Suplementacja witaminy D i przerost serca w przewlekłej chorobie nerek (CKD) (5C)

Wpływ suplementacji witaminy D na przerost i funkcję serca u pacjentów z przewlekłą chorobą nerek - randomizowane badanie kontrolowane placebo.

1. Podsumowanie układania:

   Pacjenci z przewlekłą chorobą nerek (CKD) są do 3,5 razy bardziej narażeni na śmierć z powodu chorób serca i naczyń krwionośnych (choroba sercowo-naczyniowa). Niedobór witaminy D jest bardzo częsty w CKD i związany z CVD. Badania na zwierzętach wykazały poprawę wielkości i funkcji serca dzięki terapii witaminą D, chociaż brakuje dowodów u ludzi. Proponowane badanie sprawdzi, czy doustne podawanie witaminy D pacjentom z niedoborem CKD poprawi powiększenie i czynność serca. Dzięki tym proponowanym zmianom badacze spodziewają się zmniejszenia liczby CVD i zgonów u pacjentów z CKD.

2. Streszczenie proponowanego badania:

Tradycyjne czynniki ryzyka niewystarczająco wyjaśniają nieproporcjonalny wzrost ryzyka CV w CKD. Hipowitaminoza D jest powszechna w CKD i wiąże się ze zwiększoną śmiertelnością z przyczyn sercowo-naczyniowych. W doświadczeniach na zwierzętach witamina D zmniejsza masę lewej komory (LVM) i poprawia funkcję skurczową. W badaniach obserwacyjnych u pacjentów dializowanych wykazano, że terapia witaminą D zmniejsza śmiertelność z przyczyn sercowo-naczyniowych i poprawia czynność rozkurczową. Jednak korzyści płynące z uzupełniania natywnej witaminy D na budowę i funkcję serca nie były badane u ludzi.

Badacze proponują przetestowanie w randomizowanym, kontrolowanym placebo badaniu, czy 40-tygodniowe doustne przyjmowanie cholekalcyferolu u pacjentów z przewlekłą chorobą nerek przed dializą spowoduje zmniejszenie masy LV i poprawę funkcji skurczowej/rozkurczowej wraz ze składem macierzy zewnątrzkomórkowej serca.

Obecnie NICE nie zaleca rutynowego oznaczania witaminy D u pacjentów z przewlekłą chorobą nerek. Jeśli okaże się to skuteczne w tych warunkach, dalsze badania wyników wykażą, czy ta niedroga i łatwa w stosowaniu terapia może być rutynowo przepisywana w celu zapobiegania zachorowalności i śmiertelności.

3. Tło projektu i dane pilotażowe: (i) CVD w CKD: Śmiertelność CV jest do 3,4 razy wyższa u pacjentów z CKD w porównaniu z populacją ogólną(1). Badacze i inni wykazali stopniowy związek między incydentami sercowo-naczyniowymi a zgonem z pogarszającą się czynnością nerek(2). Tradycyjne czynniki ryzyka tylko częściowo wyjaśniają podwyższone ryzyko. Podkreśla to znaczenie nietradycyjnych czynników ryzyka, takich jak stany zapalne, stres oksydacyjny i niedobór witaminy D, jako modyfikowalnych czynników ryzyka sercowo-naczyniowego w CKD.

(ii) Niedobór witaminy D w populacji ogólnej iw PChN Hipowitaminoza D jest powszechna w populacji ogólnej. Badanie przeprowadzone przez Thadhani na grupie 15 088 dorosłych wykazało, że częstość występowania niedoboru witaminy D wynosi od 40 do 80% w ogólnej populacji Stanów Zjednoczonych(3). Pacjenci z przewlekłą chorobą nerek są narażeni na zwiększone ryzyko hipowitaminozy D. W grupie 145 niedializowanych pacjentów z przewlekłą chorobą nerek z południowego Londynu zaobserwowano u 85% niedobory witaminy D [25-hydroksywitamina D (25(OH)D) < 75 nmol /L], w tym 32% niedobór [25(OH)D < 37,5nmol/L], ze znacznie wyższym ryzykiem wśród Afro-Karaibów i mieszkańców Azji Południowej(4).

