Acute astma-responsiviteit en B2-adrenerge receptorpolymorfismen

De meest recent beschikbare statistieken geven aan dat ongeveer 22,2 miljoen mensen in de Verenigde Staten astma hebben. Hiervan ondervond ongeveer 55% ten minste één aanval in het jaar voorafgaand aan het onderzoek, wat resulteerde in 1,9 miljoen bezoeken aan spoedeisende hulpafdelingen en 497.000 ziekenhuisopnames. De natuurlijke geschiedenis van acuut astma is er een van resolutie en 70 tot 80% van de mensen verhelpt snel hun luchtwegobstructie na behandeling met 7,5 tot 10,0 mg verneveld albuterol. Er is echter een subgroep van patiënten met terugkerende ernstige episodes die slecht reageren op deze behandeling en die voor behandeling in het ziekenhuis moeten worden opgenomen. Hoewel deze patiënten een minderheid van de astmapatiënten vertegenwoordigen, hebben ze een aanhoudende ziekte die verantwoordelijk is voor het overgrote deel van de uitgaven voor dringende zorg. Toch is er vrijwel niets over hen bekend. In de huidige aanvraag willen we de hypothese testen dat deze personen slecht werken met albuterol vanwege genetische polymorfismen van hun bèta 2-adrenerge receptoren (β2AR) die ofwel de ernst beïnvloeden en / of de gevoeligheid voor kortwerkende bronchusverwijders verminderen.

Een mogelijkheid van groot klinisch belang is dat de albuterol-non-responders genetisch bepaalde verschillen in β2AR hebben die de effectiviteit verlagen. In deze receptor zijn verschillende polymorfismen beschreven, waarbij de grootste aandacht is besteed aan single-nucleotide polymorphisms (SNP's)-substituties op aminozuurposities 16 (arginine naar glycine, Arg 16 Gly) en 27 (glutamine naar glutaminezuur, Gln 27 Glu). De Gly 16-receptor vertoont verbeterde neerwaartse regulatie in vitro na blootstelling aan agonist, terwijl het Arg 16-allel resistenter is. Het Gly 16-allel is sterk geassocieerd met destabilisaties van astma, zoals zich manifesteert door nachtelijke symptomen en een verhoogd risico op ernst. Daarentegen is Arg/Arg-homozygositeit op positie 16 in verband gebracht met slechtere resultaten in prospectieve onderzoeken naar regelmatig gebruik van kortwerkende β2-agonisten. Dit fenomeen werd niet waargenomen bij astmapatiënten die albuterol naar behoefte gebruikten of bij degenen die homozygoot waren voor glycine. Aangezien meer dan 90% van de proefpersonen in onze studies, en die van anderen, met acuut astma dit medicijn routinematig gebruiken en de overgrote meerderheid er snel mee wordt behandeld, kan de aanwezigheid van het Arg/Arg-allel leiden tot slechtere reacties. Er is ook gesuggereerd dat dit polymorfisme vergelijkbare effecten kan hebben met langwerkende β2-agonisten. Nogmaals, aangezien een groot percentage astmapatiënten chronisch langwerkende sympathicomimetica gebruikt, kan deze factor een bijdragend effect hebben. Als alternatief kan de farmacogenetica van β2AR totaal onbelangrijk zijn. Twee studies hebben gesuggereerd dat noch enkele genotypen op Codon 16, noch haplotypes in de β2AR enig effect hebben op de acute bronchusverwijdende respons op albuterol of salbutamol. Aangezien deze onderzoeken echter zijn uitgevoerd bij stabiele patiënten, zijn ze mogelijk niet representatief voor de hierboven beschreven niet-reagerende groep.

