Studie dechového testu s onemocněním z ukládání glykogenu

Účel: Glykogenová choroba typu I (GSD I), známá také jako Von Gierkeova choroba, je způsobena nedostatkem enzymu glukóza-6-fosfatázy (G6Pase), který postihuje 1:100 000 narozených dětí po celém světě. Proto nedostatek tohoto enzymu vede k akumulaci glykogenu v játrech a nedostatečné produkci glukózy vedoucí k hypoglykémii nalačno. Dietní léčba pro GSD I je založena na dodávání komplexních sacharidů v malých častých jídlech a použití tepelně neupraveného kukuřičného škrobu (UCCS). Glycosade® (modifikovaný kukuřičný škrob) se ukázal jako slibný při udržování normálních koncentrací glukózy v krvi u subjektů s GSD I. Primárním dilematem při dietní léčbě GSD I je však výběr exogenních zdrojů sacharidů pro dosažení žádoucí metabolické kontroly a prevence hypoglykémie. Kromě toho byly předchozí studie invazivní, což vyžadovalo několik vzorků krve, dlouhé studijní dny (~10 h) a nemohly nabídnout mechanické podrobnosti o metabolismu glukózy u subjektů s GSD I. Existuje tedy potřeba vyvinout minimálně invazivní metoda pro zkoumání metabolismu glukózy a měření využití různých zdrojů sacharidů přímo u subjektů s GSD I a zdravých kontrol. Tento jednoduchý dechový test pomůže individualizovat léčbu a přizpůsobit dodávku sacharidů u subjektů s GSD I.

Hypotéza: 1) Výzkumníci předpokládají, že oxidaci 13CO2 z U-13C-glukózy lze detekovat ve vydechovaném vzduchu; a13CO2 oxidace bude citlivým měřítkem pro zkoumání oxidace/metabolismu glukózy.

2) Vyšetřovatelé předpokládají, že oxidace 13CO2 z Glycosade® bude mít nižší maximální obohacení (Cmax) ve srovnání s jinými zdroji sacharidů UCCS u pacientů s GSD I a zdravých kontrol.

Odůvodnění: Obtížnost nutriční léčby GSD I určuje nejlepší typ sacharidů, které je třeba podávat, aby se zabránilo hypoglykémii. Metabolismus glukózy a využití různých sacharidů je proto třeba měřit pomocí minimálně invazivního testu.

Cíle: 1) Naším prvním cílem je stanovit použití U-13C-glukózového dechového testu (13C-GBT) a jeho oxidace na 13CO2 jako minimálně invazivní techniky pro vyšetření in vivo oxidace glukózy u zdravých kontrol.

2) Naším druhým cílem je měřit využití různých exogenních zdrojů sacharidů: UCCS a kukuřičného škrobu s prodlouženým uvolňováním Glycosade® u zdravých kontrol a pacientů s GSD I pomocí minimálně invazivního 13C-GBT.

Metoda výzkumu: Projekt se skládá ze dvou experimentů.

Experiment 1 – Pilotní studie pro stanovení použití U-13C-glukózového dechového testu (13C-GBT) u zdravých kontrol A. Denní protokol před zahájením studie Před účastí ve studii bude od účastníků získán písemný informovaný souhlas. Všichni účastníci budou požádáni o půst přes noc (~ 12 hodin) a budou požádáni, aby přišli do oddělení klinického výzkumu a hodnocení k předběžnému posouzení (den před zahájením studie) k měření základní antropometrie (hmotnosti a výšky), tělesného složení a odpočinku. energetický výdej (REE). Hmotnost a výška budou měřeny pomocí digitální váhy a stadiometru. REE bude měřena kontinuální nepřímou kalorimetrií s otevřeným okruhem (CareFusion Vmax Encore, VIASYS), která bude před použitím kalibrována. Celkový energetický výdej (TEE) a bazální metabolismus (BMR) jsou spojeny s beztukovou hmotou (FFM); složení těla bude proto určeno pomocí analýzy bioelektrické impedance (BIA) (systémy Quantum IV RJL). BIA měří odpor, reaktanci a impedanci aplikací elektrod umístěných na pravém zápěstí a pravém kotníku. Pro každého účastníka budou odebrány tři hodnoty odporu, reaktance a impedance - pak bude průměr těchto hodnot použit ke stanovení FFM a tuku (FM). FFM a FM budou vypočítány pomocí softwarového systému výrobce (RJL Systems, Body Composition Analysis V.2.1). Během dne před studiem bude použit obecný dotazník, který poskytne jasnou představu o anamnéze, nutričním stavu, příjmu suplementů a fyzické aktivitě. Nakonec budou účastníkům rozdány 3denní dietní záznamové listy, aby bylo možné zaznamenávat spotřebu jídla za dva dny v týdnu a jeden den o víkendu.

