

Hypotéza 1: Bioenergetická kapacita i kontrola dýchání ve svalových mitochondriích, svalových vláknech a krevních buňkách se zlepší po 4 měsících suplementace vitaminem D3.

Hypotéza 2: Exprese klíčových mitochondriálních proteinů (VDAC/Porin a COX4) a regulátorů biogeneze mitochondrií (PGC1a, SIRT1, SIRT3 a TFAM) bude po 4 měsících suplementace vitaminem D3 vyšší.

Plánujeme nábor jednotlivců pouze ze selhání screeningu studie EVIDENCE (IRB00022395). Studie EVIDENCE zahrnuje 200 účastníků, jejichž koncentrace 25(OH)D jsou 18-<30 ng/ml. Ti, jejichž koncentrace jsou 12-<18 ng/ml při jejich screeningové návštěvě EVIDENCE, budou osloveni, aby se zúčastnili této pilotní studie. Využijeme selhání screeningu EVIDENCE, protože se jedná o pilotní studii s omezeným financováním, screeningové laboratoře (25(OH)D) jsou drahé a počet potřebný k screeningu by byl v pilotní studii cenově nedostupný, a tyto dvě studie jsou běží na stejné klinice se stejným personálem. Všechna screeningová opatření proběhnou během studie EVIDENCE a opatření pro tuto studii začnou při základní návštěvě.

Všechny osoby, u kterých selhal screening na EVIDENCE s koncentrací 25(OH)D 12-<18 ng/ml, budou informovány, že nejsou způsobilé pro studii EVIDENCE, a budou s těmito výsledky zavolány. Pokud splňují všechna stejná kritéria způsobilosti pro tuto studii, která vylučuje účastníky s podmínkami, které mohou ovlivnit jejich schopnost bezpečně provádět testy nervosvalové funkce, konzumovat doplňky vitaminu D nebo podstoupit svalovou biopsii, budou informováni, že máme další studie pro ty, jejichž hladiny vitaminu D jsou nedostatečné. V případě zájmu budou požádáni, aby se dostavili na základní návštěvu (pokud tato návštěva může proběhnout do 2 měsíců od jejich screeningové návštěvy EVIDENCE). Osoby, které prošly screeningem před více než 2 měsíci pro studii EVIDENCE, nebudou způsobilé pro tuto studii, protože laboratorní práce a další provedené testy již nemusí být přesné.