Suun kautta otettavan ehkäisypillerin poiston kääntyvät vaikutukset serotonergiseen hermovälitykseen (REVERSE)

• Tausta:

Suuret rekisteripohjaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että yhdistettyjen ehkäisypillerien (COC) aloittaminen liittyy lisääntyneeseen riskiin masennusjaksojen kehittymiselle. Tämän yhteyden biologiset mekanismit ovat edelleen epäselviä, mutta muutokset serotoniinijärjestelmässä aivoissa saattavat olla osallisena. Tutkijat ovat osoittaneet, että COC:n käyttö vähentää terveiden naisten aivojen globaalia serotoniini 4 -reseptori (5-HT4R) tasoa. Tämän eron suuruus on verrattavissa siihen, mitä on havaittu masennuspotilailla verrattuna terveisiin kontrolliryhmään.

Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää, johtaako COC:n lopettaminen (COCd) 5-HT4R-tasojen palautumiseen aivoissa ja minkä aikataulun puitteissa tämä saattaa tapahtua. Lisäksi tutkitaan muita mahdollisia COC:n lopettamisen neurobiologisia vaikutuksia ja miten nämä liittyvät merkittäviin mielentilojen piirteisiin, kuten mielialaan, muistitoimintoon ja seksuaaliseen haluun. Odotamme, että tämä työ edistää merkittävästi ymmärrystä siitä, ovatko COC:n vaikutukset serotonergiseen aivobiologiaan palautuvia ja voisivatko tällaiset oivallukset tarjota uusia ehkäiseviä ja terapeuttisia mahdollisuuksia masennuksen hoidossa.

- Tutkimussuunnittelu: Tutkijat suorittavat satunnaistetun kontrolloidun kokeen, jossa arvioidaan aivomuutoksia COC:n lopettamisen jälkeen enintään vuoden aikana. Tutkijat ottavat mukaan jopa 60 terveellä naista (tai kunnes 25 naista on suorittanut seurannan kummassakin ryhmässä) iältään 18–39 vuotta, jotka käyttävät toisen sukupolven COC:ta (sisältää 150 ug levonorgestreelia ja 30 ug etinyyliestradiolia) ja ovat tehneet tätä vähintään kolme kuukautta. Osallistujat käyvät läpi saman tutkimusohjelman alku- ja seurantamittauksissa, joka sisältää PET- (vain COC:n lopettajat) ja MRI/fMRI-aivoskannaukset, suun glukoosinsietokokeen, neuropsykologiset testit, veri-, sylki- ja ulostenäytteiden keräämisen sekä kyselylomakkeiden täyttämisen erilaisista piirteisiin ja tilaan liittyvistä mittareista, mukaan lukien kuukausi alku- ja seurantamittauksissa päivittäisiä kyselyitä, jotka mittaavat mielialan/affektin, seksuaalisen halun ja unenlaadun psykometriikkaa.

Seurantamittauksen ajankohta määräytyy sovitetun ryhmäsekvenssisuunnittelun mukaisesti; ensimmäiset 15 COC:n lopettajaa ja 15 COC:n jatkajaa jaetaan viikkojen 8–24 välille lopettamisen/jatkamisen jälkeen. Tämän jälkeen suunniteltu PET-tuloksen arviointi määrittää, jaetaanko viimeiset 10 COC:n lopettajaa ja 10 jatkajaa seurantaan viikkojen 1–7 tai 8–52 välille lopettamisen jälkeen (katso lisätiedot "Tilastollisen analyysin suunnitelma" -osiosta). Tämä menettely mahdollistaa viimeisimpien skannausten informoidun ajankohdan valinnan, jotta 5-HT4R-tasojen palautumisaikaa voidaan arvioida paremmin. COC:n jatkamiseen (COCc) osoitetuilla naisilla seuranta-aikapiste sovitetaan suunnilleen COC:n lopettajan kanssa. Lisäksi seurannan ajankohta on aktiivisen pillerivaiheen aikana COC:n jatkajille ja follikulaarivaiheen aikana COC:n lopettajille, jos kuukautiskierto on palautunut. Tämä suunnitellaan perustuen pillerikiertoon (COC:n jatkajat) ja raportoituun ensimmäiseen vuorokautena, kuukautiskierron pituuteen ja LH-testeihin seurannan aikana (COC:n lopettajat). Jälkimmäisessä tapauksessa seurantapäivän säätöä voi tapahtua epäsäännöllisten kiertojen vuoksi. Koska kunkin osallistujan seurantamittauksen ajankohta on myös sovitettava henkilökohtaiseen kalenteriin ja skannausaikojen saatavuuteen, sallimme seurannan poikkeavan suunnitelluista kierropäivistä.

