급성 천식 반응과 B2 아드레날린 수용체 다형성

가장 최근에 이용 가능한 통계에 따르면 미국에서 약 2,220만 명이 천식을 앓고 있습니다. 이 중 약 55%는 설문 조사 전 해에 적어도 한 번 공격을 경험하여 190만 건의 응급실 방문과 497,000건의 입원이 발생했습니다. 급성 천식의 자연 경과는 해결 중 하나이며 70~80%의 사람들이 분무형 알부테롤 7.5~10.0mg으로 치료한 후 기도 폐쇄를 빠르게 제거합니다. 그러나 이 치료에 잘 반응하지 않고 해결을 위해 병원에 입원해야 하는 재발성 중증 삽화가 있는 환자의 하위 집합이 있습니다. 이 환자들은 소수의 천식 환자를 나타내지만 긴급 치료 비용의 대부분을 차지하는 지속적인 질병을 가지고 있습니다. 그러나 그들에 대해 알려진 것은 거의 없습니다. 본 출원에서, 우리는 중증도에 영향을 미치고/거나 속효성 기관지 확장제에 대한 반응성을 감소시키는 베타 2 아드레날린 수용체(β2AR)의 유전적 다형성 때문에 이들 개인이 알부테롤을 잘 사용하지 않는다는 가설을 시험하고자 한다.

큰 임상적 의미의 한 가지 가능성은 알부테롤 비반응자가 유효성을 하향 조절하는 β2AR의 유전적으로 결정된 차이를 가지고 있다는 것입니다. 아미노산 위치 16(아르기닌에서 글리신으로, Arg 16 Gly) 및 27(글루타민에서 글루타민산으로, Gln 27 Glu)에서 단일 뉴클레오티드 다형성(SNP) 치환에 가장 큰 관심을 기울이면서 이 수용체에서 다양한 다형성이 기술되었습니다. Gly 16 수용체는 작용제에 노출된 후 시험관 내에서 강화된 하향 조절을 나타내는 반면 Arg 16 대립유전자는 더 저항적입니다. Gly 16 대립유전자는 야간 증상 및 중증도의 증가된 위험으로 나타나는 천식 불안정화와 강하게 연관되어 있습니다. 대조적으로, 위치 16에서의 Arg/Arg 동형접합성은 속효성 β2 효능제의 정기적인 사용에 대한 전향적 연구에서 더 나쁜 결과와 관련이 있습니다. 이 현상은 필요에 따라 알부테롤을 사용하는 천식 환자나 글리신에 대해 동형 접합체인 천식 환자에서는 나타나지 않았습니다. 우리 연구 대상자의 90% 이상과 다른 대상자의 급성 천식 환자가 이 약을 일상적으로 복용하고 대다수가 응급 치료를 받기 때문에 Arg/Arg 대립유전자의 존재는 더 나쁜 반응을 유발할 수 있습니다. 또한 이 다형성은 오래 지속되는 β2 효능제와 유사한 효과를 나타낼 수 있다고 제안되었습니다. 다시 말하지만, 천식 환자의 많은 비율이 만성적으로 지속성 교감신경흥분제를 사용하기 때문에 이 요인이 영향을 미칠 수 있습니다. 또는 β2AR 약물 유전학은 전혀 중요하지 않을 수 있습니다. 두 연구는 Codon 16의 단일 유전자형이나 β2AR의 일배체형이 알부테롤이나 살부타몰에 대한 급성 기관지확장제 반응에 영향을 미치지 않는다는 것을 암시했습니다. 그러나 이러한 시험은 안정적인 환자에서 수행되었기 때문에 위에서 설명한 무반응 그룹을 대표하지 않을 수 있습니다.