In de huidige studie stellen we voor om voort te bouwen op eerdere methoden die we hebben gebruikt bij de zorg voor acuut astma. Klinische beoordelingen en behandelregimes worden gestandaardiseerd met behulp van een zorgpad zoals in eerdere studies. Demografische gegevens, lengte, gewicht, ras, symptomen, symptomen, medische voorgeschiedenis en routinematig medicatiegebruik van de voorgaande maand voorafgaand aan het indexbezoek worden op een intakeformulier genoteerd. We verkrijgen routinematig informatie over ziekteduur, frequentie van aanvallen, ziekenhuisopnames, IC-opnames, intubaties en een lijst van de algemene en specifieke triggers voor acute exacerbaties. We registreren ook astmamedicatie, waaronder orale en geïnhaleerde steroïden, kort- en langwerkende bèta-adrenerge agonisten, antileukotrieengeneesmiddelen, anticholinergica en methylxanthines. We nemen in onze geschiedenis alle gelijktijdige medicijnen op, waaronder oogdruppels (bètablokkers en prostaglandinen), hart- en antihypertensiva (bèta-adrenerge actieve middelen en ACE-remmers). We vragen mensen hoe ze hun astmamedicijnen gebruiken, maar weten niet of ze ze echt gebruiken zoals voorgeschreven. Als hun medicijnen in ons ziekenhuis worden verkregen, is het misschien mogelijk om te bepalen hoeveel recepten er zijn ingevuld, maar we weten nog steeds niet wat ze moeten gebruiken. We registreren ook het gebruik van illegale drugs zoals cocaïne, heroïne en OxyContin, enz. De Body Mass Index (BMI) wordt berekend als het gewicht in Kg gedeeld door de lengte in vierkante meters. Obesitas wordt geclassificeerd als een BMI ≥ 30 Kg/M2. Arteriële zuurstofverzadiging wordt bepaald door middel van pulsoximetrie op kamerlucht en indien nodig wordt aanvullende zuurstof toegediend voor waarden van minder dan 90%. Voorafgaand aan de behandeling wordt de beste van drie maximale expiratoire stroomsnelheden (PEFR) genomen om de initiële toestand van stroombeperking van de patiënt weer te geven. De PEFR-gegevens worden geregistreerd in absolute termen, evenals een percentage van de voorspelde normaalwaarde. Net als in eerdere onderzoeken, wordt, als de luchtwegobstructie van een patiënt hem of haar verhinderde het minimumniveau op de piekstroommeter te bereiken, willekeurig een waarde van 10 toegewezen om delen door nul te voorkomen wanneer de procentuele verbetering na albuterol wordt berekend.

De proefpersonen kregen elke 20 minuten 2,5 mg verneveld albuterol voor drie doses of twee doses van 5,0 mg albuterol met een tussenpoos van 20 minuten. Albuterol-niet-reactiviteit wordt gedefinieerd als het falen van de PEFR bij een acuut zieke astmapatiënt om 40% van de voorspelde waarde te overschrijden na ≥7,5 mg albuterol (2,5 mg albuterol-aerosolen q.20 min x3). Na voltooiing van elk schema wordt PEFR herhaald en worden de patiënten opnieuw onderzocht. Toelatings- en ontslagbesluiten worden genomen volgens gepubliceerde vooraf bepaalde criteria. Patiënten worden geacht klaar te zijn om naar huis te worden gestuurd als ze asymptomatisch zijn, geen extra spiergebruik hebben, geen of minder piepende ademhaling hebben en een piekstroom hebben bereikt van 60% van de voorspelde waarde. Degenen die niet aan deze vereisten voldoen, krijgen verdere behandeling met adrenerge en anticholinergische bronchusverwijders en glucocorticoïden naar goeddunken van de SEH-arts en worden elk uur opnieuw beoordeeld. Als ze vervolgens voldoen aan de ontslagcriteria, worden ze vrijgelaten. Zo niet, dan worden ze opgenomen in het ziekenhuis. Het vals-positieve opnamepercentage met deze algoritmen bleek minder dan 1% te zijn en het 24-uurs terugvalpercentage minder dan 2%.

Alleen personen bij wie het index-ED-bezoek was voor de behandeling van een acute astma-aanval, worden bestudeerd. Patiënten met een geschiedenis die wijst op congestief hartfalen, longontsteking, chronische bronchitis of emfyseem zijn uitgesloten.

Bij 1250 proefpersonen zal veneus bloed worden afgenomen. Verwacht wordt dat 25% een obstructie zal hebben die slecht reageert op albuterol en die voor oplossing in het ziekenhuis moet worden opgenomen. De overige 75% heeft een verstopping die snel oplost met albuterol en wordt naar huis ontslagen. Het DNA zal blind worden geïsoleerd en getest door het Center for Human Genetics Research, Vanderbilt Medical Center voor identificatie van β2 AR SNP's op posities 16 en 27 en receptorhaplotypes. Single-nucleotide polymorfismen zullen worden gegenotypeerd met behulp van TaqMan single-nucleotide polymorphism genotyperingstesten (Applied Biosystems, Foster City, CA, VS). Elf polymorfismen zullen worden geselecteerd voor genotypering vanuit het voor ADRB2 coderende gebied en tot ongeveer 5 kb 5'-codon 1 (rs11958940, rs17778257, rs2895795, rs2053044, rs12654778, rs11959427, rs1042711, rs1042713, rs1042714, rs1800888 en rs1042718). Kwaliteitscontrolemaatregelen omvatten een genotype-oproeppercentage van 95% en geen significante afwijkingen van het Hardy-Weinberg-evenwicht binnen elke raciale groep (exacte p-waarde> 0,01). Haplotypes zullen worden voorspeld met publiek beschikbare software (SNPHNP-een programma voor het schatten van frequenties van grote haplotypes van single-nucleotide polymorfismen [versie 1.3]). Haplotype-paren 2/2, 2/4, 2/6, 4/4, 4/6 en 6/6 worden geëvalueerd.

