Blutdruckregulation - Rolle von Kalium

Projekttitel: Orale Kaliumsupplementierung bei gesunden Männern – Wechselwirkungen mit dem Renin-Angiotensin-Aldosteron-System und dem sympathischen Nervensystem Protokollnummer: KARAASS-1 EudraCT-Nummer: 2013-004460-66

Zielsetzung

Ziel der Studie ist es zu untersuchen, wie eine orale Kaliumsupplementierung, verabreicht in Form des Medikaments Kaleorid®, den menschlichen Blutdruck reguliert. Genauer gesagt ist das Ziel zu testen, wie eine orale Kaliumergänzung interagiert mit:

• Das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System und
• Das sympathische Nervensystem

Dazu planen wir die Durchführung einer randomisierten, klinischen, placebokontrollierten, doppelblinden Crossover-Studie, um zu testen, wie das Medikament Kaleorid® Komponenten im Renin-Angiotensin-Aldosteron-System und im sympathischen Nervensystem im Vergleich zu Placebo bei gesunden Männern beeinflusst.

Hintergrund Die globale Belastung durch Bluthochdruck ist enorm. Die geschätzte Zahl von Erwachsenen mit Bluthochdruck im Jahr 2000 betrug 972 Millionen und diese Zahl wird voraussichtlich um etwa 60 % auf eine Gesamtzahl von 1,56 Milliarden im Jahr 2025 weltweit ansteigen (1). In Dänemark liegt die geschätzte Prävalenz von Bluthochdruck in der erwachsenen Bevölkerung zwischen 26 % und 40 % (2). Bluthochdruck ist somit eine weit verbreitete Krankheit, und es ist weiterhin bekannt, dass Bluthochdruck einer der wichtigsten modifizierbaren Risikofaktoren für kardiovaskuläre, zerebrovaskuläre und Nierenerkrankungen ist (3;4). In dieser Studie untersuchen wir die Rolle von Kalium bei der Regulation des menschlichen Blutdrucks.

Es ist anerkanntes Wissen, dass eine kaliumreiche Ernährung den Blutdruck senkt, wie in der gut konstruierten DASH-Studie (Dietary Approaches to Stop Hypertension) gezeigt wurde (5). Neben einem hohen Kaliumspiegel enthielt die DASH-Diät auch einen hohen Gehalt an Magnesium, Calcium und fettarmen Milchprodukten sowie einen niedrigen Gehalt an gesättigten Fettsäuren, ob die blutdrucksenkende Wirkung der DASH-Diät also nur eine Folge des Highs war Kaliumspiegel oder ein Ergebnis der kombinierten Ernährung ist schwer zu sagen. Nichtsdestotrotz zeigte eine Metaanalyse einen signifikanten systolischen und diastolischen blutdrucksenkenden Effekt der Verabreichung einer hochdosierten oralen Kaliumsupplementierung im Vergleich zu Placebo oder der Verabreichung einer niedrig dosierten oralen Kaliumsupplementierung (6). Auch das Risiko eines Schlaganfalls, der wichtigsten unerwünschten Folge von Langzeit-Hypertonie, wird durch eine hohe Kaliumaufnahme mit der Nahrung reduziert (7). Und eine Studie zeigte, dass der Bedarf an blutdrucksenkenden Medikamenten bei Bluthochdruckpatienten nach einer Erhöhung der diätetischen Kaliumaufnahme aus natürlichen Lebensmitteln reduziert werden kann (8). Eine hohe Kaliumaufnahme über die Nahrung erscheint daher vorteilhaft.

Darüber hinaus scheint eine Kaliumverarmung den gegenteiligen Effekt einer Kaliumergänzung zu haben. Sowohl bei normotensiven Männern als auch bei Patienten mit essentieller Hypertonie stieg der Blutdruck während des Kaliummangels an (9;10).

