Blodtryksregulering - Kaliums rolle

Projekttitel: Oral kaliumtilskud hos raske mænd - interaktioner med renin-angiotensin-aldosteronsystemet og det sympatiske nervesystem Protokolnummer: KARAASS-1 EudraCT nummer: 2013-004460-66

Objektiv

Formålet med undersøgelsen er at undersøge, hvordan et oralt kaliumtilskud, administreret i form af lægemidlet Kaleorid®, regulerer det menneskelige blodtryk. Mere specifikt er målet at teste, hvordan et oralt kaliumtilskud interagerer med:

• Renin-angiotensin-aldosteron-systemet og
• Det sympatiske nervesystem

For at gøre dette planlægger vi at gennemføre et randomiseret klinisk placebokontrolleret dobbeltblindet crossover-forsøg for at teste, hvordan lægemidlet Kaleorid® påvirker komponenter i renin-angiotensin-aldosteronsystemet og det sympatiske nervesystem sammenlignet med placebo hos raske mænd.

Baggrund Den globale byrde af hypertension er enorm. Det anslåede antal voksne med hypertension i år 2000 var 972 millioner, og dette antal forventes at stige med omkring 60 % til et samlet antal på 1,56 milliarder i 2025 på verdensplan (1). I Danmark ligger den estimerede forekomst af hypertension blandt den voksne befolkning mellem 26 % og 40 % (2). Hypertension er således en udbredt sygdom, og det er endvidere kendt, at hypertension er en af ​​de vigtigste modificerbare risikofaktorer for kardiovaskulær, cerebrovaskulær og nyresygdom (3;4). I denne undersøgelse undersøger vi kaliums rolle i reguleringen af ​​det menneskelige blodtryk.

Det er accepteret viden, at en kaliumrig diæt sænker blodtrykket som vist i den velkonstruerede DASH (Dietary Approaches to Stop Hypertension) undersøgelse (5). DASH diæten indeholdt udover et højt kaliumniveau også høje niveauer af magnesium, calcium og fedtfattige mejeriprodukter og et lavt niveau af mættet fedt, så om den blodtrykssænkende effekt af DASH diæten blot var et resultat af den høje kaliumniveau eller et resultat af den kombinerede kost er svært at sige. Ikke desto mindre viste en meta-analyse en signifikant systolisk og diastolisk blodtrykssænkende effekt af administration af højdosis oralt kaliumtilskud sammenlignet med placebo eller administration af lavdosis oralt kaliumtilskud (6). Risikoen for slagtilfælde, det største uønskede resultat af langvarig hypertension, har også vist sig at være reduceret med et højt kaliumindtag i kosten (7). Og en undersøgelse viste, at behovet for antihypertensiv medicin hos hypertensive personer kan reduceres efter en stigning i kostens kaliumindtag fra naturlige fødevarer (8). Et højt kaliumindtag i kosten virker således fordelagtigt.

Desuden ser kaliumdepletering ud til at have den modsatte effekt af kaliumtilskud. Både hos normotensive mænd og hos patienter med essentiel hypertension steg blodtrykket under kaliumdepletering (9;10).

Tilsammen er der pålidelige beviser for en omvendt sammenhæng mellem kaliumindtag og blodtryksniveauet. Ikke desto mindre er mekanismen bag denne tilsyneladende omvendte korrelation stadig en gåde. Forskellige hypoteser er blevet udviklet, for det meste på basis af dyreforsøg. I rottenyrerne forventes kaliumdepletering at fremkalde retention af natrium og dermed hypertension. På niveau med arterievæggen forventes kaliumdepletering at sænke det intracellulære kaliumniveau i glatte muskelceller, hvilket ville føre til en depolarisering af membranen og derved fremkalde kontraktion, øget perifer vaskulær modstand og hypertension. På den anden side forventes en kost med højt kaliumindhold at fremkalde en endotelafhængig vasodilatation. En anden postuleret mekanisme er, at høje kaliumniveauer i cerebrospinalvæsken ville mindske den sympatiske udstrømning fra hjernen og dermed blodtrykket. De nævnte teorier (11) er hovedsageligt baseret på dyreforsøg.

