慢性腎臓病（CKD）におけるビタミンD補給と心肥大 (5C)

慢性腎臓病患者の心肥大および機能に対するビタミン D 補給の影響 - 無作為化プラセボ対照試験。

1. レイの要約：

   慢性腎臓病 (CKD) の患者は、心臓と血管の病気 (心血管疾患-CVD) で死亡する可能性が最大 3.5 倍高くなります。 ビタミン D 不足は、CKD では非常に一般的であり、CVD に関連しています。 動物研究では、ビタミン D 療法による心臓の大きさと機能の改善が示されていますが、ヒトでの証拠は不足しています。 提案された研究は、欠乏しているCKD患者における経口ビタミンD治療が心臓の拡大と機能を改善するかどうかをテストします. これらの提案された変更により、研究者は、CKD 患者の CVD および死亡が減少することを期待しています。

2. 提案された調査の要約:

従来の危険因子は、CKD における CV リスクの不均衡な増加を説明するには不十分です。 低ビタミン D 症は CKD で一般的であり、心血管死亡率の増加と関連しています。 動物実験では、ビタミン D は左室質量 (LVM) を減少させ、収縮機能を改善します。 透析患者の観察研究では、ビタミン D 療法が心血管死亡率を低下させ、拡張機能を改善することが示されています。 ただし、心臓の構造と機能に対するネイティブ ビタミン D 補充の利点は、ヒトでは調査されていません。

研究者らは、無作為化されたプラセボ対照試験で、透析前の CKD 患者に経口コレカルシフェロールを 40 週間投与すると、左室質量が減少し、心臓の細胞外マトリックス組成とともに収縮/拡張機能が改善されるかどうかをテストすることを提案しています。

現在、NICE は CKD 患者のビタミン D のルーチン測定を推奨していません。 この設定で有効である場合、この安価で簡単に投与できる治療法を定期的に処方して、罹患率と死亡率を防ぐことができるかどうかは、さらなる結果試験で証明されます。

3. プロジェクトの背景とパイロット データ: (i) CKD における CVD: CKD 患者の心血管死亡率は、一般集団と比較して最大 3.4 倍高い(1)。 研究者らは、心血管イベントと腎機能の低下による死亡との間に段階的な関係があることを示しました(2)。 従来のリスク要因は、リスクの上昇を部分的にしか説明していません。 これは、CKD における修正可能な CV 危険因子として、炎症、酸化ストレス、ビタミン D 欠乏症などの非伝統的な危険因子の重要性を強調しています。

(ii) 一般集団および CKD におけるビタミン D 欠乏症 ビタミン D 欠乏症は、一般集団で一般的です。 15,088 人の成人を対象とした Thadhani のグループによる研究では、ビタミン D 不足の有病率が米国の一般人口の 40 ～ 80% であることを示しています(3)。 CKD 患者は低ビタミン D のリスクが高い。ロンドン南部の 145 人の非透析 CKD 患者のグループでは、85% の有病率がビタミン D 不足 [25 ヒドロキシ ビタミン D (25(OH)D) < 75 nmol /L]、32%の欠乏[25(OH)D < 37.5nmol/L]を含み、アフリカ系カリブ人と南アジア人の間でリスクが有意に高い(4)。

(iii) ビタミン欠乏症 D と心血管疾患: 横断研究では、低 25 (OH) D と心血管死亡率との間に独立した関連性が示されています (5;6)。 透析集団では、Thadhani らによる観察研究は、低 25 (OH) D レベル (OR=1.9) の患者における初期 CV 死亡率の増加を示しています。 ビタミン D の補給は、透析時の生存率の向上と関連しています (OR=0.6)(7)。

