Desferal administration for at forbedre den svækkede reaktion på hypoxi i diabetes (DESIRED)

Baggrund Komplikationer af diabetes repræsenterer hovedanliggendet for moderne diabetesbehandling, og det er blevet en prioritet yderligere at karakterisere de patofysiologiske mekanismer af disse komplikationer for at sikre udviklingen af ​​nye rationelle terapeutiske strategier.

Selvom den langvarige eksponering af væv for hyperglykæmi er den primære årsagsfaktor for kroniske diabeteskomplikationer, er det for nylig blevet mere og mere tydeligt, at hypoxi også spiller en vigtig rolle i alle diabeteskomplikationer. En lav vævskoncentration af ilt ved diabetes er konsekvensen af ​​flere mekanismer (f.eks. mangelfuld blodforsyning sekundært til mikro- og makrokarsygdomme, dårlig lokal iltdiffusion sekundært til lokalt ødem eller som følge af øget iltforbrug).

Cellernes adaptive reaktioner på hypoxi medieres af Hypoxia-Inducible Factor 1 (HIF), som er en heterodimer transkriptionsfaktor, sammensat af to underenheder (alfa- og beta-underenhed), begge konstitutivt udtrykt i pattedyrsceller. I normoxia nedbrydes HIF-1α kontinuerligt af ubiquitin-proteasomsystemet som en konsekvens af den oxygenafhængige hydroxylering af to nøgleprolinrester katalyseret af en gruppe enzymer kaldet prolyl-hydroxylaser (PHD'er). Under hypoxi, når nedbrydningsvejen undertrykkes, og HIF-1α er stabiliseret, translokerer den i kernen, hvor den inducerer mere end 800 gener, der er

involveret i angiogenese, glykolytisk energimetabolisme, celleproliferation og overlevelse, der gør det muligt for cellerne at tilpasse sig reduceret ilttilgængelighed. HIF-1 er central for ekspression af flere angiogene vækstfaktorer (f. som Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF), erythropoietin (EPO) og stromalcelle-afledt faktor-1α (SDF-1α) og til rekruttering af endotheliale progenitorceller (EPC). For nylig er det blevet foreslået, at mikroRNA'er (f. mir210) formidler også en del af HIF-1-funktionerne.

PHD'er, der kontrollerer HIF 1 α stabiliteten og funktionen, er Fe 2+ og/eller O2-afhængige enzymer, og deres aktivitet kunne hæmmes ved at udtømme jernet. Deferoxamin (DFO), som er en jernchelator, inducerer derfor HIF-1α-akkumulering og hypoxi-responsgener i normoksi både in vitro og in vivo, der er i stand til at genoprette den undertrykte adaptive reaktion på hypoxi forskellige dyremodeller af diabetes. DFO har været i klinisk brug i årtier til behandling af overdreven jernaflejring sekundært til forskellige patologier (thalassæmi, myelosklerose osv.) og blev brugt som farmakologisk værktøj til at inducere HIF-afhængige responser.

I det sidste årti er der indsamlet adskillige beviser, der påpeger, at der ved diabetes er en defekt cellulær reaktion på hypoxi. Et svækket hypoxirespons er til stede i alle væv, der udvikler komplikationer både i dyremodeller for diabetes og hos patienter med diabetes som følge af en defekt HIF-signalering. Det er en direkte effekt af hyperglykæmi, der direkte undertrykker HIF-stabilitet og funktion på flere niveauer.

Den nyligt beskrevne svækkede reaktion på hypoksi ved diabetes har potentielt vigtige konsekvenser ved akutte hypoksiske udfordringer som akut hjerteinfarkt, slagtilfælde, iskæmi i lemmer (kendt for at have en dårligere prognose ved diabetes), men også i subtil regulering af kardiovaskulært og respiratorisk system som følge af autonom neuropati med potentiel alvorlig prognostisk effekt på sene kardiovaskulære hændelser. Forskellige undersøgelser har behandlet de kardiovaskulære reaktioner på intermitterende hypoxi (IH) sammenlignet med normoksieksponering hos patienter med diabetes. For at fastslå hensigtsmæssigheden af ​​den kardiovaskulære reaktion på hypoxi i diabetes er de kardiorespiratoriske og angiogenetiske reaktioner over for IH hos patienter med diabetes sammenlignet med matchede ikke-diabetiske kontrolpersoner for nylig blevet undersøgt (HYKRAND etisk godkendelsesnummer 2015/1182-31/4) . De foreløbige resultater (ikke offentliggjort) viste flere defekter i både akut og forsinket reaktion hos patienter med diabetes sammenlignet med kontroller. Baroreflex-sensitiviteten (BRS), som er en markør for kardiovaskulær risiko og overlevelsesprognose efter kardiovaskulære hændelser, var nedsat hos patienter med diabetes efter IH sammenlignet med ikke-diabetikere. Både antallet af endothelial Precursor Cells (EPC) og niveauerne af deres hovedstimulator Stromal-derived factor (SDF-1α) blev reduceret som reaktion på IH hos diabetikere sammenlignet med ikke-diabetikere, hvilket bekræftede den dårligere evne til at reparere iskæmiske læsioner ved diabetes.

Det her foreslåede projekt undersøger potentialet af DFO (kendt for at forbedre den HIF-afhængige hypoxiske signalering) til at vende den svækkede kardiorespiratoriske og angiogenetiske respons hos diabetespatienter.

