Bloeddrukregulatie - rol van kalium

Projecttitel: Orale kaliumsuppletie bij gezonde mannen - interacties met het renine-angiotensine-aldosteronsysteem en het sympathische zenuwstelsel Protocolnummer: KARAASS-1 EudraCT-nummer: 2013-004460-66

Objectief

Het doel van de studie is om te onderzoeken hoe een orale kaliumsuppletie, toegediend in de vorm van het medicijn Kaleorid®, de menselijke bloeddruk reguleert. Meer specifiek is het doel om te testen hoe een orale kaliumsuppletie interageert met:

• Het renine-angiotensine-aldosteronsysteem en
• Het sympathische zenuwstelsel

Om dit te doen zijn we van plan om een ​​gerandomiseerde klinische placebogecontroleerde dubbelblinde cross-over studie uit te voeren om te testen hoe het medicijn Kaleorid® componenten in het renine-angiotensine-aldosteronsysteem en het sympathische zenuwstelsel beïnvloedt in vergelijking met placebo bij gezonde mannen.

Achtergrond De wereldwijde last van hypertensie is enorm. Het geschatte aantal volwassenen met hypertensie in het jaar 2000 was 972 miljoen en dit aantal zal naar verwachting met ongeveer 60% toenemen tot een totaal aantal van 1,56 miljard in 2025 wereldwijd (1). In Denemarken ligt de geschatte prevalentie van hypertensie onder de volwassen bevolking tussen 26% en 40% (2). Hypertensie is dus een wijdverspreide ziekte en het is verder bekend dat hypertensie een van de belangrijkste beïnvloedbare risicofactoren is voor cardiovasculaire, cerebrovasculaire en nierziekten (3;4). In deze studie onderzoeken we de rol van kalium in de regulering van de menselijke bloeddruk.

Het is algemeen aanvaard dat een kaliumrijk dieet de bloeddruk verlaagt, zoals aangetoond in de goed opgebouwde DASH-studie (Dietary Approaches to Stop Hypertension) (5). Naast een hoog kaliumgehalte bevatte het DASH-dieet ook veel magnesium, calcium en magere zuivelproducten en een laag gehalte aan verzadigd vet. kaliumspiegel of een resultaat van het gecombineerde dieet is moeilijk te zeggen. Desalniettemin toonde een meta-analyse een significant systolisch en diastolisch bloeddrukverlagend effect aan van toediening van een hoge dosis orale kaliumsuppletie in vergelijking met placebo of toediening van een lage dosis orale kaliumsuppletie (6). Het is ook aangetoond dat het risico op een beroerte, de belangrijkste nadelige uitkomst van langdurige hypertensie, wordt verminderd door een hoge inname van kalium via de voeding (7). En één studie toonde aan dat de behoefte aan antihypertensiva bij hypertensieve personen kan worden verminderd na een toename van de inname van kalium via natuurlijke voeding (8). Een hoge inname van kalium via de voeding lijkt dus gunstig.

Bovendien lijkt kaliumdepletie het tegenovergestelde effect te hebben van kaliumsuppletie. Zowel bij normotensieve mannen als bij patiënten met essentiële hypertensie nam de bloeddruk toe tijdens kaliumdepletie (9;10).

Alles bij elkaar genomen is er betrouwbaar bewijs voor een omgekeerde correlatie tussen de inname van kalium en de bloeddruk. Niettemin is het mechanisme achter deze schijnbare omgekeerde correlatie nog steeds een raadsel. Er zijn verschillende hypothesen ontwikkeld, meestal op basis van dierstudies. In de nier van de rat wordt verwacht dat kaliumdepletie natriumretentie en daarmee hypertensie veroorzaakt. Op het niveau van de arteriële wand zal naar verwachting kaliumdepletie het intracellulaire kaliumgehalte in gladde spiercellen verlagen, wat zou leiden tot een depolarisatie van het membraan en daardoor contractie, verhoogde perifere vasculaire weerstand en hypertensie teweeg zou brengen. Aan de andere kant wordt verwacht dat een dieet met een hoog kaliumgehalte een endotheel-afhankelijke vasodilatatie opwekt. Een ander gepostuleerd mechanisme is dat hoge kaliumspiegels in de cerebrospinale vloeistof de sympathische uitstroom uit de hersenen en daarmee de bloeddruk zou verminderen. De genoemde theorieën (11) zijn voornamelijk gebaseerd op dierstudies.

