Uno studio pilota per esaminare gli effetti dell'integrazione di vitamina D sulla bioenergetica mitocondriale negli anziani

Negli ultimi due decenni, il ruolo della vitamina D si è esteso oltre la salute delle ossa per comprendere un'ampia gamma di attività biologiche importanti per la funzione muscolare negli anziani. Basse concentrazioni di 25-idrossivitamina D (25[OH]D) (<30 ng/mL) sono associate a debolezza muscolare degli arti inferiori, prestazioni fisiche compromesse e velocità di deambulazione più lenta,(1-8) noti fattori di rischio per la disabilità.(9 -15) Basse concentrazioni di 25(OH)D negli anziani sono state anche associate a fragilità così come a componenti individuali di fragilità tra cui debolezza muscolare, velocità di deambulazione lenta e spossatezza/affaticamento.(16-18) I risultati clinici della carenza di vitamina D (25(OH)D <12 ng/mL) includono debolezza muscolare prossimale, dolore muscolare e disturbi dell'andatura che spesso si risolvono con l'integrazione di vitamina D.(19;20) Tuttavia, gli effetti della vitamina D sui meccanismi alla base della funzione muscolare non sono ben compresi. Prove recenti supportano un ruolo della vitamina D nel metabolismo mitocondriale del muscolo scheletrico. Utilizzando l'imaging 31P-MRS, è stato riportato un aumento della massima fosforilazione ossidativa mitocondriale (OXPHOS) dopo l'integrazione di vitamina D.(21) Pertanto, ipotizziamo che la debolezza muscolare e la bassa velocità di deambulazione negli individui con basse concentrazioni di 25(OH)D possano essere in parte dovute alla ridotta attività di OXPHOS e alla minore generazione di ATP nei mitocondri del muscolo scheletrico.

L'insufficienza di vitamina D è comune negli anziani, che vanno da circa un terzo a tre quarti degli adulti residenti in comunità di età ≥70 anni a seconda del cut-point utilizzato (25(OH)D <20 ng/mL o <30 ng /mL, rispettivamente).(22;23) Allo stesso modo, il declino bioenergetico è ampiamente associato all'aumento dell'età.(24) Pertanto, l'esame dell'associazione tra vitamina D e bioenergetica mitocondriale può migliorare la nostra comprensione dei meccanismi sottostanti e della gamma di potenziali benefici della correzione di basse concentrazioni di 25 (OH) D negli anziani.

L'obiettivo dello studio è ottenere dati preliminari sull'effetto dell'aumento delle concentrazioni di 25(OH)D tra gli anziani con insufficienza di vitamina D a ≥30 ng/mL attraverso l'integrazione di vitamina D3 su 1) profili bioenergetici di più popolazioni di cellule del sangue, mitocondri muscolari e fibre muscolari e 2) massa mitocondriale del muscolo scheletrico e biogenesi.

Ipotesi 1: la capacità bioenergetica e il controllo respiratorio nei mitocondri muscolari, nelle fibre muscolari e nelle cellule del sangue saranno migliorati dopo 4 mesi di integrazione di vitamina D3.

Ipotesi 2: L'espressione delle proteine ​​mitocondriali chiave (VDAC/Porin e COX4) e dei regolatori della biogenesi mitocondriale (PGC1a, SIRT1, SIRT3 e TFAM) sarà maggiore dopo 4 mesi di supplementazione di vitamina D3.

Abbiamo in programma di reclutare individui solo da screening falliti dello studio EVIDENCE (IRB00022395). Lo studio EVIDENCE sta arruolando 200 partecipanti le cui concentrazioni di 25(OH)D sono comprese tra 18-<30 ng/mL. Coloro le cui concentrazioni sono 12-<18 ng/mL alla loro visita di screening EVIDENCE saranno contattati per partecipare a questo studio pilota. Utilizzeremo lo screening EVIDENCE perché si tratta di uno studio pilota con finanziamenti limitati, i laboratori di screening (25(OH)D) sono costosi e il numero necessario per lo screening sarebbe proibitivo in uno studio pilota e questi due studi sono correre nella stessa clinica con lo stesso personale. Tutte le misure di screening si verificheranno durante lo studio EVIDENCE e le misure inizieranno per questo studio alla visita di riferimento.

Tutte le persone sottoposte a screening per EVIDENCE con una concentrazione di 25(OH)D di 12-<18 ng/mL saranno informate che non sono idonee per lo studio EVIDENCE e saranno chiamate con questi risultati. Se soddisfano tutti gli stessi criteri di ammissibilità per questo studio che elimina i partecipanti con condizioni che potrebbero influire sulla loro capacità di eseguire in sicurezza i test di funzionalità neuromuscolare, consumare integratori di vitamina D o sottoporsi a una biopsia muscolare, queste persone saranno informate che abbiamo un altro studio per coloro i cui livelli di vitamina D sono insufficienti. Se interessati, verrà chiesto loro di presentarsi per una visita di riferimento (a condizione che questa visita possa avvenire entro 2 mesi dalla visita di screening delle EVIDENZE). Quelle persone che hanno eseguito lo screening più di 2 mesi fa per lo studio EVIDENCE non saranno ammissibili per questo studio poiché il lavoro di laboratorio e altri test eseguiti potrebbero non essere più accurati.