(iii) Hipowitaminoza D i choroby układu krążenia: badania przekrojowe wykazują niezależny związek między niskim stężeniem 25 (OH) D a śmiertelnością z przyczyn sercowo-naczyniowych(5;6). Badania obserwacyjne przeprowadzone przez Thadhani i wsp. w populacji dializowanych wykazały wzrost wczesnej śmiertelności z przyczyn sercowo-naczyniowych u pacjentów z niskim poziomem 25(OH)D (OR=1,9). Suplementacja witaminy D wiąże się z lepszym przeżyciem podczas dializy (OR=0,6)(7).

(iv) Witamina D poprawia czynność i morfologię serca: Układ hormonalny witaminy D jest wszechobecny w tkankach ludzkich, w tym w mięśniu sercowym i śródbłonku naczyń. Istnieje obecnie coraz więcej dowodów z badań na zwierzętach, że witamina D bezpośrednio wpływa na czynność i strukturę serca poprzez genomowe działanie na miocyty serca. Myszy z nokautem witaminy D wykazują wzrost przerostu kardiomiocytów, zwłóknienia serca i masy serca (8). Co ważniejsze, wykazano, że leczenie witaminą D u szczurów z spontaniczną niewydolnością serca i myszy typu dzikiego osłabia przerost i zwłóknienie mięśnia sercowego oraz moduluje odpowiednio kurczliwość miocytów serca (9;10).

W modelu zwierzęcym szczurów wrażliwych na sól Dahla, którym podawano aktywną witaminę D przez 6 tygodni, grupa Thadhani wykazała zmniejszenie masy serca, LVM, grubości tylnej ściany i zwiększone ułamkowe skrócenie. Wystąpiło znaczne obniżenie poziomu BNP i reniny w osoczu u szczurów karmionych wysoką zawartością soli (HS) wraz z witaminą D, w porównaniu ze szczurami karmionymi wyłącznie dietą HS. Nie było różnicy w BP między dwiema grupami, potwierdzając w ten sposób bezpośrednie działanie witaminy D na morfologię i funkcję serca, w przeciwieństwie do efektu hemodynamicznego. Co najważniejsze, wykazali również poprawę funkcji rozkurczowej oraz zmniejszenie grubości przegrody i tylnej ściany w małym badaniu obserwacyjnym pacjentów poddawanych hemodializie, leczonych aktywną witaminą D, co sugeruje, że wyniki z modeli zwierzęcych można powtórzyć u ludzi(11) . Ponadto dożylne podawanie witaminy D grupie pacjentów hemodializowanych z wtórną nadczynnością przytarczyc wiązało się z istotną redukcją wskaźnika LVM (178 ±73 do 165±61 g/m2) w badaniu echokardiograficznym przezklatkowym w ciągu 15 tygodni(12). Jednak jak dotąd żadne badania nie badały wpływu uzupełniania natywnej witaminy D na strukturę i funkcję serca, jak w randomizowanym, podwójnie ślepym, kontrolowanym placebo badaniu dotyczącym CKD przed dializą.

(v) Witamina D i zwłóknienie mięśnia sercowego: Niedawne dowody wykorzystujące wzmocniony gadolinem rezonans magnetyczny serca (CMR) sugerują, że zwłóknienie mięśnia sercowego jest dominującą cechą kardiomiopatii mocznicowej(13). Badania na zwierzętach wykazały ważną rolę witaminy D w utrzymaniu składu macierzy pozakomórkowej (ECM) w sercu. W modelu myszy z nokautem receptora witaminy D obserwuje się wyraźny wzrost zwłóknienia mięśnia sercowego, związany z nieprawidłową ekspresją kolagenaz(14).

