Underlagscykling i energimetabolisme

Vi vil studere patienter med alvorlige forbrændinger, defineret som 2. eller 3. grads forbrænding, der dækker >40 % af total kropsoverfladeareal (TBSA). Vi foreslår at studere forbrændte børn fra Shriners Burns Hospital. Shriners-tællingen er sådan, at cirka 50 børn med alvorlige forbrændinger behandles hvert år. Vi vil studere patienter umiddelbart før deres tredje kirurgiske indgreb, cirka 12-15 dage efter skaden. Halvdelen af ​​patienterne vil få fenofibrat (5 mg/kg/dag) dagligt leveret gennem sonde fra samtykketidspunktet efter indlæggelsen til 12-14 dage efter forbrændingen. Denne længde af tid efter skade vil sikre, at ubehandlede patienter vil have en stor ophobning af hepatisk TG. Fordi "kontrol"-gruppen af ​​patienter vil have forhøjede lever-TG'er, vil den "eksperimentelle" gruppe få deres hepatiske TG'er sænket af fenofibrat. Ved at studere patienterne dagen før operationerne vil det være muligt at fjerne de hæfteklammer, der er brugt ved hudtransplantation uden risiko for tab af vedhæftning af grafen, og derved sikres sikkerheden i MRS. Femoral line indsat til operationen kan også bruges, og alle patienter modtager generelt en fuld transfusion under operationer, hvilket minimerer ethvert undersøgelsesrelateret blodtab. Udover leveren vil vi studere musklen hos brandsårpatienter. Patienterne vil blive undersøgt under kort fastetilstand. De vil blive fastet fire timer før undersøgelsen og derefter gennem hele undersøgelsen. Deres TPN bliver straks genoprettet efter undersøgelsen. Det kirurgiske team på Shrine placerer 3Fr, 8 cm polyethylenkatetre (Cook, Inc., Bloomington, IN) i lårbensvenen og lårbensarterien under lokalbedøvelse dagen før operationen. Begge femorale katetre vil blive brugt til blodprøvetagning, mens det femorale arterielle kateter også vil blive brugt til indocyanin grøn infusion til bestemmelse af benets blodgennemstrømning. Systemisk koncentration af indocyaningrønt vil blive målt fra en central vene, da standardproceduren har en multi-lumen subclavialinje hos alle patienter. Åbenhed af alle katetre opretholdes ved saltvandsinfusion.

Patienterne vil blive infunderet med stabile (ikke-radioaktive) isotopsporere af glucose, phenylalanin og palmitat i op til 8 timer. Efter 4 timer, uden afbrydelse af sporstofinfusionen, vil en infusion af insulin blive startet og vedligeholdt med en hastighed på 1,5 mU/kg•min i de sidste 4 timer. Blodglukosekoncentrationer vil blive målt under hele insulininfusionen, og glucose infunderes efter behov for at opretholde den basale plasmaglukosekoncentration.

En biopsi af quadriceps vil blive opnået med en Bergstrom-nål i begyndelsen af ​​undersøgelsen, 4 timer (umiddelbart før insulininfusionen) og ved slutningen af ​​4 timers insulininfusion. Vi vil bruge A-V-balanceteknikken til at adressere forholdet mellem vævsfedtsyre- og TG-metabolisme og insulinfølsomheden af ​​glukoseoptagelse og myofibrillær og mitokondriel proteinsyntese og nettoproteinbalance.

b. Forsøgspersoner Patienter indlægges i brandsårsenheden inden for 48 timer efter skaden. Væskegenoplivning er tilvejebragt som tidligere beskrevet (94). Inden for 48 timer efter indlæggelsen udskæres forbrændingssåret og transplanteres efterfølgende med autograft eller kadaverisk allograft. Patienter vender typisk tilbage til operationsstuen for genindsamling af donorsteder hver femte til syvende dag. De her foreslåede eksperimenter vil blive udført dagen før den tredje operation på dag 12-15, da femorale katetre normalt indsættes på tidspunktet for adgang under operationen. Enteral fodring med Vivonex TEN (Sandoz Nutrition Corp, Minneapolis, MN) påbegyndes inden for 24 timer efter indlæggelsen og fortsættes, indtil patienten er i stand til at spise gennem munden. Alle patienter vil være kvalificerede til undersøgelsen, medmindre et af udelukkelseskriterierne nedenfor gælder.

c. Procedurer Fra dag 1 til dag 22 vil patienter blive opretholdt på enteral fodring af en blanding af højt kulhydrat/aminosyre (Vivonex, Novartis, Minneapolis, MN). Vivonex indeholder 300 kcal/portion i følgende kalorieinddeling: 82,3% kulhydrat, 15% protein, 2,7% fedt (linolsyre). Patienterne vil få 25 kcal/kg Vivonex plus yderligere 45 kcal/kg for hvert procentpoint af den samlede kropsoverflade forbrændt. Halvdelen af ​​patienterne vil få fenofibrat (5 mg/kg/dag - maksimal daglig dosis) fra tidspunktet for den første sporstofundersøgelse indtil tidspunktet for den anden sporstofundersøgelse.

Forsøgspersonerne med sporstof kan påbegyndes, når katetre i lårbensarterie og vene er blevet placeret af det kirurgiske team, om nødvendigt, da størstedelen af ​​patienterne vil have allerede eksisterende linjer placeret af kliniske årsager. Katetrene vil blive brugt til prøveudtagning og i en perifer vene til infusion, som i vores tidligere undersøgelser (f.eks. 4). Enteral administration af en blanding af kulhydrat og aminosyrer (Vivonex) vil blive stoppet fire timer før undersøgelsen og vil blive startet umiddelbart efter undersøgelsen.