(iv) ビタミン D は心臓の機能と形態を改善します。ビタミン D の内分泌系は、心筋や血管内皮を含むヒトの組織に遍在しています。 現在、心筋細胞に対するゲノム作用を通じて、ビタミン D が心臓の機能と構造に直接影響を与えるという動物実験からの証拠が増えています。 ビタミンDノックアウトマウスは、心筋細胞肥大、心臓線維症、および心臓重量の増加を示します(8)。 さらに重要なことに、自然発症高血圧心不全ラットおよび野生型マウスにおけるビタミン D による治療は、それぞれ心臓肥大および線維症を軽減し、心筋細胞の収縮性を調節することが示されています (9;10)。

活性型ビタミン D で 6 週間治療した Dahl 塩感受性ラットの動物モデルで、Thadhani のグループは、心臓重量、LVM、後壁の厚さの減少、および分数短縮の増加を示しました。 高塩分 (HS) をビタミン D と一緒に与えられたラットでは、HS 食のみを与えられたラットと比較して、血漿 BNP およびレニンレベルが大幅に減少しました。 2 つのグループ間で BP に差はなかったので、血行力学的効果とは対照的に、心臓の形態と機能に対するビタミン D の直接的な作用が再確認されました。 最も重要なことは、活性型ビタミンDで治療された血液透析患者の小規模な観察研究において、拡張機能の改善、および中隔壁と後壁の​​厚さの減少も示したことであり、動物モデルからの発見がヒトで再現できることを示唆しています(11)。 . さらに、二次性副甲状腺機能亢進症の血液透析患者のグループにおける静脈内ビタミン D 投与は、15 週間にわたる経胸壁心エコー図での LVM 指数 (178 ± 73 から 165 ± 61 g/m2) の有意な減少と関連していました(12)。 しかし、これまでのところ、透析前 CKD における無作為化二重盲検プラセボ対照試験として、ネイティブ ビタミン D 補充が心臓の構造と機能に及ぼす影響を調査した研究はありません。

(v) ビタミン D と心臓線維症: ガドリニウム強化心臓磁気共鳴 (CMR) を使用した最近の証拠は、心臓線維症が尿毒症性心筋症の主要な特徴であることを示唆しています (13)。 動物実験では、心臓の細胞外マトリックス (ECM) 組成を維持する上でのビタミン D の重要な役割が実証されています。 ビタミン D 受容体ノックアウト マウス モデルでは、コラゲナーゼの異常な発現に関連する心臓線維症の著しい増加が見られます(14)。

Diez のグループによる高血圧性心疾患被験者の研究は、ヒト心臓におけるタイプ 1 コラーゲン合成を反映する信頼できる血清バイオマーカーを特定しました - プロコラーゲンタイプ 1 のカルボキシ末端プロペプチド (PICP) (15)。 遊離マトリックスメタロプロテイナーゼ 1 (MMP-1) および遊離メタロプロテイナーゼ 1 (TIMP 1) の組織阻害剤と一緒の血清 PICP は、コラーゲン分解のマーカーが心臓のコラーゲン代謝を正確に反映するためです (15)。 PICP は、その前駆体プロコラーゲン タイプ 1 から、タイプ 1 コラーゲンの合成中に 1:1 の比率で放出されます。 さらに、末梢血清 PICP は、心臓の 1 型コラーゲン繊維の量を正確に反映するため (16)、心臓のコラーゲン含有量に対する治療の効果をモニターするために使用できます (17)。 しかし、これまでのところ、人間の心臓内の ECM 組成の変化に対するビタミン D 療法の効果を示した研究はありません。

(vi) 透析前の CKD 患者における収縮期および拡張期の機能障害を伴う異常な LV サイズ: 18 人の連続した安定したステージ 4 および 5 の CKD 患者のグループで、腎移植に適していると見なされ、研究者は LVM、心室中隔 (IVS) の有意な増加を見てきました。 ）収縮期および拡張期の機能不全を伴う直径および後壁の直径。通常のコントロールと比較して、経胸壁および心臓組織ドップラー イメージング (TDI) 心エコー検査の組み合わせを使用します。

(5) 当初の仮説研究者らは、経口コレカルシフェロールによる 40 週間の治療が、心臓の ECM 組成とターンオーバーの改善の結果として、透析前の CKD 患者の心臓の構造と機能を改善することを提案している。