Det er kendt, at et højt kaliumindtag hos mennesker resulterer i et øget aldosteronniveau i blodet (12). Det øgede aldosteronniveau sikrer kroppen mod hyperkaliæmi under kaliumbelastning. I teorien skulle denne stigning i aldosteron også fremkalde en uhensigtsmæssig natrium- og volumenretention og dermed hypertension. Men det gør den ikke. Blodtrykket forbliver uændret (12) eller falder efter en stigning i kaliumindtaget.

Så spørgsmålet er - Hvorfor resulterer den kaliumstimulerede aldosteronsekretion ikke i hypertension?

I laboratoriet for Molekylærbiologi på Nefrologisk Afdeling P, Rigshospitalet, har vi fundet nogle interessante resultater vedrørende kalium og aldosteron. Ved at arbejde med en in vitro-model af aldosteronsekretion i form af den humane binyrebarkcellelinje H295R, som har vist sig at være en model til at studere funktionen af ​​den humane binyrebark (13;14), fandt vi interaktioner mellem ekstracellulært kalium og komponenter i renin-angiotensin-aldosteron-systemet (RAAS). H295R-cellelinjen er en model af de humane binyrebarkzona glomerulosa-celler, som normalt er stedet for syntese og sekretion af aldosteron i den menneskelige krop. Aldosteronsekretion fra disse celler stimuleres hovedsageligt af angiotensin II (Ang II), som en del af aktiveringen af ​​RAAS, og af ekstracellulært kalium i situationer med stigende niveauer af ekstracellulært kalium. Disse to sekretagoger bliver traditionelt set på som uafhængige. Men vores undersøgelser viste interaktioner mellem de to systemer. Det blev fundet, at stimulering af H295R-cellerne med høje niveauer af ekstracellulært kalium reducerede mængden af ​​Ang II type 1-receptorer i cellernes membran, målt som et fald i den specifikke binding af radioaktivt mærket Ang II til cellerne (15) . Denne reduktion i specifik binding af radioaktivt mærket Ang II blev efterfulgt af en kaliuminduceret reduktion i ekspressionen af ​​Ang II type 1-receptorgenet (AGTR1) (15). Dette betyder, at Ang II-følsomheden af ​​humane aldosteron-producerende celler reduceres af høje niveauer af ekstracellulært kalium in vitro, og hypotesen er, at høje niveauer af ekstracellulært kalium således modulerer renin-angiotensin-aldosteronsystemet.

Inspireret af vores resultater i laboratoriet er formålet med denne nuværende undersøgelse at verificere eksistensen af ​​sådanne hæmmende interaktioner mellem høje kaliumniveauer og RAAS in vivo. Det overordnede formål er at afklare kaliums rolle i reguleringen af ​​humant blodtryk.

Hypoteser I dette forsøg testes 4 ugers behandling med lægemidlet Kaleorid®, 750 mg, 3 tabletter 3 gange dagligt, svarende til 90 mmol kalium dagligt, mod 4 ugers behandling med placebo, 3 tabletter 3 gange dagligt i et crossover-design. I slutningen af ​​hver behandlingsperiode udføres tests for at undersøge komponenter i renin-angiotensin-aldosteronsystemet og det sympatiske nervesystem.

Primær hypotese og primært endepunkt:

Den primære hypotese er, at behandling med Kaleorid® vil reducere Ang II følsomheden af ​​den humane binyrebark og derved reducere den Ang II stimulerede aldosteron sekretion. Denne hypotese vil blive testet med en intravenøs Ang II-infusion og måling af følgende aldosteronrespons i blodprøver. Testen vil blive udført to gange hos hver forsøgsdeltager, efter behandling med Kaleorid® og efter behandling med placebo.