Zusammengenommen gibt es verlässliche Hinweise auf eine umgekehrte Korrelation zwischen der Kaliumaufnahme und der Höhe des Blutdrucks. Dennoch ist der Mechanismus hinter dieser offensichtlichen inversen Korrelation immer noch ein Rätsel. Es wurden verschiedene Hypothesen entwickelt, hauptsächlich auf der Grundlage von Tierversuchen. In der Rattenniere wird erwartet, dass eine Kaliumverarmung eine Natriumretention und dadurch Bluthochdruck hervorruft. Auf der Ebene der Arterienwand wird erwartet, dass Kaliummangel den intrazellulären Kaliumspiegel in glatten Muskelzellen senkt, was zu einer Depolarisation der Membran führen und dadurch eine Kontraktion, einen erhöhten peripheren Gefäßwiderstand und Bluthochdruck hervorrufen würde. Andererseits wird erwartet, dass eine kaliumreiche Ernährung eine Endothel-abhängige Vasodilatation hervorruft. Ein weiterer postulierter Mechanismus ist, dass hohe Kaliumspiegel in der Cerebrospinalflüssigkeit den sympathischen Abfluss aus dem Gehirn und damit den Blutdruck verringern würden. Die genannten Theorien (11) basieren hauptsächlich auf Tierversuchen.

Es ist bekannt, dass eine hohe Kaliumaufnahme beim Menschen zu einem erhöhten Aldosteronspiegel im Blut führt (12). Der erhöhte Aldosteronspiegel sichert den Körper während der Kaliumbelastung vor Hyperkaliämie. Theoretisch sollte dieser Aldosteronanstieg auch eine unangemessene Natrium- und Volumenretention und dadurch Bluthochdruck hervorrufen. Aber das tut es nicht. Der Blutdruck bleibt unverändert (12) oder sinkt nach einer Erhöhung der Kaliumaufnahme.

Die Frage ist also: Warum führt die durch Kalium stimulierte Aldosteronsekretion nicht zu Bluthochdruck?

Im Labor für Molekularbiologie der Abteilung für Nephrologie P, Rigshospitalet, haben wir einige interessante Ergebnisse in Bezug auf Kalium und Aldosteron gefunden. Bei der Arbeit mit einem In-vitro-Modell der Aldosteronsekretion in Form der menschlichen Nebennierenrinden-Zelllinie H295R, die sich als Modell zur Untersuchung der Funktion der menschlichen Nebennierenrinde erwiesen hat (13;14), fanden wir Wechselwirkungen zwischen extrazellulärem Kalium und Bestandteile des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems (RAAS). Die H295R-Zelllinie ist ein Modell der humanen Nebennierenrinden-Zona-Glomerulosa-Zellen, die normalerweise der Ort der Synthese und Sekretion von Aldosteron im menschlichen Körper sind. Die Aldosteronsekretion aus diesen Zellen wird hauptsächlich durch Angiotensin II (Ang II) als Teil der Aktivierung des RAAS und durch extrazelluläres Kalium in Situationen mit steigenden extrazellulären Kaliumspiegeln stimuliert. Diese beiden Geheimagenten werden traditionell als unabhängig angesehen. Aber unsere Studien zeigten Wechselwirkungen zwischen den beiden Systemen. Es wurde festgestellt, dass die Stimulation der H295R-Zellen mit hohen Spiegeln an extrazellulärem Kalium die Menge an Ang II-Typ-1-Rezeptoren in der Membran der Zellen verringerte, gemessen als Abnahme der spezifischen Bindung von radioaktiv markiertem Ang II an die Zellen (15). . Auf diese Verringerung der spezifischen Bindung von radioaktiv markiertem Ang II folgte eine durch Kalium induzierte Verringerung der Expression des Ang II-Typ-1-Rezeptorgens (AGTR1) (15). Dies bedeutet, dass die Ang II-Empfindlichkeit menschlicher Aldosteron-produzierender Zellen durch hohe extrazelluläre Kaliumspiegel in vitro verringert wird, und die Hypothese ist, dass hohe extrazelluläre Kaliumspiegel somit das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System modulieren.

