Administracja Desferal w celu poprawy upośledzonej reakcji na niedotlenienie u chorych na cukrzycę (DESIRED)

Tło Powikłania cukrzycy stanowią główny problem współczesnej terapii cukrzycy, dlatego priorytetem stało się dalsze scharakteryzowanie mechanizmów patofizjologicznych tych powikłań, aby zapewnić rozwój nowych, racjonalnych strategii terapeutycznych.

Chociaż długotrwała ekspozycja tkanek na hiperglikemię jest głównym czynnikiem sprawczym przewlekłych powikłań cukrzycy, ostatnio coraz bardziej oczywiste staje się, że hipoksja również odgrywa ważną rolę we wszystkich powikłaniach cukrzycy. Niskie stężenie tlenu w tkankach w cukrzycy jest konsekwencją kilku mechanizmów (np. niedostatecznego ukrwienia wtórnego do choroby mikro- i makronaczyniowej, słabej miejscowej dyfuzji tlenu wtórnej do miejscowego obrzęku lub w wyniku zwiększonego zużycia tlenu).

W odpowiedziach adaptacyjnych komórek na niedotlenienie pośredniczy czynnik indukowany hipoksją 1 (HIF), który jest heterodimerycznym czynnikiem transkrypcyjnym, składającym się z dwóch podjednostek (podjednostki alfa i beta), z których obie ulegają konstytutywnej ekspresji w komórkach ssaków. W normoksji HIF-1α jest stale rozkładany przez układ ubikwityna-proteasom w wyniku zależnej od tlenu hydroksylacji dwóch kluczowych reszt proliny, katalizowanej przez grupę enzymów zwanych prolilo-hydroksylazami (PHD). W warunkach niedotlenienia, gdy szlak degradacji jest stłumiony, a HIF-1α jest ustabilizowany, przemieszcza się w jądrze, gdzie indukuje ponad 800 genów, które są

zaangażowane w angiogenezę, metabolizm energii glikolitycznej, proliferację i przeżycie komórek, które umożliwiają komórkom przystosowanie się do ograniczonej dostępności tlenu. HIF-1 ma kluczowe znaczenie dla ekspresji kilku angiogennych czynników wzrostu (np. jako czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF), erytropoetyna (EPO) i czynnik 1α pochodzenia zrębowego (SDF-1α) oraz do rekrutacji komórek progenitorowych śródbłonka (EPC). Ostatnio zaproponowano, że mikroRNA (np. mir210) również pośredniczą w części funkcji HIF-1.

PHD, które kontrolują stabilność i funkcję HIF 1 α, to enzymy zależne od Fe 2+ i/lub O2, a ich aktywność może być hamowana przez zubożenie żelaza. Deferoksamina (DFO), która jest chelatorem żelaza, indukuje zatem akumulację HIF-1α i geny odpowiedzi na niedotlenienie w normoksji zarówno in vitro, jak i in vivo, będąc w stanie przywrócić stłumioną reakcję adaptacyjną na niedotlenienie w różnych zwierzęcych modelach cukrzycy. DFO jest stosowane klinicznie od dziesięcioleci w leczeniu nadmiernego odkładania się żelaza wtórnego do różnych patologii (talasemia, stwardnienie szpiku kostnego itp.) i było stosowane jako narzędzie farmakologiczne do wywoływania odpowiedzi zależnych od HIF.

W ostatniej dekadzie zebrano kilka dowodów wskazujących, że w cukrzycy występuje wadliwa odpowiedź komórkowa na niedotlenienie. Upośledzona odpowiedź na hipoksję występuje we wszystkich tkankach, w których rozwijają się powikłania zarówno w zwierzęcych modelach cukrzycy, jak iu pacjentów z cukrzycą w wyniku wadliwej sygnalizacji HIF. Jest to bezpośredni efekt hiperglikemii, który bezpośrednio hamuje stabilność i funkcję HIF na wielu poziomach.