Badania przeprowadzone przez grupę Dieza na pacjentach z nadciśnieniem tętniczym i chorobą serca zidentyfikowały wiarygodny biomarker surowicy, który odzwierciedla syntezę kolagenu typu 1 w ludzkim sercu - C-końcowym propeptydzie prokolagenu typu 1 (PICP)(15). PICP w surowicy wraz z wolnymi metaloproteinazami Matrix 1 (MMP-1) i wolnym tkankowym inhibitorem metaloproteinaz 1 (TIMP 1), jako markery degradacji kolagenu, dokładnie odzwierciedlają metabolizm kolagenu w sercu(15). PICP jest uwalniany w stosunku 1:1 podczas syntezy kolagenu typu 1, z jego prekursora prokolagenu typu 1. Ponadto PICP w surowicy obwodowej dokładnie odzwierciedla ilość włókien kolagenu typu 1 w sercu(16) i dlatego może być stosowany do monitorowania wpływu leczenia na zawartość kolagenu w sercu(17). Jednak jak dotąd żadne badania nie wykazały wpływu terapii witaminą D na zmiany składu ECM w ludzkim sercu.

(vi) Nieprawidłowy rozmiar LV z dysfunkcją skurczową i rozkurczową u pacjentów z przewlekłą chorobą nerek przed dializą: W grupie 18 kolejnych stabilnych pacjentów z przewlekłą chorobą nerek w stadium 4 i 5, uznanych za odpowiednich do przeszczepienia nerki, badacze zaobserwowali znaczny wzrost LVM, przegrody międzykomorowej (IVS ) średnica i średnica ściany tylnej z dysfunkcją skurczową i rozkurczową; przy użyciu kombinacji echokardiografii przezklatkowej i dopplerowskiej tkanki serca (TDI) w porównaniu z normalnymi kontrolami.

(5) Pierwotna hipoteza Badacze proponują, że 40-tygodniowe leczenie doustnym cholekalcyferolem poprawi strukturę i czynność serca u pacjentów z przewlekłą chorobą nerek przed dializą, w wyniku poprawy składu i obrotu ECM serca.

Badacze planują odnieść się do tej centralnej hipotezy poprzez następujące konkretne cele:

(i) Cel szczegółowy 1: Określenie wpływu doustnej terapii cholekalcyferolem na masę lewej komory mierzoną za pomocą obrazowania CMR. Badacze spodziewają się zmniejszenia LVM o 10 g w CMR w grupie leczonej aktywnie w porównaniu z grupą kontrolną.

(ii) Cel szczegółowy 2: Określenie wpływu doustnej terapii cholekalcyferolem na czynność skurczową serca za pomocą TDI serca i funkcję rozkurczową za pomocą echokardiografii przezklatkowej.

Funkcja skurczowa będzie mierzona jako poprawa średniej podłużnej szczytowej szybkości odkształcenia skurczowego (SR) i podłużnego odkształcenia końcowoskurczowego (S) ocenianego na podstawie, środkowej ścianie i wierzchołku IVS, bocznej, dolnej i przedniej ściany na TDI serca. Poprawa funkcji rozkurczowej będzie mierzona przez wczesny (szczyt E) i późny (szczyt A), przepływ przez mitralny i ruch pierścienia, czas relaksacji izowolumetrycznej (IVRT) i czas zwalniania (DT) na echokardiogramie przezklatkowym.

Parametry te zostaną przetestowane w randomizowanym badaniu kontrolowanym placebo z udziałem 25 pacjentów w każdym ramieniu. W tej propozycji wykorzystano 25-hydroksywitaminę D3 [25(OH)D], ponieważ oczekuje się, że pacjenci w stadium 3-4 PChN będą mieli odpowiednie zapasy enzymu 1-α-hydroksylazy do przekształcenia 25(OH)D w aktywną 1,25 (OH)2 D. Badacze zmierzą poziom 25-hydroksycholekalcyferolu, aby zapewnić odpowiednie uzupełnienie. Wykazano, że cholekalcyferol jest bezpieczny i skuteczny w tej dawce(18;19). Aby zbadać poprawę składu i obrotu ECM, badacze wykażą zmniejszenie zawartości kolagenu w sercu, co zmierzono na podstawie zmniejszenia PICP w surowicy i tkankowego inhibitora metaloproteinaz 1 (TIMP1) oraz wzrostu metaloproteinazy 1 (MMP1) w surowicy. PICP zostanie skorygowany o eGFR i alkPO4 w kościach. Stosunek MMP1/TIMP1 zostanie wykorzystany do pomiaru degradacji kolagenu. Czynność serca przed i po terapii będzie również oceniana poprzez pomiar N-końcowego proBNP w osoczu (NT proBNP). Ponadto utworzony zostanie biobank całych komórek, mRNA i DNA, krwi i moczu do przyszłej analizy nowych genów lub szlaków biologicznych.

