Reversible Effekter af Oral Præventionsmiddelfjernelse på Serotonerg Neurotransmission (REVERSE)

• Baggrund:

Store registerbaserede undersøgelser har vist, at påbegyndelse af kombinerede orale præventionsmidler (COC'er) er forbundet med en øget risiko for at udvikle depressive episoder. De biologiske mekanismer, der ligger til grund for denne sammenhæng, er stadig uklare, men ændringer i det serotonerge hjernesystem kan spille en rolle. Forskerne har påvist, at COC-brug reducerer de globale cerebrale serotonin 4-receptorniveauer (5-HT4R) hos raske kvinder. Størrelsen af denne forskel er sammenlignelig med det, der er observeret hos personer med depression i forhold til raske kontroller.

Denne undersøgelse har til formål at afgøre, om COC-ophør (COCd) resulterer i genopretning af 5-HT4R-hjerneniveauerne, og over hvilken tidsramme dette kan forekomme. Desuden undersøges andre potentielle neurobiologiske effekter af COCd, og hvordan disse afspejler relevante signaturer af mentale tilstande, herunder humør, hukommelsesfunktion og seksuel lyst. Vi forventer, at dette arbejde vil fremskynde forståelsen af, om COC-effekter på det serotonerge hjernesystem er reversible, og om sådanne indsigter kunne give nye forebyggende og terapeutiske muligheder inden for depression.

- Undersøgelsesdesign: Forskerne vil gennemføre en randomiseret kontrolleret undersøgelse, der vurderer hjerneændringer efter COCd over en tidsramme på op til et år. Forskerne vil inkludere op til 60 raske kvinder (eller indtil 25 kvinder har gennemført opfølgning i hver arm) i alderen 18-39 år, der bruger en andengenerations COC (indeholdende 150 ug levonorgestrel og 30 ug ethinylestradiol), og som har gjort dette i mindst tre måneder. Deltagerne vil gennemgå det samme undersøgelsesprogram ved baseline og ved opfølgning, som består af PET (kun COC-ophørere) og MRI/fMRI-skanninger af hjernen, oral glukosetolerance test, neuropsykologisk testning, indsamling af blod-, spyt- og afføringsprøver, udfyldelse af spørgeskemaer vedrørende forskellige træk- og tilstandsrelaterede målinger, inklusive en måned ved baseline og opfølgning af daglige spørgeskemaer, der måler psykometri af humør/affekt, seksuel lyst og søvnkvalitet.

Tidspunktet for opfølgningsvurderingen bestemmes af et tilpasset gruppesekventielt design; de første 15 COC-ophørere og 15 COC-fortsættere vil blive fordelt på uge 8-24 efter ophør/fortsættelse. Herefter vil en planlagt vurdering af PET-resultatet afgøre, om de sidste 10 COC-ophørere og 10 fortsættere skal have deres opfølgning fordelt inden for uge 1-7 eller uge 8-52 efter ophør (se flere detaljer under "Statistisk analyseplan"). Denne procedure vil muliggøre en informeret tidsplanlægning af de seneste skanninger for bedre at fange et estimat af genopretningstiden for 5-HT4R-niveauer. Kvinder tildelt COC-fortsættelse (COCc) vil have deres opfølgningstidspunkt omtrent matchet til en COC-ophører. Derudover vil tidspunktet for opfølgningen være under den aktive pillefase for COC-fortsættere og under follikelfasen for COC-ophørere, hvis menstruationscyklussen er vendt tilbage. Dette vil blive planlagt baseret på pillecyklus (COC-fortsættere) og den rapporterede første blødningsdag, menstruationscykluslængde og LH-tests under opfølgningen (COC-ophørere). For sidstnævnte tilfælde kan justering af opfølgningsdatoen ske på grund af uregelmæssige cyklusser. Da tidspunktet for hver deltagers opfølgning også skal passe med personlig kalender og tilgængelighed af skanningstider, tillader vi, at opfølgningen afviger fra de planlagte cyklusdage.

- Randomisering: Deltagere vil blive randomiseret i 1:1 i tilfældige blokstørrelser (f.eks. 2, 4, 6 og 8) til enten COCd eller COCc. Randomiseringen vil blive udført af en administrativ medarbejder på Neurobiology Research Unit (Rigshospitalet, Danmark), som ikke på anden måde vil være involveret i undersøgelsen eller rekruttering.

