만성 신장 질환(CKD)에서 비타민 D 보충 및 심장 비대 (5C)

만성 신장 질환 환자의 심장 비대 및 기능에 대한 비타민 D 보충의 영향 - 무작위 위약 대조 시험.

1. 평신도 요약:

   만성 신장 질환(CKD) 환자는 심장 및 혈관 질환(심혈관 질환-CVD)으로 사망할 가능성이 최대 3.5배 더 높습니다. 비타민 D 부족은 CKD에서 매우 흔하며 CVD와 관련이 있습니다. 인간에 대한 증거는 부족하지만 동물 연구에서는 비타민 D 요법으로 심장 크기와 기능이 개선된 것으로 나타났습니다. 제안된 연구는 결핍된 CKD 환자에서 경구 비타민 D 치료가 심장 확대 및 기능을 개선하는지 여부를 테스트할 것입니다. 이러한 제안된 변경 사항을 통해 연구자들은 CKD 환자의 CVD 및 사망을 줄일 수 있을 것으로 기대합니다.

2. 제안된 조사 요약:

전통적인 위험 요소는 CKD에서 CV 위험의 불균형한 증가를 부적절하게 설명합니다. 저 비타민증 D는 CKD에서 흔하며 CV 사망률 증가와 관련이 있습니다. 동물 실험에서 비타민 D는 LV 질량(LVM)을 줄이고 수축기 기능을 향상시킵니다. 투석 환자에서 관찰 연구에 따르면 비타민 D 요법은 CV 사망률을 줄이고 확장기 기능을 향상시킵니다. 그러나 천연 비타민 D 보충이 심장 구조 및 기능에 미치는 이점은 인간에서 조사되지 않았습니다.

연구자들은 투석 전 CKD 환자에서 40주 동안 경구 Colecalciferol을 복용하면 LV 질량이 감소하고 심장 세포외 매트릭스 구성과 함께 수축기/이완기 기능이 개선되는 경우 무작위, 위약 대조 시험에서 테스트할 것을 제안합니다.

현재 NICE는 CKD 환자의 일상적인 비타민 D 측정을 권장하지 않습니다. 이 환경에서 효과가 있다면 추가 결과 시험을 통해 이 저렴하고 쉽게 투여할 수 있는 요법이 이환율과 사망률을 예방하기 위해 일상적으로 처방될 수 있는지 여부가 입증될 것입니다.

3. 프로젝트 및 파일럿 데이터의 배경: (i) CKD의 CVD: 심혈관 사망률은 일반 인구에 비해 CKD 환자에서 최대 3.4배 더 높습니다(1). 조사자들과 다른 사람들은 CV 사건과 신장 기능 저하를 동반한 사망 사이의 차등적 관계를 입증했습니다(2). 전통적인 위험 요소는 증가된 위험을 부분적으로만 설명합니다. 이것은 CKD에서 수정 가능한 CV 위험 요소로서 염증, 산화 스트레스 및 비타민 D 결핍과 같은 비전통적 위험 요소의 중요성을 강조합니다.

(ii) 일반 인구 및 CKD의 비타민 D 결핍 D 저 비타민증은 일반 인구에서 일반적입니다. 15,088명의 성인을 대상으로 한 Thadhani 그룹의 연구에 따르면 미국 일반 인구의 비타민 D 결핍 유병률은 40-80% 사이인 것으로 나타났습니다(3). CKD 환자는 저비타민증 D의 위험이 증가합니다. 남부 런던의 비투석 CKD 환자 145명 그룹에서 비타민 D 부족[25 하이드록시 비타민 D(25(OH)D)< 75 nmol의 85% 유병률을 확인했습니다. /L], 32% 결핍[25(OH)D < 37.5nmol/L]을 포함하며 아프로카리브인과 남아시아인 사이에서 상당히 높은 위험이 있습니다(4).

(iii) 비타민 결핍증 D 및 CV 질환: 단면 연구는 낮은 25(OH)D와 CV 사망률(5;6) 사이에 독립적인 연관성을 보여줍니다. 투석 인구에서 Thadhani 등의 관찰 연구는 낮은 25(OH)D 수준(OR=1.9)을 가진 환자에서 초기 CV 사망률의 증가를 보여줍니다. 비타민 D 보충은 투석 시 더 나은 생존과 관련이 있습니다(OR=0.6)(7).

