Redox-Ungleichgewicht und die Entwicklung von Mukoviszidose-Diabetes (Redoxy)

Ziel 1: Drei Gruppen von Probanden werden bewertet: 1. 27 CF-Kinder mit Klasse I-III-Mutationen im Alter von 1 bis 9 Jahren mit normaler Glukosetoleranz (NGT), 2. 27 altersangepasste Kontrollen mit NGT und 3. 15 CF Kinder mit CFTR-Mutationen (CFTR) der Klasse IV-VI im Alter von 1 bis 9 Jahren. Nach Einholung der informierten Zustimmung der Eltern werden die Probanden 10 Stunden lang über Nacht fasten und nichts essen oder trinken, außer Wasser. Die Kinder werden gebeten, alle kurzwirksamen Bronchodilatatoren vor Beginn des Studienbesuchs und alle langwirksamen Bronchodilatatoren für mindestens zehn Stunden vor Beginn des Studienbesuchs abzusetzen. Vor dem Studienbesuch erhalten die Eltern ein dreitägiges Ernährungstagebuch, in dem sie detailliert aufzeichnen, was jedes Kind während des Aufzeichnungszeitraums zu sich nimmt. Zu den Details gehören die Menge an Speisen oder Getränken und Markennamen sowie die Dosis der Pankreasenzymersatztherapie (PERT), die mit jeder Mahlzeit oder jedem Snack verabreicht wird. Der Aufzeichnungszeitraum umfasst zwei Wochentage und einen Wochenendtag. Den Kindern wird eine intravenöse (IV) Leitung gelegt und Blut entnommen, um den Redoxzustand von Plasmaglukose, Insulin und Cystein (CyS)/Cystin (CySS) zu messen. Dann erhält das Kind 1,75 g/kg bis maximal 75 g einer oralen Glukoselösung zu trinken und wird angeleitet, diese innerhalb von 10 Minuten zu trinken. Blut wird 30 Minuten nach der Glukoseinnahme für wiederholte Messungen des Glukose-, Insulin- und Redoxstatus entnommen. 2 Stunden nach der Glukoseinnahme wird Blut für wiederholte Messungen des Glukose-, Insulin- und Redoxstatus entnommen. Probanden, die das Protokoll abgeschlossen haben, werden aufgefordert, das Protokoll erneut zuzustimmen und es jährlich zu wiederholen, um ihren Grad an Glukoseintoleranz zu verfolgen und die Umwandlung in CF-Diabetes zu überwachen. Bei Kindern, die dazu in der Lage sind, wird vor dem oralen Glukosetoleranztest (OGTT) und unmittelbar nach Abschluss der 2-stündigen Blutentnahme auch Atemkondensat (EBC) gesammelt. EBC wird auf Cys/CySS-Redoxkopplung analysiert.

Ziel 2a: Vierundvierzig CF-Patienten im Alter von 12 Jahren oder älter mit NGT oder beeinträchtigtem Glukosewert werden einer Mahlzeit-Challenge unterzogen, wobei die Hälfte randomisiert eine Testmahlzeit mit einem hohen glykämischen Index und die andere Hälfte eine Mahlzeit mit einem niedrigen Index erhält. Die Probanden fasten über Nacht für 10 Stunden und nehmen außer Wasser nichts zu essen oder zu trinken. Die Probanden werden angewiesen, alle kurzwirksamen Bronchodilatatoren mindestens vier Stunden vor Beginn des Studienbesuchs und alle langwirksamen Bronchodilatatoren mindestens zehn Stunden vor Beginn des Studienbesuchs abzusetzen. Nach Einverständniserklärung werden die Teilnehmer zunächst einer indirekten Kalorimetrie zur Bestimmung des Ruhestoffwechsels und der Substratoxidation unterzogen; dies tritt nur bei Teilnehmern ab 16 Jahren auf. Dann wird eine intravenöse Leitung (IV) eingeführt; und ein iPro-Sensor, der für die kontinuierliche Glukoseüberwachung (CGM) platziert ist; Die Platzierung des CGM ist optional, da unsere Erfahrung mit diesem Protokoll zeigt, dass einige CF-Patienten sich nicht freiwillig für eine CGM-Platzierung, aber für eine IV-Platzierung entscheiden. Wenn der iPro-Sensor eingesetzt ist; es muss mindestens 60 Minuten vor der Basisblutentnahme angebracht sein, damit das iPro-Sensorgerät die interstitiellen Glukosespiegel genau erkennen kann. Blut wird zur Messung von Glukose, Insulin, Cys/CySS-Redoxstatus, Acylcarnitin, Gesamtcarnitin, Proteomik- und Metabolomanalyse bei Probanden ab 16 Jahren entnommen. Den Probanden im Alter von 12 bis 15 Jahren wird Blut zur Messung von Glukose, Insulin, Cys/CySS-Redoxstatus und Proteomik entnommen. Die Testperson wird dann angewiesen, innerhalb von zehn Minuten eine von zwei Testmahlzeiten zu sich zu nehmen. Die Probanden müssen die Mahlzeit vervollständigen. Die Mahlzeiten sind isokalorische Frühstücke, wobei eine Mahlzeit einen hohen glykämischen Index und eine eine niedrige hat. Die Nährstoffzusammensetzung jeder Mahlzeit beträgt 10 kcal pro kg, 50 % kcal aus Kohlenhydraten, 20 % kcal aus Protein und 30 % kcal aus Fett. Blut wird für wiederholte Messungen von Glukose, Insulin, CyS/CySS-Redoxzustand 1, 2 und 3 Stunden nach der Testmahlzeit bei allen Probanden entnommen. Blut wird für die Proteomik an der Grundlinie und nach 3 Stunden bei allen Probanden entnommen. Bei Studienbeginn und 2 Stunden nach der Mahlzeit wird zusätzliches Blut zur Messung von Acylcarnitin, Gesamtcarnitin und Metabolomik und Biomarkern im Zusammenhang mit dem Fettsäurestoffwechsel bei Probanden ab 16 Jahren entnommen. Nach der 3-stündigen Blutentnahme werden der Infusionsschlauch und der iPro-Sensor, falls platziert, abgesetzt. Nach Abschluss der 3-stündigen Blutabnahme zur Analyse der Körperzusammensetzung wird ein Ganzkörper-Dual-Energy-Röntgen-Absorptiometrie-Scan (DEXA) durchgeführt; Dieser Test wird nur bei Probanden ab 16 Jahren durchgeführt. Weibliche Teilnehmer müssen vor dem DEXA-Scan einen Urin-Schwangerschaftstest durchführen, um zu bestätigen, dass sie nicht schwanger sind. Wenn der Urin-Schwangerschaftstest der Teilnehmerin eine positive Schwangerschaft zeigt, wird der DEXA-Scan nicht abgeschlossen. Nach dem DEXA-Scan wird das Subjekt nach Hause entlassen. Vor ihrem Studienbesuch erhalten die Teilnehmer ab 16 Jahren Anweisungen zum Ausfüllen eines 3-tägigen Ernährungsprotokolls zur Schätzung der üblichen Nahrungsaufnahme als Teil ihrer Standard-CF-Versorgung.

