Homeostasis y cinética del zinc en niños con fibrosis quística (FQ)

La deficiencia manifiesta de zinc se presenta con características de acrodermatitis enteropática (AE), que incluyen diarrea, dermatitis, retraso del crecimiento y función inmunológica deficiente. La EA se ha descrito como una complicación de la fibrosis quística y puede ser la característica de presentación inicial. Como la EA casi nunca se ha descrito en sujetos por lo demás sanos que consumen dietas seleccionadas por ellos mismos, esto sugiere que en la FQ puede ocurrir una alteración profunda en el metabolismo del zinc, ya sea en la absorción o la excreción.

Pocos estudios han medido la absorción de zinc en niños con FQ. Aquellos que han demostrado reducciones significativas en la absorción de zinc en sujetos con FQ e insuficiencia pancreática con un aumento significativo en la absorción de zinc con reemplazo de enzimas pancreáticas. Sin embargo, el metabolismo del zinc se mantiene mediante cambios en la absorción fraccional de zinc y pérdidas de zinc en el tracto gastrointestinal (excreción fecal endógena de zinc). De estos dos mecanismos, los cambios en la excreción fecal endógena de zinc parecen ser los más importantes. Hasta la fecha, solo un estudio ha medido la excreción fecal endógena de zinc en sujetos con FQ. Krebs et al. estudió a 15 bebés, menores de 4 meses de edad, recién diagnosticados con FQ. Descubrieron que todos los bebés tenían un balance negativo de zinc y que la excreción fecal endógena de zinc se correlacionó significativamente con el grado de malabsorción de grasas. Estos resultados son difíciles de interpretar ya que no se estudió ningún grupo de control, y hay pocos datos publicados sobre la absorción de zinc en lactantes sanos de esta edad, y no hay datos sobre la excreción fecal endógena de zinc.

Claramente, se requiere una mejor medida del estado de zinc para comprender completamente la importancia de la deficiencia de zinc en la FQ y la relación entre la malabsorción de grasas y el equilibrio de zinc. En el pasado, hemos utilizado nuevos modelos multicompartimentales basados ​​en isótopos estables para estudiar el estado del zinc en estados sanos y enfermos. Estos han demostrado ser capaces de detectar cambios en el metabolismo del zinc en dos paradigmas experimentales de deficiencia de zinc, incluso antes de que el zinc plasmático se vuelva anormal.

Nosotros hipotetizamos que,

1. Los niños con FQ tendrán peor estado de zinc, menor absorción fraccionada de zinc, mayor excreción fecal endógena de zinc y menor balance de zinc que los controles de la misma edad.
2. En los niños con FQ, la excreción fecal endógena de zinc tendrá una correlación significativamente positiva, y la absorción de zinc y el balance de zinc tendrán una correlación significativamente negativa con la excreción de grasa fecal.
3. Después de dos meses de suplementos de zinc con 20 mg/día de zinc como acetato de zinc, los niños con FQ tendrán un estado de zinc, una absorción fraccional de zinc, una excreción fecal endógena de zinc y un balance de zinc similares a los de los controles de la misma edad.
4. Dos meses de suplementos de zinc no afectarán el estado del hierro (hemoglobina, ferritina sérica, receptores de transferrina sérica) o el estado del cobre (cobre sérico, ceruloplasmina, superóxido dismutasa de cobre/cinc).

Veinticuatro niños con FQ de 8 a 14 años de edad serán reclutados de la Clínica de Fibrosis Quística del Texas Children's Hospital. Los niños se considerarán elegibles si tienen un diagnóstico de FQ, pesan más de 25 kg, tienen un diagnóstico clínico de insuficiencia pancreática que requiere reemplazo de enzimas pancreáticas y tienen un historial de buen cumplimiento de las terapias médicas. Los sujetos no se considerarán elegibles si se han sometido a una cirugía del tracto gastrointestinal (GI), tienen disfunción endocrina pancreática o están tomando más de 10 mg/d de suplementos de zinc. Se explicará el estudio a los sujetos ya sus padres. Se obtendrá el consentimiento informado por escrito de los padres y el consentimiento o asentimiento por escrito (según corresponda a la edad) de los sujetos.

Después de obtener el consentimiento, un dietista registrado utilizará un cuestionario de frecuencia de alimentos para evaluar la ingesta habitual de zinc del niño. Se darán consejos sobre cómo llevar una dieta sana y equilibrada que debe cumplir con la cantidad diaria recomendada (RDA) de zinc y otros minerales esenciales. Salvo este consejo dietético, no se realizará ninguna otra intervención dietética.

Doce niños sanos de 8 a 14 años de edad serán reclutados mediante anuncios públicos, contactos locales y de boca en boca. Serán elegibles para el estudio si tienen la misma edad, sexo y etnia que los sujetos con FQ. Se obtendrá el consentimiento informado y el asentimiento de la misma manera que para los niños con FQ, y se brindarán los mismos consejos y orientación dietéticos.

