Pilottitutkimus D-vitamiinilisän vaikutuksista mitokondrioiden bioenergetiikkaan vanhemmilla aikuisilla

Viimeisten kahden vuosikymmenen aikana D-vitamiinin rooli on laajentunut luuston terveyttä pidemmälle kattamaan laajan valikoiman biologisia toimintoja, jotka ovat tärkeitä iäkkäiden aikuisten lihasten toiminnalle. Alhaiset 25-hydroksi-D-vitamiinin (25[OH]D) pitoisuudet (<30 ng/ml) liittyvät alaraajojen lihasheikkouteen, heikentyneeseen fyysiseen suorituskykyyn ja hitaampaan kävelynopeuteen, (1-8) tunnetuihin vamman riskitekijöihin.(9) -15) Alhaiset 25(OH)D-pitoisuudet iäkkäillä aikuisilla on myös liitetty heikkouteen sekä yksittäisiin heikkouden komponentteihin, mukaan lukien lihasheikkous, hidas kävelynopeus ja uupumus/väsymys.(16-18) Kliiniset löydökset D-vitamiinin puutteesta (25(OH)D <12 ng/ml) sisältävät proksimaalisen lihasheikkouden, lihaskivun ja kävelyhäiriöt, jotka usein korjataan D-vitamiinilisällä.(19;20) D-vitamiinin vaikutuksia lihasten toiminnan taustalla oleviin mekanismeihin ei kuitenkaan tunneta hyvin. Viimeaikaiset todisteet tukevat D-vitamiinin roolia luustolihasten mitokondrioiden aineenvaihdunnassa. Käytettäessä 31P-MRS-kuvausta, mitokondrioiden maksimaalisen oksidatiivisen fosforylaation (OXPHOS) on raportoitu lisääntyneen D-vitamiinilisän jälkeen (21). Siten oletamme, että lihasheikkous ja hidas kävelynopeus yksilöillä, joilla on alhainen 25(OH)D-pitoisuus, voivat osittain johtua heikentyneestä OXPHOS-aktiivisuudesta ja alhaisemmasta ATP-tuotannosta luurankolihasten mitokondrioissa.

D-vitamiinin puutos on yleinen iäkkäillä aikuisilla, ja se vaihtelee noin 1/3 - 3/4 yhteisössä asuvista ≥70-vuotiaista aikuisista riippuen käytetystä raja-arvosta (25(OH)D <20 ng/ml tai <30 ng /ml, vastaavasti).(22;23) Samalla tavalla bioenergian heikkeneminen liittyy laajalti ikääntymiseen.(24) Näin ollen D-vitamiinin ja mitokondrioiden bioenergeetiikan välisen yhteyden tutkiminen voi parantaa ymmärrystämme taustalla olevista mekanismeista ja mahdollisista eduista, joita ikääntyneiden aikuisten alhaisten 25(OH)D-pitoisuuksien korjaaminen saa aikaan.

Tutkimuksen tavoitteena on saada alustavaa tietoa D3-vitamiinilisän avulla 25(OH)D-pitoisuuksien nostamisesta iäkkäillä aikuisilla, joilla on D-vitamiinin puutos ≥30 ng/ml:n vaikutuksesta 1) useiden verisolupopulaatioiden bioenergeettisiin profiileihin, luusto lihasten mitokondriot ja lihassäikeet sekä 2) luustolihasten mitokondriomassa ja biogeneesi.

Hypoteesi 1: Bioenergeettinen kapasiteetti sekä hengityshallinta lihasmitokondrioissa, lihassäikeissä ja verisoluissa paranevat 4 kuukauden D3-vitamiinilisän jälkeen.

Hypoteesi 2: Mitokondrioiden tärkeimpien proteiinien (VDAC/Porin ja COX4) ja mitokondrioiden biogeneesin säätelijöiden (PGC1a, SIRT1, SIRT3 ja TFAM) ilmentyminen on korkeampi 4 kuukauden D3-vitamiinilisän jälkeen.

Aiomme rekrytoida henkilöitä vain EVIDENCE-tutkimuksen (IRB00022395) näyttövirheistä. EVIDENCE-tutkimukseen otetaan mukaan 200 osallistujaa, joiden 25(OH)D-pitoisuudet ovat 18-<30 ng/ml. Niitä, joiden pitoisuudet ovat EVIDENCE-seulontakäynnillä 12-<18 ng/ml, pyydetään osallistumaan tähän pilottitutkimukseen. Hyödynnämme EVIDENCE-näyttö epäonnistuu, koska tämä on pilottitutkimus, jolla on rajoitettu rahoitus, seulontalaboratoriot (25(OH)D) ovat kalliita ja seulontaan tarvittava määrä olisi pilottitutkimuksessa kustannuksiltaan estävä, ja nämä kaksi tutkimusta ovat toimii samalla klinikalla saman henkilökunnan kanssa. Kaikki seulontatoimenpiteet suoritetaan EVIDENCE-tutkimuksen aikana, ja tämän tutkimuksen toimenpiteet aloitetaan lähtötilanteessa.

Kaikille henkilöille, jotka epäonnistuvat EVIDENCE-seulonnassa 25(OH)D-pitoisuudella 12–<18 ng/ml, ilmoitetaan, että he eivät ole kelvollisia EVIDENCE-tutkimukseen, ja heidät kutsutaan näiden tulosten kera. Jos he täyttävät kaikki samat kelpoisuuskriteerit tähän tutkimukseen, joka eliminoi osallistujat, joiden sairaudet voivat vaikuttaa heidän kykyynsä turvallisesti suorittaa hermo-lihastoiminnan testejä, käyttää D-vitamiinilisää tai tehdä lihasbiopsia, näille henkilöille ilmoitetaan, että meillä on toinen tutkimus niille, joiden D-vitamiinitasot ovat riittämättömät. Jos he ovat kiinnostuneita, heitä pyydetään tulemaan peruskäynnille (kunhan tämä käynti voi tapahtua 2 kuukauden sisällä heidän EVIDENCE-seulontakäynnistään). Henkilöt, jotka tekivät seulonnan yli 2 kuukautta sitten EVIDENCE-tutkimusta varten, eivät ole oikeutettuja tähän tutkimukseen, koska tehdyt laboratoriotyöt ja muut testit eivät välttämättä ole enää tarkkoja.