Regolazione della pressione sanguigna - Ruolo del potassio

Titolo del progetto: Integrazione orale di potassio in uomini sani - interazioni con il sistema renina-angiotensina-aldosterone e il sistema nervoso simpatico Numero protocollo: KARAASS-1 Numero EudraCT: 2013-004460-66

Obbiettivo

L'obiettivo dello studio è indagare come un'integrazione orale di potassio, somministrata sotto forma del farmaco Kaleorid® regola la pressione sanguigna umana. Più specificamente l'obiettivo è testare come un'integrazione orale di potassio interagisce con:

• Il sistema renina-angiotensina-aldosterone e
• Il sistema nervoso simpatico

Per fare questo, abbiamo in programma di condurre uno studio crossover in doppio cieco, randomizzato, controllato con placebo, per testare come il farmaco Kaleorid® influisca sui componenti del sistema renina-angiotensina-aldosterone e del sistema nervoso simpatico rispetto al placebo negli uomini sani.

Contesto Il peso globale dell'ipertensione è enorme. Il numero stimato di adulti con ipertensione nel 2000 era di 972 milioni e si prevede che questo numero aumenterà di circa il 60% fino a un numero totale di 1,56 miliardi nel 2025 in tutto il mondo (1). In Danimarca, la prevalenza stimata dell'ipertensione tra la popolazione adulta è compresa tra il 26% e il 40% (2). L'ipertensione è quindi una malattia molto diffusa ed è inoltre noto che l'ipertensione è uno dei più importanti fattori di rischio modificabili per malattie cardiovascolari, cerebrovascolari e renali (3;4). In questo studio indaghiamo il ruolo del potassio nella regolazione della pressione sanguigna umana.

È risaputo che una dieta ricca di potassio abbassa la pressione sanguigna, come dimostrato nel ben costruito studio DASH (Dietary Approaches to Stop Hypertension) (5). Oltre a un alto livello di potassio, la dieta DASH conteneva anche alti livelli di magnesio, calcio e latticini a basso contenuto di grassi e un basso livello di grassi saturi, quindi se l'effetto di abbassamento della pressione sanguigna della dieta DASH fosse semplicemente il risultato dell'alto il livello di potassio o il risultato della dieta combinata è difficile da dire. Tuttavia una meta-analisi ha dimostrato un significativo effetto di riduzione della pressione arteriosa sistolica e diastolica della somministrazione di un'integrazione orale di potassio ad alte dosi rispetto al placebo o alla somministrazione di un'integrazione orale di potassio a basso dosaggio (6). È stato anche dimostrato che il rischio di ictus, il principale esito avverso dell'ipertensione di lunga durata, si riduce con un elevato apporto dietetico di potassio (7). E uno studio ha dimostrato che la necessità di farmaci antipertensivi nei soggetti ipertesi può essere ridotta dopo un aumento dell'assunzione dietetica di potassio da alimenti naturali (8). Un elevato apporto dietetico di potassio sembra quindi vantaggioso.

Inoltre la deplezione di potassio sembra avere l'effetto opposto della supplementazione di potassio. Sia negli uomini normotesi che nei pazienti con ipertensione essenziale la pressione arteriosa aumentava durante la deplezione di potassio (9;10).

Presi insieme, ci sono prove affidabili di una correlazione inversa tra l'assunzione di potassio e il livello della pressione sanguigna. Tuttavia il meccanismo alla base di questa apparente correlazione inversa è ancora un enigma. Diverse ipotesi sono state sviluppate, principalmente sulla base di studi sugli animali. Nel rene di ratto, si prevede che la deplezione di potassio susciti ritenzione di sodio e quindi ipertensione. A livello della parete arteriosa la deplezione di potassio dovrebbe abbassare il livello di potassio intracellulare nelle cellule muscolari lisce, il che porterebbe a una depolarizzazione della membrana e quindi provocherebbe contrazione, aumento della resistenza vascolare periferica e ipertensione. D'altra parte ci si aspetta che una dieta ricca di potassio provochi una vasodilatazione endotelio-dipendente. Un altro meccanismo postulato è che alti livelli di potassio nel liquido cerebrospinale diminuirebbero il deflusso simpatico dal cervello e quindi la pressione sanguigna. Le teorie menzionate (11) si basano principalmente su studi sugli animali.

