Glykogen Opbevaring Sygdom Breath Test Undersøgelse

Formål: Glykogenopbevaringssygdom type I (GSD I), også kendt som Von Gierkes sygdom, er forårsaget af mangel på glucose-6-phosphatase (G6Pase) enzym, der påvirker 1:100.000 fødsler på verdensplan. Derfor resulterer mangel på dette enzym i akkumulering af glykogen i leveren og utilstrækkelig produktion af glucose, hvilket fører til fastende hypoglykæmi. Diætbehandling for GSD I er baseret på tilførsel af komplekse kulhydrater med små hyppige måltider og brug af ukogt majsstivelse (UCCS). Glycosade® (modificeret majsstivelse) har vist lovende at opretholde normale blodsukkerkoncentrationer hos personer med GSD I. Det primære dilemma i diætbehandlingen af ​​GSD I er imidlertid valget af de eksogene kulhydratkilder for at opnå en ønskelig metabolisk kontrol og forebygge hypoglykæmi. Derudover var de tidligere undersøgelser invasive, hvilket krævede adskillige blodprøver, lange studiedage (~10 timer) og kunne ikke tilbyde mekanistiske detaljer om glukosemetabolisme hos forsøgspersoner med GSD I. Der er således behov for at udvikle en minimalt invasiv metode til at undersøge glukosemetabolisme og måle udnyttelsen af ​​forskellige kulhydratkilder direkte hos forsøgspersoner med GSD I og sunde kontroller. Denne enkle udåndingstest vil hjælpe med at individualisere behandlingen og skræddersy kulhydratforsyningen hos personer med GSD I.

Hypotese: 1) Efterforskere antager, at oxidationen af ​​13CO2 fra U-13C-glucose kan påvises i udåndingsluften; and13CO2 oxidation vil være et følsomt mål til at undersøge glukose oxidation/metabolisme.

2) Efterforskere antager, at 13CO2-oxidation fra Glycosade® vil have lavere peak berigelse (Cmax) sammenlignet med andre kulhydratkilder UCCS hos patienter med GSD I og raske kontroller.

Begrundelse: Vanskeligheden ved ernæringsmæssig behandling af GSD I er at bestemme den bedste type kulhydrat, der skal gives for at undgå hypoglykæmi. Derfor skal glukosemetabolisme og udnyttelse af forskellige kulhydrater måles ved hjælp af minimalt invasive test.

Mål: 1) Vores første mål er at etablere brugen af ​​U-13C-glucose udåndingstest (13C-GBT) og dens oxidation til 13CO2 som en minimalt invasiv teknik til at undersøge in vivo glukoseoxidation i raske kontroller.

2) Vores andet mål er at måle udnyttelsen af ​​forskellige eksogene kulhydratkilder: UCCS og voksmajs-majsstivelse Glycosade® med forlænget frigivelse hos raske kontroller og patienter med GSD I ved hjælp af en minimalt invasiv 13C-GBT.

Forskningsmetode: Projektet består af to eksperimenter.

Eksperiment 1 - Pilotundersøgelse til at etablere brugen af ​​U-13C-Glucose Breath Test (13C-GBT) i sunde kontroller A. Pre-study Day Protocol Der vil blive indhentet skriftligt informeret samtykke fra deltagerne før deltagelse i undersøgelsen. Alle deltagere vil blive bedt om at faste natten over (~ 12 timer) og vil blive bedt om at komme til Klinisk Forsknings- og Evalueringsenhed til en foreløbig vurdering (før-undersøgelsesdag) for at måle grundlæggende antropometri (vægt og højde), kropssammensætning og hvile energiforbrug (REE). Vægt og højde vil blive målt ved hjælp af henholdsvis en digital vægt og et stadiometer. REE vil blive målt ved kontinuerlig, åben-kredsløb indirekte kalorimetri (CareFusion Vmax Encore, VIASYS), som vil blive kalibreret før brug. Total energiforbrug (TEE) og basal metabolisk hastighed (BMR) er forbundet med fedtfri masse (FFM); derfor vil kropssammensætning blive bestemt ved hjælp af bioelektrisk impedansanalyse (BIA) (Quantum IV RJL-systemer). BIA måler modstand, reaktans og impedans ved at anvende elektroder placeret ved højre håndled og højre ankel. Tre aflæsninger for modstand, reaktans og impedans vil blive taget for hver deltager - derefter vil gennemsnittet af disse aflæsninger blive brugt til at bestemme FFM og fedtmasse (FM). FFM og FM vil blive beregnet ved hjælp af producentens softwaresystem (RJL Systems, Body Composition Analysis V.2.1). Et generelt spørgeskema vil blive brugt i løbet af forundersøgelsesdagen for at give en klar idé om sygehistorie, ernæringsstatus, tilskudsindtag og fysisk aktivitet. Endelig vil der blive uddelt 3-dages kostjournaler til deltagerne for at registrere madforbruget i to dage i løbet af ugen og en dag i weekenden.