Primært endepunkt: Ang II stimuleret S-aldosteron

Sekundær hypotese:

Den sekundære hypotese er, at behandling med Kaleorid® også vil reducere Ang II-følsomheden af ​​de glatte muskelceller i de menneskelige karresistenskar gennem en nedregulering af Ang II-receptorerne i de glatte muskelcellers membran. Dette ville fremkalde vasodilatation og et fald i blodtrykket For at teste dette vil vi måle blodtrykket og evaluere vaskulær tonus før, under og efter den ovennævnte intravenøse Ang II infusion. Blodtrykket før, under og efter den intravenøse Ang II infusion vil blive målt med fingerpletysmografi og konventionel brachial blodtryksmåling. Vaskulær tonus før, under og efter den intravenøse Ang II-infusion vil blive evalueret ved brug af impedanskardiografi, fingerpletysmografi og Doppler-ultralydsmålinger af blodgennemstrømning. Impedanskardiografi og fingerpletysmografi vil blive brugt til at estimere total perifer modstand (TPR). Doppler-ultralyd vil blive brugt til at måle blodgennemstrømning og beregne modstandsindeks (RI) i nyrearterien, cøliakiarterien og mesenterialarterie superior.

Til sidst vil vi tage en fedtbiopsi fra glutealregionen af ​​studiedeltagerne efter hver behandlingsperiode. I disse biopsier forventer vi at finde vaskulære modstandskar, som vi vil undersøge for receptorfunktion og receptorekspression. Forskellige receptorer vil blive undersøgt, blandt dem Ang II type 1 receptoren.

Tertiær hypotese:

Den tertiære hypotese er, at behandling med Kaleorid® vil interagere med aktivitet i det sympatiske nervesystem.

For at teste denne potentielle interaktion planlægger vi at måle P-epinephrin og P-norepinephrin i blodet og måle indholdet af adrenalin og noradrenalin i en urinprøve ved afslutningen af ​​hver behandlingsperiode. Vi planlægger yderligere at måle P-epinephrin og P-norepinephrin i blod før, under og efter ovennævnte intravenøse Ang II-infusion.

Metoder

Design:

Dette er et randomiseret klinisk placebokontrolleret dobbeltblindet crossover-forsøg designet til at teste, hvordan lægemidlet Kaleorid® påvirker komponenter i renin-angiotensin-aldosteronsystemet og det sympatiske nervesystem sammenlignet med placebo hos raske mænd.

Efter inklusion og baseline screening vil en gruppe raske mænd med et normalt kontorblodtryk blive randomiseret til enten 4 ugers behandling med lægemidlet Kaleorid®, 750 mg, 3 tabletter 3 gange dagligt eller til 4 ugers behandling med placebotabletter, 3 tabletter 3 gange daglige.

På dag 26 i den første behandlingsperiode mødes studiedeltagerne på hospitalet og modtager udstyret til at måle et 24-timers ambulant blodtryk og tage en 48-timers urinprøve. Samme dag vil der blive taget en blodprøve, et elektrokardiogram (EKG) og en fedtbiopsi fra glutealregionen.

På dag 28 i den første behandlingsperiode mødes studiedeltagerne på hospitalet igen. Denne dag skal yderligere testes med den intravenøse Ang II-infusion efterfulgt af kontinuerlig måling af blodtryk og aldosteronrespons (ved hjælp af blodprøver). Før, under og efter den intravenøse Ang II infusion vil blodtrykket blive målt med fingerpletysmografi og konventionel brachial blodtryksmåling. Vaskulær tonus før, under og efter den intravenøse Ang II-infusion vil blive evalueret ved brug af impedanskardiografi, fingerpletysmografi og Doppler-ultralydsmålinger af blodgennemstrømning.

Efter denne første behandlings- og testperiode indsættes en udvaskningsperiode på to uger. Efter to ugers udvaskning krydser undersøgelsesdeltagerne og starter behandlingen igen (anden behandlingsperiode). De tidligere Kaleorid®-behandlede individer bliver placebo-behandlede individer, og de tidligere placebo-behandlede individer bliver Kaleorid®-behandlede individer. Efter yderligere 4 ugers behandling gentages de samme tests som udført efter den første behandlingsperiode.

Efterforskningsmedicin, randomisering, blinding og statistik:

Lægemidlet Kaleorid® og placebotabletterne udgør forsøgslægemidlerne i dette kliniske forsøg på mennesker. Lægemidlet Kaleorid® købes og udleveres af Region Hovedstadsapoteket. Placebotabletterne fremstilles og udleveres af Region Hovedstadsapoteket. Samme apotek er ansvarlig for randomisering af behandlingen, pakning af forsøgslægemidler og mærkning af forsøgslægemidler. De leverede tabletbeholdere er ikke mærket med indhold, så behandlingen er planlagt blindet for både undersøgelsesdeltagere og efterforskere - så bevidst dobbeltblindet.