B. Dvoudenní standardizace stravy Během dvou dnů před studií budou subjekty konzumovat vyváženou stravu obsahující alespoň 150 g sacharidů. Tato strava se skládala z každodenních potravin, nicméně subjektům bude poskytnut přehled, aby byl zajištěn dostatek na základě běžně konzumovaných potravin.

C. Protokol dne studie Pro pilotní studii podstoupí 10 zdravých dospělých (19-35 let) protokoly 13C-GBT ve dvou samostatných dnech studie jako důkaz principu, jednou bez perorální dávky izotopu a jednou s dávkou perorálního izotopu (U -13C-glukóza), mezi každou studií je interval ≥ 1 týden. Bude tedy studováno 10 zdravých dospělých pro celkem n = 20 studií. Po získání informovaného souhlasu od subjektu bude subjekt zařazen do studie. Účastník dorazí na studijní den po půstu (~4 hodiny), aby standardizoval měření na oddělení klinického výzkumu a hodnocení (CREU) v BC Children's Hospital. Budou shromážděna základní antropometrická měření (tělesná hmotnost a výška) a bude proveden krátký dotazník pro studijní den, aby se shromáždily informace o zdravotním stavu, dietě a anamnéze fyzické aktivity. Odeberou se 2 základní vzorky dechu, aby se určila abundance 13C v přirozeném pozadí. Subjekty obdrží v den studie glukózu (75 g/den) rozpuštěnou ve sterilní vodě, v den studie 2 U-13C-glukózu (75 mg/den) (99 atom% obohacení 13C, Cambridge Isotope Laboratories Inc., Andover, MA) s glukózou (75 g/den) rozpuštěnou ve sterilní vodě.

Subjekty zůstanou nalačno a odpočívají v CREU po celou dobu studie, aby se eliminovala variabilita produkce CO2. Vzorky dechu budou odebírány ve čtyřech provedeních po 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, 200, 220 a 240 minutách po perorálním podání glukózy. Během studijní návštěvy bude měřena rychlost produkce oxidu uhličitého (VCO2) po dobu 20 minut, dvě hodiny (120 minut) po orální dávce glukózy pomocí nepřímého kalorimetru (Vmax Encore, Viasys Healthcare Inc. Yorba Linda, CA). Hodnocení tělesného složení bude provedeno pomocí analýzy bioelektrické impedance (BIA-Quantum IV, RJL Systems, MI). BIA vypočítaný odpor, reaktance a impedance přiložením elektrod by byly umístěny na pravé zápěstí a kotník. Pro každý subjekt budou odebrány tři hodnoty odporu, reaktance a impedance, poté bude průměr těchto hodnot použit ke stanovení beztukové hmoty (FFM) a tuku (FM). FFM a FM budou vypočítány pomocí softwarového systému výrobce (RJL Systems, Body Composition Analysis V.2.1). Vzorky glykémie z píchnutí do prstu budou hodnoceny na začátku a každou hodinu až do konce dne studie pomocí glukometru (One Touch® Ultra®, LifeScan, Inc).

Odběr vzorků a analýza: Vzorky dechu budou odebírány pomocí dechových vaků (sběrné vaky na jedno použití, EasySampler System, QuinTron Instrument Company, Inc. Milwaukee, WI) v jednorázových skleněných zkumavkách Exetainer® (Labco Limited, Buckinghamshire, UK) pomocí sběrného mechanismu. který umožňuje odstranění mrtvého vzdušného prostoru. Obohacení dechu 13CO2 bude měřeno pomocí hmotnostního spektrometru s poměrem izotopů (IRMS).

