Akut astmarespons og B2 adrenerge receptorer polymorfismer

De senest tilgængelige statistikker viser, at cirka 22,2 millioner mennesker i USA har astma. Af disse oplevede omkring 55 % mindst ét ​​anfald i året før undersøgelsen, hvilket resulterede i 1,9 millioner besøg på akutmodtagelser og 497.000 indlæggelser. Den naturlige historie af akut astma er en opløsning, og 70 til 80 % af mennesker fjerner hurtigt deres luftvejsobstruktion efter behandling med 7,5 til 10,0 mg forstøvet albuterol. Der er dog en undergruppe af patienter med tilbagevendende alvorlige episoder, der reagerer dårligt på denne behandling og kræver indlæggelse på hospitalet for at blive afhjulpet. Selvom disse patienter udgør et mindretal af astmatikere, har de en vedvarende sygdom, der tegner sig for langt størstedelen af ​​udgifterne til akut pleje. Alligevel ved man stort set intet om dem. I den foreliggende ansøgning ønsker vi at teste hypotesen om, at disse individer klarer sig dårligt med albuterol på grund af genetiske polymorfismer af deres beta 2 adrenerge receptorer (β2AR), der enten påvirker sværhedsgraden og/eller reducerer reaktionsevnen over for korttidsvirkende bronkodilatatorer.

En mulighed af stor klinisk betydning er, at albuterol-non-responderne har genetisk bestemte forskelle i β2AR, som nedregulerer effektiviteten. Forskellige polymorfier er blevet beskrevet i denne receptor, hvor den største opmærksomhed er viet til enkeltnukleotidpolymorfismer (SNP'er) substitutioner ved aminosyreposition 16 (arginin til glycin, Arg 16 Gly) og 27 (glutamin til glutaminsyre, Gln 27 Glu). Gly 16-receptoren udviser forbedret nedregulering in vitro efter eksponering for agonist, mens Arg 16-allelen er mere resistent. Gly 16-allelen er stærkt forbundet med astma-destabiliseringer som manifesteret ved natlige symptomer og en øget risiko for sværhedsgrad. I modsætning hertil er Arg/Arg-homozygositet i position 16 blevet forbundet med dårligere resultater i prospektive undersøgelser af regelmæssig brug af korttidsvirkende β2-agonister. Dette fænomen blev ikke set hos astmatikere, der brugte albuterol efter behov, eller hos dem, der var homozygote for glycin. Da over 90 % af forsøgspersonerne i vores undersøgelser, og de af andre, der lider af akut astma, tager dette lægemiddel rutinemæssigt, og langt de fleste bliver behandlet med det akut, kan tilstedeværelsen af ​​Arg/Arg-allelen føre til dårligere respons. Det er også blevet foreslået, at denne polymorfi også kan frembringe lignende virkninger med langtidsvirkende β2-agonister. Igen, da en stor procentdel af astmatiske patienter kronisk bruger langtidsvirkende sympatomimetika, kan denne faktor have en medvirkende effekt. Alternativt kan β2AR-farmakogenetikken være fuldstændig ligegyldig. To undersøgelser har antydet, at hverken enkelte genotyper ved Codon 16 eller haplotyper i β2AR har nogen effekt på det akutte bronkodilaterende respons på hverken albuterol eller salbutamol. Men da disse forsøg blev udført på stabile patienter, er de muligvis ikke repræsentative for den ikke-responsive gruppe beskrevet ovenfor.

