补充维生素 D 和慢性肾脏病 (CKD) 中的心脏肥大 (5C)

补充维生素 D 对慢性肾脏病患者心脏肥大和功能的影响 - 一项随机安慰剂对照试验。

1. 躺总结：

   慢性肾脏病 (CKD) 患者死于心脏和血管疾病（心血管疾病-CVD）的可能性高达 3.5 倍。 维生素 D 不足在 CKD 中很常见，并且与 CVD 相关。 动物研究表明，维生素 D 治疗可改善心脏大小和功能，但缺乏人类证据。 拟议的研究将测试缺乏 CKD 患者的口服维生素 D 治疗是否会改善心脏扩大和功能。 通过这些提议的改变，研究人员希望减少 CKD 患者的 CVD 和死亡。

2. 拟议调查摘要：

传统的风险因素不足以解释 CKD 患者 CV 风险的不成比例增加。 维生素 D 缺乏症在 CKD 中很常见，并且与 CV 死亡率增加有关。 在动物实验中，维生素 D 可降低 LV 质量 (LVM) 并改善收缩功能。 在透析患者中​​，观察性研究表明，维生素 D 疗法可降低 CV 死亡率并改善舒张功能。 然而，尚未在人体中研究补充天然维生素 D 对心脏结构和功能的益处。

研究人员建议在一项随机、安慰剂对照试验中进行测试，如果在透析前 CKD 患者中口服胆钙化醇 40 周，是否会减少 LV 质量并改善收缩/舒张功能以及心脏细胞外基质成分。

目前，NICE 不推荐对 CKD 患者进行常规维生素 D 检测。 如果在这种情况下有效，进一步的结果试验将证明这种廉价且易于管理的疗法是否可以作为常规处方来预防发病率和死亡率。

3. 项目背景和试验数据：(i) CKD 中的 CVD：与一般人群相比，CKD 患者的 CV 死亡率高达 3.4 倍 (1)。 研究人员和其他人已经证明了 CV 事件和死亡与肾功能下降之间的分级关系 (2)。 传统的风险因素只能部分解释风险升高。 这突出了非传统风险因素（如炎症、氧化应激和维生素 D 缺乏）作为 CKD 中可改变的 CV 风险因素的重要性。

(ii) 一般人群和 CKD 中的维生素 D 缺乏症 维生素 D 缺乏症在一般人群中很常见。 Thadhani 的小组对 15,088 名成年人进行的一项研究表明，在美国普通人群中，维生素 D 缺乏症的患病率在 40-80% 之间 (3)。 CKD 患者维生素 D 缺乏症的风险增加。在一组来自伦敦南部的 145 名非透析 CKD 患者中，85% 的患者存在维生素 D 不足 [25 羟基维生素 D (25(OH)D)< 75 nmol /L]，包括 32% 的缺乏症 [25(OH)D < 37.5nmol/L]，非洲裔加勒比人和南亚人的风险显着更高 (4)。

(iii) 维生素 D 缺乏症和 CV 疾病：横断面研究显示低 25 (OH) D 和 CV 死亡率之间存在独立关联 (5;6)。 在透析人群中，Thadhani 等人的观察性研究显示，低 25 (OH) D 水平 (OR=1.9) 的患者早期 CV 死亡率增加。 维生素 D 补充剂与透析后更好的存活率相关 (OR=0.6)(7)。

(iv) 维生素 D 改善心脏功能和形态：维生素 D 内分泌系统普遍存在于人体组织中，包括心肌和血管内皮。 现在越来越多的动物研究证据表明，维生素 D 通过对心肌细胞的基因组作用直接影响心脏功能和结构。 维生素 D 敲除小鼠显示心肌细胞肥大、心脏纤维化和心脏重量增加 (8)。 更重要的是，在自发性高血压心力衰竭大鼠和野生型小鼠中使用维生素 D 治疗已被证明可分别减轻心脏肥大和纤维化，并调节心肌细胞收缩力 (9;10)。