È noto che un'elevata assunzione di potassio nell'uomo si traduce in un aumento del livello di aldosterone nel sangue (12). L'aumento del livello di aldosterone protegge il corpo dall'iperkaliemia durante il carico di potassio. In teoria questo aumento di aldosterone dovrebbe anche provocare un'inappropriata ritenzione di sodio e volume e quindi ipertensione. Ma non è così. La pressione sanguigna rimane invariata (12) o diminuisce dopo un aumento dell'assunzione di potassio.

Quindi la domanda è: perché la secrezione di aldosterone stimolata dal potassio non provoca ipertensione?

Nel laboratorio di Biologia Molecolare del Dipartimento di Nefrologia P, Rigshospitalet, abbiamo trovato alcuni risultati interessanti per quanto riguarda il potassio e l'aldosterone. Lavorando con un modello in vitro di secrezione di aldosterone nella forma della linea cellulare corticosurrenale umana H295R, che ha dimostrato di essere un modello per lo studio della funzione della corteccia surrenale umana (13;14), abbiamo trovato interazioni tra potassio extracellulare e componenti del sistema renina-angiotensina-aldosterone (RAAS). La linea cellulare H295R è un modello delle cellule della zona glomerulosa adrenocorticale umana, che normalmente sono il sito di sintesi e secrezione di aldosterone nel corpo umano. La secrezione di aldosterone da queste cellule è principalmente stimolata dall'angiotensina II (Ang II), come parte dell'attivazione del RAAS, e dal potassio extracellulare in situazioni con livelli crescenti di potassio extracellulare. Questi due secretagoghi sono tradizionalmente considerati indipendenti. Ma i nostri studi hanno mostrato interazioni tra i due sistemi. È stato riscontrato che la stimolazione delle cellule H295R con alti livelli di potassio extracellulare ha ridotto la quantità di recettori Ang II di tipo 1 nella membrana delle cellule, misurata come diminuzione del legame specifico di Ang II marcato radioattivo alle cellule (15) . Questa riduzione del legame specifico di Ang II marcato radioattivo è stata seguita da una riduzione indotta dal potassio nell'espressione del gene del recettore Ang II di tipo 1 (AGTR1) (15). Ciò significa che la sensibilità Ang II delle cellule umane che producono aldosterone è ridotta da alti livelli di potassio extracellulare in vitro e l'ipotesi è che alti livelli di potassio extracellulare modulino così il sistema renina-angiotensina-aldosterone.

Ispirato dai nostri risultati in laboratorio, l'obiettivo di questo studio è verificare l'esistenza di tali interazioni inibitorie tra alti livelli di potassio e RAAS in vivo. Lo scopo generale è quello di chiarire il ruolo del potassio nella regolazione della pressione sanguigna umana.

Ipotesi In questo studio, 4 settimane di trattamento con il farmaco Kaleorid®, 750 mg, 3 compresse 3 volte al giorno, equivalenti a 90 mmol di potassio al giorno, vengono testate contro 4 settimane di trattamento con placebo, 3 compresse 3 volte al giorno in un disegno crossover. Alla fine di ogni periodo di trattamento vengono eseguiti test per indagare sui componenti del sistema renina-angiotensina-aldosterone e del sistema nervoso simpatico.

Ipotesi primaria ed endpoint primario:

L'ipotesi principale è che il trattamento con Kaleorid® ridurrà la sensibilità Ang II della corteccia surrenale umana e quindi ridurrà la secrezione di aldosterone stimolata da Ang II. Questa ipotesi sarà testata con un'infusione endovenosa di Ang II e la misurazione della seguente risposta aldosteronica in campioni di sangue. Il test verrà eseguito due volte in ciascun partecipante allo studio, dopo il trattamento con Kaleorid® e dopo il trattamento con placebo.

Endpoint primario: S-aldosterone stimolato con Ang II

Ipotesi secondaria:

L'ipotesi secondaria è che il trattamento con Kaleorid® ridurrà anche la sensibilità Ang II delle cellule muscolari lisce nei vasi di resistenza vascolare umana attraverso una regolazione verso il basso dei recettori Ang II nella membrana delle cellule muscolari lisce. Ciò provocherebbe vasodilatazione e caduta della pressione sanguigna. Per verificarlo, misureremo la pressione sanguigna e valuteremo il tono vascolare prima, durante e dopo la suddetta infusione endovenosa di Ang II. La pressione sanguigna prima, durante e dopo l'infusione endovenosa di Ang II sarà misurata con Pletismografia delle dita e misurazione convenzionale della pressione arteriosa brachiale. Il tono vascolare prima, durante e dopo l'infusione endovenosa di Ang II sarà valutato con l'uso della cardiografia dell'impedenza, della pletismografia delle dita e delle misurazioni del flusso sanguigno con ultrasuoni Doppler. La cardiografia ad impedenza e la pletismografia delle dita saranno utilizzate per stimare la resistenza periferica totale (TPR). L'ecografia Doppler verrà utilizzata per misurare il flusso sanguigno e calcolare l'indice di resistenza (RI) nell'arteria renale, nell'arteria celiaca e nell'arteria mesenterica superiore.