I den aktuelle undersøgelse foreslår vi at bygge videre på tidligere metoder, vi har brugt i behandlingen af ​​akut astma. Kliniske vurderinger og behandlingsregimer er standardiseret ved hjælp af en behandlingsvej som i tidligere undersøgelser. Demografi, højde, vægt, race, symptomer, tegn, tidligere sygehistorier og rutinemæssig medicinbrug for den foregående måned forud for indeksbesøget registreres på et indtagelsesark. Vi indhenter rutinemæssigt information om sygdomsvarighed, hyppighed af anfald, indlæggelser, intensivafdelingsindlæggelser, intubationer og en liste over de generelle og specifikke triggere for akutte eksacerbationer. Vi registrerer også astmamedicin, herunder orale og inhalerede steroider, kort- og langtidsvirkende beta-adrenerge agonister, antileukotrienlægemidler, antikolinergika og methylxanthiner. Vi inkluderer i vores historier al den samtidige medicin, inklusive øjendråber (betablokkere og prostaglandiner), hjerte- og antihypertensiva (beta-adrenerge aktive stoffer og ACE-hæmmere. Vi spørger folk, hvordan de tager deres astmamedicin, men har ingen mulighed for at vide, om de virkelig bruger dem som foreskrevet. Hvis deres medicin fås på vores hospital, kan det være muligt at afgøre, hvor mange recepter der er udfyldt, men vi ved stadig ikke brugen. Vi registrerer også brugen af ​​ulovlige stoffer såsom kokain, heroin og OxyContin osv. Body mass index (BMI) er beregnet som vægt i kg divideret med højden i meter i kvadrat. Fedme er klassificeret som et BMI ≥ 30 Kg/M2. Arteriel iltmætning bestemmes ved pulsoximetri på rumluft, og supplerende ilt indgives efter behov for værdier mindre end 90 %. Før behandling tages den bedste af tre peak ekspiratoriske flowhastigheder (PEFR) som repræsenterende patientens initiale tilstand af flowbegrænsning. PEFR-dataene registreres i absolutte tal såvel som en procentdel af forventet normal. Som i tidligere undersøgelser, hvis en patients luftvejsobstruktion forhindrede ham eller hende i at opnå minimumsniveauet på peak flowmåleren, tildeles en værdi på 10 vilkårligt for at undgå at dividere med nul, når den procentvise forbedring efter albuterol beregnes.

Forsøgspersonerne modtager enten 2,5 mg forstøvet albuterol hvert 20. minut i tre doser eller to doser på 5,0 mg albuterol med 20 minutters mellemrum. Albuterol-ikke-responsivitet defineres som en fejl i PEFR hos en akut syg astmatiker til at overstige 40 % af forventet efter ≥7,5 mg albuterol (2,5 mg albuterol aerosoler q.20 min x3). Efter afslutning af hvert skema gentages PEFR, og patienterne undersøges igen. Optagelses- og udskrivningsbeslutninger træffes efter offentliggjorte forudbestemte kriterier. Patienter anses for at være klar til at blive sendt hjem, hvis de er asymptomatiske, fri for brug af tilbehørsmuskel, har fraværende eller mindsket hvæsen og har opnået et peakflow på 60 % af forventet. De, der ikke opfylder disse krav, får yderligere behandling med adrenerge og antikolinerge bronkodilatatorer og glukokortikoider efter ED-lægens skøn og revurderes hver time. Hvis de efterfølgende opfylder udledningskriterierne, frigives de. Hvis ikke, bliver de indlagt på hospitalet. Den falsk-positive indlæggelsesrate med disse algoritmer har vist sig at være mindre end 1 % og 24-timers tilbagefaldsraten mindre end 2 %.

Kun personer, hvor indeks-ED-besøget var til behandling af et akut astmaanfald, er undersøgt. Patienter med historier, der tyder på kongestiv hjerteinsufficiens, lungebetændelse, kronisk bronkitis eller emfysem er udelukket.

Der vil blive udtaget venøst ​​blod fra 1250 forsøgspersoner. Det forventes, at 25 % vil have obstruktion, der reagerer dårligt på albuterol og kræver indlæggelse på hospitalet for at blive løst. De øvrige 75 % vil have obstruktion, der hurtigt forsvinder med albuterol, og som udskrives hjem. DNA'et vil blive isoleret og analyseret blindt af Center for Human Genetics Research, Vanderbilt Medical Center til identifikation af β2 AR SNP'er i position 16 og 27 og receptorhaplotyper. Enkeltnukleotidpolymorfismer vil blive genotypebestemt ved brug af TaqMan enkeltnukleotidpolymorfigenotypebestemmelsesassays (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). Elleve polymorfier vil blive udvalgt til genotypebestemmelse fra ADRB2-kodende region og op til ca. 5 kb 5' Codon 1 (rs11958940, rs17778257, rs2895795, rs2053044, rs12654718, 425rs, 425rs, 425rs, 425rs, 425rs, 425rs, 425rs, 1042713, rs1042714, rs1800888 og rs1042718). Kvalitetskontrolforanstaltninger omfatter en genotypeopkaldsrate på 95 % og ingen væsentlige afvigelser fra Hardy-Weinberg Equilibrium inden for hver racegruppe (nøjagtig p-værdi > 0,01). Haplotyper vil blive forudsagt med offentligt tilgængelig software (SNPHNP-et program til estimering af frekvenser af store haplotyper af enkeltnukleotidpolymorfismer [version 1.3]). Haplotypepar 2/2, 2/4, 2/6, 4/4, 4/6 og 6/6 vil blive evalueret.

