Threoninbedarf bei erwachsenen Männern mit Morbus Crohn unter Verwendung von IAAO

HINTERGRUND Die aktuellen Empfehlungen zur Dietary Reference Intake (DRI) für den Bedarf an essentiellen Aminosäuren basieren auf Empfehlungen für junge gesunde Erwachsene und wurden nicht direkt bei Patienten mit Morbus Crohn bestimmt. Proteine ​​und Aminosäuren sind Schlüsselkomponenten unserer Ernährung. Nachdem die Ermittler den Bedarf an der essentiellen Aminosäure Threonin bei gesunden Erwachsenen anhand der IAAO definiert haben, befinden sie sich nun in einer idealen Position, um den Bedarf bei anfälligen Bevölkerungsgruppen wie Patienten mit chronisch entzündlichen Erkrankungen wie Morbus Crohn (CD) zu definieren.

Tierexperimentelle Studien deuten auf eine Erhöhung des Threoninbedarfs in Morbus-Crohn- und Colitis-Modellen hin. Wenn dies auch beim Menschen zutrifft, könnte die Kenntnis des Threoninbedarfs bei Patienten mit CED wertvolle Informationen zur Verbesserung des medizinischen Ernährungsmanagements dieser Patientenpopulation liefern. Eine verbesserte medizinische Ernährungstherapie könnte wahrscheinlich die Genesungszeit verkürzen und/oder die Remissionszeit bei Patienten mit CED verlängern.

Methode:

Indikator Aminosäureoxidation

Hypothese:

Es wird angenommen, dass der Bedarf an Threonin bei Patienten mit Zöliakie höher sein wird als der Threoninbedarf, der zuvor bei jungen Erwachsenen mit der IAAO-Methode (19 mg/kg/d) bestimmt wurde.

Ziele:

1. Bestimmung des Bedarfs an Threonin bei Patienten mit Zöliakie unter Verwendung der IAAO-Technik; durch Messen der Oxidation von L-[1-13 C]-Phenylalanin zu 13 CO 2 [F 13 CO 2] als Reaktion auf eine abgestufte Aufnahme von Leucin.
2. Vergleich des aus dieser Studie abgeleiteten Bedarfs anhand des Körpergewichts und der fettfreien Masse mit dem zuvor bei jungen Erwachsenen nach der IAAO-Methode ermittelten Bedarf an Threonin.

Themen:

Mark Silverberg wird bis zu 10 klinisch stabile Patienten mit CD aus der IBD-Klinik am Mt. Sinai Hospital in Toronto rekrutieren, die von Dr für kranke Kinder (SickKids), Toronto, Kanada. Vor Beginn der Studie müssen die Teilnehmer das CRC (Raum 5500 Hill Wing, The Hospital for Sick Children) aufsuchen, um vor der Studie ihre Größe, ihr Gewicht, ihre Fettmasse, ihre fettfreie Masse, ihren Ruheumsatz und ihre medizinische Versorgung zu beurteilen Geschichte. Diese Bewertungen dauern etwa 3 Stunden. Sie müssen vor der Beurteilung vor der Studie 10 Stunden lang nüchtern gewesen sein. Wir benötigen die Beurteilung vor der Studie, um ihre Ernährungsanforderungen für die Studie zu berechnen und den Gesundheitszustand zu beurteilen.

Nach Unterzeichnung der Einverständniserklärung führen die Probanden die Screening-Verfahren durch (Größe, Gewicht, Nüchternblutprobe und Fragebogen zur Anamnese, BIA, Hautfalten und Kalorimetrie).

• Die Freiwilligen erhalten eine finanzielle Entschädigung für die Kosten, die ihnen während der Teilnahme an der Studie entstehen.
• Alle Verfahren in der Studie werden vom Research Ethics Board von SickKids genehmigt.

