En pilotundersøgelse for at undersøge virkningerne af vitamin D-tilskud på mitokondriel bioenergetik hos ældre voksne

I de sidste to årtier har D-vitamins rolle strakt sig ud over knoglesundhed til at omfatte en bred vifte af biologiske aktiviteter, der er vigtige for muskelfunktionen hos ældre voksne. Lave koncentrationer af 25-hydroxyvitamin D (25[OH]D) (<30 ng/ml) er forbundet med muskelsvaghed i underekstremiteterne, nedsat fysisk ydeevne og langsommere ganghastighed (1-8) kendte risikofaktorer for handicap.(9 -15) Lave 25(OH)D-koncentrationer hos ældre voksne er også blevet forbundet med skrøbelighed såvel som de individuelle skrøbelighedskomponenter, herunder muskelsvaghed, langsom ganghastighed og udmattelse/træthed.(16-18) Kliniske fund af D-vitaminmangel (25(OH)D <12 ng/ml) omfatter proksimal muskelsvaghed, muskelsmerter og gangbesvær, som ofte vendes med D-vitamintilskud.(19;20) Imidlertid er D-vitamins virkninger på de mekanismer, der ligger til grund for muskelfunktionen, ikke godt forstået. Nylige beviser understøtter en rolle for D-vitamin i skeletmuskulaturens mitokondrielle metabolisme. Ved brug af 31P-MRS-billeddannelse er en stigning i maksimal mitokondriel oxidativ phosphorylering (OXPHOS) blevet rapporteret efter tilskud af D-vitamin.(21) Vi antager således, at muskelsvaghed og langsom ganghastighed hos individer med lave 25(OH)D-koncentrationer til dels kan skyldes nedsat OXPHOS-aktivitet og lavere ATP-generering i skeletmuskelmitokondrier.

D-vitaminmangel er almindelig hos ældre voksne, der spænder fra cirka en tredjedel til tre fjerdedele af voksne i lokalsamfundet i alderen ≥70 år afhængigt af det anvendte skærepunkt (25(OH)D <20 ng/ml eller <30 ng hhv./ml).(22;23) Tilsvarende er bioenergetisk tilbagegang bredt forbundet med stigende alder.(24) En undersøgelse af sammenhængen mellem D-vitamin og mitokondriel bioenergetik kan således forbedre vores forståelse af de underliggende mekanismer og række potentielle fordele ved at afhjælpe lave 25(OH)D-koncentrationer hos ældre voksne.

Formålet med undersøgelsen er at opnå foreløbige data om effekten af ​​at øge 25(OH)D-koncentrationer blandt ældre voksne med D-vitaminmangel til ≥30 ng/ml gennem vitamin D3-tilskud på 1) bioenergetiske profiler af multiple blodcellepopulationer, skelet muskelmitokondrier, og muskelfibre og 2) skeletmuskel mitokondriemasse og biogenese.

Hypotese 1: Bioenergetisk kapacitet samt respiratorisk kontrol i muskelmitokondrier, muskelfibre og blodceller vil blive forbedret efter 4 måneders tilskud af D3-vitamin.

Hypotese 2: Ekspression af nøglemitokondrieproteiner (VDAC/Porin og COX4) og regulatorer af mitokondrierbiogenese (PGC1a, SIRT1, SIRT3 og TFAM) vil være højere efter 4 måneders vitamin D3-tilskud.

Vi planlægger kun at rekruttere personer fra skærmfejl i EVIDENCE-undersøgelsen (IRB00022395). EVIDENCE-undersøgelsen indskriver 200 deltagere, hvis 25(OH)D-koncentrationer er 18-<30 ng/ml. De, hvis koncentrationer er 12-<18 ng/ml ved deres EVIDENCE-screeningbesøg, vil blive kontaktet om at deltage i denne pilotundersøgelse. Vi vil bruge EVIDENCE-skærmen mislykkes, fordi dette er et pilotstudie med begrænset finansiering, screeninglaboratorierne (25(OH)D) er dyre, og det antal, der skal til for at screene, ville være omkostningskrævende i en pilotundersøgelse, og disse to undersøgelser er køre i samme klinik med samme personale. Alle screeningsforanstaltninger vil finde sted under EVIDENCE-undersøgelsen, og foranstaltninger vil begynde for denne undersøgelse ved baseline-besøget.

Alle personer, der ikke screener for EVIDENCE med en 25(OH)D-koncentration på 12-<18 ng/mL, vil blive informeret om, at de ikke er kvalificerede til EVIDENCE-undersøgelsen og vil blive ringet op med disse resultater. Hvis de opfylder alle de samme berettigelseskriterier for denne undersøgelse, som eliminerer deltagere med tilstande, der kan påvirke deres evne til sikkert at udføre de neuromuskulære funktionstests, indtage D-vitamintilskud eller gennemgå en muskelbiopsi, vil disse personer blive informeret om, at vi har en anden undersøgelse for dem, hvis D-vitamin niveauer er utilstrækkelige. Hvis de er interesserede, vil de blive bedt om at komme ind til et baseline-besøg (så længe dette besøg kan finde sted inden for 2 måneder efter deres EVIDENCE-screeningbesøg). De personer, der screenede for mere end 2 måneder siden for EVIDENCE-undersøgelsen, vil ikke være berettiget til denne undersøgelse, da laboratoriearbejdet og andre udførte test muligvis ikke længere er nøjagtige.