(iv) 비타민 D는 심장 기능 및 형태를 개선합니다. 비타민 D 내분비 시스템은 심근 및 혈관 내피를 포함한 인간 조직에 편재되어 있습니다. 이제 비타민 D가 심장 근세포에 대한 게놈 작용을 통해 심장 기능과 구조에 직접적인 영향을 미친다는 동물 연구의 증거가 늘어나고 있습니다. 비타민 D 녹아웃 마우스는 심근 세포 비대, 심장 섬유증 및 심장 무게의 증가를 보여줍니다(8). 더 중요한 것은 자발적 고혈압 심부전 쥐와 야생형 쥐에서 비타민 D로 치료하면 심장 비대와 섬유증이 약화되고 심장 근세포 수축성이 각각 조절되는 것으로 나타났습니다(9;10).

6주 동안 활성 비타민 D로 치료한 Dahl 염 민감성 쥐의 동물 모델에서 Thadhani의 그룹은 심장 무게, LVM, 후벽 두께의 감소 및 분수 단축 증가를 입증했습니다. 비타민 D와 함께 고염분(HS)을 섭취한 쥐는 HS 식이만 먹인 쥐에 비해 혈장 BNP 및 레닌 수치가 크게 감소했습니다. 두 그룹 사이에 BP에는 차이가 없었으며, 따라서 혈역학적 효과와 반대로 심장 형태 및 기능에 대한 비타민 D의 직접적인 작용을 재확인했습니다. 가장 중요한 것은 활성 비타민 D로 치료받은 혈액 투석 환자에 대한 소규모 관찰 연구에서 확장기 기능의 개선과 중격 및 후벽 두께의 감소를 입증하여 동물 모델의 결과가 인간에게도 재현될 수 있음을 시사합니다(11) . 또한, 이차성 부갑상샘기능항진증이 있는 혈액투석 환자 그룹에서 비타민 D 정맥 주사는 15주 동안 경흉부 심초음파에서 LVM 지수(178 ±73에서 165±61 g/m2)의 상당한 감소와 관련이 있었습니다(12). 그러나 지금까지 투석 전 CKD에서 무작위, 이중 맹검, 위약 대조 시험으로서 천연 비타민 D 보충이 심장 구조 및 기능에 미치는 영향을 조사한 연구는 없습니다.

(v) 비타민 D와 심장 섬유증: 가돌리늄 강화 심장 자기 공명(CMR)을 사용한 최근 증거는 심장 섬유증이 요독성 심근병증의 주된 특징임을 시사합니다(13). 동물 연구에서는 심장에서 세포외 기질(ECM) 구성을 유지하는 데 있어 비타민 D의 중요한 역할이 입증되었습니다. 비타민 D 수용체 녹아웃 마우스 모델에서 콜라게나아제의 비정상적인 발현과 관련된 심장 섬유증의 현저한 증가가 있습니다(14).

고혈압 심장 질환 피험자에 대한 Diez 그룹의 연구는 인간 심장-프로콜라겐 유형 1(PICP)의 카르복시-말단 프로펩티드에서 유형 1 콜라겐 합성을 반영하는 신뢰할 수 있는 혈청 바이오마커를 확인했습니다(15). 유리 매트릭스 금속단백분해효소 1(MMP-1) 및 금속단백분해효소 1의 유리 조직 억제제(TIMP 1)와 함께 혈청 PICP는 콜라겐 분해의 마커로서 심장의 콜라겐 대사를 정확하게 반영합니다(15). PICP는 전구체 프로콜라겐 1형에서 1형 콜라겐 합성 중에 1:1 비율로 방출됩니다. 또한 말초 혈청 PICP는 심장(16)의 콜라겐 유형 1 섬유의 양을 정확하게 반영하므로 심장(17)의 콜라겐 함량에 대한 치료 효과를 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다. 그러나 지금까지 인간의 심장 내 ECM 구성 변화에 대한 비타민 D 요법의 효과를 보여준 연구는 없습니다.

(vi) 투석 전 CKD 환자에서 수축기 및 이완기 기능 장애를 동반한 비정상 좌심실 크기: 신장 이식에 적합한 것으로 간주되는 18명의 연속적인 안정적인 4기 및 5기 CKD 환자 그룹에서 연구원들은 LVM, 심실간 중격(IVS)의 상당한 증가를 확인했습니다. ) 수축기 및 확장기 기능 장애가 있는 직경 및 후벽 직경; 경흉부 및 심장 조직 도플러 이미징(TDI) 심초음파의 조합을 사용하여 정상 대조군과 비교했습니다.

(5) 초기 가설 조사자들은 경구용 Colecalciferol로 40주 치료하면 심장 ECM 구성 및 회전율의 개선 결과로 투석 전 CKD 환자의 심장 구조와 기능이 개선될 것이라고 제안합니다.

