Reattività dell'asma acuto e polimorfismi dei recettori adrenergici B2

Le statistiche più recenti disponibili indicano che circa 22,2 milioni di persone negli Stati Uniti hanno l'asma. Di questi, circa il 55% ha subito almeno un attacco nell'anno precedente l'indagine, con 1,9 milioni di visite ai dipartimenti di emergenza e 497.000 ricoveri. La storia naturale dell'asma acuto è quella della risoluzione e il 70-80% delle persone elimina rapidamente l'ostruzione delle vie aeree dopo il trattamento con 7,5-10,0 mg di albuterolo nebulizzato. Tuttavia, esiste un sottogruppo di pazienti con episodi gravi ricorrenti che rispondono scarsamente a questo trattamento e richiedono il ricovero in ospedale per la risoluzione. Sebbene questi pazienti rappresentino una minoranza di asmatici, hanno una malattia persistente che rappresenta la stragrande maggioranza delle spese per cure urgenti. Eppure di loro non si sa praticamente nulla. Nella presente domanda, desideriamo testare l'ipotesi che questi individui facciano male con salbutamolo a causa di polimorfismi genetici dei loro recettori beta 2 adrenergici (β2AR) che influenzano la gravità e/o riducono la risposta ai broncodilatatori a breve durata d'azione.

Una possibilità di grande significato clinico è che i non-responder albuterolo abbiano differenze geneticamente determinate nel β2AR che riducono l'efficacia. Vari polimorfismi sono stati descritti in questo recettore con la massima attenzione dedicata alle sostituzioni di polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) nelle posizioni amminoacidiche 16 (arginina a glicina, Arg 16 Gly) e 27 (glutammina ad acido glutammico, Gln 27 Glu). Il recettore Gly 16 mostra una maggiore down-regulation in vitro dopo l'esposizione all'agonista, mentre l'allele Arg 16 è più resistente. L'allele Gly 16 è fortemente associato alle destabilizzazioni dell'asma come manifestato da sintomi notturni e da un aumentato rischio di gravità. Al contrario, l'omozigosi Arg/Arg in posizione 16 è stata associata a risultati peggiori in studi prospettici sull'uso regolare di β2 agonisti a breve durata d'azione. Questo fenomeno non è stato osservato negli asmatici che usavano l'albuterolo in base alle necessità o in quelli che erano omozigoti per la glicina. Poiché oltre il 90% dei soggetti nei nostri studi e in quelli di altri soggetti affetti da asma acuta assume questo farmaco di routine e la stragrande maggioranza viene trattata con esso in emergenza, la presenza dell'allele Arg/Arg potrebbe portare a risposte più scarse. È stato anche suggerito che questo polimorfismo possa anche produrre effetti simili con β2 agonisti a lunga durata d'azione. Ancora una volta, poiché una grande percentuale di pazienti asmatici usa cronicamente simpaticomimetici a lunga durata d'azione, questo fattore può avere un effetto contributivo. In alternativa, la farmacogenetica β2AR può essere del tutto irrilevante. Due studi hanno implicato che né i singoli genotipi nel codone 16, né gli aplotipi nel β2AR hanno alcun effetto sulla risposta broncodilatatoria acuta all'albuterolo o al salbutamolo. Tuttavia, poiché questi studi sono stati eseguiti su pazienti stabili, potrebbero non essere rappresentativi del gruppo non responsivo sopra descritto.

