Ostra reakcja na astmę i polimorfizmy receptorów adrenergicznych B2

Najnowsze dostępne statystyki wskazują, że około 22,2 miliona osób w Stanach Zjednoczonych ma astmę. Spośród nich około 55% doświadczyło co najmniej jednego ataku w roku poprzedzającym badanie, co skutkowało 1,9 miliona wizyt na oddziałach ratunkowych i 497 000 hospitalizacji. Naturalna historia ostrej astmy polega na ustąpieniu, a 70 do 80% osób szybko usuwa niedrożność dróg oddechowych po leczeniu 7,5 do 10,0 mg albuterolu w nebulizacji. Istnieje jednak podgrupa pacjentów z nawracającymi ciężkimi epizodami, którzy słabo reagują na to leczenie i wymagają przyjęcia do szpitala w celu wyleczenia. Chociaż ci pacjenci stanowią mniejszość chorych na astmę, cierpią na uporczywą chorobę, która odpowiada za zdecydowaną większość wydatków na pilną opiekę. Jednak praktycznie nic o nich nie wiadomo. W niniejszym zgłoszeniu chcemy przetestować hipotezę, że osoby te źle radzą sobie z albuterolem z powodu polimorfizmów genetycznych ich receptorów beta2-adrenergicznych (β2AR), które albo wpływają na nasilenie i/lub zmniejszają reakcję na krótko działające leki rozszerzające oskrzela.

Jedną z możliwości o dużym znaczeniu klinicznym jest to, że osoby niereagujące na albuterol mają genetycznie uwarunkowane różnice w β2AR, które zmniejszają skuteczność. W tym receptorze opisano różne polimorfizmy, przy czym największą uwagę poświęcono substytucjom polimorfizmów pojedynczych nukleotydów (SNP) w pozycjach aminokwasów 16 (arginina na glicynę, Arg 16 Gly) i 27 (glutamina na kwas glutaminowy, Gln 27 Glu). Receptor Gly 16 wykazuje zwiększoną regulację w dół in vitro po ekspozycji na agonistę, podczas gdy allel Arg 16 jest bardziej oporny. Allel Gly 16 jest silnie związany z destabilizacjami astmy, objawiającymi się objawami nocnymi i zwiększonym ryzykiem ciężkości astmy. W przeciwieństwie do tego, homozygotyczność Arg/Arg w pozycji 16 wiązała się z gorszymi wynikami w prospektywnych badaniach regularnego stosowania krótko działających β2-agonistów. Zjawiska tego nie obserwowano u astmatyków, którzy stosowali albuterol w razie potrzeby lub u osób homozygotycznych pod względem glicyny. Ponieważ ponad 90% pacjentów w naszych badaniach i innych pacjentów z ostrą astmą przyjmuje ten lek rutynowo, a zdecydowana większość jest leczona w nagłych przypadkach, obecność allelu Arg/Arg może prowadzić do gorszych odpowiedzi. Sugerowano również, że ten polimorfizm może również dawać podobne efekty w przypadku długo działających agonistów receptorów β2-adrenergicznych. Ponownie, ponieważ duży odsetek pacjentów z astmą przewlekle stosuje długo działające sympatykomimetyki, czynnik ten może mieć dodatkowy wpływ. Alternatywnie, farmakogenetyka β2AR może być całkowicie nieistotna. Dwa badania sugerowały, że ani pojedyncze genotypy w kodonie 16, ani haplotypy w β2AR nie mają żadnego wpływu na ostrą odpowiedź rozszerzającą oskrzela na albuterol lub salbutamol. Ponieważ jednak badania te przeprowadzono na stabilnych pacjentach, mogą one nie być reprezentatywne dla opisanej powyżej grupy niereagującej na leczenie.

