Uitstel van toediening om de verminderde reactie op hypoxie bij diabetes te verbeteren (DESIRED)

Achtergrond Complicaties van diabetes vormen de belangrijkste zorg voor moderne diabetestherapie, en het is een prioriteit geworden om de pathofysiologische mechanismen van deze complicaties verder te karakteriseren om de ontwikkeling van nieuwe rationele therapeutische strategieën te verzekeren.

Hoewel de langdurige blootstelling van weefsels aan hyperglykemie de belangrijkste oorzakelijke factor is voor chronische diabetescomplicaties, is het de laatste tijd steeds duidelijker geworden dat hypoxie ook een belangrijke rol speelt bij alle diabetescomplicaties. Een lage weefselconcentratie van zuurstof bij diabetes is het gevolg van verschillende mechanismen (bijvoorbeeld een gebrekkige bloedtoevoer als gevolg van micro- en macrovasculaire aandoeningen, slechte lokale zuurstofdiffusie als gevolg van lokaal oedeem of als gevolg van een verhoogd zuurstofverbruik).

Adaptieve reacties van de cellen op hypoxie worden gemedieerd door hypoxie-induceerbare factor 1 (HIF), een heterodimere transcriptiefactor, samengesteld uit twee subeenheden (alfa- en bèta-subeenheid) die beide constitutief tot expressie worden gebracht in zoogdiercellen. Bij normoxia wordt HIF-1α continu afgebroken door het ubiquitine-proteasoomsysteem als gevolg van de zuurstofafhankelijke hydroxylering van twee belangrijke prolineresiduen, gekatalyseerd door een groep enzymen die prolyl-hydroxylases (PHD's) worden genoemd. Onder hypoxie, wanneer de afbraakroute wordt onderdrukt en HIF-1α wordt gestabiliseerd, verplaatst het zich naar de kern waar het meer dan 800 genen induceert die

betrokken bij angiogenese, glycolytisch energiemetabolisme, celproliferatie en overleving waardoor de cellen zich kunnen aanpassen aan verminderde zuurstofbeschikbaarheid. HIF-1 staat centraal voor de expressie van verschillende angiogene groeifactoren (bijv. als vasculaire endotheliale groeifactor (VEGF), erytropoëtine (EPO) en van stromale cellen afgeleide factor-1α (SDF-1α) en voor rekrutering van endotheliale voorlopercellen (EPC). Onlangs is voorgesteld dat microRNA's (bijv. mir210) bemiddelen ook een deel van de HIF-1-functies.

PHD's die de stabiliteit en functie van HIF 1 α regelen, zijn Fe 2+ en/of O2-afhankelijke enzymen en hun activiteit zou kunnen worden geremd door het ijzer uit te putten. Deferoxamine (DFO), een ijzerchelator, induceert daarom HIF-1α-accumulatie en hypoxie-responsgenen bij normoxia, zowel in vitro als in vivo, waardoor de onderdrukte adaptieve reactie op hypoxie bij verschillende diermodellen van diabetes kan worden hersteld. DFO wordt al tientallen jaren klinisch gebruikt voor de behandeling van overmatige ijzerafzetting secundair aan verschillende pathologieën (thalassemie, myelosclerose enz.) en werd gebruikt als farmacologisch hulpmiddel om HIF-afhankelijke reacties op te wekken.

In de afgelopen tien jaar zijn er verschillende bewijzen verzameld die erop wijzen dat er bij diabetes een gebrekkige cellulaire respons op hypoxie is. Een verstoorde hypoxierespons is aanwezig in alle weefsels die complicaties ontwikkelen, zowel in diermodellen voor diabetes als bij patiënten met diabetes als gevolg van een defecte HIF-signalering. Het is een direct effect van hyperglykemie dat de HIF-stabiliteit en -functie direct op meerdere niveaus onderdrukt.