Statistická analýza Charakteristiky subjektu budou vyjádřeny jako průměr (SD). Primárním výsledkem měření bude oxidace 13C-glukózy jako 13CO2, protože nejlépe popisuje celkovou oxidační kapacitu glukózy v těle. Bude vypočítána plocha pod křivkou (AUC) pro oxidaci 13CO2 každého subjektu od t0 do t240, doba k dosažení maximální oxidace 13CO2 (tmax) a maximální vrcholové obohacení oxidací 13CO2 (Cmax). K získání odhadovaných parametrů pomocí postupu MIXED pomocí softwaru SAS (SAS/STAT; verze 9.2) bude použita analýza opakovaných měření využívající omezený odhad maximální pravděpodobnosti. K porovnání oxidace 13CO2 v každém časovém bodě bez a s U-13C-glukózou bude použit párový t-test. Všechny hodnoty budou uvedeny pro jednotlivé subjekty a významnost je nastavena na P<0,05. Statistická analýza bude provedena pomocí GraphPad Prism 4.0 (GraphPad Software Inc, CA).

Experiment 2 – Minimálně invazivní 13C-glukózový dechový test k měření využití různých exogenních zdrojů sacharidů u zdravých kontrol a subjektů s onemocněním z hromadění glykogenu typu I Pro počáteční sadu studií bylo 10 zdravých dětí (5-18 let) a 10 zdravých dospělých ( 19-35 y) podstoupí 13C-GBT čtyřikrát. Poté budou ve 4 samostatných studijních dnech přijati 3 děti a 5 dospělých s GSD I z naší pediatrické a dospělé metabolické kliniky v BC Children's a Vancouver General Hospital, v tomto pořadí (pokud je nábor problém, plánujeme oslovit kliniky v celé Kanadě). Po hladovění (~ 4 hodiny pro zdravé kontroly a 2 hodiny pro GSD I) subjekty dostanou v den studie 1- UCCS (2 g/kg/den), v den studie 2- U-13C-glukózu (75 mg pro dospělé; 1,5 mg/kg pro děti) (99 atom% obohacení 13C, Cambridge Isotope Laboratories Inc., Andover, MA) s UCCS (2 g/kg/den), 3. den studie – voskový kukuřičný kukuřičný škrob Glycosade® s prodlouženým uvolňováním (2 g/ kg/den) (Vitaflo International Ltd, Liverpool, Anglie) a v den studie 4- U-13C-glukóza (75 mg pro dospělé; 1,5 mg/kg pro děti) s Glycosade® (2 g/kg/den) rozpuštěná ve sterilní vodě. Každý den studie budou vzorky dechu odebírány každých 20 minut po dobu 240 minut. Rychlost produkce CO2 bude měřena 120 minut po orální dávce pomocí nepřímé kalorimetrie. Glukóza v krvi bude měřena pomocí glukometru a vzorky krve z prstu budou hodnoceny na začátku a každou hodinu až do konce dne studie. Procento testovaných sacharidů vydechnutých jako 13CO2 bude měřeno po dobu 4 hodin.

Statistická analýza Charakteristiky subjektu budou vyjádřeny jako průměr (SD). Primárním výsledkem měření bude oxidace 13C-glukózy jako 13CO2, protože nejlépe popisuje celkovou oxidační kapacitu glukózy v těle. Plocha pod křivkou (AUC) pro oxidaci 13CO2 každého subjektu od t0 do t240, doba k dosažení maximální oxidace 13CO2 (tmax) a maximální vrcholové obohacení oxidací 13CO2 (Cmax) budou vypočteny pro UCCS a Glycosade®. Hodnoty získané ze zdrojů sacharidů budou porovnány pomocí dvoustranného párového t-testu. Významnost bude nastavena na P<0,05.

Statistická analýza bude provedena pomocí GraphPad Prism 4.0 (GraphPad Software Inc, CA).