Forskningsdesign. Det er et blindet randomiseret cross-over-studie, der undersøger effektiviteten af ​​DFO (50 mg/kg) versus isotonisk saltvand givet i.v. før intermitterende hypoxi (IH) for at forbedre det kardiorespiratoriske og angiogenetiske respons hos patienter med diabetes. IH vil bestå af fem hypoksiske perioder (13 % O2-inspireret iltfraktion), der hver varer 6 minutter, med fem normoxiske intervaller af samme varighed (som brugt i HYKRAND-studiet) hos 30 patienter med type 1-diabetes uden kliniske tegn på nogen komplikation. Undersøgelsen vil blive udført i 4 dage med minimum 2 måneders adskillelse mellem de 2 indlæggelser for at sikre tilstrækkelig udvaskning og genskabe jernaflejringer.

Metoder Studiedesign Dette er et randomiseret, dobbeltblindt studie udført i patienter med diabetes type 1 uden kroniske komplikationer.

Patienter vil blive randomiseret (ved blokrandomisering) (httpps://www.sealedenvelope.com/ simple-randomiser/v1/lister) til (A) Desferal (DFO) behandling eller (B) isotonisk saltvandsbehandling.

Både patienter og personale vil blive blindet over for patientens behandlingsgruppe.

Forsøgspersoner vil blive rådet til at afholde sig fra koffeinholdige drikkevarer i 12 timer og fra alkohol i 36 timer før testen

Dag 1: Baseline blodprøver vil blive indsamlet om morgenen og bagefter vil patienterne modtage Desferal (50 mg/kg) / saltvandsinfusion s.c. i løbet af 6 timer. I løbet af den sidste time af infusionen vil forsøgspersonerne blive udsat for intermitterende hypoxi (IH). Blodprøver og kardiovaskulære og respiratoriske (CR) målinger vil blive udført (som beskrevet nedenfor) umiddelbart før og på flere tidspunkter efter IH.

Dag 2: Der tages blodprøver om morgenen. IH-eksponering består af fem hypoxiske perioder (13 % O2-inspireret iltfraktion), der hver varer 6 minutter med fem normoxiske intervaller af samme varighed (i alt 1 time).

Dag 1: blodtryk, hjertefrekvens og arteriel iltmætning måles løbende. I tilfælde af et fald i iltmætning på 80 % eller forekomst af symptomer, seponeres hypoksi, indtil iltniveauet når mindst 80 %. En tekniker regulerer og kontrollerer vejrtrækningsperioderne under opsyn af en læge på en måde, så indgrebet ikke kunne observeres af patienten. Derefter udføres tre målesessioner: umiddelbart efter (t2), efter 3 timer (t3) og efter 6 timer (t4). Efter t2 fik hver patient et individuelt måltid i henhold til diætbehov.

Kardiovaskulær og respiratorisk test.

Vurdering af baroreflex følsomhed. Alle patienter vil blive testet i liggende stilling i et stille rum ved behagelig temperatur. Inden deltagerne forbindes til et genåndingskredsløb gennem et mundstykke med et antibakterielt filter, vil der blive udført spontan indånding af rumluft i hvile i 4 minutter for at opnå baseline-data.

Under hver tilstand vil der blive udført kontinuerlig måling af iltmætning (SaO2) med et pulsoximeter og endetidal CO2 (CO2-et) ved hjælp af en kapnograf forbundet til et mundstykke. Optagelser af elektrokardiogram vil blive udført ved hjælp af brystkabler, og kontinuerligt ikke-invasivt blodtryk vil blive registreret ved hjælp af manchetmetoden. To bælter (placeret omkring brystet og maven) vil overvåge åndedrætsbevægelser i brystet. En pneumotakograf vil blive forbundet til en differenstryktransducer og indsat i serie til den ekspiratoriske komponent af genåndingssystemet for at måle luftvejsflowet.

Baroreflex sensitiviteten (BRS) vil blive målt under spontan vejrtrækning ved hver målesession. Da tidligere undersøgelser ikke dokumenterede en bedre ydeevne af en metode i forhold til de andre, er gennemsnittet af syv forskellige metoder: positive og negative sekvenser, a-koefficienten i lav- og højfrekvensbåndene og dens gennemsnit, overførselsfunktionsteknikken, og forholdet mellem SD'er mellem R-R interval og systoliske blodtryksvariabiliteter vil blive beregnet. Udover BRS blev SD af R-R-intervallet (SDNN) anvendt til at bestemme et globalt indeks for hjertefrekvensvariabilitet. Denne udvælgelse er baseret på det faktum, at normalfordelingen er mere udtalt i denne variabel sammenlignet med andre variabilitetsindeks (f.eks. varians).

Hypoxisk ventilatorisk respons (HVR) og hyperkapnisk ventilatorisk respons (HCVR) vil blive evalueret for at bestemme aktiviteten i luftvejene.

Kardiovaskulær autonom funktion vil blive bestemt ved at udføre fire tests i henhold til de seneste retningslinjer: dyb vejrtrækning, 30:15-forhold, Valsalva-manøvre og systolisk blodtryksrespons på stående. Kardiovaskulær autonom neuropati vil blive defineret som "tilstedeværelsen af ​​to eller flere unormale tests".

Baroreflex sensitiviteten (BRS) vil blive evalueret før (t1), umiddelbart efter (t2), 3 timer (t3) og 6 timer (t4) efter IH.

Det angiogenetiske potentiale vil blive evalueret ved de samme endepunkter og efter 24 timer (Dag N3) ved at måle i serum relevante cytokiner, der er genmål for HIF-1 (dvs. Vaskulær endotelvækstfaktor (AVEGFA), stromalcelle-afledt faktor 1a (SDF-1a), erythropoietin etc.). Den direkte respons af HIF-signalering vil blive evalueret af serumniveauerne af mir210, som udelukkende reguleres af HIF.

EPC-responset vil blive evalueret på samme tidspunkter ved fluorescensaktiveret cellesortering (FACS)-analyse af antallet af hæmatopoietiske progenitorcelleantigen (CD34+)/CD133-antigen/Kinase-insertdomænereceptor (KDR+)