En fysiologisk undersøgelse for at bestemme de enterale threoninkrav hos spædbørn i alderen 1 til 6 måneder (INFORALTHR)

INTRODUKTION

Threonin er en uundværlig AA, der skal komme fra kosten. Det er kritisk i produktionen af ​​muciner i tarmen (Law, Bertolo et al. 2007) og bidrager væsentligt til kollagen, elastin og tandemaljedannelse (Kramsch, Franzblau et al. 1971, Robinson, Lowe et al. 1975). Det nuværende tilstrækkelige indtag (AI) for threonin hos spædbørn foreslået af Institute of Medicine, Food and Nutrition Board i 2005 Dietary Reference Intakes (DRI'er) for makronæringsstoffer er baseret på en faktoriel tilgang på grund af manglen på afgørende empiriske data. Undersøgelser, der fører til bestemmelse af aminosyrebehov (AA) for spædbørn, brugte nitrogenanalyseteknikken og blev udført for over 20 år siden (Snyderman, Norton et al. 1959). Metodiske fremskridt har gjort det muligt at bestemme AA-krav hos mennesker med en mere præcis teknik (Zello, Wykes et al. 1995). Der er dog ikke rapporteret undersøgelser af threoninbehov hos spædbørn (1-6 mdr. gamle) med brug af de nyere stabile isotopmetoder.

For nøjagtigt at bestemme aminosyrebehovet er det nødvendigt at tilvejebringe en række aminosyreindtag. Af etiske årsager kan spædbørn ikke fodres med diæter med meget lav eller høj test af aminosyrer i længere perioder. Den minimalt invasive IAAO-metode, der oprindeligt blev udviklet hos voksne i vores laboratorium (Zello, Pencharz et al. 1993) og nu brugt internationalt (Huang, Hogewind-Schoonenboom et al. 2011) til at bestemme aminosyrebehov, overvinder dette problem. IAAO-metoden tager mindre end 24 timer at udføre og er blevet brugt sikkert til parenteralt fodrede nyfødte, enteralt fodrede nyfødte, børn og voksne.

Vores laboratorium bestemte det enterale behov for threonin hos smågrise (Bertolo, Chen et al. 1998), som var 0,42 g/kg/d. Vi er i stand til at ekstrapolere fra disse data og foreslår, at enteralbehovet for nyfødte vil være 84 mg/kg/d. I denne undersøgelse vil vi bestemme det enterale behov for det 1-6 måneder gamle spædbarn og forudsige, at da væksten aftager og proteinbehovet falder efter den første måned af livet, vil det enterale behov for spædbørn svare til DRI's AI på 73 mg /kg/d. Formålet med denne undersøgelse er således at bestemme det enterale threoninbehov hos spædbørn fra 1 til 6 måneders alderen med IAAO-metoden.

EMNER OG METODER

Emner: I alt 18 undersøgelser vil blive udført, hvor deltagerne vil blive randomiseret til 1 ud af 18 test threonin indtag. Spædbørn mellem 1 og 6 måneder vil blive rekrutteret fra den indlagte post-kirurgiske population på Hospital for Sick Children (SickKids), Toronto, Canada. Deltagere kan være berettiget til at deltage i mere end én undersøgelsesindtagelse efter tilmelding, og bliver derfor randomiseret til en anden threoninindtagelse. Alle undersøgelsesprocedurer og samtykkeformularer vil have godkendelse af det forskningsetiske råd hos SickKids. Tilladelse til at tilmelde spædbørnene i undersøgelsen vil blive indhentet fra den behandlende kirurg, og der vil blive indhentet skriftligt informeret samtykke fra en eller begge forældre/værger. Rekruttering af patienter forventes påbegyndt i december 2015. Studiet er registreret hos clinicaltrials.gov # NCT02364843.

Spædbørn vil blive inkluderet i undersøgelsen, hvis de er i alderen 1 til 6 måneder, er født mellem 32 uger og 43 ugers svangerskabsalder, er klinisk stabile som bestemt af normale blodværdier og vitale tegn og er indlagte patienter, der er bliver fodret via nasogastrisk (NG-), jejunal (NJ- eller J-) eller gastrisk (G-) sonde. Spædbørn vil blive udelukket, hvis de får supplerende ilt, er mekanisk ventileret, har nogen endokrine eller genetiske anomalier, der kan påvirke protein- og AA-metabolismen, eller får medicin, som kan påvirke protein- og AA-metabolismen (f. Kortikosteroidbehandling).