- Satunnaistaminen: Osallistujat satunnaistetaan suhteessa 1:1 satunnaisilla lohkokooilla (esim. 2, 4, 6 ja 8) joko COCd- tai COCc-ryhmään. Satunnaistamisen suorittaa Neurobiology Research Unitin (Rigshospitalet, Tanska) hallintotyöntekijä, joka ei muuten ole mukana tutkimuksessa tai rekrytoinnissa.

- Noudattamisen arviointi: Pillerien laskenta suoritetaan jokaisella pillerikiertokerralla. Osallistujien on ilmoitettava tutkijoille, jos he unohtavat ottaa pillerin tutkimuksen aikana. Noudattamattomuudeksi määritellään >2 unohtunutta pilleriä kierron aikana. Jos enemmän kuin kaksi pilleriä unohtuu alku- tai seurantapillerikierron aikana, osallistujalta kysytään, ovatko he halukkaita siirtämään arviointinsa seuraavalle pillerikierrolle.

- Tilastollisen analyysin suunnitelma: Tutkijat käyttävät ryhmäsekvenssisuunnittelua, jossa he suunnittelevat suorittavansa kaksi peräkkäistä analyysia, mukaan lukien yksi välianalyysi sen jälkeen, kun 60 % PET-skannauksista on saatu (eli kun 15 osallistujaa on PET-skannattu alku- ja seurantamittauksissa viikkojen 8–24 välillä) päättääkseen, pitäisikö viimeisten 10 osallistujan skannata uudelleen viikkojen 1–7 vai 8–52 välillä. Jos nollahypoteesi hylätään (eli he havaitsevat muutoksen alkumittaukseen verrattuna) välianalyysissä, viimeiset 10 osallistujaa skannataan viikkojen 1–7 välillä COC:n lopettamisen jälkeen, mutta jos sitä ei hylätä (eli he eivät havaitse muutosta alkumittaukseen verrattuna), he skannataan viikkojen 8–52 välillä COC:n lopettamisen jälkeen. Vain jälkimmäisessä tapauksessa kaikki skannaukset sisällytetään pääasialliseen tavoitetestiin, eli selvittääkseen, onko 5-HT4R:n sitoutumisessa lisäystä caudatuksessa, putamenissa ja hippokampuksessa alkumittauksesta viikkojen 8 tai pidemmän ajan kuluttua COC:n lopettamisen jälkeen (ensimmäisessä tapauksessa nollahypoteesi olisi jo hylätty 15 osallistujalla). Kompensoidakseen kahden suunnitellun testin aiheuttaman inflaation tyypin I virheessä, he korjaavat kunkin testin alfatason (merkitsevyystason) käyttämällä alfa-kulutusfunktiota (α*(t) = α ln(1 + (e - 1)t), joka on samanlainen kuin Pocock-korjaus, mutta analyysin ajankohtaa ei tarvitse määritellä etukäteen, eli se on joustavampi odottamattomien datankeruun ongelmien tapauksessa. Päätöksestä jakaa viimeiset 10 skannausta aikaisin tai myöhään he pystyvät optimoimaan skannausten ajankohdan, jotta voimme määrittää, minkä aikakehyksen puitteissa 5-HT4R-taso palautuu ikään korjattuun tasoon, joka havaittiin noin 18 esimenopausaalisessa naisessa, jotka eivät olleet koskaan käyttäneet hormonaalista ehkäisyä (toissijainen hypoteesi).