Experimentelles Design:

Das experimentelle Design basiert auf dem minimal-invasiven IAAO-Modell zum Sammeln von Atem und Urin anstelle von Blut während des Studientages. Insgesamt werden maximal 50 IAAO-Studien durchgeführt, um den Bedarf an Threonin bei Patienten mit Zöliakie zu bestimmen. Es werden bis zu 10 männliche Patienten mit CD rekrutiert. Jeder Proband wird für mindestens 2 Aufnahmemengen und bis zu maximal 5 verschiedenen Aufnahmemengen von Threonin untersucht. Jede Aufnahmestufe wird nach dem Zufallsprinzip den Probanden zugewiesen.

Bei der Bewertung vor der Studie wird der Ruheenergieverbrauch (REE) des Probanden durch kontinuierliche indirekte Kalorimetrie im offenen Kreislauf gemessen, und die Körperzusammensetzung wird durch Hautfaltendicke und bioelektrische Impedanzanalyse (BIA) gemessen. Die Probanden werden auch bei der Beurteilung vor der Studie und zu Beginn jedes IAAO-Studientages gewogen, um eine genaue Verschreibung von Diäten und Isotopen sicherzustellen und die Beibehaltung des Gewichts während der gesamten Studie zu bestätigen.

Jede Studie besteht aus einer 2-tägigen Anpassungsphase an eine vorgeschriebene Ernährung entsprechend dem Energiebedarf des Probanden und 1 Studientag. Die Ernährung liefert eine angemessene Proteinmenge von 1 g Protein∙kg-1∙d-1. Die 2-tägige Anpassungsphase soll es dem Körper ermöglichen, sich an eine angemessene Proteinmenge anzupassen, da gezeigt wurde, dass die Proteinkinetik ohne sie verändert wird. Nach den 2 Tagen der Anpassung ist der Studientag, an dem die Threoninaufnahme zufällig zugewiesen wird und die Kinetik von Phenylalanin (Phe) unter Verwendung von L-[1-13C]Phe gemessen wird. An diesem Tag wird der VCO2 unmittelbar nach der 5. Mahlzeit über einen Zeitraum von 20 Minuten kalorimetrisch gemessen.

Nahrungsaufnahme und experimentelle Ernährung:

3-Tage-Protokoll

• An den Tagen 1 und 2 wird der Proband eine Anpassungsdiät zu sich nehmen und am 3. Tag an einer 8-stündigen Testphase teilnehmen. Zwischen jedem 3-Tages-Protokoll liegt mindestens eine Woche (Auswaschphase).
• Die Nahrungsaufnahme während der 2-tägigen Anpassungsphase vor der IAAO-Studie an Tag 3 erfolgt in Form von laktosefreien Milchshakes (Scandishake) mit zugesetzten Kohlenhydraten (SolCarb) und Proteinen (Beneprotein), um den Bedarf der Probanden zu decken. Das Protein wird aus dem Scandishake als Milchprotein (Kasein und Molke) bereitgestellt und liefert 1 g.kg-1.Tag-1 Proteinaufnahme. Die Gesamtkalorien werden als Maß für den Energieverbrauch im Ruhezustand (REE) durch indirekte Kalorimetrie angegeben und mit 1,7 multipliziert. An den Anpassungstagen erfolgt die Ernährung in Form von vier isonitrogenen, isokalorischen Mahlzeiten, die gleichmäßig über den Tag verteilt sind.
• Am Studientag (3. Tag jedes 3-Tage-Zeitraums) wird die Diät als 8-stündige isokalorische, isonitrogene Mahlzeiten bereitgestellt, die aus einer aromatisierten flüssigen Formel und proteinfreien Keksen bestehen, die für die Verwendung in Studien zur Aminosäurekinetik entwickelt wurden. Jede Mahlzeit entspricht 1/12 des gesamten Tagesbedarfs des Probanden. Der Stickstoff (Eiweiß)-Gehalt der Nahrung wird in Form einer kristallinen Aminosäuremischung bereitgestellt, die auf der Aminosäurezusammensetzung von Eiprotein basiert. Die Energieaufnahme am Studientag wird als REE x 1,5 angegeben.
• Tyrosin wird mit 40 mg/kg/Tag im Überschuss bereitgestellt
• Phenylalanin wird mit einer konstanten Aufnahme von 20 mg/kg/Tag bereitgestellt.
• Threonin wird in abgestuften Zufuhrmengen von 3–45 mg/kg/Tag bereitgestellt, und die Alaninspiegel werden angepasst, um die sich ändernden Leucinspiegel auszugleichen und sicherzustellen, dass die Formeln isonitrogen sind.
• Während der Studienzeit wird ein tägliches Multivitaminpräparat bereitgestellt.
• An den Anpassungstagen werden keine anderen Speisen oder Getränke konsumiert, außer Wasser, 1 Tasse klarer Tee oder 1 Tasse klarer Kaffee.
• Während des 8-stündigen Studientages werden außer Wasser keine anderen Speisen oder Getränke konsumiert.