Infine faremo una biopsia del grasso dalla regione glutea dei partecipanti allo studio dopo ogni periodo di trattamento. In queste biopsie ci aspettiamo di trovare vasi di resistenza vascolare, che esamineremo per la funzione recettoriale e l'espressione recettoriale. Verranno studiati diversi recettori, tra cui il recettore Ang II di tipo 1.

Ipotesi terziaria:

L'ipotesi terziaria è che il trattamento con Kaleorid® interagirà con l'attività del sistema nervoso simpatico.

Per testare questa potenziale interazione intendiamo misurare la P-epinefrina e la P-norepinefrina nel sangue e misurare il contenuto di epinefrina e norepinefrina in un campione di urina alla fine di ogni periodo di trattamento. Intendiamo inoltre misurare la P-epinefrina e la P-norepinefrina nel sangue prima, durante e dopo la suddetta infusione endovenosa di Ang II.

Metodi

Progetto:

Si tratta di uno studio clinico randomizzato, controllato con placebo, in doppio cieco, crossover, progettato per testare in che modo il farmaco Kaleorid® influisce sui componenti del sistema renina-angiotensina-aldosterone e del sistema nervoso simpatico rispetto al placebo negli uomini sani.

Dopo l'inclusione e lo screening di base, un gruppo di uomini sani con una normale pressione arteriosa ambulatoriale verrà randomizzato a 4 settimane di trattamento con il farmaco Kaleorid®, 750 mg, 3 compresse 3 volte al giorno o a 4 settimane di trattamento con compresse di placebo, 3 compresse 3 volte quotidiano.

Il giorno 26 nel primo periodo di trattamento i partecipanti allo studio si incontrano in ospedale e ricevono l'attrezzatura per misurare una pressione sanguigna ambulatoriale di 24 ore e raccogliere un campione di urina di 48 ore. Lo stesso giorno verrà eseguito un prelievo di sangue, un elettrocardiogramma (ECG) e una biopsia del grasso dalla regione glutea.

Il giorno 28 del primo periodo di trattamento i partecipanti allo studio si incontrano nuovamente in ospedale. Questo giorno sarà ulteriormente testato con l'infusione endovenosa di Ang II seguita dalla misurazione continua della pressione sanguigna e della risposta dell'aldosterone (utilizzando campioni di sangue). Prima, durante e dopo l'infusione endovenosa di Ang II la pressione arteriosa sarà misurata con pletismografia da dito e misurazione convenzionale della pressione arteriosa brachiale. Il tono vascolare prima, durante e dopo l'infusione endovenosa di Ang II sarà valutato con l'uso della cardiografia dell'impedenza, della pletismografia delle dita e delle misurazioni del flusso sanguigno con ultrasuoni Doppler.

Dopo questo primo periodo di trattamento e test viene inserito un periodo di washout di due settimane. Dopo due settimane di washout, i partecipanti allo studio effettuano il crossover e ricominciano il trattamento (secondo periodo di trattamento). Gli ex individui trattati con Kaleorid® diventano individui trattati con placebo e gli ex individui trattati con placebo diventano individui trattati con Kaleorid®. Dopo altre 4 settimane di trattamento, si ripetono gli stessi test effettuati dopo il primo periodo di trattamento.

Farmaci sperimentali, randomizzazione, accecamento e statistiche:

Il farmaco Kaleorid® e le compresse placebo costituiscono i farmaci sperimentali in questo studio clinico sull'uomo. Il farmaco Kaleorid® viene acquistato e consegnato dalla farmacia regionale della regione della capitale della Danimarca. Le compresse placebo sono prodotte e consegnate dalla farmacia regionale della regione della capitale della Danimarca. La stessa farmacia è responsabile della randomizzazione del trattamento, dell'imballaggio dei farmaci sperimentali e dell'etichettatura dei farmaci sperimentali. I contenitori dei tablet consegnati non sono etichettati con il contenuto, quindi il trattamento è pianificato in cieco sia per i partecipanti allo studio che per i ricercatori, quindi intenzionale in doppio cieco.

