Vitamine D-suppletie en cardiale hypertrofie bij chronische nierziekte (CKD) (5C)

Impact van vitamine D-suppletie op cardiale hypertrofie en functie bij patiënten met chronische nierziekte - Een gerandomiseerde, placebo-gecontroleerde studie.

1. Samenvatting leggen:

   Patiënten met chronische nierziekte (CKD) hebben tot 3,5 keer meer kans om te overlijden aan hart- en vaatziekten (hart- en vaatziekten). Vitamine D-insufficiëntie komt zeer vaak voor bij CKD en wordt geassocieerd met CVD. Dierstudies hebben een verbetering van de hartgrootte en -functie aangetoond met vitamine D-therapie, hoewel bewijs bij mensen ontbreekt. De voorgestelde studie zal testen of orale vitamine D-behandeling, bij deficiënte CKD-patiënten, de hartvergroting en -functie zal verbeteren. Met deze voorgestelde wijzigingen verwachten de onderzoekers HVZ en sterfgevallen bij patiënten met CKD te verminderen.

2. Samenvatting van het voorgestelde onderzoek:

Traditionele risicofactoren verklaren onvoldoende de onevenredige toename van CV risico bij CKD. Hypovitaminose D komt veel voor bij CKD en is geassocieerd met verhoogde CV mortaliteit. In dierexperimenten vermindert vitamine D de LV-massa (LVM) en verbetert het de systolische functie. Bij dialysepatiënten tonen observationele studies aan dat vitamine D-therapie de CV mortaliteit vermindert en de diastolische functie verbetert. Het voordeel van natuurlijke vitamine D-repletie op de hartstructuur en -functie is echter niet onderzocht bij mensen.

De onderzoekers stellen voor om in een gerandomiseerde, placebogecontroleerde studie te testen of 40 weken orale Colecalciferol, bij predialyse CKD-patiënten, zal resulteren in vermindering van de LV-massa en verbetering van de systolische/diastolische functie samen met de samenstelling van de extracellulaire matrix van het hart.

Momenteel raadt NICE routinematige meting van vitamine D bij CKD-patiënten niet aan. Indien effectief in deze setting, zullen verdere uitkomstonderzoeken uitwijzen of deze goedkope en gemakkelijk toe te dienen therapie routinematig kan worden voorgeschreven om morbiditeit en mortaliteit te voorkomen.

3. Achtergrond van het project en proefgegevens: (i) CVD bij CKD: CV-sterftecijfers zijn tot 3,4 keer hoger bij patiënten met CKD in vergelijking met de algemene bevolking(1). De onderzoekers en anderen hebben een gradueel verband aangetoond tussen CV events en overlijden met afnemende nierfunctie(2). Traditionele risicofactoren verklaren het verhoogde risico slechts gedeeltelijk. Dit benadrukt het belang van niet-traditionele risicofactoren zoals ontsteking, oxidatieve stress en vitamine D-tekort als aanpasbare CV risicofactoren bij CKD.

(ii) Vitamine D-tekort in de algemene bevolking en bij CKD Hypovitaminose D komt veel voor in de algemene bevolking. Een onderzoek door Thadhani's groep van 15.088 volwassenen heeft aangetoond dat vitamine D-insufficiëntie tussen de 40 en 80% voorkomt in de algemene bevolking van de VS(3). CKD-patiënten lopen een verhoogd risico op hypovitaminose D. In een groep van 145 niet-dialyse CKD-patiënten uit Zuid-Londen is een prevalentie van vitamine D-insufficiëntie van 85% [25 hydroxyvitamine D (25(OH)D)< 75 nmol /L], inclusief 32% deficiëntie[25(OH)D < 37,5nmol/L], met een significant hoger risico bij Afro-Caribische en Zuid-Aziaten(4).

(iii) Hypovitaminose D en CV ziekte: Cross-sectionele studies laten een onafhankelijk verband zien tussen lage 25 (OH)D en CV mortaliteit(5;6). In de dialysepopulatie laten observationele studies van Thadhani et al een toename zien van vroege CV mortaliteit bij patiënten met lage 25 (OH) D-spiegels (OR=1,9). Vitamine D-suppletie wordt in verband gebracht met een betere overleving bij dialyse (OR=0,6)(7).

