Jod-129-Tracer-Methode zur Untersuchung des menschlichen Jodstoffwechsels

Experimentelles Design. Das experimentelle Design dieser Pilotstudie sieht die Verabreichung einer physiologischen oralen Dosis von 12 µg 129I (dem Tracer) bei gesunden Erwachsenen vor, verbunden mit einer quantitativen Messung der Tracerkonzentration in Plasma-, Urin- und Stuhlproben, die vor und nach der Tracer-Verabreichung entnommen wurden . Eine Einzeldosis von 12 µg 129I entspricht einer Aktivität von 78,5 Bq und einer Exposition bei Erwachsenen von etwa 0,16 mSv für das Zielorgan Schilddrüse. Die Baseline-Plasmaprobe wird unmittelbar vor der Verabreichung des Tracers (-5 min) entnommen, und Nachuntersuchungsproben werden nach 15, 30, 45, 60 und 90 min sowie nach 2, 4, 8, 24, 48 entnommen , 72 und 96 Stunden nach der Tracer-Verabreichung. Vollständiger Urin wird über einen Zeitraum von 8 Tagen gesammelt: Ausgangsproben 1 Tag vor der Tracer-Dosis (Tag 3) und Folgeproben 7 Tage danach (bis Tag 10). In ähnlicher Weise wird am Tag vor der Tracer-Dosis (Tag 3) sowie an den 3 folgenden Tagen (bis Tag 6) eine vollständige Stuhlsammlung durchgeführt. An Tag 20 und 40 (Nachsorge) werden Blutentnahmen und Punkturinsammlungen wiederholt, um die ausgewaschene Phase zu bestätigen. Basislinienproben werden für die Basislinienkorrektur von Proben nach der Verabreichung verwendet. Um die Schwankungen in der Reaktion für diesen Pilotversuch zu minimieren, nehmen die Teilnehmer während der ersten 6 Tage des Versuchs eine standardisierte Diät zu sich und führen während der letzten 4 Tage des Versuchs ein Ernährungstagebuch. Nach entsprechender Aufbereitung werden Plasma-, Urin- und Stuhlproben zur Tracer-Quantifizierung (Bestimmung der 129I-Masse auf 127I-Masse; 127I ist das natürlich vorkommende Jod) analysiert. Aus diesen Daten werden wir pharmakokinetische Kurven des Auftretens und der Clearance von Tracern in Blut, Urin und Stuhl erstellen und wir werden Raten und Zeitpunkte der Absorption, Retention und Ausscheidung von menschlichem Jod ableiten. Darüber hinaus wird die Jodspeziation mittels Jodspeziation basierend auf einer Chromatographiemethode gekoppelt mit ICP-MS zur direkten Massenquantifizierung von Jodspezies als anorganisches Jod im Plasma (PII) und proteingebundenes Jod (PBI) durchgeführt. Dies wird zusätzliche Informationen über die getrennte Pharmakokinetik von metabolisiertem und nicht metabolisiertem 129I liefern. Da die Aufnahme durch die Schilddrüse eine Determinante für den Anteil des Tracers ist, der zurückgehalten wird, ist die Charakterisierung der Schilddrüsenfunktion der Teilnehmer wichtig, um mögliche Schwankungen der berechneten Retention bei unseren Probanden und Thyreoglobulin und Schilddrüsenhormonen im Vollblut zu kontrollieren beurteilt werden.

