Odwracalne skutki odstawienia doustnej antykoncepcji na neurotransmisję serotoninergiczną (REVERSE)

• Kontekst:

Duże badania oparte na rejestrach wykazały, że rozpoczęcie przyjmowania złożonych doustnych środków antykoncepcyjnych (COC) wiąże się ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia epizodów depresyjnych. Biologiczne mechanizmy leżące u podstaw tego związku pozostają niejasne, ale zmiany w serotoninowym układzie mózgowym mogą odgrywać rolę. Badacze wykazali, że stosowanie COC obniża globalny poziom receptora serotoninowego 4 (5-HT4R) w mózgu u zdrowych kobiet. Skala tej różnicy jest porównywalna z obserwowaną u osób z depresją w porównaniu ze zdrowymi osobami kontrolnymi.

Niniejsze badanie ma na celu ustalenie, czy zaprzestanie stosowania COC (COCd) prowadzi do odzyskania poziomów 5-HT4R w mózgu oraz w jakim czasie może to nastąpić. Ponadto bada inne potencjalne neurobiologiczne skutki COCd i jak przekładają się one na istotne sygnatury stanów psychicznych, w tym nastroju, funkcji pamięci i pożądania seksualnego. Oczekujemy, że ta praca znacząco posunie do przodu zrozumienie, czy wpływ COC na serotoninową biologię mózgu jest odwracalny oraz czy takie spostrzeżenia mogą dostarczyć nowych możliwości zapobiegawczych i terapeutycznych w depresji.

- Projekt badania: Badacze przeprowadzą randomizowane badanie kontrolowane oceniające zmiany w mózgu po COCd w okresie do jednego roku. Badacze włączą do 60 zdrowych kobiet (lub do momentu, gdy 25 kobiet ukończy obserwację w każdej grupie) w wieku 18-39 lat, które stosują COC drugiej generacji (zawierający 150 ug lewonorgestrelu i 30 ug etynyloestradiolu) przez co najmniej trzy miesiące. Uczestniczki przejdą ten sam program badań na początku i podczas obserwacji, obejmujący skany PET (tylko osoby zaprzestające COC) oraz MRI/fMRI mózgu, doustny test tolerancji glukozy, testy neuropsychologiczne, pobranie próbek krwi, śliny i kału, wypełnienie kwestionariuszy dotyczących różnych miar związanych z cechami i stanami, w tym miesięczny okres na początku i podczas obserwacji z codziennymi kwestionariuszami mierzącymi psychometrię nastroju/afektu, pożądania seksualnego i jakości snu.

Czas oceny obserwacyjnej jest określony przez przyjęty sekwencyjny projekt grupowy; pierwsze 15 osób zaprzestających COC i 15 osób kontynuujących COC będzie rozłożonych między 8. a 24. tygodniem po zaprzestaniu/kontynuacji. Następnie planowana ocena wyniku PET określi, czy ostatnie 10 osób zaprzestających COC i 10 kontynuujących będzie miało obserwację rozłożoną w tygodniach 1-7 lub 8-52 po zaprzestaniu (więcej szczegółów w "Planie analizy statystycznej"). Ta procedura pozwoli na świadome ustalenie czasu późniejszych skanów, aby lepiej uchwycić szacowany czas odzyskiwania poziomów 5-HT4R. Kobiety przydzielone do kontynuacji COC (COCc) będą miały punkt obserwacyjny dopasowany w przybliżeniu do osoby zaprzestającej COC. Dodatkowo, czas obserwacji będzie podczas fazy aktywnej tabletki dla kontynuujących COC i podczas fazy folikularnej dla zaprzestających COC, jeśli cykl menstruacyjny powróci. Będzie to planowane na podstawie cyklu tabletek (kontynuujący COC) oraz zgłoszonego pierwszego dnia krwawienia, długości cyklu menstruacyjnego i testów LH podczas obserwacji (zaprzestający COC). W tym ostatnim przypadku może nastąpić korekta daty obserwacji z powodu nieregularnych cykli. Ponieważ czas oceny obserwacyjnej każdej uczestniczki musi również odpowiadać osobistemu kalendarzowi i dostępności terminów skanów, dopuszczamy odchylenie obserwacji od planowanych dni cyklu.

- Randomizacja: Uczestniczki będą randomizowane w stosunku 1:1 w losowych blokach (np. 2, 4, 6 i 8) do COCd lub COCc. Randomizację przeprowadzi pracownik administracyjny w Neurobiology Research Unit (Rigshospitalet, Dania), który nie będzie w inny sposób zaangażowany w badanie lub rekrutację.

- Ocena zgodności: Liczenie tabletek będzie przeprowadzane w każdym cyklu tabletek. Uczestniczki muszą zgłaszać badaczom, jeśli zapomną przyjąć tabletkę podczas badania. Niezgodność definiuje się jako >2 pominięte tabletki w cyklu. Jeśli więcej niż dwie tabletki zostaną pominięte podczas cyklu tabletek na początku lub podczas obserwacji, uczestniczka zostanie zapytana, czy jest skłonna odłożyć ocenę do następnego cyklu tabletek.