(6) Eksperymentalny szczegół i projekt proponowanego projektu

(i) Badana populacja: Pacjenci nieleczeni witaminą D będą rekrutowani z ogólnych poradni nefrologicznych ze szpitali St. George's, Guy's i Kingston. Do badania zostaną włączeni pacjenci z niedoborem 25 (OH) D [(25 (OH) D < 37,5 nmol/l] (wytyczne Inicjatywy dotyczącej jakości wyników leczenia chorób nerek) leczeni ACEi/ARB. Kryterium rekrutacji serca będzie wskaźnik masy lewej komory (LVMI) między 80-160 g/m2 dla kobiet i 100-160 g/m2 dla mężczyzn (liczby te odpowiadają górnemu tercylowi prawidłowego wskaźnika masy lewej komory (LVMI) w TTE na podstawie badanie Framingham Heart (20). z LVMI 1SD powyżej średnich wartości obserwowanych w CKD3-4, na podstawie badania CREATE) (21)

(ii) Randomizacja pacjentów, zaślepienie i obserwacja: Farmaceuta prowadzący badania kliniczne będzie nadzorował randomizację do dwóch równych grup w celu porównania, zaślepienia i wydawania leków.

Etapy badania podsumowano poniżej:

• Zrekrutowanych zostanie 50 pacjentów z poziomem 25 (OH) D < 37,5 nmol/l. Demografia pacjenta, dane antropometryczne i odpowiednia historia kliniczna zostaną uzyskane podczas rejestracji. Krew zostanie pobrana pod kątem wapnia, fosforanów, poziomów parathormonu, alkPO4 w kościach i białka C-reaktywnego o wysokiej czułości (hsCRP). Oznaczone zostaną biomarkery zwłóknienia mięśnia sercowego (PICP w surowicy), obrotu ECM (MMP1 i TIMP1) oraz funkcji serca (osocze NT proBNP). Echokardiografia przezklatkowa zostanie przeprowadzona na początku badania, aby spełnić kryteria rekrutacji i funkcję rozkurczową. Czynność serca TDI i CMR zostaną wykonane na początku badania odpowiednio dla funkcji skurczowej i LVM.
• Pacjenci zostaną losowo przydzieleni do 2 równych grup, aby otrzymać 4 bezpośrednio obserwowane dawki doustne po 150 000 IU w 50 ml cholekalcyferolu oleju roślinnego (Martindale, Wielka Brytania) w 0, 10, 20 i 30 tygodniu lub odpowiadające placebo.
• Po 40 tygodniach zostaną pobrane próbki krwi do powtórnej hematologii, biochemii i biomarkerów syntezy i metabolizmu kolagenu, jak wspomniano powyżej. Zmiany w geometrii i funkcji LV zostaną ponownie zmierzone przy użyciu odpowiednio CMR, przezklatkowej i serca TDI echokardiografii.

Zmiany w pomiarach przed i po leczeniu zostaną porównane w grupie aktywnej i placebo. Wszyscy pacjenci będą nadal obserwowani w ogólnej klinice nefrologicznej podczas badania, a następnie po jego zakończeniu.

(iv) Protokół CMR: Wszystkie osoby zostaną zobrazowane na skanerze Philips Intera MRI 1,5T z dedykowaną 32-kanałową cewką kardiologiczną. Protokół MRI będzie obejmował skan planu, skan referencyjny SENSE, skan interaktywny w celu identyfikacji 4-komorowej, 2-komorowej osi długiej i krótszej geometrii serca. Wstrzymanie oddechu Procesor w stanie ustalonym 4-komorowy, 2-komorowy i stos krótkich osi (1,5 mm, 1,5 mm, 10 mm) zostanie zarejestrowany (30 faz serca). Masa komór zostanie obliczona przy użyciu stacji roboczej viewforum (Philips Healthcare) poprzez wyznaczenie rozkurczowych granic wsierdziowych i nasierdziowych lewej komory (ryc. 2).

