Threoninkrav hos voksne mænd med Crohns sygdom, der bruger IAAO

BAGGRUND De nuværende anbefalinger til diætreferenceindtag (DRI) for essentielle aminosyrebehov er baseret på anbefalinger til unge raske voksne og er ikke blevet direkte bestemt hos patienter med Crohns sygdom. Protein og aminosyrer er nøglekomponenter i vores kost. Efter at have defineret kravet til den essentielle aminosyre, Threonin hos raske voksne, der bruger IAAO, er efterforskerne nu i en ideel position til at definere behovene i sårbare befolkningsgrupper, såsom patienter med kroniske inflammatoriske tilstande, såsom Crohns sygdom (CD).

Dyreundersøgelser tyder på en stigning i threoninbehovet i Crohns- og colitis-modeller. Hvis dette også er sandt hos mennesker, kunne viden om threoninbehovet hos patienter med IBD give værdifuld information til forbedring af medicinsk ernæringsstyring af denne patientpopulation. Forbedret medicinsk ernæringsterapi kan sandsynligvis forkorte restitutionstiden og/eller øge perioden med remission hos patienter med IBD.

Metode:

Indikator Aminosyreoxidation

Hypotese:

Det er en hypotese, at behovet for threonin hos patienter med CD vil være højere end det threoninbehov, der tidligere er bestemt hos unge voksne ved hjælp af IAAO-metoden (19 mg/kg/d).

Mål:

1. At bestemme behovet for threonin hos patienter med CD ved hjælp af IAAO-teknikken; ved at måle oxidationen af ​​L-[1-13 C] phenylalanin til 13 CO 2 [F 13 CO 2] som svar på gradueret indtag af leucin.
2. For at sammenligne, på basis af kropsvægt og fedtfri masse, kravet afledt af denne undersøgelse med kravet til threonin bestemt tidligere hos unge voksne ved IAAO-metoden.

Emner:

Op til 10 klinisk stabile patienter med CD vil blive rekrutteret fra IBD Clinic på Mt. Sinai Hospital, Toronto, som vil blive identificeret af Dr. Mark Silverberg til denne undersøgelse og efterfølgende fulgt op på Clinical Research Center (CRC), Hospitalet for syge børn (SickKids), Toronto, Canada. Inden undersøgelsen begynder, vil deltagerne blive bedt om at besøge CRC (Room 5500 Hill Wing, Hospitalet for syge børn) for en forudgående vurdering af deres højde, vægt, fedtmasse, fedtfri masse, hvilestofskifte og medicinsk historie. Disse vurderinger vil tage omkring 3 timer at gennemføre. De skal have været fastet i 10 timer før vurderingen før undersøgelsen. Vi har brug for vurderingen før undersøgelsen for at beregne deres kostbehov til undersøgelsen og for at vurdere sundhedstilstanden.

Efter at have underskrevet samtykkeformularen vil forsøgspersonerne gennemføre screeningsprocedurerne (højde, vægt, fastende blodprøve og anamnesespørgeskema, BIA, hudfold og kalorimetri).

• De frivillige vil modtage økonomisk kompensation for de omkostninger, der påløber under deltagelse i undersøgelsen.
• Alle procedurer i undersøgelsen vil blive godkendt af Research Ethics Board hos SickKids.

Eksperimentelt design:

Det eksperimentelle design vil være baseret på den minimalt invasive IAAO-model til opsamling af åndedræt og urin i stedet for blod i løbet af studiedagen. Der vil maksimalt blive udført 50 IAAO-undersøgelser for at bestemme behovet for threonin hos patienter med CD. Der vil blive rekrutteret op til 10 mandlige patienter med CD. Hvert emne vil blive undersøgt for mindst 2 indtagsniveauer og op til maksimalt 5 forskellige indtagsniveauer af threonin. Hvert niveau af indtag vil blive tilfældigt tildelt til emner.

Ved forundersøgelsesvurderingen vil forsøgspersonens hvileenergiforbrug (REE) blive målt ved kontinuerlig, åben kredsløb indirekte kalorimetri, og kropssammensætning vil blive målt ved hudfoldstykkelse og bioelektrisk impedansanalyse (BIA). Forsøgspersoner vil også blive vejet ved præ-undersøgelsesvurderingen og ved starten af ​​hver IAAO-studiedag for at sikre nøjagtig ordination af diæter og isotoper og for at bekræfte vægtvedligeholdelse gennem hele undersøgelsen.

