Akutt astmarespons og B2 adrenerge reseptorer polymorfismer

Den siste tilgjengelige statistikken indikerer at omtrent 22,2 millioner mennesker i USA har astma. Av disse opplevde omtrent 55 % minst ett angrep i året før undersøkelsen, noe som resulterte i 1,9 millioner besøk til akuttmottak og 497 000 sykehusinnleggelser. Den naturlige historien til akutt astma er en oppløsning, og 70 til 80 % av mennesker fjerner raskt luftveisobstruksjonen etter behandling med 7,5 til 10,0 mg forstøvet albuterol. Imidlertid er det en undergruppe av pasienter med tilbakevendende alvorlige episoder som reagerer dårlig på denne behandlingen og krever innleggelse på sykehus for å løses. Selv om disse pasientene utgjør en minoritet av astmatikere, har de vedvarende sykdom som står for det store flertallet av utgiftene til akutthjelp. Likevel er nesten ingenting kjent om dem. I den foreliggende søknaden ønsker vi å teste hypotesen om at disse individene klarer seg dårlig med albuterol på grunn av genetiske polymorfismer av deres beta 2 adrenerge reseptorer (β2AR) som enten påvirker alvorlighetsgraden og/eller reduserer responsen på korttidsvirkende bronkodilatatorer.

En mulighet av stor klinisk betydning er at albuterol ikke-respondere har genetisk bestemte forskjeller i β2AR som nedregulerer effektiviteten. Ulike polymorfismer er blitt beskrevet i denne reseptoren med størst oppmerksomhet viet enkeltnukleotidpolymorfismer (SNP-er) substitusjoner ved aminosyreposisjonene 16 (arginin til glycin, Arg 16 Gly) og 27 (glutamin til glutaminsyre, Gln 27 Glu). Gly 16-reseptoren viser forbedret nedregulering in vitro etter eksponering for agonist mens Arg 16-allelen er mer motstandsdyktig. Gly 16-allelen er sterkt assosiert med astma-destabiliseringer som manifestert av nattlige symptomer og økt risiko for alvorlighetsgrad. I motsetning til dette har Arg/Arg-homozygositet i posisjon 16 vært assosiert med dårligere resultater i prospektive studier av regelmessig bruk av korttidsvirkende β2-agonister. Dette fenomenet ble ikke sett hos astmatikere som brukte albuterol etter behov eller de som var homozygote for glycin. Siden over 90 % av forsøkspersonene i våre studier, og de fra andre, med akutt astma tar dette stoffet rutinemessig og de aller fleste blir behandlet med det akutt, kan tilstedeværelsen av Arg/Arg-allelen føre til dårligere respons. Det har også blitt foreslått at denne polymorfismen også kan gi lignende effekter med langtidsvirkende β2-agonister. Igjen, siden en stor prosentandel av astmatiske pasienter kronisk bruker langtidsvirkende sympatomimetika, kan denne faktoren ha en medvirkende effekt. Alternativt kan β2AR farmakogenetikk være helt uviktig. To studier har antydet at verken enkeltgenotyper ved Codon 16 eller haplotyper i β2AR har noen effekt på den akutte bronkodilatatorresponsen på verken albuterol eller salbutamol. Men siden disse forsøkene ble utført på stabile pasienter, er de kanskje ikke representative for den ikke-responsive gruppen beskrevet ovenfor.