(v) Obrazowanie dopplerowskie tkanek serca i echokardiografia przezklatkowa: TDI serca zostanie zarejestrowane pod kątem deformacji podłużnej. Dane zostaną uzyskane z przegrody, ściany bocznej, przedniej i dolnej przy użyciu wąskiego sektora (zwykle 120). Wzdłużne S i SR zostaną obliczone na obszarze obliczeniowym 10 mm. SR i S uśrednione w 3 cyklach pracy serca zostaną przeanalizowane przy użyciu dedykowanego oprogramowania (SPEQLE, Univ. Leuven) (rysunek 3). Zmienność wewnątrz- i międzyobserwacyjna tego podejścia jest mniejsza niż 10%(22).

Dane zostaną pozyskane z projekcji przymostkowej i koniuszkowej przy użyciu skanera GE Vivid 7. Objętości LV będą mierzone przy użyciu wzoru Teichhloza. Funkcja rozkurczowa zostanie oceniona w sposób opisany wcześniej przez naszą grupę(17). Ogólna funkcja kości promieniowej zostanie oceniona na podstawie frakcyjnego skrócenia zarówno wsierdzia, jak i ściany środkowej. Wszystkie pomiary zostaną wykonane przy użyciu stacji roboczej Echo-Pac (GE) i uśrednione z 3 indywidualnych pomiarów.

(vi) Analiza biomarkerów stanu zapalnego, zwłóknienia serca i czynności serca: : Przewlekły stan zapalny zostanie określony ilościowo na podstawie poziomów białka C-reaktywnego (hsCRP) w surowicy o wysokiej czułości przy użyciu chemiluminescencyjnego testu immunometrycznego (Immulite® 2500) przy 0,20 i 40 tygodnie. Próbki surowicy przechowywane w temperaturze -700 C i analizowane partiami pod kątem PICP (RIA-Framos Diagnostica), MMP1 i TIMP 1 (ELISA-Amersham) na Uniwersytecie w Pampelunie oraz Plasma NT proBNP będą mierzone za pomocą testu immunologicznego Elecsys® proBNP na Roche Elecsys® analizatora testu immunologicznego 1010 na początku i po zakończeniu badania.

(vii) Potencjalne czynniki zakłócające: Hemoglobina utrzyma się na poziomie 10-13 gm%. Stosowanie środków pobudzających erytropoetynę, dawka/częstotliwość uzupełniania żelaza i wszelkie transfuzje krwi będą udokumentowane. Ciśnienie krwi w gabinecie zgodnie z wytycznymi BHS zostanie udokumentowane na etapach podawania witaminy D. Zmiany w lekach przeciwnadciśnieniowych w okresie obserwacji zostaną odnotowane. Ponadto w 0, 20 i 40 tygodniu zostaną ocenione następujące parametry:

• Stosunek aktywności aldosteronu do reniny w osoczu;
• prędkość fali tętna, ośrodkowe ciśnienie tętnicze i wskaźnik wzrostu (system SphygmoCor Pulse Wave Velocity);
• Surowica produkt wapń x fosforan (<5 mmol/L);
• Stosunek białka do kreatyniny w moczu, sód i frakcjonowane wydalanie fosforanów;
• Serum FGF-23.

(viii) Utworzenie Biobanku Próbki 10 ml EDTA dla komórek i 3x3 ml probówki tempus dla mRNA na PBMC/krew pełna zostaną pobrane w tygodniu 0, 20 i 40 w celu utworzenia biobanku w Kings College London (Guy's Campus) na przyszłość analiza nowych genów lub szlaków biologicznych.

