Homeostáza a kinetika zinku u dětí s cystickou fibrózou (CF)

Zjevný nedostatek zinku se projevuje znaky acrodermatitis enteropathica (AE) včetně průjmu, dermatitidy, selhání růstu a špatné imunitní funkce. AE byla popsána jako komplikace cystické fibrózy a může být počátečním projevem. Vzhledem k tomu, že AE nebyla téměř nikdy popsána u jinak zdravých subjektů konzumujících dietu podle vlastního výběru, naznačuje to, že u CF může dojít k hlubokému narušení metabolismu zinku, ať už v absorpci nebo vylučování.

Jen málo studií měřilo absorpci zinku u dětí s CF. Ti, kteří prokázali významné snížení absorpce zinku u subjektů s CF s pankreatickou insuficiencí s významným zvýšením absorpce zinku s náhradou pankreatického enzymu. Metabolismus zinku je však udržován změnami ve frakční absorpci zinku a ztrátami zinku v gastrointestinálním traktu (endogenní fekální vylučování zinku). Z těchto dvou mechanismů se jeví jako důležitější změny v endogenním vylučování zinku stolicí. Doposud pouze jedna studie měřila endogenní fekální vylučování zinku u subjektů s CF. Krebs a kol. zkoumali 15 kojenců mladších 4 měsíců s nově diagnostikovanou CF. Zjistili, že všichni kojenci byli v negativní bilanci zinku a že endogenní fekální vylučování zinku významně korelovalo se stupněm malabsorpce tuku. Tyto výsledky je obtížné interpretovat, protože nebyla studována žádná kontrolní skupina a existuje jen málo publikovaných údajů o absorpci zinku u zdravých kojenců tohoto věku a žádné údaje o endogenním vylučování zinku stolicí.

Je zřejmé, že k plnému pochopení významu nedostatku zinku u CF a vztahu mezi malabsorpcí tuku a rovnováhou zinku je zapotřebí lepší měření stavu zinku. V minulosti jsme ke studiu stavu zinku u zdravých a nemocných stavů používali nové stabilní isotopové multikompartmentové modely. Ukázalo se, že jsou schopny detekovat změny v metabolismu zinku ve dvou experimentálních paradigmatech nedostatku zinku, ještě předtím, než se plazmatický zinek stane abnormálním.

Předpokládáme, že

1. Děti s CF budou mít horší stav zinku, nižší frakční absorpci zinku, zvýšené endogenní vylučování zinku stolicí a horší rovnováhu zinku než věkově odpovídající kontroly.
2. U dětí s CF bude endogenní vylučování zinku stolicí významně pozitivně korelovat a absorpce zinku a bilance zinku významně negativně korelují s vylučováním tuku stolicí.
3. Po dvou měsících suplementace zinkem s 20 mg/den zinku jako octanu zinečnatého budou mít děti s CF podobný status zinku, frakční absorpci zinku, endogenní fekální vylučování zinku a rovnováhu zinku jako věkově odpovídající kontroly.
4. Dva měsíce suplementace zinkem neovlivní stav železa (hemoglobin, sérový feritin, sérové ​​transferinové receptory) ani stav mědi (sérová měď, ceruloplasmin, měď/zinek superoxiddismutáza).

Dvacet čtyři dětí s CF ve věku 8-14 let bude přijato z kliniky cystické fibrózy v Texaské dětské nemocnici. Děti budou považovány za způsobilé, pokud mají diagnózu CF, váží více než 25 kg, mají klinickou diagnózu pankreatické insuficience vyžadující náhradu pankreatických enzymů a mají v anamnéze dobrou shodu s léčebnými terapiemi. Subjekty budou považovány za nezpůsobilé, pokud podstoupily operaci gastrointestinálního (GI) traktu, mají pankreatickou endokrinní dysfunkci nebo užívají více než 10 mg/den doplňky zinku. Studie bude vysvětlena subjektům a jejich rodičům. Informovaný písemný souhlas bude získán od rodičů a písemný souhlas nebo souhlas (podle věku) od subjektů.

Po obdržení souhlasu registrovaný dietolog použije dotazník o četnosti jídla k posouzení obvyklého příjmu zinku dítětem. Poradíme vám, jak jíst zdravě vyváženou stravu, která by měla splňovat doporučenou denní dávku (RDA) pro zinek a další esenciální minerály. Kromě této dietní rady nebudou prováděny žádné další dietní zásahy.

Na základě veřejné inzerce, místních kontaktů a ústním podáním bude vybráno 12 zdravých dětí ve věku 8-14 let. Budou způsobilí pro studii, pokud budou podobného věku, pohlaví a etnického původu jako CF subjekty. Informovaný souhlas a souhlas bude získán stejným způsobem jako u CF dětí a budou poskytnuty stejné dietní rady a pokyny.