Niedawno opisana upośledzona reakcja na hipoksję w cukrzycy ma potencjalnie istotne konsekwencje w ostrych wyzwaniach związanych z niedotlenieniem, takich jak ostry zawał serca, udar mózgu, niedokrwienie kończyn (o których wiadomo, że mają gorsze rokowanie w cukrzycy), ale także w subtelnej regulacji układu sercowo-naczyniowego i oddechowego w wyniku neuropatia autonomiczna z potencjalnym poważnym wpływem prognostycznym na późne zdarzenia sercowo-naczyniowe. Różne badania dotyczyły odpowiedzi układu sercowo-naczyniowego na przerywaną hipoksję (IH) w porównaniu z ekspozycją na normoksję u pacjentów z cukrzycą. W celu ustalenia prawidłowości reakcji układu sercowo-naczyniowego na niedotlenienie w cukrzycy niedawno zbadano odpowiedź krążeniowo-oddechową i angiogenezę na IH u pacjentów z cukrzycą w porównaniu z dopasowanymi osobami z grupy kontrolnej bez cukrzycy (numer zatwierdzenia etycznego HYKRAND 2015/1182-31/4) . Wstępne wyniki (niepublikowane) wykazały kilka defektów zarówno ostrej, jak i opóźnionej reakcji pacjentów z cukrzycą w porównaniu z grupą kontrolną. Czułość baroreceptorów (BRS), która jest wskaźnikiem ryzyka sercowo-naczyniowego i rokowania przeżycia po incydentach sercowo-naczyniowych, była obniżona u pacjentów z cukrzycą po IH w porównaniu z osobami bez cukrzycy. Zarówno liczba komórek prekursorowych śródbłonka (EPC), jak i poziom ich głównego stymulatora, czynnika pochodzącego z podścieliska (SDF-1α), uległy obniżeniu w odpowiedzi na IH u chorych na cukrzycę w porównaniu z osobami bez cukrzycy, co potwierdza gorszą zdolność naprawy zmian niedokrwiennych w cukrzycy.

Proponowany tutaj projekt bada potencjał DFO (o którym wiadomo, że poprawia sygnalizację niedotlenienia zależną od HIF) w celu odwrócenia upośledzonej odpowiedzi krążeniowo-oddechowej i angiogenezy u pacjentów z cukrzycą.

Projekt badawczy. Jest to zaślepione, randomizowane badanie krzyżowe, w którym ocenia się skuteczność DFO (50 mg/kg) w porównaniu z izotoniczną solą fizjologiczną podawaną dożylnie przed przerywaną hipoksją (IH) w celu poprawy odpowiedzi krążeniowo-oddechowej i angiogenezy u pacjentów z cukrzycą. IH będzie składać się z pięciu okresów niedotlenienia (13% frakcji tlenu inspirowanej O2), każdy trwający 6 minut, z pięcioma okresami normoksji o takim samym czasie trwania (jak w badaniu HYKRAND) u 30 pacjentów z cukrzycą typu 1 bez klinicznych objawów jakichkolwiek powikłań. Badanie będzie prowadzone przez 4 dni z co najmniej 2-miesięczną przerwą między 2 przyjęciami, aby zapewnić wystarczające wypłukanie i odtworzenie złogów żelaza.

Metodyka Projekt badania Jest to randomizowane, podwójnie ślepe badanie przeprowadzone u pacjentów z cukrzycą typu 1 bez przewlekłych powikłań.

Pacjenci będą randomizowani (według randomizacji blokowej) (httpps://www.saledenvelope.com/ simple-randomiser/v1/lists) na (A) leczenie Desferalem (DFO) lub (B) leczenie izotonicznym roztworem soli fizjologicznej.

Zarówno pacjenci, jak i personel będą ślepi na grupę leczoną pacjenta.

Osobom zaleca się powstrzymanie się od napojów zawierających kofeinę przez 12 godzin i od alkoholu przez 36 godzin przed badaniem

Dzień 1: Wyjściowe próbki krwi zostaną pobrane rano, a następnie pacjenci otrzymają Desferal (50 mg/kg) / infuzję soli fizjologicznej s.c. przez 6 godzin. Podczas ostatniej godziny wlewu pacjenci będą narażeni na przerywaną hipoksję (IH). Próbki krwi oraz pomiary układu sercowo-naczyniowego i oddechowego (CR) zostaną wykonane (jak wyszczególniono poniżej) bezpośrednio przed iw kilku punktach czasowych po IH.

Dzień 2: Próbki krwi zostaną pobrane rano. Ekspozycja na IH składa się z pięciu okresów niedotlenienia (frakcja tlenu zainspirowana 13% O2), z których każdy trwa 6 minut, z pięcioma okresami normoksycznymi o tym samym czasie trwania (całkowicie 1 godzina).