현재 연구에서 우리는 급성 천식 치료에 사용한 이전 방법을 기반으로 할 것을 제안합니다. 임상 평가 및 치료 요법은 이전 연구에서와 같이 치료 경로를 사용하여 표준화됩니다. 인구통계, 신장, 체중, 인종, 증상, 징후, 과거 병력, 인덱스 방문 이전 달의 일상적인 약물 사용이 섭취 시트에 기록됩니다. 질병 지속 기간, 발작 빈도, 입원, ICU 입원, 삽관 및 급성 악화에 대한 일반 및 특정 트리거 목록에 대한 정보를 일상적으로 얻습니다. 우리는 또한 경구 및 흡입 스테로이드, 단기 및 장기 작용 베타 아드레날린 작용제, 항류코트리엔 약물, 항콜린제 및 메틸크산틴을 포함한 천식 약물을 기록합니다. 우리는 점안액(베타 차단제 및 프로스타글란딘), 심장 및 항고혈압제(베타 아드레날린 활성제 및 ACE 억제제)를 포함한 모든 동시 약물을 역사에 포함합니다. 우리는 사람들에게 천식 약을 어떻게 복용하고 있는지 물어보지만 실제로 처방된 대로 사용하고 있는지 알 방법이 없습니다. 그들의 약이 우리 병원에서 입수된 경우, 얼마나 많은 처방전이 조제되었는지 확인할 수는 있지만 여전히 용도를 알 수는 없습니다. 또한 코카인, 헤로인, 옥시콘틴 등과 같은 불법 약물 사용도 기록합니다. 체질량 지수(BMI)는 체중(kg)을 신장(미터)의 제곱으로 나눈 값입니다. 비만은 BMI ≥ 30 Kg/M2로 분류됩니다. 동맥 산소 포화도는 실내 공기의 맥박 산소 측정법에 의해 결정되며 90% 미만의 값에 대해 필요에 따라 보충 산소가 투여됩니다. 치료 전, 세 가지 최고 호기 유량(PEFR) 중 최고가 환자의 초기 호기 제한 상태를 나타내는 것으로 간주됩니다. PEFR 데이터는 예측 정상의 백분율뿐만 아니라 절대 항으로 기록됩니다. 이전 연구에서와 같이 환자의 기도 폐쇄로 인해 최대 호기량 측정기에서 최소 수준에 도달하지 못한 경우 알부테롤에 따른 개선률을 계산할 때 0으로 나누는 것을 피하기 위해 값을 임의로 10으로 지정했습니다.

피험자는 20분 간격으로 2.5mg의 알부테롤을 3회 투여하거나 5.0mg의 알부테롤을 20분 간격으로 2회 투여합니다. 알부테롤 비반응성은 급성 천식 환자에서 알부테롤 ≥7.5mg(2.5mg 알부테롤 에어로졸 q.20분 x3)에 따라 예측된 것의 40%를 초과하는 PEFR의 실패로 정의됩니다. 각 일정 완료 후 PEFR을 반복하고 환자를 재검사합니다. 입학 및 퇴학 결정은 공표된 미리 결정된 기준에 따라 이루어집니다. 증상이 없고 보조 근육 사용이 없고 쌕쌕거림이 없거나 감소했으며 최고 흐름이 예측치의 60%에 도달한 경우 환자는 집으로 보낼 준비가 된 것으로 간주됩니다. 이러한 요구 사항을 충족하지 못하는 사람들은 ED 의사의 재량에 따라 아드레날린성 및 항콜린성 기관지확장제 및 글루코코르티코이드로 추가 치료를 받고 매시간 재평가됩니다. 이후 퇴원 기준을 충족하면 석방됩니다. 그렇지 않은 경우 병원에 입원합니다. 이러한 알고리즘을 사용한 위양성 승인률은 1% 미만이고 24시간 재발률은 2% 미만인 것으로 나타났습니다.

인덱스 ED 방문이 급성 천식 발작의 치료를 위한 것이었던 개인만 연구됩니다. 울혈성 심부전, 폐렴, 만성 기관지염 또는 폐기종을 암시하는 병력이 있는 환자는 제외됩니다.

정맥혈은 1250명의 피험자에게서 채취됩니다. 25%는 알부테롤에 잘 반응하지 않는 폐쇄가 있을 것으로 예상되며 해결을 위해 병원에 입원해야 합니다. 나머지 75%는 폐색이 있어 알부테롤로 신속하게 해결되며 집으로 퇴원합니다. DNA는 위치 16 및 27에서 β2 AR SNP 및 수용체 일배체형을 식별하기 위해 Vanderbilt 의료 센터의 인간 유전학 연구 센터에 의해 분리되고 맹목적으로 분석될 것입니다. 단일 뉴클레오티드 다형성은 TaqMan 단일 뉴클레오티드 다형성 유전자형 분석(Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)을 사용하여 유전자형을 결정합니다. ADRB2 코딩 영역 내에서 최대 약 5kb 5' 코돈 1(rs11958940, rs17778257, rs2895795, rs2053044, rs12654778, rs11959427, rs1042711, rs1042713, rs1042714, rs1800888 및 rs1042718). 품질 관리 측정에는 95%의 유전자형 호출률과 각 인종 그룹 내에서 Hardy-Weinberg Equilibrium에서 크게 벗어나지 않는 것이 포함됩니다(정확한 p 값 > 0.01). 일배체형은 공개적으로 이용 가능한 소프트웨어(SNPHNP-단일 뉴클레오티드 다형성[버전 1.3]의 큰 일배체형의 빈도를 추정하기 위한 프로그램)로 예측될 것입니다. 일배체형 쌍 2/2, 2/4, 2/6, 4/4, 4/6 및 6/6이 평가될 것이다.