W obecnym badaniu proponujemy oprzeć się na poprzednich metodach, które stosowaliśmy w leczeniu ostrej astmy. Oceny kliniczne i schematy leczenia są standaryzowane przy użyciu ścieżki opieki, podobnie jak w poprzednich badaniach. Dane demograficzne, wzrost, waga, rasa, objawy, objawy, przeszłe historie medyczne i rutynowe stosowanie leków w poprzednim miesiącu przed wizytą indeksową są rejestrowane na arkuszu przyjmowania. Rutynowo uzyskujemy informacje na temat czasu trwania choroby, częstości napadów, hospitalizacji, przyjęć na OIOM, intubacji oraz listę ogólnych i specyficznych czynników wywołujących ostre zaostrzenia. Rejestrujemy również leki na astmę, w tym sterydy doustne i wziewne, krótko i długo działające agoniści receptorów beta-adrenergicznych, leki antyleukotrienowe, antycholinergiczne i metyloksantyny. W naszej historii uwzględniamy wszystkie jednocześnie stosowane leki, w tym krople do oczu (beta-adrenolityki i prostaglandyny), leki nasercowe i przeciwnadciśnieniowe (substancje czynne beta-adrenergiczne i inhibitory ACE). Pytamy ludzi, jak przyjmują leki na astmę, ale nie mamy możliwości sprawdzenia, czy naprawdę stosują je zgodnie z zaleceniami. Jeśli ich leki są pozyskiwane w naszym szpitalu, być może uda się ustalić, ile recept jest zrealizowanych, ale nadal nie będziemy wiedzieć, jak ich używać. Odnotowujemy również używanie nielegalnych narkotyków, takich jak kokaina, heroina i OxyContin itp. Wskaźnik masy ciała (BMI) jest obliczany jako waga w kg podzielona przez wzrost w metrach do kwadratu. Otyłość jest klasyfikowana jako BMI ≥ 30 kg/m2. Nasycenie krwi tętniczej tlenem określa się za pomocą pulsoksymetrii w powietrzu pokojowym, aw razie potrzeby podaje się dodatkowy tlen dla wartości mniejszych niż 90%. Przed rozpoczęciem leczenia przyjmuje się, że najlepszy z trzech szczytowych przepływów wydechowych (PEFR) reprezentuje początkowy stan ograniczenia przepływu pacjenta. Dane PEFR są rejestrowane w wartościach bezwzględnych, jak również jako procent przewidywanej normy. Podobnie jak w poprzednich badaniach, jeśli niedrożność dróg oddechowych pacjenta uniemożliwiła mu osiągnięcie minimalnego poziomu na przepływomierzu szczytowym, wartość 10 jest arbitralnie przypisywana, aby uniknąć dzielenia przez zero, gdy obliczana jest procentowa poprawa po albuterolu.

Osobnicy otrzymują albo 2,5 mg albuterolu w nebulizacji co 20 minut w trzech dawkach lub dwie dawki po 5,0 mg albuterolu w odstępie 20 minut. Brak odpowiedzi na albuterol definiuje się jako brak PEFR u osoby z astmą o ostrym przebiegu, który przekracza 40% wartości należnej po podaniu ≥7,5 mg albuterolu (2,5 mg albuterolu w aerozolu co 20 min x 3). Po zakończeniu każdego schematu PEFR jest powtarzany, a pacjenci ponownie badani. Decyzje o przyjęciu i zwolnieniu są podejmowane zgodnie z opublikowanymi wcześniej ustalonymi kryteriami. Pacjentów uważa się za gotowych do wysłania do domu, jeśli nie wykazują objawów, nie używają dodatkowych mięśni, nie mają lub zmniejszyły się świszczące oddechy i osiągnęli przepływ szczytowy równy 60% wartości przewidywanej. Osoby niespełniające tych wymagań otrzymują dalsze leczenie adrenergicznymi i antycholinergicznymi lekami rozszerzającymi oskrzela i glikokortykosteroidami według uznania lekarza SOR i ponownie oceniane co godzinę. Jeśli następnie spełnią kryteria zwolnienia, zostają zwolnieni. Jeśli nie, trafiają do szpitala. Stwierdzono, że odsetek fałszywie dodatnich przyjęć z tymi algorytmami wynosi mniej niż 1%, a 24-godzinny wskaźnik nawrotów mniejszy niż 2%.

Badano tylko osoby, u których wizyta na SOR miała na celu leczenie ostrego ataku astmy. Pacjenci z historią sugerującą zastoinową niewydolność serca, zapalenie płuc, przewlekłe zapalenie oskrzeli lub rozedmę płuc są wykluczeni.

Krew żylna zostanie pobrana od 1250 osób. Oczekuje się, że 25% będzie miało niedrożność, która słabo reaguje na albuterol i wymaga przyjęcia do szpitala w celu rozwiązania. Pozostałe 75% będzie miało niedrożność, która szybko ustąpi po zastosowaniu albuterolu i zostanie wypisana do domu. DNA będzie izolowane i testowane na ślepo przez Centrum Badań Genetyki Człowieka, Centrum Medyczne Vanderbilt w celu identyfikacji SNP β2 AR w pozycjach 16 i 27 oraz haplotypów receptora. Polimorfizmy pojedynczego nukleotydu będą genotypowane przy użyciu testów genotypowania polimorfizmu pojedynczego nukleotydu TaqMan (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). Jedenaście polimorfizmów zostanie wybranych do genotypowania z regionu kodującego ADRB2 i do około 5 kb kodonu 1 (rs11958940, rs17778257, rs2895795, rs2053044, rs12654778, rs11959427, rs1042711, rs1042713, rs1042714, rs1800888 i rs1042718). Środki kontroli jakości obejmują wskaźnik wywołania genotypu wynoszący 95% i brak znaczących odchyleń od równowagi Hardy'ego-Weinberga w każdej grupie rasowej (dokładna wartość p > 0,01). Haplotypy będą przewidywane za pomocą ogólnodostępnego oprogramowania (SNPHNP - program do szacowania częstości występowania dużych haplotypów polimorfizmów pojedynczych nukleotydów [wersja 1.3]). Oceniane będą pary haplotypów 2/2, 2/4, 2/6, 4/4, 4/6 i 6/6.