Dzień 1: ciśnienie krwi, częstość akcji serca i wysycenie krwi tętniczej tlenem są mierzone w sposób ciągły. W przypadku spadku nasycenia tlenem o 80% lub wystąpienia objawów niedotlenienie zostaje przerwane do czasu osiągnięcia poziomu tlenu co najmniej 80%. Technik reguluje i kontroluje okresy oddychania pod nadzorem lekarza w taki sposób, aby interwencja nie była obserwowana przez pacjenta. Następnie zostaną wykonane trzy sesje pomiarowe: bezpośrednio po (t2), po 3 h (t3) i po 6 h (t4). Po t2 każdy pacjent otrzymywał indywidualny posiłek zgodnie z zapotrzebowaniem diety.

Badania układu krążenia i oddechowego.

Ocena wrażliwości baroreceptorów. Wszyscy pacjenci będą badani w pozycji leżącej w cichym pomieszczeniu w komfortowej temperaturze. Zanim uczestnicy zostaną podłączeni do obwodu ponownego oddychania przez ustnik z filtrem antybakteryjnym, przez 4 minuty wykonywane będzie spontaniczne oddychanie powietrzem pokojowym w stanie spoczynku w celu uzyskania danych wyjściowych.

W każdym stanie będzie wykonywany ciągły pomiar nasycenia tlenem (SaO2) za pomocą pulsoksymetru oraz końcowo-wydechowego CO2 (CO2-et) za pomocą kapnografu podłączonego do ustnika. Zapisy elektrokardiogramu będą wykonywane za pomocą elektrod piersiowych, a ciągły nieinwazyjny pomiar ciśnienia krwi metodą mankietową. Dwa pasy (umieszczone wokół klatki piersiowej i brzucha) będą monitorować ruchy oddechowe klatki piersiowej. Pneumachograf zostanie podłączony do przetwornika różnicy ciśnień i wprowadzony szeregowo do elementu wydechowego układu ponownego oddychania w celu pomiaru przepływu w drogach oddechowych.

Czułość baroreceptorów (BRS) będzie mierzona podczas spontanicznego oddychania podczas każdej sesji pomiarowej. Ponieważ wcześniejsze badania nie wykazały lepszej wydajności jednej metody nad innymi, średnia z siedmiu różnych metod: sekwencje dodatnie i ujemne, współczynnik a w pasmach niskich i wysokich częstotliwości oraz jego średnia, technika funkcji przejścia, i zostanie obliczony stosunek SD odstępu R-R i zmienności skurczowego ciśnienia krwi. Oprócz BRS zastosowano SD przedziału R-R (SDNN) do określenia globalnego wskaźnika zmienności rytmu serca. Wybór ten jest dokonywany na podstawie faktu, że rozkład normalny jest bardziej wyraźny w tej zmiennej w porównaniu z innymi wskaźnikami zmienności (np. wariancją).

W celu określenia aktywności układu oddechowego zostanie oceniona hipoksyczna odpowiedź wentylacyjna (HVR) i odpowiedź wentylacyjna hiperkapniczna (HCVR).

Czynność układu autonomicznego układu sercowo-naczyniowego zostanie określona za pomocą czterech testów zgodnie z najnowszymi wytycznymi: głębokie oddychanie, stosunek 30:15, próba Valsalvy i odpowiedź skurczowego ciśnienia krwi na pozycję stojącą. Neuropatia autonomiczna układu sercowo-naczyniowego zostanie zdefiniowana jako „obecność dwóch lub więcej nieprawidłowych testów”.

Czułość baroreceptorów (BRS) zostanie oceniona przed (t1), bezpośrednio po (t2), 3 godziny (t3) i 6 godzin (t4) po IH.

Potencjał angiogenetyczny zostanie oceniony w tych samych punktach końcowych i po 24 godzinach (dzień N3) poprzez pomiar w surowicy odpowiednich cytokin, które są genami docelowymi dla HIF-1 (tj. Czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego (AVEGFA), czynnik pochodzenia zrębowego 1a (SDF-1a), erytropoetyna itp.). Bezpośrednia odpowiedź sygnalizacji HIF będzie oceniana przez poziomy mir210 w surowicy, które są regulowane wyłącznie przez HIF.

Odpowiedź EPC zostanie oceniona w tych samych punktach czasowych za pomocą analizy sortowania komórek aktywowanego fluorescencją (FACS) liczby antygenów hematopoetycznych komórek progenitorowych (CD34+)/antygenu CD133/receptora domeny wstawianej kinazy (KDR+)