- Plan analizy statystycznej: Badacze używają sekwencyjnego projektu grupowego, w którym planują przeprowadzić dwie sekwencyjne analizy, w tym jedną analizę pośrednią po pozyskaniu 60% skanów PET (tj. po wykonaniu skanów PET u 15 uczestniczek na początku i w tygodniach 8-24 obserwacji), aby zdecydować, czy ostatnie 10 powinno być ponownie skanowane w tygodniach 1-7 lub 8-52. Jeśli hipoteza zerowa zostanie odrzucona (tj. zaobserwują zmianę względem wartości wyjściowych) w analizie pośredniej, to ostatnie 10 zostanie zeskanowane w tygodniach 1-7 po COCd, ale jeśli nie zostanie odrzucona (tj. nie zaobserwują zmiany względem wartości wyjściowych), zostaną zeskanowane w tygodniach 8-52 po COCd. Tylko w tym ostatnim przypadku wszystkie skany zostaną uwzględnione w teście celu głównego, tj. aby ustalić, czy występuje wzrost wiązania 5-HT4R w jądrach ogoniastym, skorupowym i hipokampie od wartości wyjściowych do 8 tygodni lub dłużej po COCd (w pierwszym przypadku hipoteza zerowa zostałaby już odrzucona z 15 uczestniczkami). Aby uwzględnić zawyżony błąd typu I z powodu dwóch planowanych testów, skorygują poziom alfa (poziom istotności) dla każdego testu za pomocą funkcji wydatkowania alfa (α*(t) = α ln(1 + (e - 1)t), która jest podobna do korekty Pococka, ale czas analizy nie musi być określony z góry, tj. jest bardziej elastyczna w przypadku nieprzewidzianych problemów z pozyskiwaniem danych. Na podstawie decyzji o wczesnym lub późnym rozłożeniu ostatnich 10 skanów, są w stanie zoptymalizować czas skanów, aby umożliwić nam ustalenie, w jakim czasie poziom 5-HT4R powraca do skorygowanego wiekowo poziomu obserwowanego u około 18 kobiet przedmenopauzalnych, które nigdy nie stosowały antykoncepcji hormonalnej (hipoteza drugorzędna).

Aby przetestować hipotezę główną, przeprowadzą test jednostronny za pomocą modelu zmiennej ukrytej na log-transformowanych potencjałach wiązania 5-HT4R w jądrach ogoniastym, skorupowym i hipokampie, aby oszacować zmianę od wartości wyjściowych po COCd, skorygowaną o zmianę wstrzykniętej masy znacznika na kg masy ciała. Skorygowane wartości p, przedziały ufności i medianowo nieobciążone estymaty zostaną obliczone zgodnie z porządkiem etapowym.

Aby przetestować hipotezę drugorzędną, najpierw zamodelują dwa modele zmiennej ukrytej, jeden określający odwrotnie transformowaną zmianę w logarytmie globalnego wiązania 5-HT4R między obserwacją a wartościami wyjściowymi, a drugi określający odwrotnie transformowaną różnicę w logarytmie globalnego wiązania 5-HT4R między kobietami przedmenopauzalnymi, które nigdy nie stosowały antykoncepcji hormonalnej (tj. inna kohorta) a wartościami wyjściowymi (tj. z obecnej kohorty). Obie zmienne ukryte będą estymowane w jądrach ogoniastym, skorupowym i hipokampie, co w pierwszym modelu będzie skorygowane o zmianę wstrzykniętej masy znacznika na kg masy ciała, a w drugim modelu o wstrzykniętą masę znacznika na kg masy ciała i wiek wycentrowany wokół średniego wieku w obserwacji (tj. dla obecnej kohorty). Następnie ocenią zmianę globalnego wiązania 5-HT4R w czasie, używając odwrotnie transformowanych estymatów zmiany (oznaczonych Y) jako funkcji czasu od zaprzestania (oznaczonego x) za pomocą następującego modelu logarytmicznego: Y(x)=(Ymax*Y0)/((Ymax-Y0)*e^((-k*x))+Y0), gdzie tylko stała szybkości k jest dopasowywana za pomocą 'zmiany globalnego wiązania' i nieliniowych najmniejszych kwadratów. Pozostałe dwa parametry Y0 i Ymax są ustawione odpowiednio na 1 i na odwrotnie transformowaną średnią globalną różnicę 5-HT4R z drugiego modelu zmiennej ukrytej. Na podstawie dopasowanego modelu oszacujemy czas x taki, że modelowana średnia zmiana, Y(x), jest równa 90% średniej globalnej różnicy obserwowanej w drugim modelu zmiennej ukrytej (Y0+0,9∙(Ymax-Y0)/Y0), aby dać oszacowanie, kiedy wiązanie 5-HT4R "się odzyskało". Jeśli dopasowanie modelu jest słabe, ocenione zostaną alternatywne modele, w tym model logarytmiczny bez użycia predefiniowanego Ymax (tj. będzie estymowany przez model) lub model liniowy z czasem w skali logarytmicznej lub nie. Jeśli użyty zostanie model liniowy, czas do odzyskania będzie w punkcie, gdzie funkcja liniowa jest równa Ymax.