주요 결과 변수는 각 모집단의 유전 패턴(SNP 및 일배체형)입니다. 사례 대조군 연구를 통해 SNP 패턴과 알부테롤 반응성을 평가하고자 합니다. 그룹 간 비교는 공분산 분석으로 이루어집니다. 베이스라인 PEFR과 알부테롤 후 개선 백분율 사이의 연관성은 SNP 패턴에 대해 계층화되고 공분산 분석에 의해 평가될 것이다. 단일 다형성은 불충분할 수 있으며 다중 다형성을 포함하는 일배체형이 더 유익할 수 있다고 제안되었습니다. Drysdale과 동료들은 13개의 다형성을 식별하고 인종 그룹 간에 빈도가 다른 12개의 일배체형 그룹으로 구성했습니다. 가장 흔한 네 가지는 일배체형 1, 2, 4 및 6이었습니다. Gly16 동형접합체를 포함하는 일배체형 2는 FEV1, 가역성이 가장 큰 반면, Arg16 동형접합체를 포함하는 일배체형 4는 가장 적었습니다. 5개의 일배체형 쌍이 천식에서 흔했습니다. 동형접합체, 일배체형 2/2는 FEV1 및 단백질 발현에 가장 큰 영향을 미쳤으며 일배체 쌍 4/4는 두 범주 모두에서 가장 적은 영향을 보였습니다. 어떤 분리된 SNP도 예측 유용성을 가질 수 없기 때문에 우리가 일배체형을 측정하는 이유입니다. 일배체형 조합 4/4는 가장 작은 영향을 미치며 비반응자에서 작동할 수 있습니다. 일배체형 쌍 4/6은 알부테롤로 가장 큰 개선을 가져오므로 반응 그룹에서 작동할 수 있습니다.

우리는 연구 환자 풀 전체에서 일배체형 빈도를 추정할 것입니다. 로지스틱 회귀를 사용하여 우리는 일배체형과 알부테롤에 대한 반응성 사이의 전반적인 연관성을 위해 나머지 전체 점수 통계를 계산할 것입니다. 다음으로 일배체형 특정 점수와 해당 p-값이 계산됩니다. 기준선 공변량을 조정하여 유사한 통계가 계산됩니다. 이러한 분석은 haplo.stats의 R 함수를 사용하여 수행됩니다.

환자-대조군 연구를 사용하여 아드레날린 작용제에 대한 반응/무반응과 일배체형 1-6의 연관성을 평가할 것입니다. 표 1의 데이터를 사용하고 사례가 연구 대상의 25%를 구성한다고 가정하고 haplo.power.cc 함수를 사용합니다. 0.05 수준의 유의 수준에서 80% 검정력으로 Arg16Arg가 없는 일배체형과 비교하여 Arg16Arg를 포함하는 일배체형을 가진 환자에서 아드레날린 작용제에 반응하지 않는 위험의 최소 40% 증가를 감지할 수 있도록 1243명의 환자의 샘플 크기가 필요합니다. 유사한 가정 하에서 Arg16Arg가 포함된 일배체형이 포함된 환자가 포함되지 않은 환자에 비해 치료 실패 위험이 50% 증가한 것을 감지할 수 있으려면 총 샘플 크기가 865개 필요합니다. 피험자 수는 치료 성공-실패 비율이 75:25일 때 충분한 힘을 얻기 위해 필요한 총 수를 나타냅니다.

이 연구의 결과는 Gly16Arg 또는 Gln27Glu 유전자형 및/또는 β2AR 일배체형이 급성 천식을 경험하는 환자의 알부테롤에 대한 반응과 연관되는지 여부 및 유전자형 패턴이 상이한 임상 표현형 간에 다양한지 여부를 입증할 것입니다. 그들은 또한 그러한 다형성이 초기 폐 기능 및 증상으로 측정된 에피소드의 중증도를 결정하는지 여부에 대한 통찰력을 제공할 것입니다. 이 조사에서 긍정적인 결과와 부정적인 결과 모두 매우 중요합니다. 긍정적인 결과는 우리가 매우 기본적인 수준에서 치료 반응성을 이해하기 시작할 수 있음을 시사합니다. 그들은 또한 천식 인구의 상당 부분이 급성으로 아플 때 대체 치료법을 찾기 시작해야 한다고 제안합니다. 똑같이 중요한 것은 천식 통제에 대한 우리의 노력이 더 이상 광범위하게 적용될 필요가 없다는 것을 의미하지만 이제 영향을 받는 개인의 예방에 초점을 맞출 수 있습니다. 부정적인 결과는 B2AR의 유전적으로 결정된 변화가 임상 반응으로 쉽게 변환될 수 없으며 베타2 무반응 집단에서 심각성과 자원 활용을 결정하는 다른 요인을 찾아야 한다는 것을 결정적으로 입증할 것입니다.