Lerntag

• Die Ernährung am Studientag wird in 8 isonitrogene, isokalorische Mahlzeiten aufgeteilt, die jeweils ein Zwölftel des gesamten Tagesbedarfs des Probanden darstellen.
• Am Morgen jedes Studientages nimmt der Proband 4 der stündlichen Mahlzeiten zu Hause ein und besucht dann das Forschungslabor. Das Subjekt beginnt dann, die verbleibenden 4 der 8 isokalorischen Mahlzeiten in stündlichen Intervallen zu konsumieren.
• Bis zu 5 Threoninaufnahmemengen aus der Nahrung werden in zufälliger Reihenfolge getestet, wie unter „Versuchsdesign“ erwähnt.
• 1-13C-Phenylalanin wird als Tracer in der 5. Mahlzeit gegeben und wird weiterhin mit den restlichen Mahlzeiten verabreicht.

Messungen der Körperzusammensetzung

• Die Körperzusammensetzung wird durch bioelektrische Impedanzanalyse (BIA und mehrere Hautfaltendickenmessungen) zu Beginn der Studie während der Vorstudienbewertung bestimmt. Vier Hautfaltendicken (Trizeps, Bizeps, subscapular und suprailiac) werden gemessen, um Schätzungen der Fettmasse zu erhalten. BIA wird unter Verwendung eines Festfrequenzanalysators (50 kHz; BIA-Modell 101A: RJL Systems) durchgeführt. Die zuvor beschriebenen Gleichungen werden verwendet, um FFM zu berechnen.

Isotopeninfusionsprotokoll:

• Als Isotop wird 1-13C-Phenylalanin verwendet. Eine orale Initialdosis von 0,66 mg/kg wird mit der fünften Mahlzeit verabreicht, und eine stündliche orale Dosis von 1,2 mg/kg/d wird gleichzeitig mit den Mahlzeiten 6, 7 und 8 beginnen und für 3 Stunden fortgesetzt. Insgesamt werden 4 Isotopendosen verabreicht, um sicherzustellen, dass der 13CO2-Hintergrund im Atem ein Gleichgewicht erreicht
• Gleichzeitig mit der Initialdosis von L-[13C]phe wird auch eine orale Initialdosis von 0,176 mg/kg Bicarbonat (NaH13CO3) verabreicht
• Die Menge an Phenylalanin, die am Studientag als Isotop gegeben wurde, wird von Phenylalanin aus der Nahrung abgezogen, um die Gesamtaufnahme über die Nahrung bei 20 mg Phe/kg/d zu halten
• Die Tyrosinaufnahme wird bei 40 mg∙kg-1∙d-1 gehalten, um einen Überschuss an Tyrosin sicherzustellen
• Atem- und Urinproben werden regelmäßig vor und nach dem Konsum der Tracer gesammelt

Beispielsammlung:

• Urin- und Atemproben werden zu Beginn und im Isotopen-Steady-State gesammelt.
• Atemproben werden gleichzeitig mit Urinproben gesammelt.
• Fünf Grundlinien-Atemproben werden 60, 45, 30, 15 Minuten und unmittelbar vor Beginn des Tracer-Protokolls gesammelt.
• Drei Basis-Urinproben werden 60, 30 Minuten und kurz vor Beginn des Tracer-Protokolls gesammelt.
• 2,5 h nach Beginn des Tracer-Protokolls werden alle 15 Minuten vier Plateau-Atemproben entnommen.
• Drei Plateau-Atemproben werden alle 30 Minuten 2,5 h nach Beginn des Tracer-Protokolls gesammelt
• Atemproben werden gesammelt, indem die Probanden in ein Exetainers-Kunststoffröhrchen atmen, und die Proben werden bis zur Analyse in vorevakuierten Glasröhrchen bei Raumtemperatur gelagert.
• Urinproben werden in Eppendorf-Röhrchen gesammelt und bei -20 °C gelagert, bis sie auf 1-13C Phenylalanin-Anreicherung analysiert werden.
• Die Rate der CO2-Produktion (VCO2) wird an jedem Testtag unter Verwendung eines indirekten Kalorimeters mit belüfteter Haube bei Mahlzeit 5 gemessen, um die 13CO2-Ausscheidung in der Atemluft zu quantifizieren.

Probenanalyse.

• Atem: abgelaufen 13 Die CO2-Anreicherung wird mit einem kontinuierlichen Durchfluss-Isotopenverhältnis-Massenspektrometer (IRMS) gemessen.
• Die Anreicherung von 1-13C-Phenylalanin im Urin wird mittels Gaschromatographie-Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS-MS) analysiert.

Abschätzung der Isotopenkinetik Der Ganzkörper-Phenylalaninfluss wird wie zuvor beschrieben nach dem stochastischen Modell von Matthews et al. berechnet. Der Isotopen-Steady-State in der Traceranreicherung bei Baseline und Plateau wird als die unveränderlichen Werte von L-[1-13C]Phenylalanin im Urin und 13CO2 im Atem dargestellt.

Der Phenylalaninfluss (umol/kg/h) wird aus der Verdünnung von oral verabreichtem 13C-Phenylalanin in den Stoffwechselpool (im Steady State) berechnet, indem die Anreicherung von 13C-Phenylalanin im Urin verwendet wird. Die Rate des Auftretens von 13CO2 in der Atemluft (F13CO2 umol/kg/h) nach der Oxidation von aufgenommenem 13C-Phenylalanin wird nach dem Modell von Matthews et al. berechnet, indem ein Faktor von 0,82 verwendet wird, um das darin enthaltene Kohlendioxid zu berücksichtigen der Bikarbonat-Pool des Körpers. Die Geschwindigkeit der Phenylalanin-Oxidation (umol/kg/h) wird aus der F13CO2- und 13C-Phenylalanin-Anreicherung im Urin berechnet.

Statistische Analyse

Ein gepaarter t-Test wird verwendet, um zu testen auf: Unterschiede in FFM und Körperfettanteil; Unterschiede in den beiden Körperzusammensetzungsmethoden BIA und Skinfold. ANOVA wird verwendet, um Unterschiede zwischen den verschiedenen Schätzungen der Körperzusammensetzung (Fett und FFM) zu testen, und eine Korrelationsanalyse wird durchgeführt, um Assoziationen zu testen

Die Threoninaufnahme wird innerhalb der Probanden vollständig randomisiert, wobei die Menge der Threoninaufnahme als Hauptbehandlungseffekt dient. Die Wirkung von Threonin auf den Phenylalaninfluss, die Oxidation und F13CO2 wird unter Verwendung eines gemischten linearen Modells mit Subjekt als Zufallsvariable (PROC MIXED) unter Verwendung von SAS getestet. Unterschiede zwischen einzelnen Flüssen werden durch ANOVA verglichen, mit Post-hoc-Analyse unter Verwendung des Bonferroni-Mehrfachvergleichstests.

Der Threoninbedarf wird bestimmt, indem eine biphasische lineare Regressions-Crossover-Analyse angewendet wird, um den Breakpoint (EAR) zu bestimmen und anschließend das 95 %-KI zu berechnen. Der mittlere Threoninbedarf wird durch Anwendung eines nichtlinearen Mixed-Effects-Modells (PROC NLMIXED; SAS Institute) auf die Oxidations- und F13CO2-Daten geschätzt. Beobachtungen innerhalb von Probanden werden als statistisch abhängig betrachtet.