Een pilootstudie om de effecten van vitamine D-suppletie op mitochondriale bio-energetica bij oudere volwassenen te onderzoeken

In de afgelopen twee decennia is de rol van vitamine D verder gegaan dan botgezondheid en omvat het een breed scala aan biologische activiteiten die belangrijk zijn voor de spierfunctie bij oudere volwassenen. Lage concentraties van 25-hydroxyvitamine D (25[OH]D) (<30 ng/ml) worden in verband gebracht met spierzwakte van de onderste ledematen, verminderde fysieke prestaties en een lagere loopsnelheid,(1-8) bekende risicofactoren voor invaliditeit.(9 -15) Lage 25(OH)D-concentraties bij oudere volwassenen zijn ook in verband gebracht met kwetsbaarheid, evenals de individuele kwetsbaarheidscomponenten, waaronder spierzwakte, lage loopsnelheid en uitputting/vermoeidheid.(16-18) Klinische bevindingen van vitamine D-tekort (25(OH)D <12 ng/mL) omvatten proximale spierzwakte, spierpijn en loopstoornissen die vaak ongedaan worden gemaakt met vitamine D-suppletie.(19;20) De effecten van vitamine D op de mechanismen die ten grondslag liggen aan de spierfunctie worden echter niet goed begrepen. Recent bewijs ondersteunt een rol voor vitamine D in het mitochondriaal metabolisme van skeletspieren. Met behulp van 31P-MRS-beeldvorming is een toename van de maximale mitochondriale oxidatieve fosforylering (OXPHOS) gemeld na vitamine D-suppletie.(21) Daarom veronderstellen we dat spierzwakte en lage loopsnelheid bij personen met lage 25 (OH) D-concentraties gedeeltelijk te wijten kunnen zijn aan verminderde OXPHOS-activiteit en lagere ATP-generatie in mitochondriën van skeletspieren.

Vitamine D-insufficiëntie komt vaak voor bij oudere volwassenen, variërend van ongeveer een derde tot driekwart van de thuiswonende volwassenen van ≥70 jaar, afhankelijk van het gebruikte grenspunt (25(OH)D <20 ng/ml of <30 ng /ml, respectievelijk).(22;23) Evenzo wordt bio-energetische achteruitgang algemeen geassocieerd met toenemende leeftijd.(24) Het onderzoeken van de associatie tussen vitamine D en mitochondriale bio-energetica kan dus ons begrip van de onderliggende mechanismen en de reeks potentiële voordelen van het herstellen van lage 25(OH)D-concentraties bij oudere volwassenen verbeteren.

Het doel van de studie is om voorlopige gegevens te verkrijgen over het effect van het verhogen van de 25(OH)D-concentraties bij oudere volwassenen met vitamine D-insufficiëntie tot ≥30 ng/ml door middel van vitamine D3-suppletie op 1) bio-energetische profielen van meerdere bloedcelpopulaties, spier mitochondria, en spiervezels en 2) skeletspier mitochondriale massa en biogenese.

Hypothese 1: Bio-energetische capaciteit en respiratoire controle in spiermitochondriën, spiervezels en bloedcellen zullen worden verbeterd na 4 maanden vitamine D3-suppletie.

Hypothese 2: De expressie van belangrijke mitochondriale eiwitten (VDAC/Porin en COX4) en regulatoren van mitochondria-biogenese (PGC1a, SIRT1, SIRT3 en TFAM) zal hoger zijn na 4 maanden vitamine D3-suppletie.

We zijn van plan om alleen personen te rekruteren uit de screening-failures van de EVIDENCE-studie (IRB00022395). Het EVIDENCE-onderzoek neemt 200 deelnemers op wiens 25(OH)D-concentraties 18-<30 ng/ml zijn. Degenen met een concentratie van 12-<18 ng/ml tijdens hun BEWIJS-screeningsbezoek zullen worden benaderd over deelname aan deze pilotstudie. We zullen gebruik maken van het BEWIJS-screen mislukt omdat dit een pilootstudie is met beperkte financiering, de screeningslaboratoria (25(OH)D) duur zijn en het aantal dat nodig is om te screenen in een pilotstudie onbetaalbaar zou zijn, en deze twee studies zijn lopen in dezelfde kliniek met hetzelfde personeel. Alle screeningmaatregelen vinden plaats tijdens het EVIDENCE-onderzoek en de maatregelen voor dit onderzoek beginnen bij het basisbezoek.

Alle personen die niet slagen voor BEWIJS met een 25(OH)D-concentratie van 12-<18 ng/ml zullen worden geïnformeerd dat ze niet in aanmerking komen voor het BEWIJS-onderzoek en zullen worden gebeld met deze resultaten. Als ze aan alle criteria voldoen om in aanmerking te komen voor deze studie, waardoor deelnemers worden uitgesloten met aandoeningen die van invloed kunnen zijn op hun vermogen om veilig de neuromusculaire functietests uit te voeren, vitamine D-supplementen te gebruiken of een spierbiopsie te ondergaan, zullen deze mensen worden geïnformeerd dat we een andere studie voor degenen van wie de vitamine D-spiegel onvoldoende is. Als ze geïnteresseerd zijn, zullen ze worden gevraagd om langs te komen voor een basisbezoek (zolang dit bezoek binnen 2 maanden na hun BEWIJS-screeningsbezoek kan plaatsvinden). Die personen die meer dan 2 maanden geleden gescreend zijn voor het EVIDENCE-onderzoek, komen niet in aanmerking voor dit onderzoek, aangezien het laboratoriumwerk en andere uitgevoerde tests mogelijk niet langer nauwkeurig zijn.