研究者は、次の特定の目的を通じて、この中心的な仮説に対処することを計画しています。

(i) 特定の目的 1: CMR 画像によって測定される左心室質量に対する経口コレカルシフェロール療法の効果を決定すること。 研究者は、コントロールと比較して、アクティブな治療グループでCMRのLVMが10g減少すると予想しています。

(ii) 特定の目的 2: 心臓 TDI による心臓収縮機能および経胸壁心エコー検査による拡張機能に対する経口コレカルシフェロール療法の効果を決定すること。

収縮機能は、心臓ＴＤＩのＩＶＳの基部、中間壁および頂点、側壁、下壁および前壁で評価される平均縦方向ピーク収縮期ひずみ率（ＳＲ）および縦方向収縮終期ひずみ（Ｓ）の改善として測定される。 拡張機能の改善は、経胸壁心エコー図の早期（ピークE）および後期（ピークA）、経僧帽弁血流および弁輪運動、等容性弛緩時間（IVRT）および減速時間（DT）によって測定されます。

これらのパラメーターは、各アームに 25 人の患者が参加するランダム化プラセボ対照試験でテストされます。 25 ヒドロキシ ビタミン D3 [25 (OH) D] がこの提案で使用されました。これは、CKD ステージ 3 ～ 4 の患者は、25 (OH) D を活性な 1,25 に変換するのに十分な 1 α-ヒドロキシラーゼ酵素を蓄えていると予想されるためです。 (OH)2 D. 治験責任医師は、25 ヒドロキシ コレカルシフェロールのレベルを測定して、十分に補充されていることを確認します。 コレカルシフェロールは、この用量で投与された場合、安全で効果的であることが示されています(18;19)。 ECM組成と売上高の改善を調べるために、研究者は、血清PICPの減少とメタロプロテイナーゼ1の組織阻害剤（TIMP1）、および血清マトリックスメタロプロテイナーゼ1（MMP1）の増加によって測定される心臓コラーゲン含有量の減少を実証します。 PICP は、eGFR および骨 alkPO4 に対して補正されます。 MMP1/TIMP1 比は、コラーゲンの分解を測定するために使用されます。 治療前および治療後の心機能もまた、血漿Ｎ末端ｐｒｏＢＮＰ（ＮＴ ｐｒｏＢＮＰ）を測定することによって評価される。 さらに、全細胞、mRNA および DNA、血液および尿のバイオバンクが作成され、新規遺伝子または生物学的経路の将来の分析が行われます。

(6) 提案されたプロジェクトの実験の詳細と設計

(i) 研究対象集団: セントジョージ病院、ガイ病院およびキングストン病院の一般的な腎臓外来診療所から、ビタミン D 未投与の患者を募集する。 25 (OH) D欠乏症の患者 [(25 (OH) D < 37.5 nmol/L] (Kidney Disease Outcomes Quality Initiative Guidelines) A​​CEi/ARB 療法が登録されます。 心臓のリクルートメント基準は、女性の場合は 80 ～ 160 g/m2、男性の場合は 100 ～ 160 g/m2 の左心室質量指数 (LVMI) です (これらの数値は、TTE に基づく正常な LV 質量指数 (LVMI) の上位三分位数に対応します)。 Framingham Heart study (20).and CREATE研究に基づく、CKD3-4で観察された平均値を超えるLVMI 1SDの患者) (21)

(ii) 患者の無作為化、盲検化およびフォローアップ: 臨床試験の薬剤師は、比較のために 2 つの等しいグループへの無作為化を監督し、盲検化および投薬を行います。

