En pilotstudie for å undersøke effekten av vitamin D-tilskudd på mitokondriell bioenergi hos eldre voksne

I løpet av de siste to tiårene har rollen til vitamin D utvidet seg utover beinhelse til å omfatte et bredt spekter av biologiske aktiviteter som er viktige for muskelfunksjonen hos eldre voksne. Lave konsentrasjoner av 25-hydroksyvitamin D (25[OH]D) (<30 ng/ml) er assosiert med muskelsvakhet i nedre ekstremiteter, nedsatt fysisk ytelse og lavere ganghastighet,(1-8) kjente risikofaktorer for funksjonshemming.(9 -15) Lave 25(OH)D-konsentrasjoner hos eldre voksne har også vært assosiert med skrøpelighet så vel som individuelle skrøpelighetskomponenter, inkludert muskelsvakhet, langsom ganghastighet og utmattelse/tretthet.(16-18) Kliniske funn av vitamin D-mangel (25(OH)D <12 ng/ml) inkluderer proksimal muskelsvakhet, muskelsmerter og gangvansker som ofte reverseres med vitamin D-tilskudd.(19;20) Imidlertid er vitamin Ds effekter på mekanismene som ligger til grunn for muskelfunksjonen ikke godt forstått. Nyere bevis støtter en rolle for vitamin D i mitokondriell metabolisme i skjelettmuskulaturen. Ved bruk av 31P-MRS-avbildning er det rapportert en økning i maksimal mitokondriell oksidativ fosforylering (OXPHOS) etter vitamin D-tilskudd.(21) Dermed antar vi at muskelsvakhet og langsom ganghastighet hos individer med lave 25(OH)D-konsentrasjoner delvis kan skyldes redusert OXPHOS-aktivitet og lavere ATP-generering i skjelettmuskelmitokondrier.

Vitamin D-mangel er vanlig hos eldre voksne, fra omtrent en tredjedel til tre fjerdedeler av voksne i lokalsamfunnet i alderen ≥70 år, avhengig av kuttpunktet som brukes (25(OH)D <20 ng/ml eller <30 ng /ml, henholdsvis).(22;23) På samme måte er bioenergetisk nedgang i stor grad assosiert med økende alder.(24) Å undersøke sammenhengen mellom vitamin D og mitokondriell bioenergetikk kan således forbedre vår forståelse av de underliggende mekanismene og spekteret av potensielle fordeler ved å korrigere lave 25(OH)D-konsentrasjoner hos eldre voksne.

Målet med studien er å skaffe foreløpige data om effekten av å øke 25(OH)D-konsentrasjoner blant eldre voksne med vitamin D-mangel til ≥30 ng/mL gjennom vitamin D3-tilskudd på 1) bioenergetiske profiler av flere blodcellepopulasjoner, skjelett muskelmitokondrier, og muskelfibre og 2) skjelettmuskel mitokondriemasse og biogenese.

Hypotese 1: Bioenergetisk kapasitet samt respirasjonskontroll i muskelmitokondrier, muskelfibre og blodceller vil bli forbedret etter 4 måneders vitamin D3-tilskudd.

Hypotese 2: Uttrykk av sentrale mitokondrielle proteiner (VDAC/Porin og COX4) og regulatorer av mitokondriebiogenese (PGC1a, SIRT1, SIRT3 og TFAM) vil være høyere etter 4 måneders vitamin D3-tilskudd.

Vi planlegger å rekruttere enkeltpersoner kun fra skjermfeil i EVIDENCE-studien (IRB00022395). EVIDENCE-studien inkluderer 200 deltakere med 25(OH)D-konsentrasjoner på 18-<30 ng/ml. De med konsentrasjoner på 12-<18 ng/ml ved EVIDENCE-screeningbesøket vil bli kontaktet om å delta i denne pilotstudien. Vi vil bruke EVIDENCE-skjermen mislykkes fordi dette er en pilotstudie med begrenset finansiering, screeninglaboratoriene (25(OH)D) er dyre og antallet som trengs for å screene ville være kostnadsoverkommelig i en pilotstudie, og disse to studiene er kjøre på samme klinikk med samme personale. Alle screeningtiltak vil skje under EVIDENCE-studien, og tiltak vil starte for denne studien ved baseline-besøket.

Alle personer som feilsøker for EVIDENCE med en 25(OH)D-konsentrasjon på 12-<18 ng/mL vil bli informert om at de ikke er kvalifisert for EVIDENCE-studien og vil bli oppringt med disse resultatene. Hvis de oppfyller alle de samme kvalifikasjonskriteriene for denne studien som eliminerer deltakere med tilstander som kan påvirke deres evne til trygt å utføre de nevromuskulære funksjonstestene, innta vitamin D-tilskudd eller gjennomgå en muskelbiopsi, vil disse personene bli informert om at vi har en annen studie for de hvis vitamin D-nivået er utilstrekkelig. Hvis de er interessert, vil de bli bedt om å komme inn for et baseline-besøk (så lenge dette besøket kan skje innen 2 måneder etter deres EVIDENCE-screeningbesøk). De personene som screenet for mer enn 2 måneder siden for EVIDENCE-studien vil ikke være kvalifisert for denne studien, da laboratoriearbeidet og andre tester som er utført, kanskje ikke lenger er nøyaktige.