Methoden der Analyse. Die Tracerkonzentration in Plasma, Urin und Stuhl wird mit einem hochauflösenden Multikollektor-ICP-MS mit Isotopenverdünnungsanalyse (IDA) unter Verwendung eines Tellur-internen Standards nach Probenaufschluss gemäß einer kürzlich in unserem Labor entwickelten Methode gemessen [Dold et al, Schilddrüse 2015]. Für die zusätzliche Speziation von 129I im Plasma wird die Analyse mittels ionenchromatographischer ICP-MS-Analyse (IC-ICP-MS) beim Bundesamt für Lebensmittelsicherheit und Veterinärwesen, Schweiz, durchgeführt. Die Jodkonzentration im Urin wird in unserem Labor mittels der Sandell-Kolthoff-Reaktion [Pino et al, Clin Chem 1996, 42:239-243] gemessen. Thyreoglobulin wird mit einer kürzlich in unserem Labor entwickelten ELISA-Methode mit getrockneten Blutproben bestimmt [Stinca et al, Thyroid 2015, 25:1297-1305]. Die Schilddrüsenhormone werden vom Universitätsspital in Zürich, Schweiz, unter Verwendung einer DELFIA-Methode (dissoziationsverstärkter Lanthanoid-Fluoreszenz-Immunoassay) gemessen. Der Jodgehalt in der standardisierten Ernährung wird in unserem Labor mittels ICP-MS-Analyse gemessen und die Daten aus den Ernährungstagebüchern werden mit der Ernährungssoftware EBIS-Pro (Universität Hohenheim) ausgewertet.

Datenanalyse und -auswertung. Die durch diese Pilotstudie generierten Daten werden verwendet, um pharmakokinetische Kurven des Auftretens und der Clearance von Tracern in den gesammelten Proben (Gesamtplasma, Plasma-PII-Fraktion, Plasma-PBI-Fraktion, Urin, Stuhl) zu erstellen. Die Kurven werden durch Anpassen eines LOESS-Multiple-Regressionsmodells, einer nichtparametrischen, lokal gewichteten Scatterplot-Glättung der Tracer-Konzentration in Proben als Funktion der Zeit, erstellt und liefern einen Unsicherheitsbereich, um die pharmakokinetischen Muster und die Variabilität der Reaktion des Tracers visuell darzustellen. Für die Auswertung von Tracer-Kinetikmustern werden wir klassische pharmakokinetische Modellierungsparameter generieren, einschließlich maximaler Tracer-Konzentration (cmax), Zeit bei maximaler Tracer-Konzentration (Tmax), Eliminationsgeschwindigkeitskonstante (ke), Absorptionsgeschwindigkeitskonstante (ka) und Fläche unter der Kurve (AUC), unter Verwendung der Simulationsanalyse- und Modellierungssoftware SAAM II (University of Washington). Die gesamte Tracerretention wird als Gesamtaufnahme des Tracers – Gesamtausscheidung des Tracers (AUCurin + AUCstool) berechnet. Die gesamte Tracer-Absorption wird als Gesamt-Tracer-Aufnahme – Gesamt-Tracer-Erscheinung als anorganisches Jod im Plasma (AUCPII) berechnet. Die Optimierung der Verfahren zur routinemäßigen Anwendung dieser Methode wird hauptsächlich die Definition von Mindestanforderungen an die probenspezifische Probenahmedauer (Anzahl der Tage) nach der Verabreichung der Tracer-Dosis umfassen. Dies wird anhand von ROC-Kurven bewertet.

Erwarteter Output und Bedeutung/erwartete Auswirkung. Diese Studie wird die erste sein, die 129I als biologischen Tracer beim Menschen verwendet. Einmal entwickelt, würde die Verfügbarkeit dieser neuartigen Methode ein einzigartiges Werkzeug bieten, um mehrere Schlüsselprobleme in Bezug auf den menschlichen Jodstoffwechsel und die Schilddrüsenfunktion anzugehen. Dazu gehören die genaue Definition des Jodbedarfs für wichtige Lebensphasen, die Untersuchung einer möglichen Hochregulierung der Jodaufnahme bei Jodmangel, die Aufnahme und der Umsatz von Jod in der Schilddrüse bei unterschiedlichem Jodstatus, die Beurteilung des Jodtransfers von Plazenta und Muttermilch sowie die Bewertung der Bioverfügbarkeit von Jod aus verschiedenen Lebensmitteln. Somit könnte dieses Projekt erhebliche langfristige Auswirkungen im Bereich Jod und Schilddrüse haben.