トライアルの段階を以下に要約します。

• 25 (OH) D レベルが 37.5 nmol/L 未満の 50 人の患者が募集されます。 患者の人口統計、人体測定データ、および関連する病歴は、登録時に取得されます。 血液は、カルシウム、リン酸、副甲状腺ホルモンレベル、骨 alkPO4、および高感度 C 反応性タンパク質 (hsCRP) のために収集されます。 心臓線維症（血清PICP）、ECMターンオーバー（MMP1およびTIMP1）、心機能（血漿NT proBNP）のバイオマーカーが測定されます。 採用基準と拡張機能を満たすために、ベースラインで経胸壁心エコー検査が行われます。 心臓 TDI 機能と CMR は、それぞれ収縮機能と LVM のベースラインで実行されます。
• 患者は2つの等しいグループに無作為に割り付けられ、0、10、20、および30週間で50 mlの植物油コレカルシフェロール（Martindale、UK）または一致するプラセボで150,000 IUの4つの直接観察された経口投与を受けます。
• 40週目に血液サンプルを採取して、前述のように血液学、生化学、コラーゲン合成および代謝のバイオマーカーを繰り返します。 左心室の形状と機能の変化は、それぞれ CMR、経胸壁、および心臓 TDI 心エコー検査を使用して再測定されます。

治療前後の測定値の変化を、実薬群とプラセボ群で比較します。 すべての患者は、試験中およびその後の試験完了時に、一般的な腎臓クリニックで引き続きフォローアップされます。

(iv) CMR プロトコル: すべての被験者は、専用の 32 チャネル心臓コイルを備えた 1.5T Philips Intera MRI スキャナーで画像化されます。 MRI プロトコルには、プラン スキャン、SENSE 参照スキャン、インタラクティブ スキャンが含まれ、心臓の 4 つのチャンバー、2 つのチャンバーの長軸および短軸の形状が特定されます。 息止め 定常状態 Free Procession 4 チャンバー、2 チャンバー、短軸スタック (1.5mm、1.5mm、10mm) シネ (30 心位相) が取得されます。 心室質量は、viewforum ワークステーション (Philips Healthcare) を使用して、拡張期左心室の心内膜および心外膜の境界線を描くことによって計算されます (図 2)。

(v) 心臓組織ドップラー イメージングおよび経胸壁心エコー検査: 心臓 TDI は、縦方向の変形について記録されます。 データは、狭いセクター (通常は 120) を使用して、中隔、側壁、前壁、および下壁から取得されます。 縦方向の S と SR は、10 mm の計算領域で計算されます。 専用ソフトウェア（SPEQLE、Univ. ルーベン) (図 3)。 このアプローチの観察者内および観察者間の変動性は 10% 未満です(22)。

データは、GE Vivid 7 スキャナーを使用して傍胸骨ビューと先端ビューから取得されます。 LV ボリュームは、Teichhloz 式を使用して測定されます。 拡張機能は、以前に私たちのグループが説明したように評価されます（17）。 全体的な橈骨機能は、心内膜と壁中央部の短縮率の両方によって評価されます。 すべての測定は、Echo-Pac (GE) ワークステーションを使用して実行され、3 つの個別の測定で平均化されます。

(vi) 炎症、心臓線維症および心機能のバイオマーカーの分析: : 慢性炎症は、0、20、および 40 で化学発光免疫測定アッセイ (Immulite® 2500) を使用して、高感度 C 反応性タンパク質 (hsCRP) の血清レベルによって定量化されます。週間。 -700 C で保存され、パンプローナ大学で PICP (RIA- Framos Diagnostica)、MMP1、および TIMP 1 (ELISA- Amersham) についてバッチ分析された血清サンプルと Plasma NT proBNP は、Roche Elecsys® 上の Elecsys® proBNP イムノアッセイによって測定されます。ベースライン時および研究完了時の1010イムノアッセイアナライザー。

(vii) 交絡因子の可能性: ヘモグロビンは 10 ～ 13gm% に維持されます。 エリスロポエチン刺激剤の使用、鉄補充の用量/頻度、および輸血が記録されます。 BHS ガイドラインに従って、オフィスの血圧は、ビタミン D の投与段階で記録されます。 フォローアップ期間中の降圧薬の変化が記録されます。 さらに、次のパラメータが 0、20、および 40 週で評価されます。