(iv) Vitamine D verbetert de hartfunctie en morfologie: het endocriene systeem van vitamine D is alomtegenwoordig in menselijke weefsels, inclusief het myocardium en het vasculaire endotheel. Er is nu steeds meer bewijs uit dierstudies dat vitamine D de hartfunctie en -structuur rechtstreeks beïnvloedt via een genomische werking op hartmyocyten. Vitamine D-knockout-muizen vertonen een toename van cardiomyocytenhypertrofie, hartfibrose en hartgewicht (8). Wat nog belangrijker is, is dat behandeling met vitamine D bij spontaan hypertensieve ratten met hartfalen en wildtype muizen cardiale hypertrofie en fibrose verzwakt en de contractiliteit van de hartspiercellen moduleert (9;10).

In een diermodel van Dahl-zoutgevoelige ratten die gedurende 6 weken werden behandeld met actieve vitamine D, vertoonde de Thadhani-groep een vermindering van het hartgewicht, LVM, dikte van de achterwand en toegenomen fractionele verkorting. Er was een significante verlaging van de BNP- en reninespiegels in het plasma bij ratten die een hoog zoutgehalte (HS) samen met vitamine D kregen, in vergelijking met ratten die alleen een HS-dieet kregen. Er was geen verschil in bloeddruk tussen de twee groepen, wat opnieuw een directe werking van vitamine D op de cardiale morfologie en functie bevestigde, in tegenstelling tot een hemodynamisch effect. Het belangrijkste was dat ze ook een verbetering van de diastolische functie en een vermindering van de dikte van het septum en de posterieure wand aantoonden in een kleine observationele studie van hemodialysepatiënten die werden behandeld met actieve vitamine D, wat suggereert dat de bevindingen van diermodellen kunnen worden gerepliceerd bij mensen(11) . Bovendien ging intraveneuze vitamine D-toediening bij een groep hemodialysepatiënten met secundaire hyperparathyreoïdie gepaard met een significante verlaging van de LVM-index (178 ± 73 tot 165 ± 61 g/m2) op een transthoracaal echocardiogram gedurende 15 weken(12). Tot nu toe hebben echter geen studies de effecten van natuurlijke vitamine D-repletie op de hartstructuur en -functie onderzocht, als een gerandomiseerde, dubbelblinde, placebo-gecontroleerde studie bij predialyse CKD.

(v) Vitamine D en cardiale fibrose: recent bewijs met behulp van gadolinium-versterkte cardiale magnetische resonantie (CMR) suggereert dat cardiale fibrose een overheersend kenmerk is van uremische cardiomyopathie(13). Dierstudies hebben een belangrijke rol van vitamine D aangetoond bij het handhaven van de samenstelling van de extracellulaire matrix (ECM) in het hart. In het muizenmodel met knock-out van de vitamine D-receptor is er een duidelijke toename van hartfibrose, gerelateerd aan abnormale expressie van collagenasen(14).

Studies door de groep van Diez bij proefpersonen met hypertensieve hartaandoeningen hebben een betrouwbare serumbiomarker geïdentificeerd die type 1-collageensynthese weerspiegelt in het menselijk hart - carboxy-terminaal propeptide van procollageen type 1 (PICP) (15). Serum PICP samen met vrije matrix metalloproteïnasen 1 (MMP-1) en vrije weefselremmer van metalloproteïnasen 1 (TIMP 1), als markers van collageenafbraak, weerspiegelen nauwkeurig het collageenmetabolisme in het hart(15). PICP wordt vrijgegeven in een verhouding van 1:1 tijdens de synthese van type 1 collageen, van zijn voorloper procollageen type 1. Bovendien geeft perifere serum-PICP nauwkeurig de hoeveelheid collageen type 1-vezels in het hart weer(16) en kan daarom worden gebruikt om de effecten van de behandeling op het collageengehalte van het hart te volgen(17). Tot nu toe hebben echter geen studies een effect aangetoond van vitamine D-therapie op veranderingen in de ECM-samenstelling in het menselijk hart.

(vi) Abnormale LV-grootte met systolische en diastolische disfunctie bij predialyse CKD-patiënten: In een groep van 18 opeenvolgende stabiele stadium 4 en 5 CKD-patiënten, geschikt geacht voor niertransplantatie, hebben de onderzoekers een significante toename gezien in LVM, interventriculair septum (IVS ) diameter en achterwanddiameter met systolische en diastolische disfunctie; met behulp van een combinatie van transthoracale en cardiale weefsel Doppler Imaging (TDI) echocardiografie, in vergelijking met normale controles.

(5) Oorspronkelijke hypothese De onderzoekers stellen voor dat een behandeling van 40 weken met oraal Colecalciferol de hartstructuur en -functie zal verbeteren bij predialyse CKD-patiënten, als gevolg van een verbetering van de cardiale ECM-samenstelling en -turnover.