- Vurdering af compliance: Pilleoptælling vil blive udført ved hver pillecyklus. Deltagerne skal rapportere til forskerne, hvis de glemmer at tage en pille under undersøgelsen. Non-compliance defineres som >2 glemte piller i en cyklus. Hvis mere end to piller glemmes under baseline- eller opfølgningspillecyklussen, vil deltageren blive spurgt, om de er villige til at udsætte deres vurdering til næste pillecyklus.

- Statistisk analyseplan: Forskerne bruger et gruppesekventielt design, hvor de planlægger at gennemføre to sekventielle analyser, inklusive en interimanalyse efter 60% af PET-skanningerne er indsamlet (dvs. efter 15 deltagere er blevet PET-skanning ved baseline og opfølgning uge 8-24) for at beslutte, om de sidste 10 skal gennemskanning inden for uge 1-7 eller uge 8-52. Hvis nulhypotesen forkastes (dvs. de observerer en ændring fra baseline) i interimanalysen, vil de sidste 10 blive skannet inden for uge 1-7 efter COCd, men hvis den ikke forkastes (dvs. de observerer ingen ændring fra baseline), vil de blive skannet inden for uge 8-52 efter COCd. Kun i sidstnævnte tilfælde vil alle skanninger være inkluderet i det primære mål test, dvs. for at afgøre, om der er en stigning i 5-HT4R-binding i caudatus, putamen og hippocampus fra baseline til uge 8 eller længere efter COCd (i førstnævnte tilfælde ville nulhypotesen allerede være forkastet med 15 deltagere). For at tage højde for den forstørrede type I-fejl på grund af to planlagte tests, vil de korrigere alfaniveauet (signifikansniveauet) for hver test ved brug af alfaforbrugsfunktionen (α*(t) = α ln(1 + (e - 1)t), som ligner Pocock-korrektionen, men tidspunktet for analysen behøver ikke at være specificeret på forhånd, dvs. den er mere fleksibel i tilfælde af uforudsete problemer med dataindsamling. Ud fra beslutningen om at fordele de sidste 10 skanninger tidligt eller sent, er de i stand til at optimere tidsplanlægningen af skanninger for at muliggøre os at afgøre, over hvilken tidsramme 5-HT4R-niveauet vender tilbage til det alderskorrigerede niveau observeret i ca. 18 premenopausale kvinder, der aldrig har brugt hormonel prævention (sekundær hypotese).

For at teste den primære hypotese vil de gennemføre en ensidet test ved brug af en latent variabelmodel på log-transformeret 5-HT4R-bindingspotentialer i caudatus, putamen og hippocampus for at estimere ændringen fra baseline efter COCd justeret for ændring i injiceret tracer masse per kg kropsvægt. Justeret p-værdier, konfidensintervaller og median unbiased estimater vil blive beregnet i henhold til stagewise ordering.

For at teste den sekundære hypotese vil de først modellere to latente variabelmodeller, en der bestemmer den tilbage-transformeret ændring i loggen af den globale 5-HT4R-binding mellem opfølgning og baseline og den anden, der bestemmer den tilbage-transformeret forskel i loggen af den globale 5-HT4R-binding mellem premenopausale kvinder, der aldrig har brugt hormonel prævention (dvs. en anden kohorte) og baseline (dvs. fra den aktuelle kohorte). Begge latente variable vil blive estimeret på tværs af caudatus, putamen og hippocampus, som i den første model vil blive justeret for ændring i injiceret tracer masse per kg kropsvægt, og i den anden model for injiceret tracer masse per kg kropsvægt og alder centreret omkring middelalderen ved opfølgning (dvs. for den aktuelle kohorte). Herefter vil de evaluere ændringen i global 5-HT4R-binding over tid ved at bruge de tilbage-transformeret estimater af ændringen (betegnet Y) som en funktion af tid siden ophør (betegnet x) ved hjælp af følgende logaritmiske model: Y(x)=(Ymax*Y0)/((Ymax-Y0 )*e^((-k*x) )+Y0 ) , hvor kun hastighedskonstanten k tilpasses ved brug af 'ændring i global binding' og ikke-lineære mindste kvadrater. De to andre parametre Y0 og Ymax sættes henholdsvis til 1 og til den tilbage-transformeret middel globale 5-HT4R-forskel fra den anden latente variabelmodel. Baseret på den tilpassede model vil vi estimere tiden x, så den modellerede middelændring, Y(x), er lig med 90% af den middel globale forskel observeret i den anden latente variabelmodel (Y0+0.9·(Ymax-Y0)/Y0 ) for at give et estimat af, hvornår 5-HT4R-bindingen har "genoprettet". Hvis modelfitten er dårlig, vil alternative modeller blive evalueret, inklusive den logaritmiske model uden at bruge en foruddefineret Ymax (dvs. den vil blive estimeret af modellen) eller en lineær model med tid på eller ikke på log-skalaen. Hvis en lineær model bruges, vil tid til genopretning være på det tidspunkt, hvor den lineære funktion er lig med Ymax.

