糖尿病における低酸素症に対する反応障害を改善するためのデスフェラル投与 (DESIRED)

背景 糖尿病の合併症は、現代の糖尿病治療における主な関心事であり、新規の合理的な治療戦略の開発を確実にするために、これらの合併症の病態生理学的メカニズムをさらに特徴付けることが優先事項となっている。

組織が高血糖に長期間さらされることが慢性糖尿病合併症の主な原因因子ですが、最近では低酸素症もすべての糖尿病合併症において重要な役割を果たしていることがますます明らかになってきています。 糖尿病における組織酸素濃度の低下は、いくつかのメカニズムの結果です（例、微小血管疾患および大血管疾患に続発する血液供給不足、局所浮腫に続発する局所酸素拡散の低下、または酸素消費量の増加の結果）。

低酸素に対する細胞の適応応答は、低酸素誘導因子 1 (HIF) によって媒介されます。HIF はヘテロ二量体転写因子であり、両方とも哺乳動物細胞で構成的に発現される 2 つのサブユニット (α サブユニットとβ サブユニット) で構成されます。 正常酸素状態では、プロリルヒドロキシラーゼ (PHD) と呼ばれる酵素群によって触媒される 2 つの重要なプロリン残基の酸素依存性水酸化の結果、HIF-1α はユビキチン - プロテアソーム系によって継続的に分解されます。 低酸素下で分解経路が抑制され、HIF-1α が安定化すると、HIF-1α は核内に移行し、そこで 800 以上の遺伝子を誘導します。

血管新生、解糖エネルギー代謝、細胞増殖および生存に関与し、細胞が酸素利用可能性の低下に適応できるようにします。 HIF-1 は、いくつかの血管新生増殖因子の発現の中心です。 血管内皮増殖因子 (VEGF)、エリスロポエチン (EPO)、間質細胞由来因子-1α (SDF-1α) として、また内皮前駆細胞 (EPC) の動員に使用されます。 最近、マイクロRNA（ex. mir210) も HIF-1 の機能の一部を仲介します。

HIF 1 αの安定性と機能を制御する PHD は、Fe 2+ および/または O2 依存性酵素であり、その活性は鉄を枯渇させることで阻害される可能性があります。 鉄キレート剤であるデフェロキサミン（DFO）は、インビトロおよびインビボの両方で正常酸素状態においてHIF-1α蓄積および低酸素応答遺伝子を誘導し、さまざまな糖尿病動物モデルの低酸素に対する抑制された適応反応を回復させることができます。 DFOは、さまざまな病状（サラセミア、骨髄硬化症など）に続発する過剰な鉄沈着を治療するために数十年にわたって臨床使用されており、HIF依存性応答を誘導するための薬理学的ツールとして使用されてきました。

過去 10 年間にいくつかの証拠が集まり、糖尿病では低酸素に対する細胞反応に欠陥があることが指摘されています。 低酸素応答の障害は、糖尿病の動物モデルと糖尿病患者の両方において、HIF シグナル伝達の欠陥の結果として合併症を発症するすべての組織に存在します。 これは、HIF の安定性と機能を複数のレベルで直接抑制する高血糖の直接的な影響です。

最近報告された糖尿病における低酸素症に対する反応障害は、急性心筋梗塞、脳卒中、四肢虚血（糖尿病では予後が悪化することが知られている）などの急性低酸素症の課題に重要な影響を及ぼす可能性があるだけでなく、糖尿病の結果として心血管系や呼吸器系の微妙な調節にも影響を与える可能性がある。後期心血管イベントに対する重度の予後影響をもたらす可能性のある自律神経障害。 さまざまな研究が、糖尿病患者における正常酸素曝露と比較した間欠性低酸素症（IH）に対する心血管反応に取り組んできました。 糖尿病における低酸素症に対する心血管反応の適切性を確立するために、糖尿病患者の IH に対する心肺反応および血管新生反応を、対応する非糖尿病対照被験者と比較して最近調査されました (HYKRAND 倫理承認番号 2015/1182-31/4)。 。 予備的な結果（未発表）では、対照と比較して、糖尿病患者の急性反応と遅延反応の両方にいくつかの欠陥があることが示されました。 心血管リスクおよび心血管イベント後の生存予後のマーカーである圧反射感受性（BRS）は、非糖尿病被験者と比較して、IH後の糖尿病患者では低下していました。 内皮前駆細胞（EPC）の数とその主な刺激因子である間質由来因子（SDF-1α）のレベルの両方が、糖尿病患者では非糖尿病被験者と比較してIHに反応して減少しており、糖尿病における虚血性病変を修復する能力が劣っていることが確認されました。

ここで提案されるプロジェクトは、糖尿病患者における心肺機能障害および血管新生反応の障害を逆転させるための DFO (HIF 依存性の低酸素シグナル伝達を改善することが知られている) の可能性を調査します。