De onderzoekers zijn van plan deze centrale hypothese aan te pakken met de volgende specifieke doelstellingen:

(i) Specifiek doel 1: bepalen van het effect van orale Colecalciferol-therapie op de linkerventrikelmassa zoals gemeten door middel van CMR-beeldvorming. De onderzoekers verwachten een vermindering van 10g in LVM op CMR in actieve behandelingsgroep in vergelijking met controles.

(ii) Specifiek doel 2: bepalen van het effect van orale Colecalciferol-therapie op de systolische cardiale functie door cardiale TDI en de diastolische functie door middel van transthoracale echocardiografie.

De systolische functie zal worden gemeten als een verbetering van de gemiddelde longitudinale systolische piekbelasting (SR) en de longitudinale eindsystolische belasting (S), beoordeeld aan de basis, middenwand en apex van de IVS, laterale, inferieure en voorste wand op cardiale TDI. Verbetering van de diastolische functie zal worden gemeten aan de hand van vroege (piek E) en late (piek A), transmitrale flow en annulusbeweging, isovolumetrische relaxatietijd (IVRT) en vertragingstijd (DT) op transthoracaal echocardiogram.

Deze parameters zullen worden getest in een gerandomiseerde, placebogecontroleerde studie met 25 patiënten in elke arm. In dit voorstel is 25-hydroxyvitamine D3 [25 (OH) D] gebruikt, aangezien van CKD-stadium 3-4-patiënten wordt verwacht dat ze voldoende voorraden van 1 α-hydroxylase-enzym hebben om 25 (OH) D om te zetten in actief 1,25 (OH)2 D. De onderzoekers zullen het gehalte aan 25-hydroxy-colecalciferol meten om zeker te zijn van voldoende repletie. Van colecalciferol is aangetoond dat het veilig en effectief is bij toediening in deze dosis(18;19). Om de verbetering in ECM-samenstelling en omzet te onderzoeken, zullen de onderzoekers een verlaging van het hartcollageengehalte aantonen, zoals gemeten door een afname van serum PICP en weefselremmer van metalloproteïnasen 1 (TIMP1) en een toename van serum Matrix metalloproteïnase 1 (MMP1). PICP wordt gecorrigeerd voor eGFR en bone alkPO4. MMP1/TIMP1-ratio zal worden gebruikt om de collageenafbraak te meten. De hartfunctie voor en na de therapie zal ook worden beoordeeld door plasma N-Terminal proBNP (NT proBNP) te meten. Bovendien zal een biobank van hele cellen, mRNA en DNA, bloed en urine worden gecreëerd voor toekomstige analyse van nieuwe genen of biologische routes.

(6) Experimenteel detail en ontwerp van het voorgestelde project

(i) Onderzoekspopulatie: Vitamine D-naïeve patiënten zullen worden gerekruteerd uit de algemene nefrologiepoliklinieken van de ziekenhuizen van St. George's, Guy's en Kingston. Patiënten met 25 (OH) D-deficiëntie [(25 (OH) D < 37,5 nmol/L] (Richtlijnen van het Kidney Disease Outcomes Quality Initiative) op ACEi/ARB-therapie zullen worden ingeschreven. Criteria voor cardiale rekrutering zijn de linkerventrikelmassa-index (LVMI) tussen 80-160 g/m2 voor vrouwen en 100-160 g/m2 voor mannen (deze cijfers komen overeen met het bovenste tertiel van de normale LV-massa-index (LVMI) op TTE gebaseerd op Framingham Heart-studie (20).en degenen met LVMI 1SD boven de gemiddelde waarden waargenomen in CKD3-4, gebaseerd op de CREATE-studie) (21)

(ii) Patiëntrandomisatie, blindering en follow-up: een apotheker voor klinische proeven zal toezicht houden op de randomisatie in twee gelijke groepen voor vergelijking, blindering en verstrekking van de medicijnen.

De stadia van de proef worden hieronder samengevat:

• Er zullen 50 patiënten met 25 (OH) D-waarden < 37,5 nmol/L worden gerekruteerd. Demografische gegevens van de patiënt, antropometrische gegevens en relevante klinische geschiedenis zouden bij inschrijving worden verkregen. Er wordt bloed verzameld voor calcium-, fosfaat-, bijschildklierhormoonspiegels, bot-alkPO4 en hooggevoelig C-reactief proteïne (hsCRP). Biomarkers van hartfibrose (serum PICP), ECM-turnover (MMP1 en TIMP1) en hartfunctie (plasma NT proBNP) zullen worden gemeten. Transthoracale echocardiografie zal bij aanvang worden uitgevoerd om te voldoen aan de wervingscriteria en de diastolische functie. Cardiale TDI-functie en CMR zullen bij baseline worden uitgevoerd voor respectievelijk de systolische functie en LVM.
• Patiënten worden gerandomiseerd in 2 gelijke groepen om 4 direct waargenomen orale doses van 150.000 IE in 50 ml plantaardige olie colecalciferol (Martindale, VK) te krijgen na 0, 10, 20 en 30 weken of overeenkomende placebo.
• Na 40 weken zullen bloedmonsters worden verzameld voor herhaalde hematologie, biochemie en biomarkers van collageensynthese en metabolisme zoals hierboven vermeld. Veranderingen in LV-geometrie en -functie zullen opnieuw worden gemeten met behulp van respectievelijk CMR, transthoracale en cardiale TDI-echocardiografie.

Veranderingen in de metingen voor en na de behandeling zullen worden vergeleken in de actieve groep en de placebogroep. Alle patiënten zullen tijdens het onderzoek en vervolgens na voltooiing van het onderzoek verder worden opgevolgd in de algemene nefrologiekliniek.

(iv) CMR-protocol: alle proefpersonen worden afgebeeld op een 1,5T Philips Intera MRI-scanner met speciale 32-kanaals hartspoel. Het MRI-protocol omvat een planscan, SENSE-referentiescan, interactieve scan om de 4-kamer, 2-kamer lange as en korte as geometrieën van het hart te identificeren. Adem inhouden Steady State Free Procession 4-kamer, 2-kamer en korte as stapel (1,5 mm, 1,5 mm, 10 mm) cine (30 cardiale fasen) worden verkregen. De ventriculaire massa wordt berekend met behulp van een viewforum-werkstation (Philips Healthcare) door de diastolische linker ventriculaire endocardiale en epicardiale grenzen af ​​te bakenen (figuur 2).

(v) Doppler-beeldvorming van het hartweefsel en transthoracale echocardiografie: Cardiale TDI wordt geregistreerd voor longitudinale vervorming. Gegevens worden verkregen van septum, laterale, voorste en onderste wand met behulp van een smalle sector (meestal 120). Longitudinale S en SR worden berekend over een rekengebied van 10 mm. SR en S gemiddeld over 3 hartcycli zullen worden geanalyseerd met behulp van speciale software (SPEQLE, Univ. Leuven) (figuur 3). De variabiliteit tussen en tussen waarnemers van deze benadering is minder dan 10%(22).

Gegevens zullen worden verkregen uit parasternale en apicale weergaven met behulp van een GE Vivid 7-scanner. LV-volumes worden gemeten met behulp van de Teichhloz-formule. Diastolische functie zal worden beoordeeld zoals eerder beschreven door onze groep(17). Globale radiale functie zal worden beoordeeld door middel van zowel endocardiale als mid-wall fractionele verkorting. Alle metingen worden uitgevoerd met behulp van het Echo-Pac (GE) werkstation en gemiddeld over 3 individuele metingen.

(vi) Analyse van biomarkers voor ontsteking, hartfibrose en hartfunctie: Chronische ontsteking zal worden gekwantificeerd door serumniveaus van zeer gevoelig C-reactief proteïne (hsCRP) met behulp van een chemiluminescente immunometrische test (Immulite® 2500) bij 0,20 en 40 weken. Serummonsters opgeslagen bij -700 C en batchgewijs geanalyseerd voor PICP (RIA-Framos Diagnostica), MMP1 en TIMP 1 (ELISA-Amersham) aan de Universiteit van Pamplona en Plasma NT proBNP zullen worden gemeten door de Elecsys® proBNP-immunoassay op de Roche Elecsys® 1010 immunoassay-analysator bij baseline en bij voltooiing van de studie.

(vii) Potentiële confounders: hemoglobine zal tussen 10-13gm% blijven. Gebruik van erytropoëtinestimulerende middelen, dosis/frequentie van ijzersuppletie en eventuele bloedtransfusies zullen worden gedocumenteerd. De bloeddruk op kantoor volgens de BHS-richtlijnen zal worden gedocumenteerd tijdens de toedieningsfasen van vitamine D. Veranderingen in antihypertensiva gedurende de follow-upperiode zullen worden genoteerd. Daarnaast worden de volgende parameters beoordeeld op 0, 20 en 40 weken:

• Plasma-aldosteron/renine-activiteitsverhouding;
• Pulsgolfsnelheid, centrale arteriële druk en augmentatie-index (SphygmoCor Pulse Wave Velocity-systeem);
• Serumcalcium x fosfaatproduct (<5 mmol/L);
• Urine-eiwit-creatinineverhouding, natrium en fractionele uitscheiding van fosfaat;
• Serum FGF-23.