Testatakseen pääasiallisen hypoteesin he suorittavat yksisuuntaisen testin käyttämällä latenttia muuttujamallia logaritmisesti muunnetuille 5-HT4R:n sitoutumispotentiaaleille caudatuksessa, putamenissa ja hippokampuksessa arvioidakseen muutoksen alkumittauksesta COC:n lopettamisen jälkeen säädettynä ruiskutetun merkkiaineen massan muutoksella painokiloa kohti. Säädetyt p-arvot, luottamusvälit ja mediaaniharhattomat estimaatit lasketaan vaiheittaisen järjestyksen mukaisesti.

Testatakseen toissijaisen hypoteesin he ensin mallintavat kaksi latenttia muuttujamallia, joista toinen määrittää takaisinmuunnetun muutoksen globaalin 5-HT4R:n sitoutumisen logaritmissa seurannan ja alkumittauksen välillä ja toinen määrittää takaisinmuunnetun eron globaalin 5-HT4R:n sitoutumisen logaritmissa esimenopausaalisten naisten, jotka eivät ole koskaan käyttäneet hormonaalista ehkäisyä (eli toinen kohortti), ja alkumittauksen (eli nykyisen kohortin) välillä. Molemmat latentit muuttujat estimoidaan kaikkialla caudatuksessa, putamenissa ja hippokampuksessa, joita ensimmäisessä mallissa säädetään ruiskutetun merkkiaineen massan muutoksella painokiloa kohti, ja toisessa mallissa ruiskutetun merkkiaineen massalla painokiloa kohti ja iällä keskitettynä seurannan keski-iän ympärille (eli nykyiselle kohortille). Tämän jälkeen he arvioivat globaalin 5-HT4R:n sitoutumisen muutosta ajan myötä käyttämällä takaisinmuunnettuja estimaatteja muutoksesta (merkitty Y) funktiona lopettamisesta kuluneesta ajasta (merkitty x) käyttäen seuraavaa logaritmista mallia: Y(x)=(Ymax*Y0)/((Ymax-Y0)*e^((-k*x) )+Y0 ) , jossa vain nopeusvakio k sovitetaan käyttämällä 'globaalin sitoutumisen muutosta' ja epälineaarisia pienimmän neliösumman menetelmiä. Muut kaksi parametria Y0 ja Ymax asetetaan vastaavasti arvoon 1 ja toisen latentin muuttujamallin takaisinmuunnetun keskiarvon globaaliin 5-HT4R-eroon. Perustuen sovitettuun malliin estimoimme ajan x siten, että mallinnettu keskimuutos, Y(x), on yhtä suuri kuin 90 % toisessa latentissa muuttujamallissa havaittusta keskiarvon globaalista erosta (Y0+0,9·(Ymax-Y0)/Y0) antaaksemme estimaatin siitä, milloin 5-HT4R:n sitoutuminen on "palautunut". Jos mallin sovitus on huono, arvioidaan vaihtoehtoisia malleja, mukaan lukien logaritminen malli ilman ennalta määriteltyä Ymax:ia (eli se estimoidaan mallilla) tai lineaarinen malli ajalla logaritmisella tai ei-logaritmisella asteikolla. Jos lineaarista mallia käytetään, palautumisaika on aikapisteessä, jossa lineaarinen funktio on yhtä suuri kuin Ymax.

Alakohtaisille hypoteeseille (katso hypoteesit alla) vertaamme muutospisteitä säädettyinä alkumittauksen arvoilla (paitsi muistin koodauksen fMRI-alueella, jossa kerätään vain seurantadataa). Jos osoittautuu tarpeelliseksi poiketa alkuperäisestä tilastollisesta suunnitelmasta, raportoimme tästä yksityiskohtaisesti kaikissa tämän tutkimuksen julkaisuissa.