Hver undersøgelse vil bestå af en 2-dages tilpasningsperiode til en ordineret diæt i overensstemmelse med forsøgspersonens energibehov og 1-studiedag. Diæten vil give en passende mængde protein, på 1 g protein∙kg-1∙d-1. Den 2-dages tilpasningsperiode skal give kroppen mulighed for at tilpasse sig en passende mængde protein, da det har vist sig, at proteinkinetikken ændres uden det. Efter de 2 dages tilpasning er undersøgelsesdagen, hvor threoninindtag vil blive tilfældigt tildelt, og phenylalanin (Phe) kinetik vil blive målt ved brug af L-[1-13C]Phe. På denne dag vil VCO2 blive målt ved kalorimetri umiddelbart efter det 5. måltid i en periode på 20 minutter.

Diætindtag og eksperimentel kost:

3-dages protokol

• På dag 1 og 2 vil forsøgspersonen indtage en tilpasningsdiæt og på den 3. dag deltage i en 8-timers testperiode. Hver 3-dages protokol vil være adskilt med mindst en uge (udvaskningsperiode).
• Kostindtag i løbet af den 2-dages tilpasningsperiode før dag 3 IAAO-studiet vil blive givet i form af laktosefri milkshake (Scandishake) tilsat kulhydrat (SolCarb) og protein (beneprotein) for at opfylde forsøgspersonernes behov. Proteinet vil blive leveret fra scandishaken som mælkeprotein (kasein og valle) og give 1g.kg-1.day-1 proteinindtag. Totale kalorier vil blive givet som hvileenergiforbrug (REE) mål ved indirekte kalorimetri og ganget med 1,7. På tilpasningsdagene vil diæten blive leveret som fire isonitrogene, isokaloriske måltider fordelt jævnt over dagen.
• På undersøgelsesdagen (3. dag i hver 3-dages periode) vil diæten blive tilvejebragt som 8 timers isokaloriske, isonitrogene måltider bestående af en flydende formel og proteinfri cookies udviklet til brug i aminosyrekinetiske undersøgelser. Hvert måltid vil repræsentere 1/12 af forsøgspersonens samlede daglige behov. Nitrogenindholdet (protein) i kosten vil blive tilvejebragt i form af en krystallinsk aminosyreblanding baseret på aminosyresammensætningen af ​​æggeprotein. Energiindtaget på studiedagen vil blive givet som REE x 1,5.
• Tyrosin vil blive givet i overskud ved 40 mg/kg/dag
• Phenylalanin vil blive givet ved et konstant indtag på 20mg/kg/d.
• Threonin vil blive givet ved gradueret indtag, der spænder fra 3-45 mg/kg/d, og alaninniveauer vil blive justeret for at balancere de skiftende niveauer af leucin og sikre, at formler er isonitrogene.
• Et dagligt multivitamintilskud vil blive givet i løbet af studieperioden.
• Ingen anden mad eller drikke vil blive indtaget på tilpasningsdagene undtagen vand, 1 kop klar te eller 1 kop klar kaffe.
• I løbet af den 8-timers studiedag vil der ikke blive indtaget anden mad eller drikke bortset fra vand.

Studiedag

• Studiedagsdiæten vil blive opdelt i 8 isonitrogene, isokaloriske måltider, der hver repræsenterer en tolvtedel af det samlede forsøgspersons daglige behov.
• Om morgenen på hver studiedag vil forsøgspersonen indtage 4 af timemåltiderne derhjemme og derefter besøge forskningslaboratoriet. Forsøgspersonen vil derefter begynde at indtage de resterende 4 ud af de 8 isokaloriske måltider med timeintervaller.
• Op til 5 diæt-threonin-indtagsniveauer vil blive testet i tilfældig rækkefølge som nævnt under "eksperimentelt design".
• 1-13C phenylalanin vil blive givet som sporstof i det 5. måltid og fortsætte med at blive administreret med de resterende måltider.

Målinger af kropssammensætning

• Kropssammensætning vil blive bestemt ved bioelektrisk impedansanalyse (BIA og flere hudfoldstykkelsesmålinger i begyndelsen af ​​undersøgelsen under præ-undersøgelsesvurderingen. Fire hudfoldtykkelser (triceps, biceps, subscapular og suprailiac) vil blive målt for at opnå skøn over fedtmassen. BIA vil blive udført ved hjælp af en fastfrekvensanalysator (50 kHz; BIA model 101A: RJL Systems). Ligninger beskrevet tidligere vil blive brugt til at beregne FFM.