Eksperimentelt design og studiekost

Undersøgelsesdesignet er det minimalt invasive IAAO-design, som er baseret på det koncept, at fordi AA'er ikke lagres i kroppen, afgør indtagelsen af ​​diætessentielle AA'er i forhold til deres anvendelse til proteinsyntese, om de oxideres eller inkorporeres i protein. Når indtaget af en uundværlig AA er begrænset, er de andre uundværlige AA'er i overskud og oxideres, fordi de ikke kan inkorporeres i protein som tidligere beskrevet (Zello, Pencharz et al. 1993). Hver undersøgelse vil finde sted over en periode på 18 - 24 timer efter bekræftelse fra spædbarnets kliniske diætist om, at et passende enteralt indtag af protein og ikke-proteinenergi fra spædbarnets foder er blevet leveret over 24 til 48 timer forud for undersøgelsesdagen. På den ene undersøgelsesdag (varigheden vil være mindre end 24 timer; se fig. 1), vil spædbarnet modtage en modermælkserstatning fremstillet af en kommerciel proteinfri enteral formel (Pro-Phree), som tilfører en kendt mængde kulhydrat, fedt , mineraler, sporstoffer og vitaminer, der er passende for et spædbarn, og som vil blive tilsat en AA-blanding. Aminosyrer vil blive tilsat i modermælksmønsteret som følger i mg·kg-1·d-1: Lys 207, Met 48, Leu 288, Ile 165, Val 165, Phe 126, Try 51, His 63, Tyr 156 , Arg 69, Pro 240, Cys 51, Gly 69, Ala 114, Ser 150, Asp 270, Glu 534 (WHO 2007). Hvert spædbarn vil modtage et forskelligt indtag af Threonin pr. undersøgelse, og de 18 indtag for de 18 spædbørn vil falde på et kontinuum mellem 15 og 130 mg·kg-1·d-1. Da indtaget af threonin er varieret, vil formlerne blive bibeholdt som isonitrogene ved at variere indtag af alanin, som er en uundværlig AA. Aminosyreblandingen vil blive sat gennem et 0,22 µ filter for at sikre, at den er steril og patogenfri. Dette er et ekstra sikkerhedstrin, som ikke udføres med kommercielle formuleringer, men som blev udført med vores parenterale løsninger, når vi studerede Threonin- og Lysinbehov hos parenteralt fodrede spædbørn (Chapman 2009, 2010). Kombination af AA-blandingen og den kommercielt fremstillede Pro-Phree-formulering vil blive udført i hospitalets Formelrum i henhold til deres standard operationsprocedure (SOP) retningslinjer for klinisk formuleringsforberedelse. Spædbørnene vil modtage undersøgelsesformlen via deres sonde eller en kombination af sondeernæring og oralt foder, i løbet af den 18-24 timers undersøgelsesperiode som bestilt af den kliniske diætist.

Et stabilt isotopsporstof i forskningskvalitet, fremstillet af Cambridge Isotope Laboratories (CIL), Maine, USA, vil blive brugt til at måle oxidation eller proteinaflejring som reaktion på de varierende indtag af threonin. Den stabile isotop er en aminosyre er L-[1-13C]Phenylalanin, og indgives sammen med spædbarnets foder i en dosis på 15 µ·kg-1/h-1. Denne stabile isotop findes hos alle mennesker som 1 % af den samlede procentdel af aminosyren phenylalanin, og selve den stabile isotop er blevet brugt med succes og uden skade, når den gives intravenøst ​​til spædbørn i 4 tidligere undersøgelser udført på Hospital for Sick Children, Toronto Canada (Roberts 2001; Courtney Martin 2008; Chapman 2009, 2010).