연구자들은 다음과 같은 특정 목표를 통해 이 중심 가설을 다룰 계획입니다.

(i) 구체적인 목표 1: CMR 영상으로 측정한 좌심실 종괴에 대한 경구 콜레칼시페롤 요법의 효과를 확인하기 위함. 연구자들은 대조군에 비해 활성 치료군에서 CMR에서 LVM이 10g 감소할 것으로 예상합니다.

(ii) 구체적인 목표 2: 심장 TDI에 의한 심장 수축기 기능 및 경흉부 심초음파에 의한 확장기 기능에 대한 경구 콜레칼시페롤 요법의 효과를 결정하기 위함.

수축기 기능은 IVS의 기저부, 중간벽 및 정점, 심장 TDI의 측면, 하부 및 전벽에서 평가된 평균 세로 최대 수축기 변형률(SR) 및 세로 최종 수축기 변형률(S)의 개선으로 측정됩니다. 확장기 기능의 개선은 초기(피크 E) 및 후기(피크 A), 승모판 흐름 및 환형 운동, 등용적 이완 시간(IVRT) 및 경흉부 심초음파에서 감속 시간(DT)으로 측정됩니다.

이러한 매개변수는 각 팔에서 25명의 환자를 대상으로 하는 무작위 위약 대조 시험에서 테스트됩니다. 25 하이드록시 비타민 D3[25(OH)D]는 CKD 단계 3-4 환자가 25(OH)D를 활성 1,25로 변환하기 위한 1 α-하이드록실라제 효소의 적절한 저장을 가질 것으로 예상되기 때문에 이 제안에 사용되었습니다. (OH)2 D. 조사관은 적절한 보충을 보장하기 위해 25 하이드록시 콜레칼시페롤의 수준을 측정합니다. 콜레칼시페롤은 이 용량을 투여했을 때 안전하고 효과적인 것으로 나타났습니다(18;19). ECM 구성 및 회전율의 개선을 조사하기 위해 조사관은 혈청 PICP 및 금속단백분해효소 1(TIMP1)의 조직 억제제 감소 및 혈청 매트릭스 금속단백분해효소 1(MMP1) 증가로 측정된 심장 콜라겐 함량 감소를 입증할 것입니다. PICP는 eGFR 및 뼈 alkPO4에 대해 수정됩니다. MMP1/TIMP1 비율은 콜라겐 분해를 측정하는 데 사용됩니다. 치료 전후의 심장 기능도 혈장 N-말단 proBNP(NT proBNP)를 측정하여 평가합니다. 또한 새로운 유전자 또는 생물학적 경로의 향후 분석을 위해 전체 세포, mRNA 및 DNA, 혈액 및 소변의 바이오뱅크가 생성될 것입니다.

(6) 제안된 프로젝트의 실험적 세부사항 및 설계

(i) 연구 모집단: St. George's, Guy's 및 Kingston 병원의 일반 신장 외래 진료소에서 비타민 D 무경험 환자를 모집합니다. ACEi/ARB 요법에 대한 25(OH)D 결핍[(25(OH)D < 37.5nmol/L](신장 질환 결과 품질 이니셔티브 지침)이 있는 환자가 등록됩니다. 심장 모집 기준은 여성의 경우 80-160g/m2, 남성의 경우 100-160g/m2 사이의 좌심실 질량 지수(LVMI)입니다(이 수치는 프레이밍햄 심장 연구(20).및 CREATE 연구에 근거하여 CKD3-4에서 관찰된 평균값보다 높은 LVMI 1SD를 가진 자) (21)

(ii) 환자 무작위화, 눈가림 및 후속 조치: 임상 시험 약사는 비교, 눈가림 및 약물 분배를 위해 두 개의 동일한 그룹으로 무작위화를 감독합니다.

재판의 단계는 다음과 같이 요약됩니다.