研究デザイン。 これは、糖尿病患者の心肺反応および血管新生反応を改善するために、断続的低酸素症（IH）の前に静脈内投与されたDFO（50mg/kg）と等張食塩水の有効性を調査する盲検ランダム化クロスオーバー研究です。 IHは、合併症の臨床徴候のない1型糖尿病患者30人を対象に、各6分間続く5つの低酸素期間（酸素の13％吸入酸素割合）と、同じ期間の5つの正常酸素期間（HYKRAND研究で使用されたもの）で構成されます。 この研究は、十分な洗い流しを確保し、鉄沈着を回復するために、2回の入院の間に少なくとも2か月の間隔をあけて4日間行われます。

方法 研究デザイン これは、慢性合併症のない 1 型糖尿病患者を対象に実施されるランダム化二重盲検研究です。

患者はランダム化されます (ブロックランダム化によって) (httpps://www.sealedenvelope.com/) simple-randomiser/v1/lists) を (A) デスフェラル (DFO) 治療または (B) 等張食塩水治療に適用します。

患者も職員も、患者の治療グループについては知らされなくなります。

被験者には、検査前にカフェイン含有飲料を12時間控え、アルコールを36時間控えるようアドバイスされます。

1日目: ベースラインの血液サンプルを午前中に収集し、その後患者にデスフェラル(50 mg/kg)/生理食塩水を皮下注射で6時間投与します。 注入の最後の 1 時間、被験者は断続的低酸素症 (IH) にさらされます。 血液サンプルおよび心血管および呼吸器（CR）の測定は、IHの直前およびIH後のいくつかの時点で（以下に詳述するように）実行されます。

2日目: 午前中に血液サンプルが収集されます。 IH 曝露は、それぞれ 6 分間続く 5 つの低酸素期間 (酸素の 13% O2​​ 吸入割合) と、同じ期間の 5 つの正常酸素期間 (合計 1 時間) から構成されます。

1 日目: 血圧、心拍数、動脈血酸素飽和度を継続的に測定します。 酸素飽和度が 80% 低下した場合、または症状が発生した場合は、酸素レベルが少なくとも 80% に達するまで低酸素状態を中止します。 技術者は、医師の監督の下で、介入が患者に観察されない方法で呼吸期間を調整および制御します。 その後、直後 (t2)、3 時間後 (t3)、6 時間後 (t4) の 3 つの測定セッションが実行されます。 t2 後、各患者は食事要件に従って個別の食事を摂取しました。

心臓血管および呼吸器の検査。

圧反射感度の評価。 すべての患者は、快適な温度の静かな部屋で仰向けの姿勢で検査されます。 参加者が抗菌フィルターを備えたマウスピースを介して再呼吸回路に接続される前に、ベースライン データを取得するために、安静時に室内空気の自発呼吸が 4 分間実行されます。

各条件中、パルスオキシメーターによる酸素飽和度（SaO2）とマウスピースに接続されたカプノグラフを使用した呼気終末二酸化炭素（CO2-et）の連続測定が行われます。 心電図の記録は胸部リードによって実行され、継続的な非観血的血圧はカフ法を使用して記録されます。 2 本のベルト (胸部と腹部の周囲に配置) が胸部の呼吸運動を監視します。 呼吸タコグラフは差圧トランスデューサーに接続され、再呼吸システムの呼気コンポーネントに直列に挿入されて気道流量を測定します。

圧反射感度 (BRS) は、各測定セッションで自発呼吸中に測定されます。 以前の研究では、ある方法のパフォーマンスが他の方法よりも優れていることは文書化されていないため、7 つの異なる方法の平均、つまり正と負のシーケンス、低周波数帯域と高周波数帯域の a 係数とその平均、伝達関数手法、そして、R-R 間隔と収縮期血圧の変動の SD 比が計算されます。 BRS に加えて、心拍数変動の全体的な指標を決定するために、R-R 間隔の SD (SDNN) が適用されました。 この選択は、他の変動性指標 (分散など) と比較して、この変数では正規分布がより顕著であるという事実に基づいて行われます。

低酸素換気反応 (HVR) と高炭酸ガス換気反応 (HCVR) を評価して、呼吸器系の活動を決定します。

心臓血管の自律機能は、深呼吸、30:15の比率、バルサルバ法、および立位に対する収縮期血圧の反応という、最近のガイドラインに従って4つの検査を実行して判定されます。 心血管性自律神経障害は「2つ以上の異常な検査が存在すること」と定義されます。

圧反射感度 (BRS) は、IH の前後 (t1)、直後 (t2)、3 時間 (t3)、および 6 時間 (t4) に評価されます。

血管新生の可能性は、同じエンドポイントで、および 24 時間後 (N3 日目) に、HIF-1 の遺伝子標的である血清関連サイトカインを測定することによって評価されます。 血管内皮増殖因子（AVEGFA）、間質細胞由来因子1a（SDF-1a）、エリスロポエチンなど）。 HIF シグナル伝達の直接応答は、HIF によってもっぱら制御される mir210 の血清レベルによって評価されます。

EPC 応答は、造血前駆細胞抗原 (CD34+)/CD133 抗原/キナーゼ挿入ドメイン受容体 (KDR+) の数の蛍光活性化セルソーティング (FACS) 分析によって同じ時点で評価されます。