Podstawową zmienną wynikową będą wzorce genetyczne (SNP i haplotypy) w każdej populacji. Chcemy ocenić wzorce SNP i reakcję albuterolu za pomocą badania kontrolnego przypadku. Porównania między grupami zostaną wykonane poprzez analizę kowariancji. Zależności między wyjściowym PEFR a procentową poprawą po zastosowaniu albuterolu zostaną uwarstwione dla wzorca SNP i ocenione za pomocą analizy kowariancji. Pojedyncze polimorfizmy mogą być niewystarczające i sugerowano, że haplotypy zawierające wiele polimorfizmów mogą być bardziej pouczające. Drysdale i współpracownicy zidentyfikowali 13 polimorfizmów i zorganizowali je w 12 grup haplotypów o różnej częstotliwości między grupami etnicznymi. Cztery najczęstsze to haplotypy 1, 2, 4 i 6. Haplotyp 2, który zawiera homozygoty Gly16, był związany z największą odwracalnością FEV1, podczas gdy haplotyp 4, który zawiera homozygoty Arg16, był najmniejszy. U astmatyków często występowało pięć par haplotypów. Homozygoty, haplotypy 2/2 miały największy wpływ na FEV1 i ekspresję białka, podczas gdy para haplotypów 4/4 wykazywała najmniejszy wpływ w obu kategoriach. Ponieważ żaden izolowany SNP nie może mieć żadnej użyteczności predykcyjnej, dlatego mierzymy haplotypy. Kombinacja haplotypów 4/4 ma najmniejszy wpływ i może działać u osób niereagujących. Para haplotypów 4/6 daje największą poprawę w przypadku albuterolu, a zatem może działać w grupie reagującej.

Oszacujemy częstości haplotypów w puli badanych pacjentów. Korzystając z regresji logistycznej, obliczymy globalną statystykę wyniku, aby odpocząć dla ogólnego związku między haplotypami a reakcją na albuterol. Następnie zostaną obliczone wyniki specyficzne dla haplotypu i odpowiadające im wartości p. Podobne statystyki zostaną obliczone z uwzględnieniem zmiennych towarzyszących linii bazowej. Analizy te zostaną przeprowadzone przy użyciu funkcji R w haplo.stats.

Ocenimy powiązania haplotypów 1-6 z odpowiedzią/brakiem odpowiedzi na agonistów adrenergicznych za pomocą badania kliniczno-kontrolnego. Wykorzystując dane z tabeli 1 i przyjmując, że przypadki stanowią 25% badanych, oraz korzystając z funkcji haplo.power.cc. Wymagamy próby wielkości 1243 pacjentów, aby móc wykryć co najmniej 40% wzrost ryzyka braku odpowiedzi na agonistów adrenergicznych u pacjentów z haplotypami zawierającymi Arg16Arg w porównaniu z haplotypami bez Arg16Arg z 80% mocą na poziomie istotności 0,05. Przy podobnych założeniach potrzebujemy całkowitej wielkości próby 865, aby móc wykryć 50% wzrost ryzyka niepowodzenia leczenia u pacjentów z haplotypami zawierającymi Arg16Arg w porównaniu z pacjentami bez. Liczba osobników reprezentuje całkowitą liczbę wymaganą do osiągnięcia wystarczającej mocy, biorąc pod uwagę stosunek powodzenia do niepowodzenia leczenia wynoszący 75:25.

Wyniki tego badania pokażą, czy genotypy Gly16Arg lub Gln27Glu i / lub haplotypy β2AR są związane z odpowiedzią na albuterol u pacjentów, którzy doświadczają ostrych epizodów astmy i czy wzór genotypu różni się między różnymi fenotypami klinicznymi. Dostarczą również wglądu w to, czy takie polimorfizmy determinują nasilenie epizodów mierzone na podstawie początkowej czynności płuc i objawów. W tym badaniu niezwykle ważne byłyby zarówno pozytywne, jak i negatywne wyniki. Pozytywne odkrycia sugerowałyby, że możemy zacząć rozumieć sensowność reakcji terapeutycznej na bardzo podstawowym poziomie. Sugerują również, że musimy zacząć szukać alternatywnych metod leczenia znacznej części populacji chorych na astmę, gdy staną się one ostre. Równie ważne oznacza to, że nasze wysiłki w zakresie kontroli astmy nie muszą już być stosowane w sposób rozproszony, ale teraz mogą być skoncentrowane na profilaktyce u osób dotkniętych chorobą. Negatywne wyniki jednoznacznie wykażą, że genetycznie uwarunkowanych zmian w B2AR nie można łatwo przełożyć na odpowiedzi kliniczne i że musimy szukać innych czynników, które determinują nasilenie i wykorzystanie zasobów w populacji niereagującej na beta2.