Reversible Effekter av Oral Prevensionsmiddel-Fjerning på Serotonerg Nevrotransmisjon (REVERSE)

• Bakgrunn:

Store registerbaserte studier har vist at start på kombinerte orale prevensjonsmidler (KOP) er assosiert med økt risiko for å utvikle depressive episoder. De biologiske mekanismene som ligger til grunn for denne sammenhengen er fortsatt uklare, men endringer i det serotoninergiske hjernesystemet kan spille en rolle. Forskerne har vist at bruk av KOP reduserer globale nivåer av serotonin 4-reseptor (5-HT4R) i hjernen hos friske kvinner. Størrelsen på denne forskjellen er sammenlignbar med det som er observert hos personer med depresjon sammenlignet med friske kontroller.

Denne studien har som mål å avgjøre om KOP-avslutning (KOPa) fører til gjenoppretting av 5-HT4R-nivåene i hjernen og over hvilken tidsramme dette kan skje. Videre undersøker den andre potensielle nevrobiologiske effekter av KOPa og hvordan disse korresponderer med relevante signaturer for mentale tilstander, inkludert humør, hukommelsesfunksjon og seksuell lyst. Vi forventer at dette arbeidet vil fremme forståelsen betydelig for om KOP-effekter på serotoninerg hjernebiologi er reversible og om slike innsikter kan gi nye forebyggende og terapeutiske muligheter ved depresjon.

- Studiedesign: Forskerne vil gjennomføre en randomisert kontrollert studie som vurderer hjerneendringer etter KOPa over en tidsramme på opptil ett år. Forskerne vil inkludere opptil 60 friske kvinner (eller til 25 kvinner har fullført oppfølging i hver arm) i alderen 18-39 år som bruker en andre-generasjons KOP (inneholdende 150 ug levonorgestrel og 30 ug etinyløstradiol), og som har gjort dette i minst tre måneder. Deltakerne vil gjennomgå det samme undersøkelsesprogrammet ved baseline og ved oppfølging, som består av PET (kun KOP-avsluttere) og MRI/fMRI-skanninger av hjernen, oral glukosetoleransetest, nevropsykologisk testing, innsamling av blod-, spytt- og avføringsprøver, fullføring av spørreskjemaer om ulike egenskaps- og tilstandsrelaterte mål inkludert en måned ved baseline og oppfølging av daglige spørreskjemaer som måler psykometri for humør/affekt, seksuell lyst og søvnkvalitet.

Tidspunktet for oppfølgingsvurderingen bestemmes av et tilpasset gruppesekvensielt design; de første 15 KOP-avslutterne og 15 KOP-fortsetterne vil bli fordelt over uke 8-24 etter avslutning/fortsettelse. Deretter vil en planlagt vurdering av PET-resultatet avgjøre om de siste 10 KOP-avslutterne og 10 fortsetterne vil ha sin oppfølging fordelt innenfor uke 1-7 eller uke 8-52 etter avslutning (se flere detaljer under "Statistisk analyseplan"). Denne prosedyren vil tillate et informert tidspunkt for de siste skanningene for bedre å fange et estimat av gjenopprettingstiden for 5-HT4R-nivåer. Kvinner tildelt KOP-fortsettelse (KOPf) vil ha sitt oppfølgingstidspunkt omtrent matchet til en KOP-avslutter. I tillegg vil tidspunktet for oppfølgingen være under den aktive pillefasen for KOP-fortsettere og under follikkelfasen for KOP-avsluttere hvis menstruasjonssyklusen har returnert. Dette vil bli planlagt basert på pille-syklus (KOP-fortsettere) og rapportert første blødningsdag, menstruasjonssykluslengde, og LH-tester under oppfølgingen (KOP-avsluttere). For sistnevnte tilfelle kan justering av oppfølgingsdatoen skje på grunn av uregelmessige sykluser. Siden tidspunktet for hver deltakers oppfølgingsvurdering også må matche personlig kalender og tilgjengelighet av skanningstider, tillater vi at oppfølging avviker fra de planlagte syklusdagene.

- Randomisering: Deltakere vil bli randomisert 1:1 i tilfeldige blokkstørrelser (f.eks. 2, 4, 6 og 8) til enten KOPa eller KOPf. Randomiseringen vil bli utført av et administrativt medlem ved Neurobiology Research Unit (Rigshospitalet, Danmark), som ikke ellers vil være involvert i studien eller rekruttering.

- Vurdering av compliance: Pilletelling vil bli utført ved hver pille-syklus. Deltakerne må rapportere til forskerne hvis de glemmer å ta en pille under studien. Non-compliance er definert som >2 glemte piller i en syklus. Hvis mer enn to piller blir glemt under baseline- eller oppfølgingspille-syklusen, vil deltakeren bli spurt om de er villige til å utsette sin vurdering til neste pille-syklus.