Inspiriert von unseren Laborergebnissen besteht das Ziel dieser vorliegenden Studie darin, die Existenz solcher inhibitorischer Wechselwirkungen zwischen hohen Kaliumspiegeln und RAAS in vivo zu verifizieren. Der allgemeine Zweck besteht darin, die Rolle von Kalium bei der Regulierung des menschlichen Blutdrucks zu klären.

Hypothesen In dieser Studie wird eine 4-wöchige Behandlung mit dem Medikament Kaleorid®, 750 mg, 3 Tabletten 3-mal täglich, entsprechend 90 mmol Kalium täglich, gegen eine 4-wöchige Behandlung mit Placebo, 3 Tabletten 3-mal täglich, in einem Crossover-Design getestet. Am Ende jeder Behandlungsperiode werden Tests durchgeführt, um Komponenten im Renin-Angiotensin-Aldosteron-System und im sympathischen Nervensystem zu untersuchen.

Primäre Hypothese und primärer Endpunkt:

Die primäre Hypothese ist, dass die Behandlung mit Kaleorid® die Ang-II-Empfindlichkeit der menschlichen Nebennierenrinde und dadurch die Ang-II-stimulierte Aldosteronsekretion reduziert. Diese Hypothese wird mit einer intravenösen Ang II-Infusion und Messung der folgenden Aldosteron-Reaktion in Blutproben getestet. Der Test wird bei jedem Studienteilnehmer zweimal durchgeführt, nach der Behandlung mit Kaleorid® und nach der Behandlung mit Placebo.

Primärer Endpunkt: Ang II stimuliertes S-Aldosteron

Sekundärhypothese:

Die sekundäre Hypothese ist, dass die Behandlung mit Kaleorid® auch die Ang-II-Empfindlichkeit der glatten Muskelzellen in den menschlichen vaskulären Widerstandsgefäßen durch eine Herunterregulierung der Ang-II-Rezeptoren in der Membran der glatten Muskelzellen reduziert. Dies würde eine Vasodilatation und einen Blutdruckabfall hervorrufen. Um dies zu testen, werden wir vor, während und nach der oben erwähnten intravenösen Ang II-Infusion den Blutdruck messen und den Gefäßtonus beurteilen. Der Blutdruck vor, während und nach der intravenösen Ang II-Infusion wird mit Fingerplethysmographie und konventioneller Brachialblutdruckmessung gemessen. Der Gefäßtonus vor, während und nach der intravenösen Ang II-Infusion wird mithilfe von Impedanzkardiographie, Fingerplethysmographie und Doppler-Ultraschallmessungen des Blutflusses bewertet. Impedanzkardiographie und Fingerplethysmographie werden verwendet, um den gesamten peripheren Widerstand (TPR) abzuschätzen. Doppler-Ultraschall wird verwendet, um den Blutfluss zu messen und den Widerstandsindex (RI) in der Nierenarterie, Zöliakie und Arteria mesenterica superior zu berechnen.

Abschließend werden wir nach jeder Behandlungsperiode eine Fettbiopsie aus der Glutealregion der Studienteilnehmer entnehmen. In diesen Biopsien erwarten wir vaskuläre Widerstandsgefäße, die wir auf Rezeptorfunktion und Rezeptorexpression untersuchen werden. Es werden verschiedene Rezeptoren untersucht, darunter der Ang II Typ 1 Rezeptor.

Tertiärhypothese:

Die Tertiärhypothese besagt, dass die Behandlung mit Kaleorid® mit der Aktivität des sympathischen Nervensystems interagiert.

Um diese potenzielle Wechselwirkung zu testen, planen wir, P-Epinephrin und P-Noradrenalin im Blut zu messen und den Gehalt an Epinephrin und Norepinephrin in einer Urinprobe am Ende jeder Behandlungsperiode zu messen. Wir planen weiterhin, P-Epinephrin und P-Noradrenalin im Blut vor, während und nach der oben erwähnten intravenösen Ang II-Infusion zu messen.