I denne studien foreslår vi å bygge videre på tidligere metoder vi har brukt i behandlingen av akutt astma. Kliniske vurderinger og behandlingsregimer er standardisert ved bruk av en omsorgsvei som i tidligere studier. Demografi, høyde, vekt, rase, symptomer, tegn, tidligere medisinske historier og rutinemessig medisinbruk for forrige måned før indeksbesøket er registrert på et inntaksark. Vi innhenter rutinemessig informasjon om sykdomsvarighet, frekvens av anfall, sykehusinnleggelser, innleggelser på intensivavdelingen, intubasjoner og en liste over generelle og spesifikke triggere for akutte eksaserbasjoner. Vi registrerer også astmamedisiner inkludert orale og inhalerte steroider, kort- og langtidsvirkende beta-adrenerge agonister, antileukotrienmedisiner, antikolinergika og metylxantiner. Vi inkluderer i våre historier alle samtidige medisiner, inkludert øyedråper (betablokkere og prostaglandiner), hjerte- og antihypertensive medisiner (beta-adrenerge aktive midler og ACE-hemmere. Vi spør folk hvordan de tar astmamedisinene sine, men har ingen mulighet til å vite om de virkelig bruker dem som foreskrevet. Hvis medisinene deres er hentet på sykehuset vårt, kan det være mulig å fastslå hvor mange resepter som er fylt ut, men vi vet fortsatt ikke bruken. Vi registrerer også bruken av ulovlige stoffer som kokain, heroin og OxyContin osv. Kroppsmasseindeks (BMI) beregnes som vekt i kg delt på høyde i meter i kvadrat. Fedme er klassifisert som en BMI ≥ 30 Kg/M2. Arteriell oksygenmetning bestemmes ved pulsoksymetri på romluft og ekstra oksygen administreres etter behov for verdier mindre enn 90 %. Før behandling tas den beste av tre maksimale ekspiratoriske strømningshastigheter (PEFR) for å representere pasientens innledende tilstand av strømningsbegrensning. PEFR-dataene registreres i absolutte termer så vel som en prosentandel av antatt normal. Som i tidligere studier, hvis en pasients luftveisobstruksjon forhindret ham eller henne i å oppnå minimumsnivået på peak flow-måleren, blir en verdi på 10 tildelt vilkårlig for å unngå å dele med null når den prosentvise forbedringen etter albuterol beregnes.

Forsøkspersonene får enten 2,5 mg forstøvet albuterol hvert 20. minutt for tre doser eller to doser på 5,0 mg albuterol med 20 minutters mellomrom. Albuterol ikke-respons er definert som en svikt i PEFR hos en akutt syk astmatiker som overstiger 40 % av forventet etter ≥7,5 mg albuterol (2,5 mg albuterol aerosoler q.20 min x3). Etter fullføring av hver tidsplan, gjentas PEFR og pasientene undersøkes på nytt. Inntaks- og utskrivingsvedtak fattes etter publiserte forhåndsbestemte kriterier. Pasienter anses som klare til å bli sendt hjem hvis de er asymptomatiske, fri for bruk av tilleggsmuskler, har fraværende eller redusert hvesing og har oppnådd en toppstrøm på 60 % av forventet. De som ikke oppfyller disse kravene gis videre behandling med adrenerge og antikolinerge bronkodilatatorer og glukokortikoider etter vurdering av ED-legen og revurderes hver time. Hvis de i ettertid oppfyller utslippskriteriene, blir de løslatt. Hvis ikke blir de innlagt på sykehus. Den falske positive innleggelsesraten med disse algoritmene er funnet å være mindre enn 1 % og 24-timers tilbakefallsfrekvensen mindre enn 2 %.

Bare individer hvor indeksen ED-besøket var for behandling av et akutt astmaanfall er studert. Pasienter med historier som tyder på kongestiv hjertesvikt, lungebetennelse, kronisk bronkitt eller emfysem er ekskludert.

Venøst ​​blod vil bli tatt fra 1250 forsøkspersoner. Det forventes at 25 % vil ha obstruksjon som reagerer dårlig på albuterol og krever innleggelse på sykehus for å løses. De andre 75 % vil ha obstruksjon som raskt går over med albuterol og som skrives ut til hjemmet. DNAet vil bli isolert og analysert blindt av Center for Human Genetics Research, Vanderbilt Medical Center for identifikasjon av β2 AR SNPs i posisjon 16 og 27 og reseptorhaplotyper. Enkeltnukleotidpolymorfismer vil bli genotypet ved bruk av TaqMan enkeltnukleotidpolymorfismegenotypingsanalyser (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). Elleve polymorfismer vil bli selektert for genotyping fra ADRB2-kodende regionen og opp til ca. 5 kb 5'-kodon 1 (rs11958940, rs17778257, rs2895795, rs2053044, rs12654778, 125rs, 125rs, 725rs, 125rs, 129rs 1042713, rs1042714, rs1800888 og rs1042718). Kvalitetskontrolltiltak inkluderer en genotype call rate på 95 % og ingen signifikante avvik fra Hardy-Weinberg Equilibrium innenfor hver rasegruppe (nøyaktig p-verdi > 0,01). Haplotyper vil bli forutsagt med offentlig tilgjengelig programvare (SNPHNP-et program for å estimere frekvenser av store haplotyper av enkeltnukleotidpolymorfismer [versjon 1.3]). Haplotypeparene 2/2, 2/4, 2/6, 4/4, 4/6 og 6/6 vil bli evaluert.