B. To-dages diætstandardisering I løbet af de to dage forud for undersøgelsen vil forsøgspersonerne indtage en afbalanceret diæt indeholdende mindst 150 g kulhydrat. Denne diæt bestod af hverdagsfødevarer, men der vil blive givet en oversigt til forsøgspersoner for at sikre tilstrækkelighed baseret på fødevarer, der almindeligvis spises.

C. Studiedagsprotokol Til pilotundersøgelse vil 10 raske voksne (19-35 år) gennemgå 13C-GBT-protokoller i to separate undersøgelsesdage som et bevis på princippet, én gang uden oral isotopdosis og én gang med oral isotopdosis (U -13C-glucose), hver undersøgelse adskilt med ≥ 1 uge. Således vil 10 raske voksne blive undersøgt for i alt n = 20 undersøgelser. Efter indhentet informeret samtykke fra forsøgspersonen vil forsøgspersonen blive optaget i undersøgelsen. Deltageren ankommer til undersøgelsesdagen efter faste (~ 4 timer) for at standardisere målinger på Clinical Research and Evaluation Unit (CREU) på BC Children's Hospital. Grundlæggende antropometriske målinger (kropsvægt og højde) vil blive indsamlet, og et kort studiedags spørgeskema vil blive administreret for at indsamle information om medicinsk, kost og fysisk aktivitetshistorie. 2 Baseline-åndedrætsprøver vil blive indsamlet for at bestemme naturlig baggrund 13C-overflod. Forsøgspersonerne vil på undersøgelsesdag 1 modtage glukose (75 g/dag) opløst i sterilt vand, undersøgelsesdag 2 U-13C-glucose (75 mg/dag) (99 atom% 13C berigelse, Cambridge Isotope Laboratories Inc., Andover, MA) med glucose (75 g/dag) opløst i sterilt vand.

Forsøgspersonerne vil forblive fastende og hvile i CREU i hele undersøgelsesperioden for at eliminere variabilitet i CO2-produktion. Åndedrætsprøver i firdobbelte prøver vil blive indsamlet ved 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, 200, 220 og 240 minutter efter oral administration af glucose. Under studiebesøget vil hastigheden af ​​kuldioxidproduktion (VCO2) blive målt i 20 minutter, to timer (120 minutter) efter den orale glukosedosis ved hjælp af et indirekte kalorimeter (Vmax Encore, Viasys Healthcare Inc. Yorba Linda, CA). Vurdering af kropssammensætning vil blive udført ved hjælp af Bioelectrical Impedance Analysis (BIA-Quantum IV, RJL Systems, MI). BIA beregnet modstand, reaktans og impedans ved at anvende elektroder ville blive placeret ved højre håndled og ankel. Tre aflæsninger for modstand, reaktans og impedans vil blive taget for hvert individ, hvorefter gennemsnittet af disse aflæsninger vil blive brugt til at bestemme fedtfri masse (FFM) og fedtmasse (FM). FFM og FM vil blive beregnet ved hjælp af producentens softwaresystem (RJL Systems, Body Composition Analysis V.2.1). Fingerprikkede blodsukkerprøver vil blive vurderet i begyndelsen og hver time indtil slutningen af ​​undersøgelsesdagen ved hjælp af glucometer (One Touch® Ultra®, LifeScan, Inc.).