- Otoskoko laskelma: Laskelmat perustuvat 40 esimenopausaalisen naisen 5-HT4R:n sitoutumisen intra-subjektiiviseen vaihteluun skannaus-uudelleenskannauksessa osoittavat, että kahdella suunnitellulla peräkkäisellä analyysillä, mukaan lukien 60 % ja 100 % suunnitelluista skannauksista, ja voimalla 80 %, kokonaisella halutulla tyypin I virheenopeudella 0.05 (yksisuuntainen), alfatasot olisivat 0.035 ja 0.028 väli- ja loppuanalyysissä vastaavasti. Näillä pystymme havaitsemaan eron 8.2–9.5 % (välianalyysi) ja 6.5–7.5 % (loppuanalyysi) sitoutumispotentiaalissa caudatuksessa, putamenissa ja hippokampuksessa väli- ja loppuanalyysissä vastaavasti. Otamme mukaan jopa 60 osallistujaa (tai kunnes vähintään 25 on suorittanut alku- ja seurantamittaukset molemmissa ryhmissä) sallien 20 %:n keskeyttämisprosentin. Pääanalyysit käsitellään täydellisenä tapausanalyysinä. Puuttuva data sekä keskeyttäjät raportoidaan asianomaisissa julkaisuissa.

• Hypoteesit:

• Päähypoteesi:

  5-HT4R:n sitoutuminen caudatuksessa, putamenissa ja hippokampuksessa kasvaa alkumittauksesta seurantaan ≥ viikko 8 COC:n lopettamisen jälkeen.

• Toissijaiset hypoteesit:

  5-HT4R:n sitoutuminen caudatuksessa, putamenissa ja hippokampuksessa on 'palautunut' 12 kuukauden kuluessa COC:n lopettamisesta tasolle, joka havaittiin esimenopausaalisilla naisilla, jotka eivät ole koskaan käyttäneet hormonaalista ehkäisyä.

• Lisäalakohtaiset hypoteesit
• Muistin koodaus I. COCd verrattuna COCc:hen parantaa verbaalista muistisuoritusta. II. COCd verrattuna COCc:hen johtaa suurempaan hippokampaaliseen aivoaktiivisuuteen muistin koodaustyön aikana.
• Insuliiniherkkyys III. COCd verrattuna COCc:hen parantaa perifeeristä ja aivojen insuliiniherkkyyttä. IV. COCd verrattuna COCc:hen johtaa suurempaan hypotalamuksen BOLD-signaalin vähenemiseen suun glukoosikuormituksen jälkeen.
• Hedoninen terveys V. COCd verrattuna COCc:hen lisää striataalista palkkiovasteita VI. COCd verrattuna COCc:hen lisää seksuaalista halua
• Ahdistuneisuus VII. COCd verrattuna COCc:hen vähentää ahdistuneisuustasoja.
• Hypotalamus-aivolisäkkeen-lisämunuaiskuoren dynamiikka VIII. COCd verrattuna COCc:hen lisää kortisolin heräämisvaste.
• Tulehdusjärjestelmä IX. COCd verrattuna COCc:hen vähentää ekstraneuronaalista keski-diffusiviteettia. XI: COCd verrattuna COCc:hen lisää kynureenihappoa ja kynureenihapon/kvinolinihapon suhdetta ja vähentää pro-inflammatorisia merkkiaineita.
• Aivorakenne XII. COCd verrattuna COCc:hen johtaa harmaan aineen tilavuuksien kasvuun (para)hippokampuksessa ja prefrontaalikorteksissa.
• Ei-tavoiteorientoitunut aivoverkkojen organisointi XIII. COCd verrattuna COCc:hen muuttaa lepotilan funktionaalista kytkentää aivoverkoissa.
• Suoliston mikrobistoa XIV. COCd verrattuna COCc:hen muuttaa suoliston mikrobistoa ja suoliston mikrobistosta peräisin olevia metaboliitteja.
• Uni:

XV: COCd verrattuna COCc:hen parantaa unenlaatua.

• Eettiset näkökohdat:

Säteilyaltistus PET-skannausten aikana: Kokonaisaltistus ei ylitä 10 mSv, mikä vastaa 3 vuoden luonnollista taustasäteilyä Tanskassa, mikä tulisi nähdä tämän tutkimuksen tuottaman uuden tiedon valossa.

Riski tahattomille raskauksille COCd-ryhmässä. COC:n lopettavat pystyvät käyttämään muita varotoimia ja heille kerrotaan perusteellisesti käyttää suojaa yhdynnän aikana. Tätä varten tarjoamme kondomeja ilmaiseksi tutkimusjakson aikana.

Tutkimus suoritetaan Helsingin julistuksen mukaisesti.