Den primære utfallsvariabelen vil være de genetiske mønstrene (SNP og haplotyper) i hver populasjon. Vi ønsker å evaluere SNP-mønstre og albuterolrespons ved å bruke en casekontrollstudie. Sammenligninger mellom grupper vil bli gjort ved analyse av kovarians. Assosiasjonene mellom baseline PEFR og prosentvis forbedring etter albuterol vil bli stratifisert for SNP-mønster og vil bli vurdert ved analyse av kovarians. Enkeltpolymorfismer kan være utilstrekkelige, og det har blitt antydet at haplotyper som inneholder flere polymorfismer kan være mer informative. Drysdale og medarbeidere identifiserte 13 polymorfismer og organiserte dem i 12 haplotypegrupper med varierende frekvens mellom etniske grupper. De fire vanligste var haplotypene 1, 2, 4 og 6. Haplotype 2, som inneholder Gly16-homozygoter, var assosiert med størst FEV1, reversibilitet, mens haplotype 4, som inneholder Arg16-homozygoter, var minst. Fem haplotypepar var vanlige hos astmatikere. Homozygoter, haplotyper 2/2 hadde størst innvirkning på FEV1 og proteinuttrykk mens haplotypepar 4/4 viste minst effekt i begge kategorier. Siden ingen isolert SNP kan ha noen prediktiv nytte, er det derfor vi måler haplotypene. Haplotypekombinasjonen 4/4 gir den minste innvirkningen og kan være operativ i de som ikke svarer. Haplotypeparet 4/6 gir den største forbedringen med albuterol, og kan derfor være operativt i den responsive gruppen.

Vi vil estimere haplotypefrekvenser på tvers av utvalget av studiepasienter. Ved å bruke logistisk regresjon vil vi beregne en global poengstatistikk for å hvile for den generelle assosiasjonen mellom haplotyper og respons på albuterol. Deretter vil haplotypespesifikke skårer og tilsvarende p-verdier beregnes. Lignende statistikk vil bli beregnet justering for basislinjekovariater. Disse analysene vil bli utført ved hjelp av R-funksjoner i haplo.stats.

Vi vil evaluere assosiasjonene til haplotype 1-6 med respons/ikke-respons på adrenerge agonister ved å bruke en case-kontroll studie. Ved å bruke dataene i tabell 1 og anta at casene utgjør 25 % av studiefagene, og ved å bruke funksjonen haplo.power.cc. Vi krever en prøvestørrelse på 1243 pasienter for å kunne oppdage minst 40 % økning i risiko for ikke-responsive på adrenerge agonister hos pasienter med haplotyper som inneholder Arg16Arg sammenlignet med haplotyper uten Arg16Arg med 80 % kraft ved 0,05 signifikansnivå. Under lignende forutsetninger krever vi en total prøvestørrelse på 865 for å kunne oppdage en 50 % økning i risiko for behandlingssvikt hos pasienter med haplotyper som inneholder Arg16Arg sammenlignet med pasienter uten. Antall forsøkspersoner representerer totalen som kreves for å oppnå tilstrekkelig kraft gitt et 75:25 behandlingssuksess-mislykket forhold.

Resultatene av denne studien vil vise om Gly16Arg- eller Gln27Glu-genotyper og/eller β2AR-haplotyper er assosiert med responsen på albuterol hos pasienter som opplever akutte episoder med astma og om genotypemønsteret varierer mellom ulike kliniske fenotyper. De vil også gi innsikt i hvorvidt slike polymorfismer bestemmer alvorlighetsgraden av episodene målt ved initial lungefunksjon og symptomer. I denne undersøkelsen vil både positive og negative resultater være ekstremt viktige. Positive funn tyder på at vi kan begynne å gi mening ut av terapeutisk respons på et helt grunnleggende nivå. De antyder også at vi må begynne å søke etter alternative behandlinger for en betydelig del av astmabefolkningen når de blir akutt syke. Like viktig betyr det at vår innsats for astmakontroll ikke lenger trenger å brukes diffust, men nå kan fokuseres på profylakse hos berørte individer. Negative funn vil definitivt demonstrere at genetisk bestemte endringer i B2AR ikke lett kan oversettes til kliniske responser, og at vi må se etter andre faktorer som bestemmer alvorlighetsgrad og ressursutnyttelse i den beta2-responderende befolkningen.