Dagen efter sporstofinfusionen vil mængden af ​​lever- og muskel-TG og leverglykogen blive bestemt af MRS. Efter at metalhæfteklammer er fjernet, vil patienterne blive transporteret til de kliniske MRS-faciliteter på UTMB afd. for radiologi, hvor målinger vil blive udført (se nedenfor for detaljer). Efter opnåelse af basislinjeprøver vil sporstofinfusioner blive startet som beskrevet i figur 2. Halvdelen af ​​patienterne med høj vævs-TG vil få nikotinsyre (500 mg oralt) i starten af ​​periode 2 for at sænke FFA-niveauet akut. I gruppen, der får fenofibrat (200 mg/d) eller propranolol 0,5 mg/kg hver 6. time for at sænke FFA, vil halvdelen blive infunderet med heparin (0,5 E/kg•min, 2,8 E/kg prime IV) i en dosis, der er tilstrækkelig til at aktivere lipoproteinlipase og derved hæve plasma FFA, uden at det påvirker blodkoagulationen. Efter baseline-blodprøver fra femoral arterie, femoral vene og perifer vene er opsamlet, en 8 timers kontinuerlig infusion af primede konstante infusioner af 6,6-d2-glucose (0,08 mg/kg•min, prime = 6,8 mg/kg) ) og d5-phenylalanin (0,20 µmol/kg•min, prime = 8,0 µmol/kg) vil blive givet for at kvantificere hepatisk glucoseproduktion og proteinsyntesehastigheder. Derudover vil U-13C16-palmitat (0,16 µmol/kg pr. minut) 2 timer inde i protokollen blive startet med NaH13CO3 prime (150 µmol/kg) for at kvantificere leverfedtsyreoptagelse og oxidation. Disse sporstofinfusioner vil også blive vedligeholdt gennem hele 8 timers sporstofundersøgelsen. Blodprøver (2-12 ml) vil blive taget fra arterien, femoralvenen og den perifere vene samtidigt efter 120, 180, 210, 225 og 240 minutter (se bilag 2 for fuld tidslinje). Muskelvævsbiopsier vil blive udtaget i starten af ​​periode 1 og efter 4 timer af periode 1 for at måle proteinkinetikken og også bestemme biokemiske parametre. Derefter starter periode 2. Ved starten af ​​periode 2 vil en primet, konstant infusion af 15N-phenylalanin blive startet og vedligeholdt i hele periode 2. De forskellige sporstoffer af phenylalanin vil blive brugt til at kvantificere plasmaproteinsyntesehastighederne ved hjælp af samme sporstofprotokol som i periode 1. Vi har tidligere vist, at de to phenylalanin-sporstoffer giver samme resultater (70). Sporingsteknikken vil gøre os i stand til at måle de primære endepunkter for insulinrespons i leveren, dvs. endogen glucoseproduktion og syntetiske hastigheder af albumin og fibrinogen. Efter 4 timer vil hyperinsulinemi blive initieret ved infusion af insulin med en hastighed på 1,5 mu/kg•min, hvilket vil resultere i cirkulerende niveauer på ca. 200 uU/ml (5). Denne infusionshastighed var baseret på vores tidligere erfaring med insulininfusion hos forbrændte patienter (f.eks. 1-5). Vi forventer en betydelig variation i baseline insulinkoncentrationerne, således at hvis en lav infusionshastighed skulle anvendes, ville den resulterende "hyperinsulinemia" hos nogle patienter sandsynligvis være under baselinekoncentrationen hos andre. Som følge heraf har vi valgt en infusionshastighed, der vil resultere i en tydelig forskel mellem baseline og "hyperinsulinemiske" værdier. Yderligere, selvom vi under insulininfusionen forudser, at insulinkoncentrationer også vil være variable, vil vores endepunkter blive vurderet i forhold til størrelsen af ​​ændringen fra basislinjeværdien i hvert individ. Denne statistiske tilgang bør minimere bekymring vedrørende emnevariabilitet. Doseringen blev valgt, fordi vi tidligere har vist, at proteinmetabolisme reagerer på denne infusionshastighed (5), men at den er under den maksimalt effektive dosis (4). Blodglukosekoncentrationen vil blive overvåget gennem den anden periode, og glucose vil blive infunderet (om nødvendigt) for at opretholde glukosekoncentrationerne på basislinjeniveauet. Da baseline-koncentrationerne af glukose vil variere, betyder det, at under hyperinsulinemi vil glukosekoncentrationerne sandsynligvis være forskellige mellem forsøgspersoner, men vi har valgt denne tilgang, fordi det på denne måde kun er insulinkoncentrationen, der vil afvige mellem periode 1 og 2, hvilket forenkler tolkningen af ændringer i substrat- og proteinkinetik fra periode 1 til 2. Prøveudtagningsplanen vil være den samme som i periode 1, inklusive tidspunktet for biopsien (dvs. ved 4 timer af periode 2).

Benets blodgennemstrømning vil blive målt ved indocyaningrøn infusion, ad beskrevet tidligere (14). Indirekte kalorimetri for hele kroppen vil blive udført for at kvantificere hele kroppens kulhydrat- og fedtoxidation.