- Statistisk analyseplan: Forskerne bruker et gruppesekvensielt design hvor de planlegger å gjennomføre to sekvensielle analyser inkludert en interimanalyse etter at 60% av PET-skanningene er ervervet (dvs. etter at 15 deltakere har blitt PET-skannet ved baseline og oppfølging uke 8-24) for å avgjøre om de siste 10 skal bli skannet på nytt innenfor uke 1-7 eller uke 8-52. Hvis nullhypotesen forkastes (dvs. de observerer en endring fra baseline) i interimanalysen, vil de siste 10 bli skannet innenfor uke 1-7 etter KOPa, men hvis den ikke forkastes (dvs. de observerer ingen endring fra baseline), vil de bli skannet innenfor uke 8-52 etter KOPa. Bare i sistnevnte tilfelle vil alle skanninger inkluderes i primærmåltesten, dvs. for å avgjøre om det er en økning i 5-HT4R-binding i caudatus, putamen og hippocampus fra baseline til uke 8 eller lengre etter KOPa (i førstnevnte tilfelle ville nullhypotesen allerede være forkastet med 15 deltakere). For å ta hensyn til den oppblåste type I-feilen på grunn av to planlagte tester, vil de korrigere alfanivået (signifikansnivået) for hver test ved bruk av alfa-forbruksfunksjonen (α*(t) = α ln(1 + (e - 1)t), som er lik Pocock-korreksjonen, men tidspunktet for analysen trenger ikke å spesifiseres på forhånd, dvs. den er mer fleksibel i tilfelle uforutsette problemer med dataervervelse. Fra beslutningen om å fordele de siste 10 skanningene tidlig eller sent, er de i stand til å optimalisere tidspunktet for skanninger for å muliggjøre for oss å avgjøre over hvilken tidsramme 5-HT4R-nivået returnerer til det alderskorrigerte nivået observert i omtrent 18 premenopausale kvinner som aldri har brukt hormonell prevensjon (sekundær hypotese).

For å teste primærhypotesen, vil de gjennomføre en ensidig test ved bruk av en latent variabelmodell på log-transformert 5-HT4R-bindingspotensial i caudatus, putamen og hippocampus for å estimere endringen fra baseline etter KOPa justert for endring i injisert sporstoffmasse per kg kroppsvekt. Justerte p-verdier, konfidensintervaller og median-uforutinntatte estimater vil bli beregnet i henhold til trinnvis ordning.

For å teste sekundærhypotesen, vil de først modellere to latente variabelmodeller, en som bestemmer den tilbake-transformerte endringen i logaritmen til den globale 5-HT4R-bindingen mellom oppfølging og baseline og den andre som bestemmer den tilbake-transformerte forskjellen i logaritmen til den globale 5-HT4R-bindingen mellom premenopausale kvinner som aldri har brukt hormonell prevensjon (dvs. en annen kohort) og baseline (dvs. fra den nåværende kohorten). Begge latente variabler vil bli estimert over caudatus, putamen og hippocampus, som i den første modellen vil bli justert for endring i injisert sporstoffmasse per kg kroppsvekt, og i den andre modellen for injisert sporstoffmasse per kg kroppsvekt og alder sentrert rundt gjennomsnittsalderen ved oppfølging (dvs. for den nåværende kohorten). Deretter vil de evaluere endringen i global 5-HT4R-binding over tid ved å bruke de tilbake-transformerte estimatene for endringen (betegnet Y) som en funksjon av tid siden avslutning (betegnet x) ved å bruke følgende logaritmiske modell: Y(x)=(Ymax*Y0)/((Ymax-Y0)*e^((-k*x))+Y0), hvor bare hastighetskonstanten k tilpasses ved bruk av 'endring i global binding' og ikke-lineære minste kvadrater. De to andre parameterne Y0 og Ymax er satt til henholdsvis 1 og til den tilbake-transformerte gjennomsnittlige globale 5-HT4R-forskjellen fra den andre latente variabelmodellen. Basert på den tilpassede modellen, vil vi estimere tiden x slik at den modellerte gjennomsnittsendringen, Y(x), er lik 90% av den gjennomsnittlige globale forskjellen observert i den andre latente variabelmodellen (Y0+0.9·(Ymax-Y0)/Y0) for å gi et estimat av når 5-HT4R-bindingen har "gjenopprettet seg". Hvis modelltilpasningen er dårlig, vil alternative modeller bli evaluert, inkludert den logaritmiske modellen uten å bruke en forhåndsdefinert Ymax (dvs. den vil bli estimert av modellen) eller en lineær modell med tid på eller ikke på log-skalaen. Hvis en lineær modell brukes, vil tid til gjenoppretting være på tidspunktet hvor den lineære funksjonen er lik Ymax.