Dla hipotez specyficznych dla domen (patrz hipotezy poniżej), porównamy wyniki zmian skorygowane o wartości wyjściowe (z wyjątkiem domeny fmri kodowania pamięci, gdzie zbierane będą tylko dane obserwacyjne). Jeśli okaże się istotne odstąpienie od oryginalnego planu statystycznego, szczegółowo to zgłosimy we wszystkich publikacjach tego badania.

- Obliczenie wielkości próby: Obliczenia oparte na zmienności wewnątrzosobniczej wiązania 5-HT4R u 40 kobiet przedmenopauzalnych z powtórnym skanowaniem pokazują, że z dwiema planowanymi analizami sekwencyjnymi, obejmującymi odpowiednio 60% i 100% planowanych skanów, z mocą 80%, ogólnym pożądanym wskaźnikiem błędu typu I 0,05 (jednostronny), poziomy alfa wyniosłyby odpowiednio 0,035 i 0,028 dla analizy pośredniej i końcowej. Z tymi wartościami jesteśmy w stanie wykryć różnicę 8,2-9,5% (analiza pośrednia) i 6,5-7,5% (analiza końcowa) w potencjale wiązania w jądrach ogoniastym, skorupowym i hipokampie odpowiednio dla analizy pośredniej i końcowej. Włączymy do 60 uczestniczek (lub do momentu, gdy co najmniej 25 ukończy wartości wyjściowe i obserwację w obu grupach), aby umożliwić 20% wskaźnik rezygnacji. Główne analizy będą traktowane jako analiza przypadków kompletnych. Brakujące dane oraz rezygnacje będą zgłaszane w odpowiednich publikacjach.

• Hipotezy:

• Hipoteza główna:

  Wiązanie 5-HT4R w jądrach ogoniastym, skorupowym i hipokampie wzrasta od wartości wyjściowych do obserwacji ≥ 8 tygodni po COCd.

• Hipotezy drugorzędne:

  Wiązanie 5-HT4R w jądrach ogoniastym, skorupowym i hipokampie "odzyskuje się" w ciągu 12 miesięcy po COCd do poziomu obserwowanego u kobiet przedmenopauzalnych, które nigdy nie stosowały antykoncepcji hormonalnej.

• Dodatkowe hipotezy specyficzne dla domen
• Kodowanie pamięci I. COCd w porównaniu z COCc poprawia wydajność pamięci werbalnej. II. COCd w porównaniu z COCc skutkuje większą aktywacją mózgu w hipokampie podczas zadania kodowania pamięci.
• Wrażliwość na insulinę III. COCd w porównaniu z COCc poprawia obwodową i mózgową wrażliwość na insulinę. IV. COCd w porównaniu z COCc skutkuje większą redukcją sygnału BOLD w podwzgórzu po doustnym obciążeniu glukozą.
• Zdrowie hedoniczne V. COCd w porównaniu z COCc zwiększa odpowiedź nagrody w prążkowiu VI. COCd w porównaniu z COCc zwiększa pożądanie seksualne
• Lęk VII. COCd w porównaniu z COCc zmniejsza poziom lęku.
• Dynamika osi podwzgórze-przysadka-nadnercza VIII. COCd w porównaniu z COCc zwiększa odpowiedź kortyzolu po przebudzeniu.
• Układ zapalny IX. COCd w porównaniu z COCc zmniejsza średnią dyfuzyjność pozaneuronalną. XI: COCd w porównaniu z COCc zwiększa kwas kynureninowy i stosunek kwasu kynureninowego do chinolinowego oraz zmniejsza markery prozapalne.
• Struktura mózgu XII. COCd w porównaniu z COCc skutkuje wzrostem objętości istoty szarej w (przy)hipokampie i korze przedczołowej.
• Organizacja sieci mózgowych niezorientowanych na cel XIII. COCd w porównaniu z COCc zmienia funkcjonalną łączność sieci mózgowych w stanie spoczynku.
• Mikrobiom jelitowy XIV. COCd w porównaniu z COCc zmienia mikrobiom jelitowy i metabolity pochodzące od mikrobioty jelitowej.
• Sen:

XV: COCd w porównaniu z COCc poprawia sen.

• Zagadnienia etyczne:

Narażenie na promieniowanie podczas skanów PET: Całkowite narażenie nie przekroczy 10 mSv, co odpowiada 3 latom naturalnego promieniowania tła w Danii, co należy rozpatrywać w świetle nowej wiedzy, jaką to badanie może wygenerować.

Ryzyko nieplanowanych ciąż w grupie COCd. Osoby zaprzestające COC mogą podjąć inne środki ostrożności i będą dokładnie poinformowane o stosowaniu ochrony podczas stosunku. W tym celu oferujemy bezpłatne prezerwatywy podczas okresu badania.

Badanie będzie przeprowadzone zgodnie z Deklaracją Helsińską.