在用活性维生素 D 治疗 6 周的 Dahl 盐敏感大鼠动物模型中，Thadhani 的小组证明心脏重量、LVM、后壁厚度和缩短分数增加了减少。 与单独喂食 HS 饮食的大鼠相比，喂食高盐 (HS) 和维生素 D 的大鼠血浆 BNP 和肾素水平显着降低。 两组之间的血压没有差异，因此重申了维生素 D 对心脏形态和功能的直接作用，而不是血液动力学效应。 最重要的是，他们还在一项针对接受活性维生素 D 治疗的血液透析患者的小型观察性研究中证明了舒张功能的改善以及隔膜和后壁厚度的减少，这表明动物模型的发现可以在人类中复制 (11) . 此外，在一组患有继发性甲状旁腺功能亢进症的血液透析患者中​​静脉注射维生素 D 与经胸超声心动图显示的 LVM 指数显着降低（178±73 至 165±61 g/m2）超过 15 周有关（12）。 然而，迄今为止，还没有研究调查补充天然维生素 D 对心脏结构和功能的影响，作为透析前 CKD 的随机、双盲、安慰剂对照试验。

(v) 维生素 D 和心脏纤维化：最近使用钆增强心脏磁共振 (CMR) 的证据表明，心脏纤维化是尿毒症性心肌病的主要特征 (13)。 动物研究表明维生素 D 在维持心脏细胞外基质 (ECM) 成分方面具有重要作用。 在维生素 D 受体敲除小鼠模型中，心脏纤维化明显增加，这与胶原酶的异常表达有关 (14)。

Diez 小组对高血压心脏病受试者的研究已经确定了一种可靠的血清生物标志物，该生物标志物反映了人类心脏中 1 型胶原蛋白的合成 - 1 型胶原蛋白前肽 (PICP) 的羧基末端前肽 (PICP)(15)。 血清 PICP 连同游离基质金属蛋白酶 1 (MMP-1) 和游离金属蛋白酶组织抑制剂 1 (TIMP 1)，作为胶原蛋白降解的标志物，准确反映了心脏中的胶原蛋白代谢 (15)。 PICP 在从其前体 1 型前胶原合成 1 型胶原的过程中以 1:1 的比例释放。 此外，外周血清 PICP 可准确反映心脏中 1 型胶原蛋白纤维的数量 (16)，因此可用于监测治疗对心脏胶原蛋白含量的影响 (17)。 然而，到目前为止，还没有研究表明维生素 D 疗法对人类心脏内 ECM 成分变化的影响。

(vi) 透析前 CKD 患者的异常 LV 大小伴有收缩和舒张功能障碍：在一组 18 名连续稳定的 4 期和 5 期 CKD 患者中，被认为适合肾移植，研究人员发现 LVM、室间隔（IVS）显着增加) 直径和后壁直径与收缩和舒张功能障碍;与正常对照相比，使用经胸和心脏组织多普勒成像 (TDI) 超声心动图的组合。

(5) 原始假设 研究人员提出，由于心脏 ECM 组成和转换的改善，口服胆钙化醇治疗 40 周将改善透析前 CKD 患者的心脏结构和功能。

研究人员计划通过以下具体目标来解决这一中心假设：

(i) 具体目标 1：确定口服胆钙化醇疗法对通过 CMR 成像测量的左心室质量的影响。 研究人员预计，与对照组相比，积极治疗组的 CMR LVM 减少 10g。

(ii) 具体目标 2：确定口服胆钙化醇治疗对通过心脏 TDI 的心脏收缩功能和通过经胸超声心动图的舒张功能的影响。

收缩功能将测量为平均纵向峰值收缩应变率 (SR) 和纵向收缩末期应变 (S) 的改善，在心脏 TDI 上评估 IVS 的基部、中壁和顶点、侧壁、下壁和前壁。 舒张功能的改善将通过经胸超声心动图上的早期（峰值 E）和晚期（峰值 A）、经二尖瓣流量和瓣膜环运动、等容弛豫时间 (IVRT) 和减速时间 (DT) 来测量。

这些参数将在每组 25 名患者的随机安慰剂对照试验中进行测试。 本提案中使用了 25 羟基维生素 D3 [25 (OH) D]，因为 CKD 3-4 期患者预计会储存足够的 1 α-羟化酶，以将 25 (OH) D 转化为活性 1,25 (OH)2 D. 研究人员将测量 25 羟基胆钙化醇的水平，以确保足够的补充。 以该剂量给予胆钙化醇已被证明是安全有效的 (18;19)。 为了检查 ECM 成分和周转率的改善，研究人员将通过血清 PICP 和金属蛋白酶组织抑制剂 1 (TIMP1) 的减少以及血清基质金属蛋白酶 1 (MMP1) 的增加来证明心脏胶原蛋白含量的减少。 PICP 将针对 eGFR 和骨 alkPO4 进行校正。 MMP1/TIMP1 比率将用于测量胶原蛋白降解。 治疗前后的心脏功能也将通过测量血浆 N 末端 proBNP (NT proBNP) 进行评估。 此外，还将创建一个包含全细胞、mRNA 和 DNA、血液和尿液的生物库，用于未来新基因或生物通路的分析。