Prøveindsamling og analyse: Åndedrætsprøver vil blive indsamlet ved hjælp af udåndingsposer (engangsopsamlingsposer, EasySampler System, QuinTron Instrument Company, Inc. Milwaukee, WI) i engangsglas Exetainer®-rør (Labco Limited, Buckinghamshire, UK) ved hjælp af en indsamlingsmekanisme der tillader fjernelse af dødt luftrum. Åndedrættet berigelse af 13CO2 vil blive målt ved hjælp af isotopforhold massespektrometer (IRMS).

Statistisk analyse Emnets karakteristika vil blive udtrykt som middelværdien (SD). 13C-glukoseoxidation som 13CO2 vil være det primære mål, da dette bedst beskriver hele kroppens oxidationskapacitet for glucose. Areal under kurven (AUC) for hvert forsøgspersons 13CO2-oxidation fra t0 til t240, tiden til at nå maksimal 13CO2-oxidation (tmax) og den maksimale topberigelse i13CO2-oxidation (Cmax) vil blive beregnet. En analyse med gentagne foranstaltninger ved brug af begrænset maksimal sandsynlighedsestimation vil blive brugt til at få de estimerede parametre med MIXED-proceduren ved hjælp af SAS-software (SAS/STAT; Version 9.2). En parret t-test vil blive brugt til at sammenligne 13CO2-oxidationen på hvert tidspunkt uden og med U-13C-glukose. Alle værdier vil blive præsenteret for de enkelte fag, og signifikansen er sat til P<0,05. Statistisk analyse vil blive udført ved hjælp af GraphPad Prism 4.0 (GraphPad Software Inc, CA).

Eksperiment 2 - Minimalt invasiv 13C-glukose-åndedrætstest til måling af udnyttelsen af ​​forskellige eksogene kulhydratkilder hos raske kontroller og forsøgspersoner med glykogenopbevaringssygdom type I Til indledende sæt undersøgelser, 10 raske børn (5-18 år) og 10 raske voksne ( 19-35 år) vil gennemgå 13C-GBT fire gange. Derefter vil 3 børn og 5 voksne med GSD I blive rekrutteret på 4 separate studiedage fra vores pædiatriske og voksne metaboliske klinik på henholdsvis BC Children's og Vancouver General Hospital (hvis rekruttering er en udfordring, planlægger vi at henvende os til klinikker i hele Canada). Efter faste (~ 4 timer for raske kontroller og 2 timer for GSD I) vil forsøgspersoner på undersøgelsesdag 1 modtage UCCS (2 g/kg/dag), undersøgelsesdag 2- U-13C-glukose (75 mg for voksne; 1,5 mg/kg for børn) (99 atom% 13C berigelse, Cambridge Isotope Laboratories Inc., Andover, MA) med UCCS (2 g/kg/dag), undersøgelsesdag 3 - voksmajs-majsstivelsen Glycosade® (2 g/) kg/dag) (Vitaflo International Ltd, Liverpool, England), og på undersøgelsesdag 4- U-13C-glukose (75 mg for voksne; 1,5 mg/kg for børn) med Glycosade® (2 g/kg/dag) opløst i sterilt vand. På hver undersøgelsesdag vil udåndingsprøver blive indsamlet hvert 20. min. i 240 min. Hastigheden af ​​CO2-produktion vil blive målt 120 minutter efter oral dosis ved hjælp af indirekte kalorimetri. Blodglukose vil blive målt ved hjælp af glukometer, og blodprøver med fingerprikker vil blive vurderet i begyndelsen og hver time indtil slutningen af ​​undersøgelsesdagen. Procentdelen af ​​testkulhydrater udåndet, da 13CO2 vil blive målt over en 4 timers periode.

Statistisk analyse Emnets karakteristika vil blive udtrykt som middelværdien (SD). 13C-glukoseoxidation som 13CO2 vil være det primære mål, da dette bedst beskriver hele kroppens oxidationskapacitet for glucose. Areal under kurven (AUC) for hvert individs 13CO2-oxidation fra t0 til t240, tiden til at nå maksimal 13CO2-oxidation (tmax) og den maksimale topberigelse i13CO2-oxidation (Cmax) vil blive beregnet for UCCS og Glycosade®. Værdierne opnået fra kulhydratkilderne vil blive sammenlignet ved at bruge en to-halet parret t-test. Signifikans vil blive sat til P<0,05.

Statistisk analyse vil blive udført ved hjælp af GraphPad Prism 4.0 (GraphPad Software Inc, CA).