For domenespesifikke hypoteser (se hypoteser nedenfor), vil vi sammenligne endringsscore justert for baseline-verdier (unntatt for hukommelseskodings-fMRI-domenet hvor kun oppfølgingsdata vil bli samlet inn). Hvis det viser seg relevant å avvike fra den opprinnelige statistiske planen, vil vi rapportere dette i detalj i alle publikasjoner fra denne studien.

- Størrelsesberegning for utvalg: Beregninger basert på intra-subjekt variabilitet av 5-HT4R-binding fra 40 premenopausale kvinner med skan-gjenskap viser at med to planlagte sekvensielle analyser, inkludert henholdsvis 60% og 100% av de planlagte skanningene, og med en styrke på 80%, en ønsket samlet Type I-feilrate på 0.05 (ensidig), ville alfanivåene være 0.035 og 0.028 for interim- og sluttanalysen, henholdsvis. Med disse er vi i stand til å oppdage en forskjell på 8.2-9.5% (interimanalyse) og 6.5-7.5% (sluttanalyse) i bindingspotensial i caudatus, putamen og hippocampus for interim- og sluttanalysen, henholdsvis. Vi vil inkludere opptil 60 deltakere (eller til minst 25 har fullført baseline og oppfølging i begge armer) for å tillate en frafallsrate på 20%. Primæranalysene vil bli håndtert som komplett kasusanalyse. Manglende data samt frafall vil bli rapportert i relevante publikasjoner.

• Hypoteser:

• Primær hypotese:

  5-HT4R-binding i caudatus, putamen og hippocampus øker fra baseline til oppfølging ≥ uke 8 etter KOPa.

• Sekundære hypoteser:

  5-HT4R-binding i caudatus, putamen og hippocampus har 'gjenopprettet seg' innen 12 måneder etter KOPa til nivået sett i premenopausale kvinner som aldri har brukt hormonell prevensjon.

• Tilleggs domenespesifikke hypoteser
• Hukommelseskoding I. KOPa sammenlignet med KOPf forbedrer verbal hukommelsesytelse. II. KOPa sammenlignet med KOPf resulterer i større hippocampale hjerneaktivering under hukommelseskodings-oppgave.
• Insulinfølsomhet III. KOPa sammenlignet med KOPf forbedrer perifer og hjerne insulinfølsomhet. IV. KOPa sammenlignet med KOPf resulterer i større hypothalamisk BOLD-signalreduksjon etter oral glukosebelastning.
• Hedonisk helse V. KOPa sammenlignet med KOPf øker striatal belønningsrespons VI. KOPa sammenlignet med KOPf øker seksuell lyst
• Angst VII. KOPa sammenlignet med KOPf reduserer angstnivåer.
• Hypothalamus-hypofyse-binyre-akse dynamikk VIII. KOPa sammenlignet med KOPf øker kortisoloppvåkningsrespons.
• Inflammatorisk system IX. KOPa sammenlignet med KOPf reduserer ekstraneurit gjennomsnittlig diffusivitet. XI: KOPa sammenlignet med KOPf øker, kynurensyre, og kynurensyre/kinolinisk syre-forhold og reduserer pro-inflammatoriske markører.
• Hjernestruktur XII. KOPa sammenlignet med KOPf resulterer i økning i grå substans volumer av (para)hippocampus og prefrontalcortex.
• Ikke-målrettet hjerne-nettverksorganisasjon XIII. KOPa sammenlignet med KOPf endrer hviletilstand funksjonell konnektivitet hjerne-nettverk.
• Tarmmikrobiom XIV. KOPa sammenlignet med KOPf endrer tarmmikrobiom og tarmmikrobiota-deriverte metabolitter.
• Søvn:

XV: KOPa sammenlignet med KOPf forbedrer søvn.

• Etiske hensyn:

Eksponering for radioaktivitet under PET-skanningene: Den totale eksponeringen vil ikke overstige 10 mSv lik 3 års naturlig bakgrunnsstråling i Danmark, som bør sees i lys av den nye kunnskapen denne studien kan generere.

Risiko for utilsiktede svangerskap i KOPa-gruppen. De som avslutter KOP er i stand til å ta andre forholdsregler, og de vil bli grundig informert om å bruke beskyttelse under samleie. For dette vil vi tilby kondomer gratis under studieperioden.

Studien vil bli gjennomført i samsvar med Helsinkideklarasjonen.