De onlangs beschreven verminderde reactie op hypoxie bij diabetes heeft mogelijk belangrijke gevolgen bij acute hypoxische uitdagingen zoals een acuut hartinfarct, beroerte, ischemie van ledematen (waarvan bekend is dat ze een slechtere prognose hebben bij diabetes), maar ook bij subtiele regulatie van het cardiovasculaire en ademhalingssysteem als gevolg van autonome neuropathie met potentieel ernstig prognostisch effect op late cardiovasculaire voorvallen. Verschillende onderzoeken hebben de cardiovasculaire reacties op intermitterende hypoxie (IH) vergeleken met blootstelling aan normoxia bij patiënten met diabetes. Om de geschiktheid van de cardiovasculaire reactie op hypoxie bij diabetes vast te stellen, is onlangs de cardiorespiratoire en angiogenetische respons op IH bij patiënten met diabetes in vergelijking met gematchte niet-diabetische controlepersonen onderzocht (HYKRAND ethisch goedkeuringsnummer 2015/1182-31/4) . De voorlopige resultaten (niet gepubliceerd) toonden verschillende gebreken in zowel acute als vertraagde reactie van de patiënten met diabetes in vergelijking met controles. De baroreflexgevoeligheid (BRS), een marker van cardiovasculair risico en overlevingsprognose na cardiovasculaire gebeurtenissen, was verlaagd bij patiënten met diabetes na IH in vergelijking met niet-diabetici. Zowel het aantal endotheliale voorlopercellen (EPC) als de niveaus van hun belangrijkste stimulator, stromale afgeleide factor (SDF-1α), waren verlaagd als reactie op IH bij diabetici in vergelijking met niet-diabetische proefpersonen, wat het slechtere vermogen bevestigt om ischemische laesies bij diabetes te herstellen.

Het hier voorgestelde project onderzoekt het potentieel van DFO (waarvan bekend is dat het de HIF-afhankelijke hypoxische signalering verbetert) om de verminderde cardiorespiratoire en angiogenetische respons bij diabetespatiënten om te keren.

Onderzoeksopzet. Het is een geblindeerde, gerandomiseerde cross-over studie die de werkzaamheid onderzoekt van DFO (50 mg/kg) versus isotone zoutoplossing die intraveneus wordt toegediend voorafgaand aan intermitterende hypoxie (IH) om de cardiorespiratoire en angiogenetische respons bij patiënten met diabetes te verbeteren. IH zal bestaan ​​uit vijf hypoxische perioden (13% O2-geïnspireerde zuurstoffractie) die elk 6 minuten duren, met vijf normoxische intervallen van dezelfde duur (zoals gebruikt in de HYKRAND-studie) bij 30 patiënten met diabetes type 1 zonder klinische tekenen van enige complicatie. De studie zal worden uitgevoerd gedurende 4 dagen met een tussenpoos van minimaal 2 maanden tussen de 2 opnames om voldoende uitspoeling te verzekeren en ijzerafzettingen te herstellen.

Methoden Onderzoeksopzet Dit is een gerandomiseerde, dubbelblinde studie uitgevoerd bij patiënten met diabetes type 1 zonder chronische complicaties.

Patiënten worden gerandomiseerd (door blokrandomisatie) (httpps://www.sealedenvelope.com/ simple-randomiser/v1/lists) naar (A) behandeling met Desferal (DFO) of (B) behandeling met isotone zoutoplossing.

Zowel de patiënten als het personeel zullen blind zijn voor de behandelgroep van de patiënt.

Proefpersonen wordt geadviseerd zich voorafgaand aan het testen gedurende 12 uur te onthouden van cafeïnehoudende dranken en gedurende 36 uur van alcohol

Dag 1: Baseline bloedmonsters worden 's ochtends verzameld en daarna krijgen de patiënten Desferal (50 mg/kg) / Saline infusie s.c gedurende 6 uur. Tijdens het laatste uur van de infusie zullen de proefpersonen worden blootgesteld aan intermitterende hypoxie (IH). Bloedmonsters en cardiovasculaire en respiratoire (CR) metingen zullen worden uitgevoerd (zoals hieronder beschreven) direct voor en op verschillende tijdstippen na IH.

Dag 2: Bloedmonsters worden 's morgens afgenomen. IH-blootstelling bestaat uit vijf hypoxische perioden (13% O2-geïnspireerde zuurstoffractie) die elk 6 minuten duren, met vijf normoxische intervallen van dezelfde duur (totaal 1 uur).