For domænespecifikke hypoteser (se hypoteser nedenfor) vil vi sammenligne ændringsscore justeret for baselineværdier (undtagen for hukommelseskodning fMRI-domænet, hvor kun opfølgningsdata vil blive indsamlet). Hvis det viser sig relevant at afvige fra den oprindelige statistiske plan, vil vi rapportere dette i detaljer i alle publikationer fra denne undersøgelse.

- Stikprøvestørrelsesberegning: Beregninger baseret på intra-subjektvariabilitet af 5-HT4R-binding fra 40 premenopausale kvinder med skanning-gennemskanning viser, at med to planlagte sekventielle analyser, inklusive henholdsvis 60% og 100% af de planlagte skanninger, og med en styrke på 80%, en samlet ønsket Type I-fejlrate på 0,05 (ensidet), ville alfaniveauerne være 0,035 og 0,028 for henholdsvis interim- og slutanalyse. Med disse er vi i stand til at detektere en forskel på 8,2-9,5% (interimanalyse) og 6,5-7,5% (slutanalyse) i bindingspotentiale i caudatus, putamen og hippocampus for henholdsvis interim- og slutanalysen. Vi vil inkludere op til 60 deltagere (eller indtil mindst 25 har gennemført baseline og opfølgning i begge arme) for at tillade et frafald på 20%. De primære analyser vil blive håndteret som komplet case-analyse. Manglende data såvel som frafald vil blive rapporteret i de relevante publikationer.

• Hypoteser:

• Primær hypotese:

  5-HT4R-binding i caudatus, putamen og hippocampus stiger fra baseline til opfølgning ≥ uge 8 efter COCd.

• Sekundære hypoteser:

  5-HT4R-binding i caudatus, putamen og hippocampus er 'genoprettet' inden for 12 måneder efter COCd til det niveau, der ses hos premenopausale kvinder, der aldrig har brugt hormonel prævention.

• Yderligere domænespecifikke hypoteser
• Hukommelseskodning I. COCd sammenlignet med COCc forbedrer verbal hukommelsespræstation. II. COCd sammenlignet med COCc resulterer i større hippocampale hjerneaktivering under hukommelseskodningsopgave.
• Insulinsensitivitet III. COCd sammenlignet med COCc forbedrer perifer og hjerneinsulinsensitivitet. IV. COCd sammenlignet med COCc resulterer i større hypothalamisk BOLD-signalreduktion efter oral glukosebelastning.
• Hedonisk sundhed V. COCd sammenlignet med COCc øger striatal belønningsrespons VI. COCd sammenlignet med COCc øger seksuel lyst
• Angst VII. COCd sammenlignet med COCc reducerer angstaniveauer.
• Hypothalamus-hypofyse-binyrebark-aksens dynamik VIII. COCd sammenlignet med COCc øger cortisol awakening respons.
• Inflammatorisk system IX. COCd sammenlignet med COCc reducerer extra-neurite mean diffusivity. XI: COCd sammenlignet med COCc øger, kynurensyre, og kynurensyre/quinolinsyre ratio og reducerer pro-inflammatoriske markører.
• Hjernestruktur XII. COCd sammenlignet med COCc resulterer i stigning i grå substansvolumener af (para)hippocampus og præfrontale cortex.
• Ikke-målrettet hjerne netværksorganisation XIII. COCd sammenlignet med COCc ændrer hviletilstand funktionel konnektivitet hjerne netværk.
• Tarmmikrobiom XIV. COCd sammenlignet med COCc ændrer tarmmikrobiom og tarmmikrobiota-deriverede metabolitter.
• Søvn:

XV: COCd sammenlignet med COCc forbedrer søvn.

• Etiske overvejelser:

Eksponering for radioaktivitet under PET-skanningerne: Den totale eksponering vil ikke overstige 10 mSv svarende til 3 års naturlig baggrundsstråling i Danmark, hvilket bør ses i lyset af den nye viden, denne undersøgelse kan generere.

Risiko for utilsigtede graviditeter i COCd-gruppen. De, der ophører med COC, er i stand til at tage andre forholdsregler, og de vil blive grundigt informeret om at bruge beskyttelse under samleje. Til dette vil vi tilbyde kondomer gratis under undersøgelsesperioden.

Undersøgelsen vil blive gennemført i overensstemmelse med Helsinki-erklæringen.