Phänotypisierung von Reaktionen auf systemische Kortikosteroide bei der Behandlung von Asthmaanfällen (PRISMA)

Forschungshintergrund und Begründung

Asthmaanfälle werden grob als eine Verschlechterung der Symptome und/oder der Lungenfunktion gegenüber dem Ausgangswert definiert. Im Gegensatz dazu basiert die strengere Klassifizierung der Anfallsschwere auf der Entscheidung zur Behandlung: Eine schwere Episode erfordert ≥3 Tage orale Kortikosteroide und/oder einen Krankenhausaufenthalt. Schwere Asthmaanfälle führen zu erheblicher Morbidität, Inanspruchnahme der Gesundheitsversorgung und vermeidbaren Todesfällen. Trotz wachsender Belege für die Heterogenität der Mechanismen, die Asthmaanfälle auslösen, hat sich der Behandlungsstandard bei akutem Asthma seit 30 Jahren nicht verändert. Es handelt sich um eine Einheitsbehandlung mit oralen Kortikosteroiden und häufig Antibiotika.

Daten einer Querschnittsanalyse von schwerem Asthma im stabilen Zustand zeigten den komplementären und potenziell additiven Wert von Blut-Eosinophilen und FeNO. In dieser Studie an einer Kohorte von Patienten mit schwerem Asthma, die nachweislich eine hohe Therapietreue mit hochintensiver Kortikosteroidtherapie zeigten, wurde gezeigt, dass Blut-Eosinophile und FeNO-Unterdrückung mechanistische Informationen über zwei verschiedene Immunkompartimente liefern: Blut-Eosinophile spiegeln den systemischen Pool von wider Effektorzellen und zirkulierendes IL-5; wohingegen FeNO mit Typ-2-Zytokinen, Chemokinen, Alarminen und eosinophilen Entzündungen in den Atemwegen korreliert.

Darüber hinaus zeigten epidemiologische Arbeiten zur Untersuchung der jährlichen Häufigkeit schwerer Asthmaanfälle im Kontrollarm randomisierter klinischer Studien, dass die Baseline-Blut-Eosinophilen und FeNO einen additiven Wert für die Vorhersage von Asthmaanfällen haben. In diesen Studienpopulationen war ein erhöhter FeNO-Ausgangswert (≥ 50 vs. < 25 ppb) mit der doppelten Häufigkeit schwerer Asthmaanfälle bei Patienten mit ähnlicher Bluteosinophilie (≥ 0,30 × 109/l) verbunden. Weitere Analysen ergaben, dass das durch beide Biomarker verursachte erhöhte Risiko für Asthmaanfälle durch eine gezielte entzündungshemmende Typ-2-Therapie beseitigt wurde.

Bei akutem Asthma haben zwei Studien die Heterogenität der Anfälle dokumentiert. Dennoch standen die Behandlungsreaktionen auf akute systemische Kortikosteroid- und Antibiotikakuren nicht in Zusammenhang mit dem Typ-2-Entzündungsphänotyp bzw. dem Vorliegen einer Atemwegsinfektion. Darüber hinaus fehlen Beweise für akute Point-of-Care-Biomarker-Bewertungen, obwohl Asthmaanfälle häufig bei Allgemeinmedizinern auftreten und isolierte Gemeinschaften unverhältnismäßig stark betreffen.

STUDIENHYPOTHESE

Basierend auf früheren Erkenntnissen über chronisch stabiles Asthma und Berichten, dass Asthmaanfälle heterogene Ereignisse sind, wird die Hypothese aufgestellt, dass die Behandlungsreaktionen auf systemische Kortikosteroide bei akutem Asthma je nach dem zugrunde liegenden entzündlichen Phänotyp variieren. Insbesondere wird spekuliert, dass Typ-2-Entzündungsereignisse (identifiziert durch erhöhte EOS- und FeNO-Werte im Blut) am meisten von Kortikosteroiden profitieren und dass Ereignisse mit niedrigen Typ-2-Biomarkern eine weniger objektive klinische und biologische entzündungshemmende Reaktion, aber möglicherweise höhere Raten haben einer Atemwegsinfektion oder -funktionsstörung.