Methoden

Design:

Dies ist eine randomisierte, klinische, placebokontrollierte, doppelblinde Crossover-Studie, die entwickelt wurde, um zu testen, wie das Medikament Kaleorid® Komponenten im Renin-Angiotensin-Aldosteron-System und im sympathischen Nervensystem im Vergleich zu Placebo bei gesunden Männern beeinflusst.

Nach Aufnahme und Baseline-Screening wird eine Gruppe gesunder Männer mit normalem Büroblutdruck randomisiert entweder für eine 4-wöchige Behandlung mit dem Medikament Kaleorid®, 750 mg, 3 Tabletten 3-mal täglich oder für eine 4-wöchige Behandlung mit Placebo-Tabletten, 3-mal 3 Tabletten täglich.

Am 26. Tag des ersten Behandlungszeitraums treffen sich die Studienteilnehmer im Krankenhaus und erhalten die Ausrüstung zur ambulanten 24-Stunden-Blutdruckmessung und zur Entnahme einer 48-Stunden-Urinprobe. Am selben Tag wird eine Blutentnahme, ein Elektrokardiogramm (EKG) und eine Fettbiopsie aus der Gesäßregion durchgeführt.

Am Tag 28 der ersten Behandlungsperiode treffen sich die Studienteilnehmer wieder im Krankenhaus. An diesem Tag soll weiter getestet werden mit der intravenösen Ang II-Infusion mit anschließender kontinuierlicher Messung des Blutdrucks und der Aldosteron-Reaktion (unter Verwendung von Blutproben). Vor, während und nach der intravenösen Ang II-Infusion wird der Blutdruck mittels Fingerplethysmographie und konventioneller Brachialblutdruckmessung gemessen. Der Gefäßtonus vor, während und nach der intravenösen Ang II-Infusion wird mithilfe von Impedanzkardiographie, Fingerplethysmographie und Doppler-Ultraschallmessungen des Blutflusses bewertet.

Nach dieser ersten Behandlungs- und Testphase wird eine Auswaschphase von zwei Wochen eingelegt. Nach zwei Wochen Auswaschung wechseln die Studienteilnehmer und beginnen die Behandlung erneut (zweite Behandlungsperiode). Die zuvor mit Kaleorid® behandelten Personen werden zu mit Placebo behandelten Personen, und die zuvor mit Placebo behandelten Personen werden zu mit Kaleorid® behandelten Personen. Nach weiteren 4 Behandlungswochen werden die gleichen Tests wie nach der ersten Behandlungsperiode wiederholt.

Prüfpräparate, Randomisierung, Verblindung und Statistik:

Das Medikament Kaleorid® und die Placebo-Tabletten bilden die Prüfpräparate in dieser klinischen Studie am Menschen. Das Medikament Kaleorid® wird von der regionalen Apotheke der Hauptstadtregion Dänemarks gekauft und geliefert. Die Placebotabletten werden von der regionalen Apotheke der dänischen Hauptstadtregion hergestellt und geliefert. Dieselbe Apotheke ist für die Randomisierung der Behandlung, die Verpackung der Prüfpräparate und die Etikettierung der Prüfpräparate verantwortlich. Die gelieferten Tablettenbehälter sind nicht mit Inhalt beschriftet, daher ist die Behandlung sowohl für Studienteilnehmer als auch Prüfer verblindet geplant – also gewollt doppelblind.

Da es sich bei dem Design der Studie um ein Cross-Over-Design handelt, ist geplant, Statistiken für gepaarte Daten zur Auswertung der Ergebnisse heranzuziehen. Eine Leistungsberechnung zum primären Endpunkt wurde nach Standardkriterien durchgeführt und 25 Studienteilnehmer sind ausreichend.

Experimentelle Verfahren:

Tag 7 Am Tag 7 in beiden Behandlungsperioden wird den Studienteilnehmern eine Blutprobe entnommen, um Kalium, Natrium, Kreatinin und eGFR zu messen. Dies ist lediglich eine Sicherheitsblutprobe, um zu testen, ob die Studienteilnehmer die Prüfpräparate vertragen und keine Hyperkaliämie entwickeln.

