Badanie pilotażowe mające na celu zbadanie wpływu suplementacji witaminą D na bioenergetykę mitochondriów u osób starszych

W ciągu ostatnich dwóch dekad rola witaminy D wykroczyła poza zdrowie kości i objęła szeroki zakres aktywności biologicznych ważnych dla funkcjonowania mięśni u osób starszych. Niskie stężenia 25-hydroksywitaminy D (25[OH]D) (<30 ng/ml) są związane z osłabieniem mięśni kończyn dolnych, upośledzoną sprawnością fizyczną i wolniejszą prędkością chodu(1-8), znanymi czynnikami ryzyka niepełnosprawności.(9 -15) Niskie stężenia 25(OH)D u osób starszych są również związane z osłabieniem, jak również z poszczególnymi składnikami osłabienia, w tym osłabieniem mięśni, wolnym tempem chodu i wyczerpaniem/zmęczeniem.(16-18) Objawy kliniczne niedoboru witaminy D (25(OH)D <12 ng/ml) obejmują osłabienie mięśni proksymalnych, ból mięśni i zaburzenia chodu, które często ustępują po suplementacji witaminy D.(19;20) Jednak wpływ witaminy D na mechanizmy leżące u podstaw funkcji mięśni nie jest dobrze poznany. Ostatnie dowody potwierdzają rolę witaminy D w metabolizmie mitochondrialnym mięśni szkieletowych. Za pomocą obrazowania 31P-MRS odnotowano wzrost maksymalnej mitochondrialnej fosforylacji oksydacyjnej (OXPHOS) po suplementacji witaminy D.(21) W związku z tym stawiamy hipotezę, że osłabienie mięśni i niska prędkość chodu u osób z niskimi stężeniami 25 (OH) D mogą częściowo wynikać ze zmniejszonej aktywności OXPHOS i niższego wytwarzania ATP w mitochondriach mięśni szkieletowych.

Niedobór witaminy D jest powszechny u osób starszych i wynosi od około jednej trzeciej do trzech czwartych dorosłych mieszkańców społeczności w wieku ≥70 lat, w zależności od zastosowanego punktu odcięcia (25(OH)D <20 ng/ml lub <30 ng odpowiednio /ml).(22;23) Podobnie spadek bioenergii jest ogólnie związany z wiekiem.(24) Zatem zbadanie związku między witaminą D a bioenergetyką mitochondriów może poprawić nasze zrozumienie podstawowych mechanizmów i zakresu potencjalnych korzyści z remediacji niskich stężeń 25(OH)D u osób starszych.

Celem pracy jest uzyskanie wstępnych danych na temat wpływu zwiększenia stężenia 25(OH)D u osób starszych z niedoborem witaminy D do ≥30 ng/mL poprzez suplementację witaminy D3 na 1) profile bioenergetyczne populacji mnogich krwinek, mitochondria mięśniowe i włókna mięśniowe oraz 2) masa mitochondrialna mięśni szkieletowych i biogeneza.

Hipoteza 1: Pojemność bioenergetyczna oraz kontrola oddechowa w mitochondriach mięśniowych, włóknach mięśniowych i komórkach krwi ulegną poprawie po 4 miesiącach suplementacji witaminy D3.

Hipoteza 2: Ekspresja kluczowych białek mitochondrialnych (VDAC/Porin i COX4) oraz regulatorów biogenezy mitochondriów (PGC1a, SIRT1, SIRT3 i TFAM) będzie wyższa po 4 miesiącach suplementacji witaminy D3.

Planujemy rekrutować osoby wyłącznie z nieudanych prób ekranowych badania EVIDENCE (IRB00022395). Badanie EVIDENCE obejmuje 200 uczestników, u których stężenie 25(OH)D wynosi 18-<30 ng/ml. Osoby, u których stężenie wynosi 12-<18 ng/ml podczas wizyty przesiewowej w ramach programu EVIDENCE, zostaną poproszone o udział w tym badaniu pilotażowym. Wykorzystamy niepowodzenie badania przesiewowego DOWÓD, ponieważ jest to badanie pilotażowe z ograniczonymi funduszami, laboratoria przesiewowe (25(OH)D) są drogie, a liczba potrzebna do badań przesiewowych byłaby nieopłacalna w badaniu pilotażowym, a te dwa badania są w tej samej klinice z tym samym personelem. Wszystkie pomiary przesiewowe zostaną przeprowadzone podczas badania EVIDENCE, a pomiary dla tego badania rozpoczną się podczas wizyty wyjściowej.

Wszystkie osoby, które nie przejdą testu EVIDENCE ze stężeniem 25(OH)D wynoszącym 12-<18 ng/mL, zostaną poinformowane, że nie kwalifikują się do badania EVIDENCE i zostaną wezwane z tymi wynikami. Jeśli spełnią wszystkie te same kryteria kwalifikacyjne do tego badania, które eliminuje uczestników ze schorzeniami, które mogą wpływać na ich zdolność do bezpiecznego wykonywania testów funkcji nerwowo-mięśniowych, przyjmowania suplementów witaminy D lub poddania się biopsji mięśnia, osoby te zostaną poinformowane, że mamy kolejną badanie dla tych, u których poziom witaminy D jest niewystarczający. Osoby zainteresowane zostaną poproszone o przybycie na wizytę wyjściową (o ile taka wizyta może odbyć się w ciągu 2 miesięcy od wizyty przesiewowej EVIDENCE). Osoby, które ponad 2 miesiące temu przeszły badanie przesiewowe do badania EVIDENCE, nie będą kwalifikować się do tego badania, ponieważ praca laboratoryjna i inne przeprowadzone testy mogą już nie być dokładne.