Isotopinfusionsprotokol:

• 1-13C phenylalanin vil blive brugt som isotop. Oral priming-dosis på 0,66 mg/kg vil blive indgivet med det femte måltid, og en peroral timedosis på 1,2 mg/kg/d vil begynde samtidig og fortsætte i 3 timer med måltid 6, 7 og 8. Der gives i alt 4 isotopdoser for at sikre, at baggrunden 13CO2 i åndedrættet når ligevægt
• Samtidig med indgivelsen af ​​priming-dosis af L-[13C]phe, vil der også blive givet en oral priming-dosis på 0,176 mg/kg bicarbonat (NaH13CO3).
• Mængden af ​​phenylalanin givet som isotop på undersøgelsesdagen vil blive trukket fra kostens phenylalanin for at opretholde det samlede diætindtag på 20 mg Phe/kg/d
• Tyrosinindtaget vil blive holdt på 40 mg∙kg-1∙d-1 for at sikre et overskud af tyrosin
• Ånde- og urinprøver udtages med jævne mellemrum før og efter sporstofferne er indtaget

Prøvesamling:

• Urin- og åndedrætsprøver vil blive indsamlet ved baseline og ved isotopisk steady state.
• Åndedrætsprøver vil blive indsamlet samtidigt med urinprøver.
• Fem baseline-åndedrætsprøver vil blive indsamlet 60, 45, 30, 15 minutter og lige før sporingsprotokollen begynder.
• Tre baseline urinprøver vil blive indsamlet 60, 30 minutter, og lige før sporingsprotokollen begynder.
• Fire plateau-åndedrætsprøver vil blive indsamlet hvert 15. minut 2,5 time efter sporingsprotokollen begynder.
• Tre plateau-åndedrætsprøver vil blive indsamlet hvert 30. minut 2,5 time efter sporingsprotokollens begyndelse
• Åndedrætsprøver vil blive indsamlet med forsøgspersoner, der trækker vejret ind i et Exetainers-plastikrør, og prøver vil blive opbevaret i præ-evakuerede glasrør ved stuetemperatur indtil analyse.
• Urinprøver vil blive opsamlet i Eppendorf-rør og opbevaret ved -20 ºC, indtil de analyseres for 1-13C phenylalaninberigelse.
• Satsen for CO2-produktion (VCO2) vil blive målt på hver testdag ved hjælp af et indirekte kalorimeter med ventileret emhætte ved måltid 5 for at kvantificere 13CO2-udskillelse i åndedrættet.

Prøveanalyse.

• Åndedræt: udløbet 13 CO2-berigelse vil blive målt med kontinuerligt flow isotopforhold massespektrometer (IRMS).
• Urin 1-13C phenylalanin berigelse vil blive analyseret ved gaskromatografi tandem massespektrometri (LC-MS-MS).

Estimering af isotopkinetik Flux af phenylalanin i hele kroppen vil blive beregnet som tidligere beskrevet i henhold til den stokastiske model af Matthews et al. Isotopisk steady state i sporstofberigelsen ved baseline og plateau vil blive repræsenteret som de uændrede værdier af L-[1-13C]phenylalanin i urin og 13CO2 i åndedræt.

Phenylalanin flux (umol/kg/time) vil blive beregnet ud fra fortyndingen af ​​oralt administreret 13C-phenylalanin i den metaboliske pool (ved steady state) ved at bruge berigelse af 13C-phenylalanin i urin. Forekomsthastigheden af ​​13CO2 i åndedrættet (F13CO2 umol/kg/h) efter oxidation af indtaget 13C-phenylalanin vil blive beregnet i henhold til modellen af ​​Matthews et al., ved at bruge en faktor på 0,82 til at tage højde for kuldioxid tilbageholdt i kroppens bikarbonatpulje. Hastigheden af ​​phenylalaninoxidation (umol/kg/h) vil blive beregnet ud fra F13CO2 og urin 13C-phenylalanin berigelse.

Statistisk analyse

En parret t-test vil blive brugt til at teste for: forskelle i FFM og procentdel af kropsfedt; forskelle i de to kropssammensætningsmetoder BIA og hudfold. ANOVA vil blive brugt til at teste for forskelle mellem de forskellige estimater af kropssammensætning (fedt og FFM), og korrelationsanalyse vil blive udført for at teste for associationer

Threoninindtag vil være fuldstændig randomiseret inden for forsøgspersoner, hvor mængden af ​​threoninindtag tjener som den primære behandlingseffekt. Effekten af ​​threonin på phenylalanin flux, oxidation og F13CO2 vil blive testet ved at bruge en blandet lineær model med emnet som en tilfældig variabel (PROC MIXED) ved at bruge SAS. Forskelle mellem individuelle fluxer vil blive sammenlignet af ANOVA med post hoc analyse ved brug af Bonferroni multiple-sammenligningstesten.

Threoninbehovet vil blive bestemt ved at anvende en bifasisk lineær regressionsoverkrydsningsanalyse for at bestemme brudpunktet (EAR) og efterfølgende beregne 95 % CI. Det gennemsnitlige threoninbehov vil blive estimeret ved at anvende en ikke-lineær mixed-effects model (PROC NLMIXED; SAS Institute) på oxidations- og F13CO2-dataene. Observationer inden for emner vil blive betragtet som statistisk afhængige.