Ziel 2b. Vierundvierzig CF-Patienten im Alter von 12 Jahren oder älter mit NGT oder beeinträchtigter Glukose werden zunächst einem Testgetränk unterzogen, wobei ein Testgetränk verwendet wird, das 60 % Fruktose und 40 % Glukose oder Fruchtsaft enthält, der eine Kombination aus Fruktose, Glukose und Saccharose enthält bei einer Dosis von 1,75 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht bis maximal 75 Gramm. Ein bis vier Wochen später haben alle Probanden einen oGTT, das heißt Einnahme von oraler Glukoselösung in einer Dosis von 1,75 Gramm pro Kilogramm bis maximal 75 Gramm. Von den 44 Probanden, die das Testgetränk trinken, wird 22 das Soda verabreicht, und 22 wird Fruchtsaft verabreicht. Die Probanden fasten über Nacht für 10 Stunden und nehmen außer Wasser nichts zu essen oder zu trinken. Die Probanden werden angewiesen, alle kurzwirksamen Bronchodilatatoren mindestens vier Stunden vor Beginn des Studienbesuchs und alle langwirksamen Bronchodilatatoren mindestens zehn Stunden vor Beginn des Studienbesuchs abzusetzen. Nach Erhalt der Einverständniserklärung wird den Teilnehmern eine intravenöse Leitung (IV) eingelegt. Zur Messung von Glukose, Insulin und Cys/CySS-Redoxstatus wird zu Studienbeginn oder bei null Minuten Blut entnommen. Die Testperson wird dann angewiesen, innerhalb von zehn Minuten ein Testgetränk zu trinken, entweder eine Testlimonade oder einen Fruchtsaft, das von dem forschenden Bioernährungswissenschaftler zubereitet wurde. Zur Messung von Glukose, Insulin und CyS/CySS-Redoxzustand werden ½ Stunde, 1 Stunde und 2 Stunden nach dem ersten Konsum des Testgetränks wiederholt Blutproben entnommen. Während des Studienbesuchs wird ein Fragebogen zur Getränkeaufnahme durchgeführt, um die Gesamtaufnahme des Patienten an gesüßten Getränken zu bewerten. Nach Abschluss des Besuchs wird der Teilnehmer für einen weiteren Besuch in ein bis vier Wochen für Wiederholungstests unter Verwendung der gleichen Richtlinien wie oben eingeplant, aber das zu verwendende Testgetränk ist eine Glukoselösung (Glucola), die für den Standard-OGTT verwendet wird. Das 75-Gramm-Glucola-Getränk wird zum Testen verwendet; die verabreichte Dosis wird bestimmt, indem das Gewicht des Patienten x 1,75 Gramm multipliziert wird; die verabreichte Dosis darf 75 Gramm nicht überschreiten. Die Probanden müssen das gesamte Getränk konsumieren. Blutproben werden zu Studienbeginn (vor der Glucola-Einnahme) entnommen und dann werden wiederholt Blutproben zur Messung von Glukose, Insulin und CyS/CySS-Redoxzustand ½ Stunde, 1 Stunde und 2 Stunden nach dem ersten Konsum des Glucola-Getränks entnommen . Das Einsetzen des kontinuierlichen Glukosemonitors ist während der Testgetränke-Challenge und des Redox-OGTT optional.