(ix) Rekrutacja i utrzymanie uczestników badania

Planowanie i przygotowanie badania będzie prowadzone przez pierwsze 6 tygodni. W trzech oddziałach szpitalnych przyjmuje się 120 pacjentów z przewlekłą chorobą nerek tygodniowo. 30% pacjentów ma cukrzycę, a 60% pacjentów ma GFR < 45 ml/min/1,73 m2. Badacze szacują niedobór witaminy D na około 35% na podstawie naszego badania pilotażowego. Rekrutacja potrwa ponad 50 tygodni. Całkowity czas trwania badania wyniesie 102 tygodnie. Harmonogram proponowanego badania przedstawiono na rycinie 3.

(7) Obliczenia mocy i analiza statystyczna Zmienność CMR masy LV między badaniami przy użyciu protokołu podobnego do naszego została zgłoszona między 2,8% a 4,8% przy odchyleniu standardowym wynoszącym 8,4 g(23). Aby wykazać poprawę masy LV o 10 g w grupie leczonej aktywnie, badacze potrzebowaliby 19 pacjentów [α=0,05 i Power=95%]. Biorąc pod uwagę 30% wskaźnik rezygnacji, badacze zwerbują 25 pacjentów w każdej grupie. Porównania zmiennych ciągłych zostaną przeprowadzone przy użyciu niezależnego testu t-próby między grupą aktywnego leczenia a grupą placebo.

(8) Oczekiwana wartość wyników Badacze są przekonani, że badanie ma odpowiednią moc, aby wykazać zmianę LVM o 10 g, przy użyciu skanu MR w laboratorium Rezy Rezavi, jeśli istnieje; podobnie zmiana funkcji skurczowej za pomocą echokardiogramu w specjalistycznym laboratorium w St Georges. Badacze będą również mogli zbadać rolę zwłóknienia w LVH i dysfunkcji skurczowej, mierząc biomarkery w laboratorium Javiera Dieza. Duża populacja pacjentów z CKD w szpitalach St George's, Guy's i Kingston ułatwi rekrutację.

Rycina 3: Oś czasu wyrażona w tygodniach przedstawiająca planowanie, rekrutację i przewidywaną randomizację 50 pacjentów z poziomem 25 (OH) witaminy D < 37,5 nmol/l. Rezonans magnetyczny serca, echokardiografia, markery zwłóknienia serca będą mierzone podczas randomizacji i po zakończeniu badania. CMR – Rezonans magnetyczny serca, TDI – Doppler tkankowy, TTE – Echokardiografia przezklatkowa. Analiza i raportowanie wyników nastąpi między 96 a 102 tygodniem.

(9) Potencjalne problemy i alternatywne strategie:

• Wpływ potencjalnych czynników zakłócających został zminimalizowany dzięki ścisłym kryteriom wejściowym i protokołowi uzupełniającemu. W naszych obliczeniach wielkości próby dopuszczono 30% współczynnik ścierania, aby uwzględnić zmiany stanu klinicznego pacjentów, które mogą odpowiadać za obserwowane zmiany w pomiarach serca, takie jak szybki spadek czynności nerek, zawał mięśnia sercowego lub zgon podczas obserwacji badania, przed - pusty przeszczep nerki, produkt CaxP > 5 mmol/l, Hb < 10 lub > 13 gm% i utrzymujące się wysokie BP w gabinecie (> 150/90 mm Hg).
• Chociaż pacjenci w naszym badaniu pilotażowym byli młodzi, badacze oczekują proporcjonalnej poprawy parametrów również u uczestników badania.
• Badacze są świadomi, że poprawa funkcji i morfologii LV nie została wcześniej wykazana w przypadku terapii witaminą D u ludzi. Jednak dowody na genomowy wpływ witaminy D na miocyty serca, macierz pozakomórkową i kurczliwość mięśnia sercowego są dobrze ugruntowane w badaniach na zwierzętach. Co najważniejsze, badanie to bada nowy przeciwzwłóknieniowy mechanizm terapii witaminą D u ludzi, co może stanowić dowód na zasadność stosowania witaminy D w innych stanach chorobowych, takich jak zaburzenia autoimmunologiczne.