Los niños con FQ serán aleatorizados para recibir un suplemento de zinc de 20 mg/d como acetato de zinc o un placebo de apariencia idéntica. La aleatorización se estratificará por género y por etnia. Las tablas de aleatorización serán mantenidas por el Servicio de Farmacia de Investigación del Texas Children's Hospital. Una vez que se obtenga el consentimiento, se contactará al Servicio de Farmacia de Investigación y se asignará al azar a los niños para que reciban una de dos soluciones de apariencia idéntica: una que contiene 10 mg/mL de zinc elemental como acetato de zinc y la otra como placebo. Los sujetos, sus padres y los investigadores no sabrán a qué solución se ha aleatorizado recibir al niño.

Los niños serán admitidos en el Centro de Investigación Clínica General después de un ayuno nocturno. Se aplicará una crema anestésica local sobre las venas de la fosa antecubital. Se extraerán 10-15 ml de sangre para investigaciones de laboratorio de referencia, incluido un hemograma completo, prueba de función hepática, zinc plasmático, ferritina sérica, concentración de receptor de transferrina sérica, cobre sérico, ceruloplasmina sérica y cU/Zn-superóxido dismutasa de eritrocitos. Después de que se haya extraído la sangre, los sujetos recibirán su primera botella de solución de zinc o placebo. Se les indicará que tomen 1 ml de la solución dos veces al día durante dos meses. Se proporcionarán nuevos suministros de la solución de zinc o placebo según sea necesario durante el estudio. Todos los frascos usados ​​o parcialmente usados ​​serán devueltos al Servicio de Farmacia de Investigación y el importe tomado se calculará a partir del cambio de peso del frasco.

Después de consumir el placebo o la solución de zinc durante dos meses, los niños con FQ serán admitidos en el Centro de Investigación Clínica General luego de una noche en ayunas. Se pedirá a los sujetos que vacíen su vejiga. Se insertará un catéter intravenoso con bloqueo de heparina en una vena en la fosa antecubital o el dorso de la mano y se tomará una muestra de sangre de referencia para la química del suero.

Los sujetos recibirán un desayuno que contiene aproximadamente 3 mg de zinc, incluidos 120 ml de jugo de naranja al que se le agregaron 2 mg de zinc-67 entre 18 y 24 horas antes. Inmediatamente después del desayuno, se infundirán 0,5 mg de zinc-70 mediante venopunción del otro brazo durante 30 a 60 segundos, y el equipo de infusión mariposa se enjuagará con 5 ml de solución salina normal.

Se extraerán muestras de sangre del catéter con bloqueo de heparina 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 30, 60, 120 y 180 minutos después de administrar el isótopo de zinc por vía intravenosa. Se extraerán más muestras de sangre mediante venopunción 24, 72 y 120 horas después de administrar el isótopo intravenoso. Estas muestras de sangre serán anticoaguladas en tubos certificados de heparina amónica sin zinc (Monvette 9ml AH, Sarstedt Inc., Newton, NC). El plasma se separará por centrifugación y se almacenará a -80 °C hasta que se analice. Se realizará una recolección completa de orina y heces durante el estudio metabólico. Las muestras de orina se recogerán en alícuotas de 8 h y todas las heces se recogerán individualmente. Las muestras de orina y heces se almacenarán a -20 °C en espera del análisis.

Los niños de control se estudiarán exactamente de la misma manera, aproximadamente 2 meses después de que se extrajeron las muestras de sangre de referencia.

La hipótesis principal es que los niños con FQ tendrán una absorción fraccional de zinc más baja, una mayor excreción fecal endógena de zinc, un balance de zinc más pobre y un peor estado de zinc que los controles de la misma edad. Esto se evaluará mediante ANOVA. Si esto sugiere un efecto de "grupo" significativo, se realizarán pruebas post-hoc utilizando la prueba de Tukey-Kramer. El parámetro cinético utilizado para evaluar el estado de zinc será k(2,1), ya que mostró el mayor cambio en respuesta a la deficiencia de zinc en nuestros estudios anteriores. Este análisis probará las hipótesis 1 y 3 (ver arriba). Si existieran diferencias significativas en edad, peso, etc. entre los grupos, se corregirán estadísticamente mediante ANCOVA. Los datos se analizarán para toda la población del estudio y para los niños con FQ con insuficiencia pancreática únicamente. El estudio está diseñado para tener un poder del 80 % para detectar cambios en k(2,1) entre los dos grupos de niños con FQ con insuficiencia pancreática solos.

La relación entre la grasa fecal y la excreción fecal endógena de zinc, y el balance de zinc (hipótesis 2), se evaluarán mediante análisis de regresión simple y múltiple. El efecto de la suplementación con zinc sobre el estado del hierro y el cobre se examinará mediante una prueba t de 2 muestras, comparando a los niños con FQ que recibieron suplementos de zinc con aquellos que no recibieron suplementos de zinc.