Děti s CF budou randomizovány tak, aby dostávaly doplněk zinku 20 mg/den jako octan zinečnatý nebo identicky vypadající placebo. Randomizace bude stratifikována podle pohlaví a podle etnického původu. Randomizační tabulky bude spravovat vyšetřovací lékárenská služba v Texaské dětské nemocnici. Jakmile bude získán souhlas, bude kontaktován vyšetřovací lékárenský servis a náhodně vybere děti, aby dostaly jeden ze dvou identicky vypadajících roztoků – jeden obsahující 10 mg/ml elementárního zinku jako octanu zinečnatého a jeden placebo. Subjekty, jejich rodiče a vyšetřovatelé budou zaslepeni, pokud jde o to, které řešení bylo dítěti randomizováno.

Děti budou přijaty do Všeobecného klinického výzkumného centra po celonočním půstu. Na žíly v antekubitální jamce bude aplikován lokální anestetický krém. Krev, 10-15 ml, bude odebrána pro základní laboratorní vyšetření včetně kompletního krevního obrazu, jaterního testu, plazmatického zinku, sérového feritinu, koncentrace receptoru pro transferin v séru, sérové ​​mědi, sérového ceruloplasminu a erytrocytární cU/Zn-superoxiddismutázy. Poté, co byla odebrána krev, bude subjektům poskytnuta první lahvička roztoku zinku nebo placeba. Budou instruováni, aby užívali 1 ml roztoku dvakrát denně po dobu dvou měsíců. Během studie budou podle potřeby poskytnuty nové zásoby roztoku zinku nebo placeba. Všechny použité nebo částečně použité lahve budou vráceny vyšetřovací lékárně a odebraná částka se vypočítá ze změny hmotnosti lahve.

Po konzumaci placeba nebo roztoku zinku po dobu dvou měsíců budou děti s CF přijaty do Všeobecného klinického výzkumného centra po celonočním hladovění. Subjekty budou požádány, aby vyprázdnily močový měchýř. Intravenózní katétr s heparinovým zámkem bude zaveden do žíly v antekubitální jamce nebo na hřbetu ruky a bude odebrán základní vzorek krve pro chemické vyšetření séra.

Subjektům bude podána snídaně obsahující přibližně 3 mg zinku, včetně 120 ml pomerančového džusu, ke kterému byly přidány 2 mg zinku-67 před 18-24 hodinami. Bezprostředně po snídani se podá 0,5 mg zinku-70 venepunkcí do druhé paže po dobu 30-60 sekund a motýlí infuzní set se propláchne 5 ml normálního fyziologického roztoku.

Vzorky krve budou odebrány z heparinového uzávěrového katetru 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 30, 60, 120 a 180 minut po intravenózním podání izotopu zinku. Další vzorky krve budou odebrány venepunkcí 24, 72 a 120 hodin po podání intravenózního izotopu. Tyto krevní vzorky budou antikoagulovány v certifikovaných zkumavkách s amonným heparinem bez obsahu zinku (Monvette 9ml AH, Sarstedt Inc., Newton, NC). Plazma bude oddělena centrifugací a skladována při -80 °C až do analýzy. Během metabolické studie bude proveden kompletní sběr moči a stolice. Vzorky moči budou odebírány v 8hodinových alikvotních podílech a všechny prošlé stolice se odebírají jednotlivě. Vzorky moči a stolice budou až do analýzy skladovány při -20 °C.

Kontrolní děti budou studovány přesně stejným způsobem, přibližně 2 měsíce po odběru výchozí krve.

Primární hypotéza je, že děti s CF budou mít nižší frakční absorpci zinku, zvýšené endogenní vylučování zinku stolicí, horší rovnováhu zinku a horší stav zinku než věkově odpovídající kontroly. To bude posouzeno pomocí ANOVA. Pokud to naznačuje významný „skupinový“ efekt, provede se post-hoc testování pomocí Tukey-Kramerova testu. Kinetický parametr použitý k posouzení stavu zinku bude k(2,1), protože v našich předchozích studiích vykazoval největší změnu v reakci na nedostatek zinku. Tato analýza otestuje obě hypotézy 1 a 3 (viz výše). Pokud by mezi skupinami existovaly nějaké významné rozdíly ve věku, hmotnosti atd., bude to statisticky upraveno pro použití ANCOVA. Data budou analyzována pro celou studovanou populaci a pouze pro CF děti s pankreatickou insuficiencí. Studie je navržena tak, aby měla 80% sílu detekce změn v k(2,1) pouze mezi dvěma skupinami dětí s nedostatečnou CF pankreatu.

Vztah mezi fekálním tukem a endogenní fekální exkrecí zinku a rovnováhou zinku (hypotéza 2) bude hodnocen pomocí jednoduché a vícenásobné regresní analýzy. Vliv suplementace zinkem na stav železa a mědi bude zkoumán pomocí dvouvzorkového t-testu, porovnávajícího děti s CF se suplementací zinku s těmi, které zinek nedostávaly.