(6) 拟议项目的实验细节和设计

(i) 研究人群：将从圣乔治医院、盖伊医院和金斯敦医院的普通肾病门诊招募未接受过维生素 D 治疗的患者。 25 (OH) D 缺乏 [(25 (OH) D < 37.5 nmol/L]（肾脏疾病结果质量倡议指南）接受 ACEi/ARB 治疗的患者将被纳入。 心脏复张标准为女性左心室质量指数 (LVMI) 在 80-160 g/m2 之间，男性在 100-160 g/m2 之间（这些数字对应于基于 TTE 的正常 LV 质量指数 (LVMI) 的上三分位数弗雷明汉心脏研究 (20).and 根据 CREATE 研究，LVMI 1SD 高于 CKD3-4 中观察到的平均值的患者）(21)

(ii) 患者随机化、盲化和随访：临床试验药剂师将监督随机化为两个相等的组以进行比较、盲化和配药。

试验阶段总结如下：

• 将招募 25 (OH) D 水平 < 37.5 nmol/L 的 50 名患者。 患者人口统计学、人体测量数据和相关临床病史将在登记时获得。 将收集血液用于钙、磷酸盐、甲状旁腺激素水平、骨 alkPO4 和高敏感性 C 反应蛋白 (hsCRP)。 将测量心脏纤维化（血清 PICP）、ECM 转换（MMP1 和 TIMP1）和心脏功能（血浆 NT proBNP）的生物标志物。 经胸超声心动图将在基线时进行，以满足招募标准和舒张功能。 心脏 TDI 功能和 CMR 将分别在收缩功能和 LVM 的基线进行。
• 患者将被随机分为 2 个相等的组，在第 0、10、20 和 30 周时接受 4 次直接观察到的口服剂量为 150,000 IU 的 50 毫升植物油胆钙化醇（英国马丁代尔）或匹配的安慰剂。
• 在 40 周时，将收集血样用于重复血液学、生物化学和胶原合成和代谢的生物标志物，如上所述。 将分别使用 CMR、经胸和心脏 TDI 超声心动图重新测量 LV 几何形状和功能的变化。

将在活性药物组和安慰剂组中比较治疗前后测量值的变化。 在试验期间和随后的试验完成后，所有患者将继续在普通肾脏科门诊接受随访。

(iv) CMR 协议：所有受试者都将在具有专用 32 通道心脏线圈的 1.5T 飞利浦 Intera MRI 扫描仪上成像。 MRI 协议将包括计划扫描、SENSE 参考扫描、交互式扫描，以识别心脏的 4 腔、2 腔长轴和短轴几何形状。 将获取屏气稳态自由进程 4 室、2 室和短轴堆栈（1.5 毫米、1.5 毫米、10 毫米）电影（30 个心脏相位）。 将使用 viewforum 工作站 (Philips Healthcare) 通过描绘舒张期左心室心内膜和心外膜边界来计算心室质量（图 2）。

(v) 心脏组织多普勒成像和经胸超声心动图：记录纵向变形的心脏 TDI。 将使用窄扇区（通常为 120）从隔膜、侧壁、前壁和下壁获得数据。 将在 10 mm 的计算区域上计算纵向 S 和 SR。 SR 和 S 超过 3 个心动周期的平均值将使用专用软件（SPEQLE，Univ。 鲁汶）（图 3）。 这种方法的观察者内部和观察者间变异性小于 10%(22)。

将使用 GE Vivid 7 扫描仪从胸骨旁和心尖视图获取数据。 将使用 Teichhloz 公式测量 LV 体积。 舒张功能将按照我们小组 (17) 之前的描述进行评估。 将通过心内膜和中壁缩短分数来评估整体桡骨功能。 所有测量都将使用 Echo-Pac (GE) 工作站进行，并取 3 次单独测量的平均值。