Het is bekend dat een hoge inname van kalium bij mensen resulteert in een verhoogd aldosterongehalte in het bloed (12). Het verhoogde aldosterongehalte beschermt het lichaam tegen hyperkaliëmie tijdens kaliumbelasting. In theorie zou deze stijging van aldosteron ook een ongepast natrium- en volumeretentie en daardoor hypertensie moeten veroorzaken. Maar dat doet het niet. De bloeddruk blijft onveranderd (12) of daalt na een verhoging van de kaliuminname.

De vraag is dus: waarom leidt de door kalium gestimuleerde aldosteronsecretie niet tot hypertensie?

In het laboratorium voor Moleculaire Biologie van de afdeling Nefrologie P, Rigshospitalet, hebben we enkele interessante resultaten gevonden met betrekking tot kalium en aldosteron. Werkend met een in vitro model van aldosteronsecretie in de vorm van de menselijke adrenocorticale cellijn H295R, waarvan bewezen is dat het een model is voor het bestuderen van de functie van de menselijke bijnierschors (13;14), vonden we interacties tussen extracellulair kalium en componenten van het renine-angiotensine-aldosteronsysteem (RAAS). De H295R-cellijn is een model van de menselijke adrenocorticale zona glomerulosa-cellen, die normaal gesproken de plaats zijn van synthese en uitscheiding van aldosteron in het menselijk lichaam. De secretie van aldosteron door deze cellen wordt voornamelijk gestimuleerd door angiotensine II (Ang II), als onderdeel van de activering van het RAAS, en door extracellulair kalium in situaties met stijgende niveaus van extracellulair kalium. Deze twee secretagogen worden van oudsher als onafhankelijk beschouwd. Maar onze studies toonden interacties aan tussen de twee systemen. Er werd gevonden dat stimulatie van de H295R-cellen met hoge niveaus van extracellulair kalium de hoeveelheid Ang II type 1-receptoren in het celmembraan verminderde, gemeten als een afname van de specifieke binding van radioactief gelabeld Ang II aan de cellen (15) . Deze vermindering van de specifieke binding van radioactief gelabeld Ang II werd gevolgd door een door kalium geïnduceerde vermindering van de expressie van het Ang II type 1-receptorgen (AGTR1) (15). Dit betekent dat de Ang II-gevoeligheid van menselijke aldosteronproducerende cellen wordt verminderd door hoge niveaus van extracellulair kalium in vitro en de hypothese is dat hoge niveaus van extracellulair kalium aldus het renine-angiotensine-aldosteronsysteem moduleren.

Geïnspireerd door onze resultaten in het laboratorium, is het doel van deze huidige studie om het bestaan ​​van dergelijke remmende interacties tussen hoge kaliumspiegels en RAAS in vivo te verifiëren. Het algemene doel is om de rol van kalium in de regulering van de menselijke bloeddruk te verduidelijken.

Hypothesen In dit onderzoek wordt een behandeling van 4 weken met het geneesmiddel Kaleorid®, 750 mg, 3 tabletten 3 maal daags, overeenkomend met 90 mmol kalium per dag, vergeleken met een 4 weken durende behandeling met placebo, 3 tabletten 3 maal daags in een cross-over opzet. Aan het einde van elke behandelingsperiode worden tests gedaan om componenten in het renine-angiotensine-aldosteronsysteem en het sympathische zenuwstelsel te onderzoeken.

Primaire hypothese en primair eindpunt:

De primaire hypothese is dat behandeling met Kaleorid® de Ang II-gevoeligheid van de menselijke bijnierschors zal verminderen en daardoor de door Ang II gestimuleerde aldosteronsecretie zal verminderen. Deze hypothese zal worden getest met een intraveneus Ang II-infuus en meting van de volgende aldosteronrespons in bloedmonsters. De test zal tweemaal worden uitgevoerd bij elke studiedeelnemer, na behandeling met Kaleorid® en na behandeling met placebo.

Primair eindpunt: Ang II gestimuleerd S-aldosteron

Secundaire hypothese:

De secundaire hypothese is dat behandeling met Kaleorid® ook de Ang II-gevoeligheid van de gladde spiercellen in de bloedvaten van de menselijke bloedvaten zal verminderen door een neerwaartse regulatie van de Ang II-receptoren in het membraan van de gladde spiercellen. Dit zou vasodilatatie en een daling van de bloeddruk veroorzaken. Om dit te testen zullen we de bloeddruk meten en de vasculaire tonus evalueren voor, tijdens en na de bovengenoemde intraveneuze Ang II-infusie. De bloeddruk voor, tijdens en na de intraveneuze Ang II-infusie wordt gemeten met vingerplethysmografie en conventionele brachiale bloeddrukmeting. Vasculaire tonus voor, tijdens en na de intraveneuze Ang II-infusie zal worden geëvalueerd met behulp van impedantiecardiografie, vingerplethysmografie en Doppler-echografiemetingen van de bloedstroom. Impedantiecardiografie en vingerplethysmografie zullen worden gebruikt om de totale perifere weerstand (TPR) te schatten. Doppler Ultrasound zal worden gebruikt om de bloedstroom te meten en de weerstandsindex (RI) in de nierslagader, de coeliakieslagader en de superieure mesenteriale arterie te berekenen.

