En pilotstudie för att undersöka effekterna av vitamin D-tillskott på mitokondriell bioenergetik hos äldre vuxna

Under de senaste två decennierna har D-vitamins roll sträckt sig bortom benhälsa till att omfatta ett brett spektrum av biologiska aktiviteter som är viktiga för muskelfunktionen hos äldre vuxna. Låga koncentrationer av 25-hydroxivitamin D (25[OH]D) (<30 ng/ml) är associerade med muskelsvaghet i nedre extremiteter, försämrad fysisk prestation och långsammare gånghastighet,(1-8) kända riskfaktorer för funktionshinder.(9 -15) Låga 25(OH)D-koncentrationer hos äldre vuxna har också associerats med skörhet såväl som de individuella skörhetskomponenterna inklusive muskelsvaghet, långsam gånghastighet och utmattning/trötthet.(16-18) Kliniska fynd av vitamin D-brist (25(OH)D <12 ng/ml) inkluderar proximal muskelsvaghet, muskelsmärta och gångstörningar som ofta vänds med D-vitamintillskott.(19;20) Däremot är D-vitamins effekter på mekanismerna bakom muskelfunktionen inte väl förstått. Nya bevis stöder en roll för vitamin D i skelettmuskelmitokondriell metabolism. Med hjälp av 31P-MRS-avbildning har en ökning av maximal mitokondriell oxidativ fosforylering (OXPHOS) rapporterats efter vitamin D-tillskott.(21) Således antar vi att muskelsvaghet och långsam gånghastighet hos individer med låga 25(OH)D-koncentrationer delvis kan bero på minskad OXPHOS-aktivitet och lägre ATP-generering i skelettmuskelmitokondrier.

D-vitaminbrist är vanligt hos äldre vuxna, allt från ungefär en tredjedel till tre fjärdedelar av vuxna som bor i samhället i åldern ≥70 år beroende på vilken gräns som används (25(OH)D <20 ng/ml eller <30 ng /ml, respektive).(22;23) På liknande sätt är bioenergetisk nedgång i stor utsträckning förknippad med stigande ålder.(24) Att undersöka sambandet mellan vitamin D och mitokondriell bioenergetik kan således förbättra vår förståelse av de underliggande mekanismerna och utbudet av potentiella fördelar med att åtgärda låga 25(OH)D-koncentrationer hos äldre vuxna.

Syftet med studien är att erhålla preliminära data om effekten av att öka 25(OH)D-koncentrationerna bland äldre vuxna med D-vitaminbrist till ≥30 ng/mL genom vitamin D3-tillskott på 1) bioenergetiska profiler av multipla blodcellspopulationer, skelett muskelmitokondrier, och muskelfibrer och 2) skelettmuskelmitokondriemassa och biogenes.

Hypotes 1: Bioenergetisk kapacitet såväl som andningskontroll i muskelmitokondrier, muskelfibrer och blodkroppar kommer att förbättras efter 4 månaders vitamin D3-tillskott.

Hypotes 2: Uttrycket av viktiga mitokondriella proteiner (VDAC/Porin och COX4) och regulatorer av mitokondriernas biogenes (PGC1a, SIRT1, SIRT3 och TFAM) kommer att vara högre efter 4 månaders vitamin D3-tillskott.

Vi planerar att rekrytera individer endast från skärmfel i EVIDENCE-studien (IRB00022395). EVIDENCE-studien registrerar 200 deltagare vars 25(OH)D-koncentrationer är 18-<30 ng/ml. De vars koncentrationer är 12-<18 ng/ml vid deras EVIDENCE-screeningbesök kommer att kontaktas om att delta i denna pilotstudie. Vi kommer att använda EVIDENCE-skärmen misslyckas eftersom detta är en pilotstudie med begränsad finansiering, screeninglabben (25(OH)D) är dyra och antalet som behövs för att screena skulle vara kostnadsöverkomligt i en pilotstudie, och dessa två studier är köra på samma klinik med samma personal. Alla screeningsåtgärder kommer att ske under EVIDENCE-studien och åtgärder kommer att påbörjas för denna studie vid baslinjebesöket.

Alla personer som screenar misslyckas för EVIDENCE med en 25(OH)D-koncentration på 12-<18 ng/mL kommer att informeras om att de inte är berättigade till EVIDENCE-studien och kommer att tillkallas med dessa resultat. Om de uppfyller alla samma behörighetskriterier för denna studie som eliminerar deltagare med tillstånd som kan påverka deras förmåga att säkert utföra neuromuskulära funktionstester, konsumera D-vitamintillskott eller genomgå en muskelbiopsi, kommer dessa personer att informeras om att vi har en annan studie för dem vars D-vitaminnivåer är otillräckliga. Om de är intresserade kommer de att bli ombedda att komma in på ett baslinjebesök (så länge detta besök kan ske inom 2 månader efter deras EVIDENCE-screeningbesök). De personer som screenade för mer än 2 månader sedan för EVIDENCE-studien kommer inte att vara berättigade till denna studie eftersom laboratoriearbetet och andra tester som utförs kanske inte längre är korrekta.