• 25(OH)D 수치가 37.5nmol/L 미만인 환자 50명이 모집됩니다. 등록 시 환자 인구 통계, 인체 측정 데이터 및 관련 임상 병력을 얻을 수 있습니다. 칼슘, 인산염, 부갑상선 호르몬 수치, 뼈 alkPO4 및 고감도 C 반응성 단백질(hsCRP)에 대해 혈액을 채취합니다. 심장 섬유증(혈청 PICP), ECM 교체(MMP1 및 TIMP1) 및 심장 기능(혈장 NT proBNP)의 바이오마커를 측정합니다. 모집 기준 및 이완기 기능을 충족시키기 위해 기준선에서 경흉부 심초음파를 수행할 것입니다. 심장 TDI 기능 및 CMR은 각각 수축기 기능 및 LVM에 대한 기준선에서 수행됩니다.
• 환자는 0, 10, 20 및 30주에 50 mls 식물성 오일 콜레칼시페롤(Martindale, UK) 중 150,000 IU의 4회 직접 관찰 경구 용량 또는 일치하는 위약을 받기 위해 2개의 동일한 그룹으로 무작위 배정됩니다.
• 40주차에 위에서 언급한 바와 같이 반복적인 혈액학, 생화학 및 콜라겐 합성 및 대사의 바이오마커를 위해 혈액 샘플을 수집할 것입니다. 좌심실 구조 및 기능의 변화는 각각 CMR, 경흉부 및 심장 TDI 심초음파를 사용하여 재측정됩니다.

치료 전 및 후 측정의 변화는 활성 그룹과 위약 그룹에서 비교됩니다. 모든 환자는 시험 기간 동안 그리고 이후 시험 완료 시 일반 신장 클리닉에서 계속 추적될 것입니다.

(iv) CMR 프로토콜: 모든 대상은 전용 32채널 심장 코일이 있는 1.5T Philips Intera MRI 스캐너에서 이미지화됩니다. MRI 프로토콜에는 계획 스캔, SENSE 참조 스캔, 심장의 4개 챔버, 2개 챔버 장축 및 단축 형상을 식별하기 위한 대화형 스캔이 포함됩니다. 호흡 정지 정상 상태 자유 행렬 4개의 챔버, 2개의 챔버 및 단축 스택(1.5mm, 1.5mm, 10mm) 씨네(30개의 심장 단계)가 획득됩니다. 심실 질량은 확장기 좌심실 심내막과 심외막 경계를 묘사하여 viewforum 워크 스테이션(Philips Healthcare)을 사용하여 계산됩니다(그림 2).

(v) 심장 조직 도플러 영상 및 경흉부 심초음파: 세로 변형에 대해 심장 TDI를 기록합니다. 좁은 섹터(일반적으로 120)를 사용하여 중격, 측면, 전벽 및 하벽에서 데이터를 얻습니다. 종방향 S 및 SR은 10mm의 계산 영역에서 계산됩니다. 3 심장 주기에 걸쳐 평균된 SR 및 S는 전용 소프트웨어(SPEQLE, Univ. 루벤) (그림 3). 이 접근법의 내부 및 관찰자 간 변동성은 10% 미만입니다(22).

데이터는 GE Vivid 7 스캐너를 사용하여 parasternal 및 apical 뷰에서 얻을 수 있습니다. LV 볼륨은 Teichhloz 공식을 사용하여 측정됩니다. 확장기 기능은 이전에 우리 그룹에서 설명한 대로 평가됩니다(17). 전반적인 요골 기능은 심내막 및 중간 벽 부분 단축 모두에 의해 평가됩니다. 모든 측정은 Echo-Pac(GE) 워크스테이션을 사용하여 수행되며 3개의 개별 측정에 대해 평균을 냅니다.

(vi) 염증, 심장 섬유증 및 심장 기능에 대한 바이오마커 분석: 만성 염증은 0,20 및 40에서 화학발광 면역측정법(Immulite® 2500)을 사용하여 고감도 C 반응성 단백질(hsCRP)의 혈청 수준으로 정량화됩니다. 주. -700C에 저장되고 Pamplona 대학에서 PICP(RIA-Framos Diagnostica), MMP1 및 TIMP 1(ELISA-Amersham)에 대해 배치 분석된 혈청 샘플 및 Plasma NT proBNP는 Roche Elecsys®에서 Elecsys® proBNP 면역분석으로 측정됩니다. 기준선 및 연구 완료 시점의 1010 면역분석 분석기.

(vii) 잠재적 교란 요인: 헤모글로빈은 10-13gm% 사이로 유지됩니다. 에리스로포이에틴 자극제의 사용, 철 대체 용량/빈도 및 모든 수혈이 문서화됩니다. BHS 지침에 따른 사무실 혈압은 비타민 D 투여 단계에서 문서화됩니다. 추적 관찰 기간 동안 항고혈압 약물의 변화가 기록될 것입니다. 또한 0주, 20주 및 40주차에 다음 매개변수를 평가합니다.