• 血漿アルドステロン/レニン活性比;
• 脈波速度、中心動脈圧および増強指数 (SphygmoCor 脈波速度システム);
• 血清カルシウム x リン酸生成物 (<5 mmol/L);
• 尿中タンパク質-クレアチニン比、ナトリウムおよびリン酸塩の部分排泄;
• 血清 FGF-23。

(viii) バイオバンクの作成 細胞用の 10ml EDTA サンプルおよび PBMC/全血の mRNA 用の 3x3 ml tempus チューブを 0、20、および 40 週目に収集し、キングス カレッジ ロンドン (Guy's Campus) で将来のためにバイオバンクを作成します。新規遺伝子または生物学的経路の分析。

(ix) 治験参加者の募集と維持

試験の計画と準備は、最初の 6 週間にわたって行われます。 3 つの病院サイトでは、週に 120 人の CKD 患者が診察されています。 患者の 30% は糖尿病であり、患者の 60% は GFR < 45 mL/min/1.73m2 です。 研究者は、パイロット研究に基づいてビタミンD欠乏症を約35％と推定しています. 募集は50週以上になります。 試験の合計期間は 102 週間です。 提案された研究のタイムラインを図 3 に示します。

(7) 検出力の計算と統計分析 我々と同様のプロトコルを使用した LV 質量の CMR の研究間の変動性は、8.4g の SD で 2.8% から 4.8% の間で報告されています (23)。 積極的な治療群で LV 質量の 10g の改善を実証するには、研究者は 19 人の患者を必要とするでしょう [α= 0.05 および Power=95%]。 30% の脱落率を考慮して、治験責任医師は各グループに 25 人の患者を募集します。 連続変数の比較は、実薬群とプラセボ群の間で独立したサンプル t 検定を使用して実行されます。

(8) 結果の期待値 研究者は、Reza Rezavi の研究室での MR スキャンを使用して、LVM の 10 gm の変化を示すのに十分な検出力があると確信しています。同様に、セントジョージの専門研究所で心エコー図を使用して収縮機能の変化。 研究者はまた、ハビエル・ディエスの研究室でバイオマーカーを測定することにより、LVH および収縮機能障害における線維症の役割を調べることができます。 St George's、Guy's、Kingston Hospital の CKD 患者数が多いため、リクルートが容易になります。

図 3: 25 (OH) ビタミン D レベル < 37.5 nmol/L の 50 人の患者の計画、募集、および予想される無作為化を示す週単位のタイムライン。 心臓磁気共鳴、心エコー検査、心臓線維症のマーカーは、無作為化時および研究完了時に測定されます。 CMR - 心臓磁気共鳴、TDI - 組織ドップラー イメージング、TTE - 経胸壁心エコー検査。 調査結果の分析と報告は、96〜102週間の間に行われます。

(9) 潜在的な問題と代替戦略:

• 潜在的な交絡因子の影響は、厳格なエントリー基準とフォローアップ プロトコルによって最小限に抑えられています。 サンプルサイズの計算では、腎機能の急速な低下、MI、または試験のフォローアップ前の死亡など、心臓測定で観察された変化を説明できる患者の臨床状態の変化に対応するために、30% の減少率が許容されています。 -エンプティブ腎移植、CaxP産物> 5mmol/L、Hb < 10または> 13gm%、持続的な高血圧(> 150/90mmHg)。
• 私たちのパイロット研究の患者は若かったが、研究者は、試験参加者のパラメーターも比例して改善することを期待している.
• 研究者は、左心室の機能と形態の改善が、ヒト被験者のビタミン D 療法で以前に示されていないことを認識しています。 しかし、心筋細胞、細胞外マトリックス、および心筋収縮性に対するビタミン D のゲノム効果の証拠は、動物実験で十分に確立されています。 最も重要なことは、この研究は、ヒトにおけるビタミン D 療法の新しい抗線維症メカニズムを調査することであり、自己免疫疾患などの他の疾患状態におけるビタミン D の使用の原理の証明を提供する可能性がある.