(viii) Oprichting van een biobank 10 ml EDTA-monsters voor cellen en 3 x 3 ml tempusbuisjes voor mRNA op PBMC/volbloed zullen in week 0, 20 en 40 weken worden verzameld voor het aanleggen van een biobank op Kings College London (Guy's Campus) voor de toekomst analyse van nieuwe genen of biologische routes.

(ix) Werving en behoud van proefdeelnemers

De planning en voorbereiding van de proef zou gedurende de eerste 6 weken worden uitgevoerd. Op de drie ziekenhuislocaties worden 120 CKD-patiënten per week gezien. 30% van de patiënten is diabetes en 60% van de patiënten heeft een GFR < 45 ml/min/1,73 m2. De onderzoekers schatten het vitamine D-tekort op ongeveer 35% op basis van onze pilotstudie. Werving duurt meer dan 50 weken. De totale duur van de proef is 102 weken. Een tijdlijn van de voorgestelde studie wordt beschreven in figuur 3.

(7) Powerberekening en statistische analyse De interstudie-variabiliteit van CMR voor LV-massa met behulp van een protocol vergelijkbaar met het onze, is gerapporteerd tussen 2,8% en 4,8% met een SD van 8,4 g(23). Om een ​​verbetering van 10 g in LV-massa in de actieve behandelingsgroep aan te tonen, zouden de onderzoekers 19 patiënten nodig hebben [α= 0,05 en Power=95%]. Rekening houdend met een uitvalpercentage van 30%, zullen de onderzoekers 25 patiënten in elke groep rekruteren. Vergelijkingen voor continue variabelen zullen worden uitgevoerd met behulp van een onafhankelijke steekproef t-test tussen de actieve behandeling en de placebogroep.

(8) Verwachte waarde van de resultaten De onderzoekers zijn ervan overtuigd dat de studie voldoende power heeft om een ​​verandering van 10 gm in LVM aan te tonen, met behulp van een MR-scan in het laboratorium van Reza Rezavi, als die bestaat; evenzo een verandering in de systolische functie met behulp van een echocardiogram in het expertlaboratorium in St Georges. De onderzoekers zullen ook de rol van fibrose in de LVH en systolische disfunctie kunnen onderzoeken door biomarkers te meten in het laboratorium van Javier Diez. Een grote CKD-patiëntenpopulatie in de St George's, Guy's en Kingston Hospitals zal de rekrutering vergemakkelijken.

Figuur 3: Tijdlijn uitgedrukt in weken met planning, werving en verwachte randomisatie van 50 patiënten met 25 (OH) vitamine D-spiegels < 37,5 nmol/L. Cardiale magnetische resonantie, echocardiografie, markers van cardiale fibrose zullen worden gemeten bij randomisatie en bij voltooiing van de studie. CMR- Cardiale magnetische resonantie, TDI- Tissue Doppler-beeldvorming, TTE- Transthoracale echocardiografie. Analyse en rapportage van bevindingen vindt plaats tussen 96-102 weken.

(9) Potentiële problemen en alternatieve strategieën:

• De impact van potentiële confounders is geminimaliseerd door middel van strikte toelatingscriteria en een follow-upprotocol. Er is rekening gehouden met een uitvalpercentage van 30% in onze berekening van de steekproefomvang om rekening te houden met veranderingen in de klinische status van patiënten die verantwoordelijk kunnen zijn voor waargenomen veranderingen in hartmetingen, zoals een snelle achteruitgang van de nierfunctie, MI of overlijden tijdens de follow-up van het onderzoek, pre - lege niertransplantatie, CaxP-product > 5 mmol/L, Hb < 10 of > 13 gm% en aanhoudend hoge bloeddruk op kantoor (> 150/90 mmHg).
• Hoewel de patiënten in onze pilotstudie jong waren, verwachten de onderzoekers ook een evenredige verbetering van de parameters bij de proefdeelnemers.
• De onderzoekers zijn zich ervan bewust dat verbetering van de LV-functie en -morfologie niet eerder is aangetoond met vitamine D-therapie bij menselijke proefpersonen. Bewijs van genomische effecten van vitamine D op cardiale myocyten, extracellulaire matrix en myocardiale contractiliteit is echter goed ingeburgerd in dierstudies. Het belangrijkste is dat deze studie een nieuw antifibrotisch mechanisme van vitamine D-therapie bij mensen onderzoekt, dat het principebewijs zou kunnen leveren voor het gebruik van vitamine D bij andere ziektetoestanden, zoals auto-immuunziekten.