Tag 26 Am Tag 26 in beiden Behandlungsperioden treffen sich die Studienteilnehmer im Krankenhaus und erhalten die Ausrüstung, um einen ambulanten 24-Stunden-Blutdruck zu messen und eine 48-Stunden-Urinprobe zu sammeln. Am selben Tag wird eine Blutentnahme, ein Elektrokardiogramm (EKG) und eine Fettbiopsie aus der Gesäßregion durchgeführt.

Die Fettbiopsien werden von einem chirurgisch erfahrenen Arzt durchgeführt. Nach der Entnahme werden die Biopsien sofort in eiskalten physiologischen Puffer überführt und zum Labor des Forschungsinstituts Glostrup transportiert. Im Labor werden kleine Arteriolen in den Biopsien unter dem Mikroskop von Fett und Bindegewebe freipräpariert. Die sezierten Arteriolen werden in zylindrische Segmente von 1–2 mm Länge geschnitten, die entweder sofort für vasomotorische Reaktionsstudien verwendet oder für molekulare Studien bei –80°C gelagert werden. Für Untersuchungen der vasomotorischen Reaktion werden die isolierten Arteriolensegmente in einen Mulvany-Halpern-Drahtmyographen montiert, wodurch es möglich ist, die physiologische Reaktion des Gefäßes nach Zugabe verschiedener Hormone, z. Ang II. Die molekularen Studien bestehen aus quantitativer Echtzeit-PCR zur Quantifizierung der mRNA-Expression der relevanten Rezeptorgene, Western Blot zur Analyse der Rezeptorproteinexpression und Immunhistochemie zur Analyse der Rezeptorlokalisierung.

Tag 28 Am Tag 28 in beiden Behandlungsperioden treffen sich die Studienteilnehmer wieder im Krankenhaus. Nach Rückgabe der Geräte für die ambulante 24-Stunden-Blutmessung und der Urinprobe werden die Studienteilnehmer mit der intravenösen Ang-II-Infusion getestet. Die Ang II-Infusion wird in Rückenlage des Studienteilnehmers durchgeführt. Die Ang II-Infusion wird intravenös in einer Dosierung von 5 ng/kg/min für 30 min verabreicht. Die gewählte Dosierung und Dauer der Anwendung basiert auf anderen Studien und ist sicher (16-18). Vor, während und nach der Ang II-Infusion werden Blutproben aus einem anderen intravenösen Zugang entnommen, um das Blut auf S-Aldosteron, P-Angiotensin II, Plasma-Renin-Aktivität, P-Epinephrin, P-Noradrenalin und N-PRO-ANP zu analysieren.

Vor, während und nach der Infusion werden die Studienteilnehmer engmaschig überwacht. Der Blutdruck wird mit der konventionellen Brachialblutdruckmessung gemessen, aber auch mit der Fingerplethysmographie, die eine kontinuierliche Blutdruckbeurteilung ermöglicht. Kontinuierliche Impedanzkardiographie liefert eine kontinuierliche Beurteilung des Herzzeitvolumens und zusammen mit dem Blutdruck können wir den gesamten peripheren Widerstand während der Ang II-Infusion abschätzen. Zusätzlich wird der Blutfluss in den zentralen Arterien des Abdomens mit Doppler-Ultraschall gemessen.

Praktische Machbarkeit Dies ist eine klinische Studie mit Arzneimitteln am Menschen. Die Studie ist von der dänischen Gesundheits- und Arzneimittelbehörde genehmigt und in der EudraCT-Datenbank mit der EudraCT-Nummer registriert: 2013-004460-66.

Nach geltendem Recht müssen klinische Prüfungen mit Arzneimitteln am Menschen den Regeln der GCP (Good Clinical Practice) folgen. Dementsprechend wird die Studie von der GCP-Einheit des Universitätsklinikums Kopenhagen überwacht.

Die Studie wurde von The Committees on Health Research Ethics in der Hauptstadtregion Dänemarks genehmigt.

Abschließend haben alle erforderlichen Behörden die Studie genehmigt.

Finanzierung Diese Studie wird von der Danish Heart Foundation unterstützt.