Eine kritische Sekundärhypothese dieser Studie ist, dass POC-Entzündungs- und mikrobiologische Beurteilungen bei akutem Asthma möglich, akzeptabel und zuverlässig sind. Die Konsequenzen solcher Erkenntnisse wären eine Ausweitung der Biomarker-gesteuerten Asthmabehandlung auf die Primärversorgung und abgelegene Gebiete und würden so die Bemühungen zur Stewardship bei Kortikosteroiden und Antibiotika unterstützen.

STUDIENDESIGN

Die Studie wird im Forschungszentrum des Centre Hospitalier Universitaire de Sherbrooke (CHUS) durchgeführt. Dies ist keine klinische Studie; Systemische Kortikosteroide sind die Standardbehandlung bei Asthmaanfällen und werden nach Bedarf verabreicht.

TEILNEHMER

Patienten, die in die Primäranalyse einbezogen werden und auf die angestrebte Stichprobengröße angerechnet werden, müssen über einen objektiven Nachweis von Asthma gemäß den internationalen Richtlinien verfügen: entweder basierend auf der Krankenakte, der Variabilität der Atemfunktion zwischen den Studienbesuchen 1 und 2 oder mit einer klinischen Diagnose erforderlicher Folgetest, der vom Studienrespirologen angeordnet und nach der Studienteilnahme durchgeführt wird. Unbestätigte Asthmatikerdaten werden gemeldet, aber nicht in der Primäranalyse verwendet.

Alle Teilnehmer (± ihre Eltern oder ihr gesetzlicher Betreuer) müssen eine Einverständniserklärung für das primäre Studienprotokoll abgeben. Patienten, die nicht an der Erfassung der Tagebuchkartendaten für den Heimüberwachungszeitraum teilnehmen können oder sich weigern, können weiterhin an allen anderen Studienverfahren teilnehmen.

STUDIENBESUCHE

Der erste Besuch findet am Tag 0 des Asthmaanfalls statt, mit oralem Prednison, das von der örtlichen Apotheke ausgegeben wird (40 mg x 7 Tage); Besuch zwei findet am siebten Tag statt; Eine webbasierte Umfrage wird 90 Tage später versendet.

Die gleichzeitige Anwendung von Antibiotika wird nur bei Patienten mit ≥1 der folgenden Kriterien in Betracht gezogen: C-reaktives Protein > 20 mg/L, Procalcitonin > 0,25 µg/L oder positive Sputumkultur oder Multiplex-POC-Test für den signifikanten bakteriellen Erreger.

Gesunde Kontrollpersonen nehmen an einem Besuch teil.

Alle Studienbesuche werden am Morgen durchgeführt, um den störenden Effekt der zirkadianen Variation von Typ-2-Entzündungsbiomarkern zu vermeiden.

• Besuch 1 Während des etwa zweistündigen Studienbesuchs werden multimodale Bewertungen durchgeführt.
• Besuch 2: Darüber hinaus wird ein Patientenzufriedenheitswert ermittelt und die Erlaubnis erteilt, den Hausarzt des Patienten für eine ärztliche Befragung zu POC-Tests zu kontaktieren.
• Besuch 3 Neunzig Tage nach Besuch 2 werden die Patienten per E-Mail kontaktiert, um ein schnelles webbasiertes Umfrageformular auszufüllen.

ATEMWEGE-FORSCHUNG, LABORANALYSEN

Die Studie wird eng mit der lokalen Biobank des Quebec Respiratory Health Research Network verbunden sein. Dies wird in Zusammenarbeit mit dem mikrobiologischen Forschungslabor Lévesque-Martin von Sherbrooke und der RNOmics-Plattform der Université de Sherbrooke durchgeführt.

Nasosorptionsstreifen werden mit NELF geschleudert, durch ein Kunststoffnetz eluiert und dann eingefroren (-80 °C).

Das Sputum wird wie zuvor beschrieben mit Dulbeccos phosphatgepufferter Kochsalzlösung (DPBS) eluiertem Sputumüberstand verarbeitet, der vor der differenziellen Zellzählung eingefroren wird.

Vollblut wird in Serum-, Plasma-, Buffy-Coat- und Vollblutproben aufgeteilt und eingefroren.

Der Nasenabstrich wird sofort mit dem ultraschnellen molekularen Test ID NOW analysiert, um SaRS-CoV2 auszuschließen.