Ten slotte nemen we na elke behandelperiode een vetbiopsie uit het gluteale gebied van de studiedeelnemers. In deze biopten verwachten we vasculaire weerstandsvaten te vinden, die we zullen onderzoeken op receptorfunctie en receptorexpressie. Verschillende receptoren zullen onderzocht worden, waaronder de Ang II type 1 receptor.

Tertiaire hypothese:

De tertiaire hypothese is dat de behandeling met Kaleorid® zal interageren met activiteit in het sympathische zenuwstelsel.

Om deze mogelijke interactie te testen, zijn we van plan om aan het einde van elke behandelingsperiode P-epinefrine en P-norepinefrine in het bloed te meten en het gehalte aan adrenaline en norepinefrine in een urinemonster te meten. We zijn verder van plan om P-epinefrine en P-norepinefrine in bloed te meten voor, tijdens en na de bovengenoemde intraveneuze Ang II-infusie.

methoden

Ontwerp:

Dit is een gerandomiseerde klinische, placebogecontroleerde, dubbelblinde cross-overstudie die is ontworpen om te testen hoe het medicijn Kaleorid® componenten in het renine-angiotensine-aldosteronsysteem en het sympathische zenuwstelsel beïnvloedt in vergelijking met placebo bij gezonde mannen.

Na opname en baseline screening zal een groep gezonde mannen met een normale bloeddruk op kantoor worden gerandomiseerd naar ofwel 4 weken behandeling met het medicijn Kaleorid®, 750 mg, 3 tabletten 3 maal daags of 4 weken behandeling met placebotabletten, 3 tabletten 3 maal dagelijks.

Op dag 26 van de eerste behandelingsperiode ontmoeten de studiedeelnemers elkaar in het ziekenhuis en krijgen ze de apparatuur om 24 uur ambulant de bloeddruk te meten en een 48 uurs urinemonster te verzamelen. Op dezelfde dag zal een bloedmonster, een elektrocardiogram (ECG) en een vetbiopsie van het gluteale gebied worden gedaan.

Op dag 28 van de eerste behandelperiode ontmoeten de studiedeelnemers elkaar weer in het ziekenhuis. Deze dag verder getest met het intraveneus Ang II infuus gevolgd door continue meting van de bloeddruk en de aldosteronrespons (aan de hand van bloedmonsters). Voor, tijdens en na de intraveneuze Ang II-infusie wordt de bloeddruk gemeten met vingerplethysmografie en conventionele brachiale bloeddrukmeting. Vasculaire tonus voor, tijdens en na de intraveneuze Ang II-infusie zal worden geëvalueerd met behulp van impedantiecardiografie, vingerplethysmografie en Doppler-echografiemetingen van de bloedstroom.

Na deze eerste periode van behandelen en testen wordt een wash-out periode van twee weken ingelast. Na twee weken wash-out kruisen de studiedeelnemers elkaar en beginnen ze opnieuw met de behandeling (tweede behandelingsperiode). De voormalige met Kaleorid® behandelde personen worden met placebo behandelde personen en de voormalige met placebo behandelde personen worden met Kaleorid® behandelde personen. Na nog eens 4 weken behandeling worden dezelfde tests herhaald als na de eerste behandelingsperiode.

Geneesmiddelen voor onderzoek, randomisatie, blindering en statistiek:

Het geneesmiddel Kaleorid® en de placebotabletten vormen de geneesmiddelen in onderzoek in deze klinische proef op mensen. Het medicijn Kaleorid® wordt gekocht en geleverd door de regionale apotheek van het Hoofdstedelijk Gewest van Denemarken. De placebotabletten worden vervaardigd en geleverd door de regionale apotheek van de Hoofdstedelijke Regio van Denemarken. Dezelfde apotheek is verantwoordelijk voor de randomisatie van de behandeling, het verpakken van de onderzoeksgeneesmiddelen en de etikettering van de onderzoeksgeneesmiddelen. De geleverde tabletcontainers zijn niet gelabeld met inhoud, dus de behandeling wordt geblindeerd gepland voor zowel studiedeelnemers als onderzoekers - dus opzettelijk dubbelblind.