Den primære udfaldsvariabel vil være de genetiske mønstre (SNP'er og haplotyper) i hver population. Vi ønsker at evaluere SNP-mønstre og albuterol-respons ved hjælp af et case-kontrolstudie. Sammenligninger mellem grupper vil blive foretaget ved analyse af kovarians. Forbindelserne mellem baseline PEFR og den procentvise forbedring efter albuterol vil blive stratificeret for SNP-mønster og vil blive vurderet ved analyse af kovarians. Enkelte polymorfier kan være utilstrækkelige, og det er blevet foreslået, at haplotyper, der indeholder flere polymorfier, kan være mere informative. Drysdale og kolleger identificerede 13 polymorfismer og organiserede dem i 12 haplotypegrupper med varierende frekvenser mellem etniske grupper. De fire mest almindelige var haplotype 1, 2, 4 og 6. Haplotype 2, som indeholder Gly16-homozygoter, var forbundet med den største FEV1, reversibilitet, mens haplotype 4, som indeholder Arg16-homozygoter, var den mindste. Fem haplotypepar var almindelige hos astmatikere. Homozygoter, haplotyper 2/2 havde den største indvirkning på FEV1 og proteinekspression, mens haplotypepar 4/4 viste den mindste effekt i begge kategorier. Da ingen isoleret SNP kan have nogen forudsigelig nytte, er det derfor, vi måler haplotyperne. Haplotype-kombinationen 4/4 giver den mindste påvirkning og kan være operationel i de ikke-responderende. Haplotypeparret 4/6 producerer den største forbedring med albuterol, og kan derfor være operationelt i den responsive gruppe.

Vi vil estimere haplotypefrekvenser på tværs af puljen af ​​undersøgelsespatienter. Ved hjælp af logistisk regression vil vi beregne en global scorestatistik til hvile for den overordnede sammenhæng mellem haplotyper og reaktionsevne over for albuterol. Dernæst vil haplotypespecifikke score og tilsvarende p-værdier blive beregnet. Lignende statistik vil blive beregnet justeret for basislinjekovariater. Disse analyser vil blive udført ved hjælp af R-funktioner i haplo.stats.

Vi vil evaluere associationerne af haplotype 1-6 med respons/ikke-respons på adrenerge agonister ved hjælp af en case-kontrol undersøgelse. Ved at bruge dataene i tabel 1 og antage, at casene udgør 25 % af forsøgspersonerne, og ved at bruge funktionen haplo.power.cc. Vi kræver en stikprøvestørrelse på 1243 patienter for at være i stand til at påvise mindst en 40 % stigning i risikoen for ikke-reagerende på adrenerge agonister hos patienter med haplotyper indeholdende Arg16Arg sammenlignet med haplotyper uden Arg16Arg med 80 % styrke ved 0,05 signifikansniveau. Under lignende antagelser kræver vi en samlet prøvestørrelse på 865 for at kunne påvise en 50% stigning i risikoen for behandlingssvigt hos patienter med haplotyper indeholdende Arg16Arg sammenlignet med patienter uden. Antallet af forsøgspersoner repræsenterer det samlede antal, der kræves for at opnå tilstrækkelig kraft givet et 75:25 behandlingssucces-fejl-forhold.

Resultaterne af denne undersøgelse vil vise, om Gly16Arg- eller Gln27Glu-genotyper og/eller β2AR-haplotyper er forbundet med responsen på albuterol hos patienter, som oplever akutte episoder af astma, og om genotypemønsteret varierer mellem forskellige kliniske fænotyper. De vil også give indsigt i, hvorvidt sådanne polymorfier bestemmer episodernes sværhedsgrad målt ved initial lungefunktion og symptomer. I denne undersøgelse vil både positive og negative resultater være yderst vigtige. Positive resultater tyder på, at vi kan begynde at give mening ud af terapeutisk lydhørhed på et meget grundlæggende niveau. De foreslår også, at vi er nødt til at begynde at søge efter alternative behandlinger for en betydelig del af den astmatiske befolkning, når de bliver akut syge. Lige så vigtigt betyder det, at vores indsats for astmakontrol ikke længere skal anvendes diffust, men nu kan fokuseres på profylakse hos berørte personer. Negative resultater vil endegyldigt demonstrere, at genetisk bestemte ændringer i B2AR ikke uden videre kan omsættes til kliniske responser, og at vi er nødt til at lede efter andre faktorer, der bestemmer sværhedsgraden og ressourceudnyttelsen i den beta2-ikke-responsive population.