• 혈장 알도스테론/레닌 활성 비율;
• 맥파 속도, 중앙 동맥압 및 증가 지수(SphygmoCor Pulse Wave Velocity 시스템);
• 혈청 칼슘 x 인산염 생성물(<5mmol/L);
• 소변 단백질-크레아티닌 비율, 나트륨 및 인산염의 분획 배설;
• 혈청 FGF-23.

(viii) 세포용 바이오뱅크 10ml EDTA 샘플 생성 및 PBMC/전혈 상의 mRNA용 3x3ml tempus 튜브는 향후 Kings College London(Guy's Campus)에서 바이오뱅크 생성을 위해 0주, 20주 및 40주에 수집됩니다. 새로운 유전자 또는 생물학적 경로의 분석.

(ix) 시험 참가자 모집 및 유지

시험의 계획 및 준비는 처음 6주 동안 수행됩니다. 주당 120명의 CKD 환자가 세 곳의 병원에서 진료를 받고 있습니다. 환자의 30%는 당뇨병 환자이고 환자의 60%는 GFR < 45 mL/min/1.73m2입니다. 연구자들은 파일럿 연구를 기반으로 비타민 D 결핍이 약 35%인 것으로 추정합니다. 채용 기간은 50주 이상입니다. 총 시험 기간은 102주입니다. 제안된 연구의 타임라인은 그림 3에 설명되어 있습니다.

(7) 검정력 계산 및 통계 분석 우리와 유사한 프로토콜을 사용한 좌심실 질량에 대한 CMR의 연구간 변동성은 8.4g의 SD로 2.8%에서 4.8% 사이로 보고되었습니다(23). 활성 치료 그룹에서 좌심실 질량의 10g 개선을 입증하기 위해 연구자는 19명의 환자가 필요합니다[α= 0.05 및 Power=95%]. 30%의 탈락률을 고려하여 조사관은 각 그룹에서 25명의 환자를 모집합니다. 연속 변수에 대한 비교는 활성 치료군과 위약군 간의 독립 표본 t-검정을 사용하여 수행됩니다.

(8) 결과의 기대값 조사자들은 이 연구가 존재하는 경우 Reza Rezavi의 실험실에서 MR 스캔을 사용하여 LVM의 10gm 변화를 보여주기에 적절하다고 확신합니다. 유사하게 St Georges의 전문 실험실에서 심초음파를 사용한 수축기 기능의 변화. 조사관은 또한 Javier Diez의 실험실에서 바이오마커를 측정하여 LVH 및 수축기 기능 장애에서 섬유증의 역할을 조사할 수 있습니다. St George's, Guy's 및 Kingston 병원의 대규모 CKD 환자 인구는 모집을 용이하게 할 것입니다.

그림 3: 25(OH) 비타민 D 수치가 37.5nmol/L 미만인 50명의 환자에 대한 계획, 모집 및 예상 무작위배정을 보여주는 주 단위 타임라인. 심장 자기 공명, 심초음파, 심장 섬유증의 마커는 무작위화 및 연구 완료 시에 측정됩니다. CMR- 심장 자기 공명, TDI- 조직 도플러 영상, TTE- 경흉부 심초음파. 조사 결과의 분석 및 보고는 96-102주 사이에 이루어집니다.

(9) 잠재적인 문제 및 대체 전략:

• 엄격한 입력 기준과 후속 프로토콜을 통해 잠재적 교란 요인의 영향을 최소화했습니다. 신장 기능의 급속한 감소, 심근경색 또는 시험 추적 조사 중 사망과 같은 심장 측정에서 관찰된 변화를 설명할 수 있는 환자의 임상 상태 변화를 수용하기 위해 샘플 크기 계산에서 30%의 감소율이 허용되었습니다. -채혈적 신장 이식, CaxP 제품 > 5mmol/L, Hb < 10 또는 > 13gm% 및 지속적 고혈압(> 150/90mmHg).
• 파일럿 연구의 환자는 젊었지만 조사관은 실험 참가자의 매개 변수도 비례하여 개선될 것으로 기대합니다.
• 연구자들은 좌심실 기능과 형태의 개선이 인간 피험자에게 비타민 D 요법으로 이전에 나타나지 않았다는 것을 의식하고 있습니다. 그러나 심장 근세포, 세포외 기질 및 심근 수축성에 대한 비타민 D의 게놈 효과에 대한 증거는 동물 연구에서 잘 확립되어 있습니다. 가장 중요한 것은 이 연구가 인간에서 비타민 D 요법의 새로운 항섬유화 메커니즘을 탐구하여 자가 면역 장애와 같은 다른 질병 상태에서 비타민 D를 사용하는 원리의 증거를 제공할 수 있다는 것입니다.