Zinkhomeostase og kinetik hos børn med cystisk fibrose (CF)

Åbenlys zinkmangel viser sig med træk ved acrodermatitis enteropathica (AE), herunder diarré, dermatitis, vækstsvigt og dårlig immunfunktion. AE er blevet beskrevet som en komplikation af cystisk fibrose, og kan være den indledende præsenterende funktion. Da AE næsten aldrig er blevet beskrevet hos ellers raske forsøgspersoner, der indtager selvvalgte diæter, tyder dette på, at en dybtgående forstyrrelse i zinkmetabolismen, enten i absorption eller udskillelse, kan forekomme ved CF.

Få undersøgelser har målt zinkabsorption hos børn med CF. De, der har haft, påvist signifikante reduktioner i zinkabsorption hos CF-personer med bugspytkirtelinsufficiens med en signifikant stigning i zinkabsorption med bugspytkirtelenzymerstatning. Zinkmetabolismen opretholdes dog af ændringer i fraktioneret zinkabsorption og zinktab i mave-tarmkanalen (endogen fækal zinkudskillelse). Af disse to mekanismer synes ændringer i endogen fækal zink-udskillelse at være den vigtigste. Til dato har kun én undersøgelse målt endogen fækal zinkudskillelse hos personer med CF. Krebs et al. undersøgte 15 spædbørn, under 4 måneder gamle, nyligt diagnosticeret med CF. De fandt, at alle spædbørn var i negativ zinkbalance, og at endogen fækal zinkudskillelse var signifikant korreleret med graden af ​​fedtmalabsorption. Disse resultater er svære at fortolke, da der ikke var nogen kontrolgruppe undersøgt, og der er få offentliggjorte data om zinkabsorption hos raske spædbørn i denne alder, og ingen data om endogen fækal zinkudskillelse.

Det er klart, at der kræves et bedre mål for zinkstatus for fuldt ud at forstå betydningen af ​​zinkmangel i CF og forholdet mellem fedtmalabsorption og zinkbalance. Tidligere har vi brugt nye stabile isotopbaserede multikompartmentelle modeller til at studere zinkstatus i sunde og sygdomstilstande. Disse har vist sig i stand til at påvise ændringer i zinkmetabolisme i to eksperimentelle paradigmer for zinkmangel, selv før plasmazinken bliver unormal.

Vi antager, at

1. Børn med CF vil have dårligere zinkstatus, lavere fraktioneret zinkabsorption, øget endogen fækal zinkudskillelse og dårligere zinkbalance end aldersmatchede kontroller.
2. Hos børn med CF vil endogen fækal zinkudskillelse være signifikant positivt korreleret, og zinkabsorption og zinkbalance signifikant negativt korreleret med fækal fedtudskillelse.
3. Efter to måneders zinktilskud med 20 mg/d zink som zinkacetat vil børn med CF have lignende zinkstatus, fraktioneret zinkabsorption, endogen fækal zinkudskillelse og zinkbalance som aldersmatchede kontroller.
4. To måneders zinktilskud vil ikke påvirke jernstatus (hæmoglobin, serumferritin, serumtransferrinreceptorer) eller kobberstatus (serumkobber, ceruloplasmin, kobber/zinksuperoxiddismutase).

Fireogtyve børn med CF i alderen 8-14 år vil blive rekrutteret fra Cystic Fibrosis Clinic på Texas Children's Hospital. Børn vil blive betragtet som kvalificerede, hvis de har en diagnose af CF, vejer mere end 25 kg, har en klinisk diagnose af bugspytkirtelinsufficiens, der kræver udskiftning af bugspytkirtelenzym og har en historie med god compliance med medicinske behandlinger. Forsøgspersoner vil blive betragtet som ikke-kvalificerede, hvis de har fået foretaget en mave-tarm-kanaloperation, har pancreas endokrin dysfunktion eller tager mere end 10 mg/d zinktilskud. Undersøgelsen vil blive forklaret for forsøgspersonerne og deres forældre. Der vil blive indhentet informeret skriftligt samtykke fra forældrene og skriftligt samtykke eller samtykke (alt efter alder) fra forsøgspersonerne.

Efter at samtykke er indhentet, vil en registreret diætist bruge et spørgeskema med madfrekvens til at vurdere barnets sædvanlige zinkindtag. Der vil blive givet råd om, hvordan man spiser en sund og afbalanceret kost, der bør opfylde den anbefalede daglige dosis (RDA) for zink og andre essentielle mineraler. Bortset fra disse kostråd, vil der ikke blive foretaget andre kostinterventioner.

Tolv raske børn i alderen 8-14 år vil blive rekrutteret via offentlig annonce, lokale kontakter og mund til mund. De vil være berettigede til undersøgelsen, hvis de er af samme alder, køn og etnicitet som CF-emnerne. Informeret samtykke og samtykke vil blive indhentet på samme måde som for CF-børnene, og der gives samme kostråd og vejledning.