Da designet af undersøgelsen er et cross-over design, planlægges statistik for parrede data at blive brugt til evaluering af resultaterne. En effektberegning på det primære endepunkt er udført i henhold til standardkriterier, og 25 undersøgelsesdeltagere er tilstrækkelige.

Eksperimentelle procedurer:

Dag 7 På dag 7 i begge behandlingsperioder får forsøgsdeltagerne taget en blodprøve for at måle kalium, natrium, kreatinin og eGFR. Dette er blot en sikkerhedsblodprøve for at teste, at studiedeltagerne kan tolerere forsøgslægemidlerne og ikke udvikler hyperkaliæmi.

Dag 26 På dag 26 i begge behandlingsperioder mødes studiedeltagerne på hospitalet og modtager udstyret til at måle et 24-timers ambulant blodtryk og tage en 48-timers urinprøve. Samme dag vil der blive taget en blodprøve, et elektrokardiogram (EKG) og en fedtbiopsi fra glutealregionen.

Fedtbiopsierne vil blive udført af en kirurgisk dygtig læge. Efter fjernelse overføres biopsierne straks til iskold fysiologisk buffer og transporteres til laboratoriet på Glostrup Forskningsinstitut. På laboratoriet dissekeres små arterioler i biopsierne fri for fedt og bindevæv ved hjælp af et mikroskop. De dissekerede arterioler opdeles i 1-2 mm lange cylindriske segmenter, som enten straks anvendes til vasomotoriske responsundersøgelser eller opbevares ved -80°C til molekylære undersøgelser. Til vasomotoriske responsundersøgelser monteres de isolerede arteriolesegmenter i en Mulvany-Halpern wire-myograf, hvorved det er muligt at teste karrets fysiologiske respons efter tilsætning af forskellige hormoner, f.eks. Ang II. De molekylære undersøgelser består af kvantitativ realtids-PCR for at kvantificere mRNA-ekspressionen af ​​de relevante receptorgener, western blot til at analysere receptorproteinekspression og immunhistokemi til at analysere receptorlokalisering.

Dag 28 På dag 28 i begge behandlingsperioder mødes studiedeltagerne på hospitalet igen. Efter at have afleveret det udstyr, der blev brugt til det 24-timers ambulante blodtryk og urinprøven, testes forsøgsdeltagerne med den intravenøse Ang II-infusion. Ang II-infusionen udføres med forsøgsdeltageren i liggende stilling. Ang II-infusionen gives intravenøst ​​i en dosis på 5 ng/kg/min i 30 min. Den valgte dosering og varighed er baseret på andre undersøgelser og er sikker (16-18). Før, under og efter Ang II-infusionen tages blodprøver fra en anden intravenøs adgang til at analysere blodet for S-aldosteron, P-angiotensin II, plasmareninaktivitet, P-epinephrin, P-norepinephrin og N-PRO-ANP.

Før, under og efter infusionen overvåges forsøgsdeltagerne nøje. Blodtrykket måles med konventionel brachial blodtryksmåling men også med Finger Plethysmography, som giver en kontinuerlig blodtryksvurdering. Kontinuerlig impedanskardiografi giver en kontinuerlig vurdering af hjertevolumen og sammen med blodtrykket er vi i stand til at estimere total perifer modstand under Ang II infusionen. Derudover måles blodgennemstrømningen i de centrale arterier i maven ved hjælp af Doppler-ultralyd.

Praktisk gennemførlighed Dette er et klinisk forsøg med lægemidler til mennesker. Forsøget er godkendt af Sundhedsstyrelsen og forsøget er registreret i EudraCT-databasen med EudraCT-nummer: 2013-004460-66.

I henhold til eksisterende lovgivning skal kliniske forsøg med lægemidler til mennesker følge reglerne i GCP (Good Clinical Practice). I overensstemmelse hermed overvåges forsøget af GCP-enheden på Københavns Universitetshospital.

Forsøget er godkendt af De Sundhedsforskningsetiske Udvalg i Region Hovedstaden.

Som konklusion har alle nødvendige myndigheder godkendt forsøget.

Finansiering Denne undersøgelse er støttet af Hjertefonden.