Poiché il disegno dello studio è un disegno incrociato, si prevede di utilizzare statistiche per dati appaiati per la valutazione dei risultati. È stato effettuato un calcolo della potenza sull'endpoint primario secondo criteri standard e sono sufficienti 25 partecipanti allo studio.

Procedure sperimentali:

Giorno 7 Il giorno 7 in entrambi i periodi di trattamento, i partecipanti allo studio vengono sottoposti a un prelievo di sangue per misurare il potassio, il sodio, la creatinina e l'eGFR. Questo è semplicemente un campione di sangue di sicurezza per verificare che i partecipanti allo studio possano tollerare i farmaci sperimentali e non sviluppare iperkaliemia.

Giorno 26 Il giorno 26 in entrambi i periodi di trattamento i partecipanti allo studio si incontrano in ospedale e ricevono l'attrezzatura per misurare una pressione sanguigna ambulatoriale di 24 ore e raccogliere un campione di urina di 48 ore. Lo stesso giorno verrà eseguito un prelievo di sangue, un elettrocardiogramma (ECG) e una biopsia del grasso dalla regione glutea.

Le biopsie del grasso saranno eseguite da un medico esperto in chirurgia. Dopo la rimozione, le biopsie vengono immediatamente trasferite in un tampone fisiologico ghiacciato e trasportate al laboratorio del Glostrup Research Institute. In laboratorio le piccole arteriole nelle biopsie vengono sezionate al microscopio senza grasso e tessuto connettivo. Le arteriole sezionate vengono sezionate in segmenti cilindrici di 1-2 mm di lunghezza che vengono utilizzati immediatamente per studi sulla risposta vasomotoria o conservati a -80°C per studi molecolari. Per gli studi sulla risposta vasomotoria, i segmenti di arteriola isolati sono montati in un miografo a filo di Mulvany-Halpern, per cui è possibile testare la risposta fisiologica del vaso dopo l'aggiunta di diversi ormoni, ad es. Ang II. Gli studi molecolari consistono in PCR quantitativa in tempo reale per quantificare l'espressione dell'mRNA dei geni recettori rilevanti, western blot per analizzare l'espressione proteica del recettore e immunoistochimica per analizzare la localizzazione del recettore.

Giorno 28 Il giorno 28 in entrambi i periodi di trattamento i partecipanti allo studio si incontrano nuovamente in ospedale. Dopo aver restituito l'attrezzatura utilizzata per la misurazione ambulatoriale della pressione sanguigna nelle 24 ore e il campione di urina, i partecipanti allo studio vengono testati con l'infusione endovenosa di Ang II. L'infusione di Ang II viene eseguita con il partecipante allo studio in posizione supina. L'infusione di Ang II viene somministrata per via endovenosa alla dose di 5 ng/kg/min per 30 min. Il dosaggio scelto e la durata della durata si basano su altri studi ed è sicuro (16-18). Prima, durante e dopo l'infusione di Ang II, i campioni di sangue vengono prelevati da un altro accesso endovenoso per analizzare il sangue per S-aldosterone, P-angiotensina II, attività della renina plasmatica, P-epinefrina, P-norepinefrina e N-PRO-ANP.

Prima, durante e dopo l'infusione i partecipanti allo studio vengono monitorati attentamente. La pressione arteriosa viene misurata con la tradizionale misurazione della pressione arteriosa brachiale ma anche con la pletismografia delle dita, che fornisce una valutazione continua della pressione arteriosa. La cardiografia a impedenza continua fornisce una valutazione continua della gittata cardiaca e insieme alla pressione sanguigna siamo in grado di stimare la resistenza periferica totale durante l'infusione di Ang II. Inoltre, il flusso sanguigno nelle arterie centrali dell'addome viene misurato utilizzando l'ecografia Doppler.

Fattibilità pratica Si tratta di una sperimentazione clinica con medicinali nell'uomo. Lo studio è approvato dall'Autorità danese per la salute e i medicinali e lo studio è registrato nel database EudraCT con il numero EudraCT: 2013-004460-66.

In base alla legislazione vigente, le sperimentazioni cliniche con medicinali nell'uomo devono seguire le regole della GCP (Good Clinical Practice). In accordo con questo, lo studio è monitorato dall'unità GCP dell'ospedale universitario di Copenaghen.

Lo studio è approvato dai Comitati per l'etica della ricerca sanitaria nella regione della capitale della Danimarca.

In conclusione tutte le autorità necessarie hanno approvato il processo.

Finanziamento Questo studio è sostenuto dalla Danish Heart Foundation.