Vi bruger en undersøgelsesprotokol, der giver spædbarnet tilstrækkelig tid til at nå en steady state med den stabile 1-13CPhenylalanin-isotop over baseline-værdier som bestemt af vores parenterale undersøgelser af spædbørn (Chapman 2009, 2010). Vi vil udføre de første to undersøgelser med kun den phenylalanin-stabile isotop. Hvis vi ved analyse finder ud af, at vi ikke ser tilstrækkelig forskel mellem baseline- og steady state-niveauerne af den 1-13CPhenylalanin stabile isotop, så vil vi introducere en engangsdosis af 13C-natriumbicarbonat (NaH13CO2) ved 14 μmol kg- 1 indgivet af NG/G-rør for at tillade os at se en differentiering mellem spædbarnets naturligt forekommende 1-13CPhenylalanin og den mængde, vi administrerer med formelen. Vi mener ikke, at vi bliver nødt til at bruge bikarbonat-isotopen, men har tilføjet vores protokol til godkendelse, hvis brugen bliver nødvendig. Det bruges rutinemæssigt af en gruppe videnskabsmænd i Holland, som også studerer spædbørns aminosyrebehov, og som ikke har rapporteret problemer med administrationen (Hogewind-Schoonenboom 2014)

De stabile isotopsporstoffer er mærket "Kun til forskningsbrug" og er acceptable til brug hos mennesker i alle aldre, hvilket vil blive bekræftet af isotop-fremstillingsvirksomheden, som vil give et analysecertifikat med test for kemisk renhed, tilstedeværelse, hvis nogen, af tungmetaller (i ppm) og mikrobiologiske tests inklusive pyrogener. Begge isotoper vil blive tilberedt i diætkøkkenet på hospitalet på tidspunktet for udarbejdelsen af ​​undersøgelsesformlen under de samme SOP-retningslinjer som kliniske diæter.

Prøveindsamling og analyse

Åndedrætsprøver og urin vil blive indsamlet for at bestemme ændringer i spædbørns reaktion på undersøgelsens diæt. Tre baseline åndedræts- og urinprøver vil blive indsamlet før introduktionen af ​​undersøgelsesdiæten. Fire plateau-åndedræts- og urinprøver vil blive indsamlet hver time begyndende 12-18 timer efter introduktionen af ​​de stabile isotopmærkede sporstoffer af forskningskvalitet. Åndedrætsprøver vil blive indsamlet ved hjælp af en Carbon Dioxide Analyzer Cart, som er ens i design og brug som en klinisk testanordning kaldet et Calorimeter. Begge enheder bruger et ventileret emhættesystem, hvorunder spædbørn sover eller hviler, og VCO2 måles. Hver udåndingsprøve vil blive opsamlet over en periode på 10 minutter ved at boble udåndingsvandet ind i en tilbagesvaler og fange åndedrættet i et reagensglas. Udåndingsprøverne vil blive målt med et kontinuerligt flow isotopforhold massespektrometer. Urinprøver vil blive indsamlet ved at placere vatkugler i spædbarnets bleer og analyseret på et tandem massespektrometer.

Statistisk analyse

Effekten af ​​threoninindtag på phenylalanin flux, oxidation og F13CO2 vil blive testet ved at bruge variansanalyse med PROC GLM proceduren (SAS version 9.4). Estimater af det gennemsnitlige threoninindtag vil blive udledt ved brudpunktsanalyse af frigivelseshastigheden af ​​13CO2 (F13CO2) data ved brug af en 2-faset lineær regressionsoverkrydsningsmodel. Brydepunktet vil blive beregnet ved hjælp af de blandede modeller og regressionsproceduren for SAS, hvor linjens hældning ikke er signifikant forskellig fra nul. Statistisk signifikans vil blive fastsat til P<0,05.

Regressionsanalysevariabler er threonin som den uafhængige variabel og F13CO2 og phenylalaninoxidation som de afhængige variable. Udvælgelsen af ​​den bedste model vil blive bestemt af faktorer, der relaterer til tilpasning (betydning af modellen og r2) og estimater af variation omkring modellen (CV og SE for estimatet). Populationens anbefalede kosttilskud vil blive estimeret ved at bestemme de øvre 95 % konfidensgrænser for breakpoint-estimatet.