(vi) 炎症、心脏纤维化和心脏功能的生物标志物分析：：慢性炎症将使用化学发光免疫测定法 (Immulite® 2500) 在 0.20 和 40 时通过高灵敏度 C 反应蛋白 (hsCRP) 的血清水平进行量化周。 储存在 -700 C 并在潘普洛纳大学进行 PICP（RIA-Framos Diagnostica）、MMP1 和 TIMP 1（ELISA-Amersham）批量分析的血清样本和血浆 NT proBNP 将通过 Roche Elecsys® 上的 Elecsys® proBNP 免疫测定法进行测量基线和研究完成时的 1010 免疫分析仪。

(vii) 潜在混杂因素：血红蛋白将保持在 10-13gm% 之间。 将记录促红细胞生成素刺激剂的使用、铁替代物的剂量/频率和任何输血。 根据 BHS 指南，办公室血压将在维生素 D 给药阶段进行记录。 将注意到随访期间抗高血压药物的变化。 此外，将在第 0、20 和 40 周评估以下参数：

• 血浆醛固酮/肾素活性比；
• 脉搏波速度、中心动脉压和增强指数（SphygmoCor 脉搏波速度系统）；
• 血清钙 x 磷酸盐产物 (<5 mmol/L)；
• 尿蛋白肌酐比值、钠和磷酸盐排泄分数；
• 血清 FGF-23。

(viii) 创建生物库 将在第 0、20 和 40 周收集用于细胞的 10ml EDTA 样品和用于 PBMC/全血上 mRNA 的 3x3ml tempus 试管，用于在伦敦国王学院（Guy's Campus）为未来创建生物库新基因或生物通路的分析。

(ix) 试验参与者的招募和保留

试验的计划和准备将在前 6 周内进行。 三个医院每周接待 120 名 CKD 患者。 30% 的患者患有糖尿病，60% 的患者 GFR < 45 mL/min/1.73m2。 根据我们的试点研究，研究人员估计维生素 D 缺乏症约为 35%。 招聘将超过50周。 试验的总持续时间为 102 周。 拟议研究的时间表如图 3 所示。

(7) 功率计算和统计分析 据报道，使用与我们类似的协议，LV 质量的 CMR 的研究间变异性在 2.8% 到 4.8% 之间，SD 为 8.4g(23)。 为了证明活性治疗组 LV 质量改善 10g，研究人员需要 19 名患者 [α= 0.05 和 Power=95%]。 考虑到 30% 的退出率，研究人员将在每组中招募 25 名患者。 连续变量的比较将使用独立样本 t 检验在活性治疗组和安慰剂组之间进行。

(8) 结果的预期价值 研究人员相信，如果存在，在 Reza Rezavi 的实验室使用 MR 扫描，该研究有足够的能力显示 LVM 的 10 gm 变化；同样，圣乔治专家实验室使用超声心动图测量收缩功能的变化。 研究人员还将能够通过在 Javier Diez 实验室测量生物标志物来检查纤维化在 LVH 和收缩功能障碍中的作用。 St George's、Guy's 和 Kingston 医院的大量 CKD 患者群体将有助于招募。

图 3：以周表示的时间线显示 50 名 25 (OH) 维生素 D 水平 < 37.5 nmol/L 的患者的计划、招募和预期随机分组。 心脏磁共振、超声心动图、心脏纤维化标志物将在随机化和研究完成时进行测量。 CMR- 心脏磁共振，TDI- 组织多普勒成像，TTE- 经胸超声心动图。 调查结果的分析和报告将在 96-102 周之间进行。

(9) 潜在问题及备选策略：

• 通过严格的准入标准和后续协议，已将潜在混杂因素的影响降至最低。 在我们的样本量计算中允许了 30% 的流失率，以适应患者临床状态的变化，这可能是观察到的心脏测量变化的原因，例如肾功能的快速下降、MI 或试验随访期间的死亡、预- 排空性肾移植，CaxP 乘积 > 5mmol/L，Hb < 10 或 > 13gm% 且办公室血压持续偏高（> 150/90mmHg）。
• 尽管我们试点研究中的患者都很年轻，但研究人员预计试验参与者的参数也会相应改善。
• 研究人员意识到，以前在人类受试者中使用维生素 D 疗法并未显示 LV 功能和形态的改善。 然而，维生素 D 对心肌细胞、细胞外基质和心肌收缩力的基因组效应的证据在动物研究中得到了很好的证实。 最重要的是，这项研究探索了维生素 D 疗法在人类中的一种新型抗纤维化机制，这可以为在其他疾病状态（例如自身免疫性疾病）中使用维生素 D 提供原理证明。