Nel presente studio proponiamo di basarci sui metodi precedenti che abbiamo utilizzato nella cura dell'asma acuto. Le valutazioni cliniche e i regimi di trattamento sono standardizzati utilizzando un percorso di cura come negli studi precedenti. I dati demografici, l'altezza, il peso, la razza, i sintomi, i segni, le precedenti anamnesi mediche e l'uso di farmaci di routine per il mese precedente prima della visita indice sono registrati su un foglio di assunzione. Otteniamo regolarmente informazioni sulla durata della malattia, la frequenza degli attacchi, i ricoveri, i ricoveri in terapia intensiva, le intubazioni e un elenco dei trigger generali e specifici per le riacutizzazioni. Registriamo anche farmaci per l'asma inclusi steroidi orali e inalatori, agonisti beta-adrenergici a breve e lunga durata d'azione, farmaci antileucotrieni, anticolinergici e metilxantine. Includiamo nelle nostre storie tutti i farmaci concomitanti inclusi colliri (beta-bloccanti e prostaglandine), farmaci cardiaci e antipertensivi, (agenti attivi beta-adrenergici e ACE inibitori. Chiediamo alle persone come stanno assumendo i loro farmaci per l'asma, ma non abbiamo modo di sapere se li stanno davvero usando come prescritto. Se i loro farmaci vengono ottenuti presso il nostro ospedale, potrebbe essere possibile determinare quante prescrizioni sono riempite, ma non ne sapremo ancora l'uso. Registriamo anche l'uso di droghe illecite come cocaina, eroina e OxyContin, ecc. L'indice di massa corporea (BMI) è calcolato come peso in Kg diviso per altezza in metri quadrati. L'obesità è classificata come un BMI ≥ 30 Kg/M2. La saturazione arteriosa di ossigeno è determinata mediante pulsossimetria in aria ambiente e l'ossigeno supplementare è somministrato secondo necessità per valori inferiori al 90%. Prima del trattamento, la migliore delle tre velocità di flusso espiratorio di picco (PEFR) rappresenta lo stato iniziale di limitazione del flusso del paziente. I dati PEFR sono registrati in termini assoluti così come una percentuale del normale previsto. Come negli studi precedenti, se l'ostruzione delle vie aeree di un paziente gli ha impedito di raggiungere il livello minimo sul misuratore di flusso di picco, viene arbitrariamente assegnato un valore di 10 per evitare di dividere per zero quando viene calcolato il miglioramento percentuale dopo l'albuterolo.

I soggetti ricevono 2,5 mg di salbutamolo nebulizzato ogni 20 minuti per tre dosi o due dosi da 5,0 mg di salbutamolo a distanza di 20 minuti. La non responsività dell'albuterolo è definita come un fallimento del PEFR in un asmatico acuto che supera il 40% del previsto dopo ≥7,5 mg di albuterolo (2,5 mg di aerosol di albuterolo ogni 20 min x3). Dopo il completamento di ogni programma, il PEFR viene ripetuto ei pazienti riesaminati. Le decisioni di ammissione e dimissione sono prese secondo criteri predeterminati pubblicati. I pazienti sono considerati pronti per essere rimandati a casa se sono asintomatici, privi di uso di muscoli accessori, hanno un respiro sibilante assente o diminuito e hanno raggiunto un picco di flusso del 60% del previsto. Coloro che non soddisfano questi requisiti ricevono un ulteriore trattamento con broncodilatatori adrenergici e anticolinergici e glucocorticoidi a discrezione del medico del PS e rivalutati ogni ora. Se successivamente soddisfano i criteri di discarico, vengono rilasciati. In caso contrario, vengono ricoverati in ospedale. Il tasso di ricovero di falsi positivi con questi algoritmi è risultato inferiore all'1% e il tasso di ricaduta nelle 24 ore inferiore al 2%.

Vengono studiati solo gli individui in cui la visita indice al pronto soccorso era per il trattamento di un attacco acuto di asma. Sono esclusi i pazienti con anamnesi suggestiva di insufficienza cardiaca congestizia, polmonite, bronchite cronica o enfisema.

Il sangue venoso verrà prelevato da 1250 soggetti. Si prevede che il 25% avrà un'ostruzione scarsamente responsiva all'albuterolo e richiederà il ricovero in ospedale per la risoluzione. L'altro 75% avrà un'ostruzione che si risolve rapidamente con salbutamolo e che viene dimesso a casa. Il DNA sarà isolato e analizzato alla cieca dal Center for Human Genetics Research, Vanderbilt Medical Center per l'identificazione degli SNP β2 AR nelle posizioni 16 e 27 e degli aplotipi del recettore. I polimorfismi a singolo nucleotide saranno genotipizzati mediante l'uso di saggi di genotipizzazione del polimorfismo a singolo nucleotide TaqMan (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). Undici polimorfismi saranno selezionati per la genotipizzazione all'interno della regione codificante ADRB2 e fino a circa 5 kb 5' Codon 1 (rs11958940, rs17778257, rs2895795, rs2053044, rs12654778, rs11959427, rs1042711, rs1042713, rs1042714, rs1800888 e rs1042718). Le misure di controllo della qualità includono un tasso di identificazione del genotipo del 95% e nessuna deviazione significativa dall'equilibrio di Hardy-Weinberg all'interno di ciascun gruppo razziale (valore p esatto > 0,01). Gli aplotipi saranno previsti con un software disponibile al pubblico (SNPHNP-un programma per la stima delle frequenze di grandi aplotipi di polimorfismi a singolo nucleotide [versione 1.3]). Saranno valutate le coppie di aplotipi 2/2, 2/4, 2/6, 4/4, 4/6 e 6/6.