Ein Nasopharyngealabstrich beim ersten Besuch wird mithilfe einer Point-of-Care-Multiplex-PCR auf 19 Atemwegsviren und -bakterien analysiert (unter Verwendung des BIOFIRE® Respiratory Panels – wird nicht wiederholt, wenn RP2.1-EZ zur Verfügung gestellt wird), um andere infektiöse Faktoren zu identifizieren der Angriff.

Bei den anderen Nasopharyngealbürsten und Sputumstopfen wird die RNA stabilisiert und dann eingefroren (2x in RNA-Protect und 1x schockgefroren).

Wenn bei Besuch 1 ausreichend Sputum produziert wird, wird ein Sputumpfropfen zur konventionellen Bakterienkultur geschickt und bis zu drei weitere Pfropfen werden eingefroren (2x schockgefroren, 1x in 10 % Glycerin). Urinproben werden eingefroren.

STATISTISCHE ANALYSEN

Beschreibende Statistiken werden für die gesamte Stichprobe erstellt und nach Gruppen getrennt (d. h. Häufigkeiten und Prozentsätze für kategorial, Mittelwert und Standardabweichung (SD) für normalverteilte kontinuierliche, Median- und Interquartilbereich für schiefe kontinuierliche). Die Normalität der Variablen wird visuell anhand von Q-Q-Diagrammen und Histogrammen bewertet.

Die demografischen Daten werden zwischen Asthmatikern und gesunden Kontrollpersonen verglichen, wobei ungepaarte T-Tests (Mann-Whitney) für kontinuierliche Variablen und Chi-Quadrat-Tests (exakter Fisher-Test) für kategoriale Variablen verwendet werden. Für fehlende Daten sind keine Imputationsmethoden vorgesehen. Häufigkeiten und Prozentsätze fehlender Daten werden angezeigt, und für betroffene Analysen wird eine listenweise Löschung durchgeführt.

Die bei Asthmatikern durchgeführte Primäranalyse bewertet die Veränderung des FEV1.

Um den Einfluss potenziell verwirrender Variablen zu berücksichtigen, werden einfache und multiple lineare Regressionsmodelle für beide unabhängigen Variablen (Blut-Eosinophile und FeNO) erstellt. Berücksichtigte Störfaktoren sind Alter, Geschlecht bei der Geburt, Body-Mass-Index, atopischer Status, Serum-IgE, asiatische Rasse, Nasenpolypose, Rauchergeschichte, Charlson-Index, Behandlungsintensität zu Studienbeginn, Exazerbationsgeschichte in den letzten 12 Monaten und ACQ-5.

Im endgültigen multivariablen Modell werden nur Störfaktoren berücksichtigt, die mit FEV1 assoziiert sind (p < 0,1). Modellannahmen (Linearität, Normalität der Residuen und Homoskedastizität) werden bewertet und die Modelle werden im Falle einer Verletzung angepasst.

Die Koeffizienten werden mit ihren jeweiligen Transformationen und 95 %-Konfidenzintervallen dargestellt.

Sekundäranalysen umfassen:

• Änderung anderer Spirometriewerte (FVC, FEV1/FVC)
• Veränderung der Symptomwerte (VAS-Dyspnoe-Rating, ACQ-5)
• Änderung der Oszillometrie (R5-20)

Alle Statistiken werden mit einem zweiseitigen α von 0,05 und, wenn mehrere Entzündungsmediatoren getestet werden, unter Kontrolle einer Falscherkennungsrate <0,05 analysiert [54]. Statistische Analysen werden mit SPSS (SPSS Inc, USA), RStudio 2021.09.01 Build 372 (RStudio, USA) mit R v4.1.2 durchgeführt (R Foundation) und GraphPad Prism (GraphPad Software, USA).

PROBENGRÖSSE UND MACHBARKEIT

Für die Primäranalyse (Ziel 1) müssen 47 Asthmaanfälle ausgewertet werden, um Korrelationskoeffizienten r≥0,40 mit einem zweiseitigen p-Wert <0,05 und 80 % Power zu identifizieren. Dieser konservative Ansatz wird es uns ermöglichen, das Vorhandensein einer Überanpassung zu reduzieren, wenn wir maximal 5 unabhängige Variablen im multivariablen Modell berücksichtigen und dabei der Faustregel von 10 Beobachtungen pro Prädiktor folgen.

Die Sekundäranalysen sind explorativ.