De primaire uitkomstvariabele zijn de genetische patronen (SNP's en haplotypes) in elke populatie. We willen SNP-patronen en albuterol-responsiviteit evalueren met behulp van een case-control-onderzoek. Vergelijkingen tussen groepen zullen worden gemaakt door analyse van covariantie. De associaties tussen baseline PEFR en het percentage verbetering na albuterol zullen worden gestratificeerd voor SNP-patroon en zullen worden beoordeeld door analyse van covariantie. Enkele polymorfismen zijn mogelijk onvoldoende en er is gesuggereerd dat haplotypes die meerdere polymorfismen bevatten, informatiever kunnen zijn. Drysdale en collega's identificeerden 13 polymorfismen en organiseerden ze in 12 haplotypegroepen met verschillende frequenties tussen etnische groepen. De vier meest voorkomende waren haplotypes 1, 2, 4 en 6. Haplotype 2, dat Gly16-homozygoten bevat, was geassocieerd met de grootste FEV1-reversibiliteit, terwijl haplotype 4, dat Arg16-homozygoten bevat, de minste was. Vijf haplotype-paren kwamen vaak voor bij astmapatiënten. Homozygoten, haplotypes 2/2 hadden de grootste impact op FEV1 en eiwitexpressie, terwijl haplotypepaar 4/4 het minste effect vertoonde in beide categorieën. Aangezien geen enkele geïsoleerde SNP enig voorspellend nut heeft, meten we daarom de haplotypes. De haplotypecombinatie 4/4 produceert de kleinste impact en kan operationeel zijn bij de non-responders. Het haplotype-paar 4/6 produceert de grootste verbetering met albuterol en kan daarom operationeel zijn in de responsieve groep.

We zullen haplotypefrequenties schatten in de pool van studiepatiënten. Met behulp van logistische regressie zullen we een globale scorestatistiek berekenen om te rusten voor de algehele associatie tussen haplotypes en reactievermogen op albuterol. Vervolgens worden haplotype-specifieke scores en bijbehorende p-waarden berekend. Soortgelijke statistieken zullen worden berekend met aanpassing voor baseline-covariaten. Deze analyses zullen worden uitgevoerd met behulp van R-functies in haplo.stats.

We zullen de associaties van haplotypes 1-6 met respons/non-respons op adrenerge agonisten evalueren met behulp van een case-control studie. Gebruikmakend van de gegevens in tabel 1 en ervan uitgaande dat de gevallen 25% van de proefpersonen uitmaken, en gebruik makend van de functie haplo.power.cc. We hebben een steekproef van 1243 patiënten nodig om ten minste een toename van 40% te kunnen detecteren in het risico van niet-reagerend op adrenerge agonisten bij patiënten met haplotypes die Arg16Arg bevatten in vergelijking met haplotypes zonder Arg16Arg met 80% power bij 0,05 significantieniveau. Onder vergelijkbare aannames hebben we een totale steekproefomvang van 865 nodig om een ​​50% toename van het risico op falen van de behandeling te kunnen detecteren bij patiënten met haplotypes die Arg16Arg bevatten in vergelijking met patiënten zonder. Het aantal proefpersonen vertegenwoordigt het totaal dat nodig is om voldoende vermogen te bereiken, gegeven een 75:25 behandelingssucces-faalverhouding.

De resultaten van deze studie zullen aantonen of Gly16Arg- of Gln27Glu-genotypes en/of β2AR-haplotypes geassocieerd zijn met de respons op albuterol bij patiënten die acute episodes van astma ervaren en of het genotypepatroon varieert tussen verschillende klinische fenotypes. Ze zullen ook inzicht geven in de vraag of dergelijke polymorfismen de ernst van de episodes bepalen, gemeten aan de hand van de initiële longfunctie en symptomen. In dit onderzoek zouden zowel positieve als negatieve resultaten uiterst belangrijk zijn. Positieve bevindingen suggereren dat we therapeutische responsiviteit op een heel basaal niveau kunnen begrijpen. Ze suggereren ook dat we moeten beginnen met het zoeken naar alternatieve behandelingen voor een aanzienlijk deel van de astmatische bevolking wanneer ze acuut ziek worden. Even belangrijk betekent het dat onze inspanningen op het gebied van astmacontrole niet langer diffuus hoeven te worden toegepast, maar nu kunnen worden gericht op profylaxe bij getroffen personen. Negatieve bevindingen zullen onomstotelijk aantonen dat genetisch bepaalde veranderingen in B2AR niet gemakkelijk kunnen worden vertaald in klinische reacties en dat we moeten zoeken naar andere factoren die de ernst en het gebruik van middelen bepalen in de bèta2-niet-reagerende populatie.