La variabile di esito primaria saranno i modelli genetici (SNP e aplotipi) in ciascuna popolazione. Desideriamo valutare i modelli SNP e la reattività albuterolo utilizzando uno studio caso controllo. I confronti tra gruppi saranno effettuati mediante analisi di covarianza. Le associazioni tra il PEFR basale e la percentuale di miglioramento dopo il salbutamolo saranno stratificate per pattern SNP e saranno valutate mediante analisi di covarianza. I singoli polimorfismi possono essere insufficienti ed è stato suggerito che gli aplotipi contenenti più polimorfismi possono essere più informativi. Drysdale e colleghi hanno identificato 13 polimorfismi e li hanno organizzati in 12 gruppi di aplotipi con frequenze variabili tra i gruppi etnici. I quattro più comuni erano gli aplotipi 1, 2, 4 e 6. L'aplotipo 2, che contiene omozigoti Gly16, è stato associato con la massima reversibilità del FEV1, mentre l'aplotipo 4, che contiene omozigoti Arg16, è stato il minimo. Cinque coppie di aplotipi erano comuni negli asmatici. Gli omozigoti, gli aplotipi 2/2 hanno avuto il maggiore impatto sul FEV1 e sull'espressione proteica, mentre la coppia di aplotipi 4/4 ha mostrato il minimo effetto in entrambe le categorie. Poiché nessun SNP isolato può avere alcuna utilità predittiva, ecco perché stiamo misurando gli aplotipi. La combinazione di aplotipi 4/4 produce l'impatto minimo e può essere operativa nei non-responder. La coppia di aplotipi 4/6 produce il miglioramento maggiore con l'albuterolo e, pertanto, può essere operativa nel gruppo responsivo.

Stimeremo le frequenze degli aplotipi attraverso il pool di pazienti dello studio. Usando la regressione logistica, calcoleremo una statistica del punteggio globale per riposare per l'associazione complessiva tra aplotipi e reattività all'albuterolo. Successivamente, verranno calcolati i punteggi specifici dell'aplotipo e i corrispondenti valori p. Statistiche simili verranno calcolate aggiustando per le covariate di base. Queste analisi saranno effettuate utilizzando le funzioni R in haplo.stats.

Valuteremo le associazioni degli aplotipi 1-6 con la risposta/non risposta agli agonisti adrenergici utilizzando uno studio caso-controllo. Utilizzando i dati della Tabella 1 e ipotizzando che i casi costituiscano il 25% dei soggetti dello studio, e utilizzando la funzione haplo.power.cc. Abbiamo bisogno di una dimensione del campione di 1243 pazienti per poter rilevare almeno un aumento del 40% del rischio di non risposta agli agonisti adrenergici nei pazienti con aplotipi contenenti Arg16Arg rispetto agli aplotipi senza Arg16Arg con una potenza dell'80% a un livello di significatività di 0,05. Sotto presupposti simili, richiediamo una dimensione totale del campione di 865 per essere in grado di rilevare un aumento del 50% del rischio di fallimento del trattamento nei pazienti con aplotipi contenenti Arg16Arg rispetto ai pazienti senza. Il numero di soggetti rappresenta il totale richiesto per raggiungere una potenza sufficiente dato un rapporto successo-fallimento del trattamento di 75:25.

I risultati di questo studio dimostreranno se i genotipi Gly16Arg o Gln27Glu e/o gli aplotipi β2AR sono associati alla risposta all'albuterolo nei pazienti che manifestano episodi acuti di asma e se il pattern genotipico varia tra i diversi fenotipi clinici. Forniranno anche approfondimenti sul fatto che tali polimorfismi determinino la gravità degli episodi misurati dalla funzione polmonare iniziale e dai sintomi. In questa indagine, sia i risultati positivi che quelli negativi sarebbero estremamente importanti. I risultati positivi suggerirebbero che possiamo iniziare a dare un senso alla risposta terapeutica a un livello molto elementare. Suggeriscono anche che dobbiamo iniziare a cercare trattamenti alternativi per un segmento significativo della popolazione asmatica quando si ammalano in modo acuto. Altrettanto importante significa che i nostri sforzi sul controllo dell'asma non devono più essere applicati diffusamente, ma ora possono essere concentrati sulla profilassi nelle persone affette. I risultati negativi dimostreranno in modo conclusivo che i cambiamenti geneticamente determinati in B2AR non possono essere facilmente tradotti in risposte cliniche e che dobbiamo cercare altri fattori che determinano la gravità e l'utilizzo delle risorse nella popolazione beta2 che non risponde.