Dag 1: bloeddruk, hartslag en arteriële zuurstofverzadiging worden continu gemeten. In het geval van een afname van de zuurstofverzadiging met 80% of het optreden van symptomen, wordt de hypoxie stopgezet totdat het zuurstofniveau ten minste 80% bereikt. Een technicus regelt en controleert de ademhalingsperioden onder supervisie van een arts op een manier dat de ingreep niet door de patiënt kan worden waargenomen. Daarna worden drie meetsessies uitgevoerd: direct na (t2), na 3 uur (t3) en na 6 uur (t4). Na t2 kreeg elke patiënt een individuele maaltijd volgens de dieetbehoefte.

Cardiovasculaire en respiratoire testen.

Beoordeling van baroreflexgevoeligheid. Alle patiënten worden getest in rugligging in een stille kamer bij een comfortabele temperatuur. Voordat deelnemers via een mondstuk met een antibacterieel filter worden aangesloten op een rebreathing-circuit, wordt gedurende 4 minuten spontaan kamerlucht in rust ingeademd om basisgegevens te verkrijgen.

Tijdens elke conditie wordt continu de zuurstofsaturatie (SaO2) gemeten met een pulsoximeter en end-tidal CO2 (CO2-et) met behulp van een capnograaf die is aangesloten op een mondstuk. Opnames van het elektrocardiogram worden uitgevoerd door middel van borstleads en continue niet-invasieve bloeddruk wordt geregistreerd met behulp van de manchetmethode. Twee riemen (geplaatst rond de borst en de buik) zullen de ademhalingsbewegingen van de borst bewaken. Een pneumotachograaf wordt aangesloten op een drukverschiltransducer en in serie geplaatst met de expiratoire component van het rebreathing-systeem om de luchtwegstroom te meten.

Bij elke meetsessie wordt de baroreflexgevoeligheid (BRS) gemeten tijdens de spontane ademhaling. Aangezien eerdere studies geen betere prestatie van de ene methode ten opzichte van de andere hebben gedocumenteerd, is het gemiddelde van zeven verschillende methoden: positieve en negatieve sequenties, de a-coëfficiënt in de lage en hoge frequentiebanden en het gemiddelde ervan, de overdrachtsfunctietechniek, en de verhouding van SD's van R-R-interval en systolische bloeddrukvariaties zal worden berekend. Naast BRS werd SD van het RR-interval (SDNN) toegepast om een ​​globale index van hartslagvariabiliteit te bepalen. Deze selectie wordt gedaan op basis van het feit dat de normale verdeling meer uitgesproken is in deze variabele in vergelijking met andere indices van variabiliteit (bijvoorbeeld variantie).

Hypoxische ventilatoire respons (HVR) en hypercapnische ventilatoire respons (HCVR) zullen worden geëvalueerd om de activiteit van het ademhalingssysteem te bepalen.

Cardiovasculaire autonome functie zal worden bepaald door vier tests uit te voeren volgens recente richtlijnen: diep ademhalen, verhouding 30:15, Valsalva-manoeuvre en systolische bloeddrukrespons bij staan. Cardiovasculaire autonome neuropathie zal worden gedefinieerd als de "aanwezigheid van twee of meer abnormale tests".

De baroreflexgevoeligheid (BRS) wordt geëvalueerd vóór (t1), onmiddellijk na (t2), 3 uur (t3) en 6 uur (t4) na IH.

Het angiogenetische potentieel zal worden geëvalueerd op dezelfde eindpunten en na 24 uur (dag N3) door in serum relevante cytokines te meten die gendoelen zijn voor HIF-1 (d.w.z. Vasculaire endotheliale groeifactor (AVEGFA), stromale cel-afgeleide factor 1a (SDF-1a), erytropoëtine enz.). De directe respons van HIF-signalering zal worden geëvalueerd aan de hand van de serumspiegels van mir210, die exclusief worden gereguleerd door HIF.

De EPC-respons zal op dezelfde tijdstippen worden geëvalueerd door fluorescentie-geactiveerde celsortering (FACS)-analyse van het aantal hematopoëtische voorlopercelantigeen (CD34+)/CD133-antigeen/kinase-insertiedomeinreceptor (KDR+)