Børnene med CF vil blive randomiseret til at modtage et zinktilskud på 20 mg/d som zinkacetat eller en identisk placebo. Randomisering vil blive stratificeret efter køn og efter etnicitet. Randomiseringstabeller vil blive vedligeholdt af Investigation Pharmacy Service på Texas Children's Hospital. Når samtykke er indhentet, vil Investigation Pharmacy Service blive kontaktet og vil randomisere børnene til at modtage en af ​​to identiske opløsninger - en indeholdende 10 mg/ml elementær zink som zinkacetat og en er placebo. Forsøgspersonerne, deres forældre og efterforskerne vil blive blindet for, hvilken løsning barnet er blevet randomiseret til at modtage.

Børn vil blive indlagt på General Clinical Research Center efter en natfaste. En lokalbedøvende creme vil blive påført over vener i antecubital fossa. Blod, 10-15 ml, vil blive udtaget til baseline laboratorieundersøgelser, herunder en komplet blodtælling, leverfunktionstest, plasma zink, serum ferritin, serum transferrin receptor koncentration, serum kobber, serum ceruloplasmin og erytrocyt cU/Zn-superoxiddismutase. Efter at blodet er blevet taget, vil forsøgspersonerne få deres første flaske zinkopløsning eller placebo. De vil blive bedt om at tage 1 ml af opløsningen to gange dagligt i to måneder. Nye forsyninger af zink- eller placeboopløsningen vil blive leveret efter behov under undersøgelsen. Alle brugte eller delvist brugte flasker returneres til Udredningsapoteket, og mængden udregnes ud fra ændringen i flaskens vægt.

Efter at have indtaget placebo- eller zinkopløsningen i to måneder, vil børn med CF blive indlagt på General Clinical Research Center efter en faste natten over. Forsøgspersoner vil blive bedt om at tømme deres blære. Et intravenøst ​​heparin-lock kateter vil blive indsat i en vene i antecubital fossa eller håndryggen, og en baseline blodprøve tages for serum kemi.

Forsøgspersonerne vil få en morgenmad indeholdende ca. 3 mg zink, inklusive 120 ml appelsinjuice, hvortil 2 mg zink-67 var blevet tilsat 18-24 timer tidligere. Umiddelbart efter morgenmaden infunderes 0,5 mg zink-70 ved venepunktur af den anden arm over 30-60 sekunder, og sommerfugleinfusionssættet skylles med 5 ml normalt saltvand.

Blodprøver vil blive udtaget fra heparinlåsekateteret 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 30, 60, 120 og 180 minutter efter, at den intravenøse zinkisotop er givet. Yderligere blodprøver vil blive udtaget ved venepunktur 24, 72 og 120 timer efter, at den intravenøse isotop blev givet. Disse blodprøver vil blive antikoaguleret i certificerede zinkfrie ammoniumheparinrør (Monvette 9ml AH, Sarstedt Inc., Newton, NC). Plasma vil blive adskilt ved centrifugering og opbevaret ved -80°C i afventning af analyse. En komplet urin- og fækalopsamling vil blive foretaget under den metaboliske undersøgelse. Urinprøver vil blive opsamlet i 8-timers alikvoter, og al afføring opsamles individuelt. Urin- og fækalprøver vil blive opbevaret ved -20°C i afventning af analyse.

Kontrolbørn vil blive undersøgt på nøjagtig samme måde, ca. 2 måneder efter at baseline-blod blev udtaget.

Den primære hypotese er, at børn med CF vil have lavere fraktioneret zinkabsorption, øget endogen fækal zinkudskillelse, dårligere zinkbalance og dårligere zinkstatus end aldersmatchede kontroller. Dette vil blive vurderet ved hjælp af ANOVA. Hvis dette tyder på en signifikant "gruppe"-effekt, vil post-hoc test blive udført ved hjælp af Tukey-Kramer testen. Den kinetiske parameter, der bruges til at vurdere zinkstatus, vil være k(2,1), da dette viste den største ændring i respons på zinkmangel i vores tidligere undersøgelser. Denne analyse vil teste både hypotese 1 og 3 (se ovenfor). Skulle der være signifikante forskelle i alder, vægt osv. mellem grupperne, vil dette blive statistisk korrigeret for brug af ANCOVA. Data vil blive analyseret for hele undersøgelsespopulationen og for CF-børn alene med pancreasinsufficiens. Undersøgelsen er designet til at have 80 % evne til at detektere ændringer i k(2,1) alene mellem de to grupper af børn med bugspytkirtelinsufficiens.

Forholdet mellem fækalt fedt og endogen fækal zinkudskillelse og zinkbalance (hypotese 2), vil blive vurderet ved hjælp af simpel og multipel regressionsanalyse. Effekten af ​​zinktilskud på jern- og kobberstatus vil blive undersøgt ved hjælp af en 2-prøve t-test, hvor CF-børn med zinktilskud sammenlignes med dem, der ikke fik zinktilskud.