Aangezien het ontwerp van het onderzoek een cross-over ontwerp is, is het de bedoeling dat statistieken voor gepaarde gegevens worden gebruikt voor de evaluatie van de resultaten. Een powerberekening op het primaire eindpunt is uitgevoerd volgens standaardcriteria en 25 studiedeelnemers zijn voldoende.

Experimentele procedures:

Dag 7 Op dag 7 van beide behandelingsperioden wordt bij de studiedeelnemers een bloedmonster afgenomen om kalium, natrium, creatinine en eGFR te meten. Dit is slechts een veiligheidsbloedmonster om te testen of de deelnemers aan de studie de onderzoeksgeneesmiddelen kunnen verdragen en geen hyperkaliëmie ontwikkelen.

Dag 26 Op dag 26 in beide behandelingsperioden ontmoeten de studiedeelnemers elkaar in het ziekenhuis en ontvangen ze de apparatuur om 24 uur per dag ambulante bloeddruk te meten en een 48 uur urinemonster te verzamelen. Op dezelfde dag zal een bloedmonster, een elektrocardiogram (ECG) en een vetbiopsie van het gluteale gebied worden gedaan.

De vetbiopten worden uitgevoerd door een chirurgisch bekwame arts. Na verwijdering worden de biopten onmiddellijk overgebracht naar ijskoude fysiologische buffer en getransporteerd naar het laboratorium van het Glostrup Research Institute. In het laboratorium worden kleine arteriolen in de biopten met een microscoop vrij van vet en bindweefsel weggesneden. De ontlede arteriolen worden in cilindrische segmenten met een lengte van 1-2 mm gesneden die ofwel onmiddellijk worden gebruikt voor vasomotorische responsstudies of worden bewaard bij -80°C voor moleculaire studies. Voor vasomotorische responsstudies worden de geïsoleerde arteriolesegmenten gemonteerd in een Mulvany-Halpern draad-myograaf, waardoor het mogelijk is om de fysiologische respons van het bloedvat te testen na toevoeging van verschillende hormonen, b.v. Ang II. De moleculaire studies bestaan ​​uit kwantitatieve real-time PCR om de mRNA-expressie van de relevante receptorgenen te kwantificeren, western blot om receptoreiwitexpressie te analyseren en immunohistochemie om receptorlokalisatie te analyseren.

Dag 28 Op dag 28 in beide behandelingsperioden ontmoeten de studiedeelnemers elkaar weer in het ziekenhuis. Na teruggave van de apparatuur die wordt gebruikt voor de 24-uurs ambulante bloeddruk en het urinemonster worden de studiedeelnemers getest met de intraveneuze Ang II-infusie. De Ang II-infusie wordt gedaan met de studiedeelnemer in rugligging. De Ang II-infusie wordt intraveneus toegediend in een dosering van 5 ng/kg/min gedurende 30 minuten. De gekozen dosering en duur is gebaseerd op andere onderzoeken en is veilig (16-18). Voor, tijdens en na de Ang II-infusie worden bloedmonsters genomen van een andere intraveneuze toegang om het bloed te analyseren op S-aldosteron, P-angiotensine II, Plasmarenine-activiteit, P-epinefrine, P-norepinefrine en N-PRO-ANP.

Voor, tijdens en na de infusie worden de studiedeelnemers nauwlettend gevolgd. De bloeddruk wordt gemeten met conventionele armbloeddrukmeting maar ook met vingerplethysmografie, die een continue bloeddrukmeting geeft. Continue impedantiecardiografie geeft een continue beoordeling van het hartminuutvolume en samen met de bloeddruk kunnen we de totale perifere weerstand schatten tijdens de Ang II-infusie. Daarnaast wordt de bloedstroom in de centrale slagaders van de buik gemeten met behulp van Doppler Ultrasound.

Praktische haalbaarheid Dit is een klinische proef met geneesmiddelen bij mensen. De proef is goedgekeurd door de Deense gezondheids- en geneesmiddelenautoriteit en de proef is geregistreerd in de EudraCT-database met het EudraCT-nummer: 2013-004460-66.

Volgens de bestaande wetgeving moeten klinische proeven met geneesmiddelen bij mensen de regels van GCP (Good Clinical Practice) volgen. In overeenstemming hiermee wordt de proef gecontroleerd door de GCP-eenheid van het Universitair Ziekenhuis van Kopenhagen.

De proef is goedgekeurd door de Committees on Health Research Ethics in het Hoofdstedelijk Gewest van Denemarken.

Tot slot hebben alle noodzakelijke autoriteiten het proces goedgekeurd.

Financiering Deze studie wordt ondersteund door de Deense Hartstichting.