Estudio de prueba de aliento para la enfermedad por almacenamiento de glucógeno

Propósito: La enfermedad por almacenamiento de glucógeno tipo I (GSD I), también conocida como enfermedad de Von Gierke, es causada por la deficiencia de la enzima glucosa-6-fosfatasa (G6Pase) que afecta a 1 de cada 100 000 nacimientos en todo el mundo. Por lo tanto, la deficiencia de esta enzima da como resultado la acumulación de glucógeno en el hígado y la producción inadecuada de glucosa que conduce a la hipoglucemia en ayunas. El tratamiento dietético para GSD I se basa en el suministro de carbohidratos complejos con comidas pequeñas y frecuentes y el uso de maicena cruda (UCCS). Glycosade® (almidón de maíz modificado) se ha mostrado prometedor en el mantenimiento de concentraciones normales de glucosa en sangre en sujetos con GSD I. Sin embargo, el principal dilema en el tratamiento dietético de GSD I es la elección de las fuentes de carbohidratos exógenos para lograr un control metabólico deseable y prevenir la hipoglucemia. Además, los estudios previos fueron invasivos, que requirieron varias muestras de sangre, días de estudio prolongados (~10 h) y no pudieron ofrecer detalles sobre el mecanismo del metabolismo de la glucosa en sujetos con GSD I. Por lo tanto, existe la necesidad de desarrollar un sistema mínimamente invasivo. método para examinar el metabolismo de la glucosa y medir la utilización de diferentes fuentes de carbohidratos directamente en sujetos con GSD I y controles sanos. Esta simple prueba de aliento ayudará a individualizar el tratamiento y adaptar el suministro de carbohidratos en sujetos con GSD I.

Hipótesis: 1) Los investigadores plantean la hipótesis de que la oxidación de 13CO2 a partir de U-13C-glucosa puede detectarse en el aire espirado; y la oxidación de 13CO2 será una medida sensible para examinar la oxidación/metabolismo de la glucosa.

2) Los investigadores plantean la hipótesis de que la oxidación de 13CO2 de Glycosade® tendrá un enriquecimiento máximo más bajo (Cmax) en comparación con otras fuentes de carbohidratos UCCS en pacientes con GSD I y controles sanos.

Justificación: La dificultad del tratamiento nutricional de la GSD I es determinar el mejor tipo de hidrato de carbono a administrar para evitar hipoglucemias. Por lo tanto, el metabolismo de la glucosa y la utilización de diferentes carbohidratos deben medirse mediante una prueba mínimamente invasiva.

Objetivos: 1) Nuestro primer objetivo es establecer el uso de la prueba de aliento con U-13C-glucosa (13C-GBT) y su oxidación a 13CO2 como una técnica mínimamente invasiva para examinar la oxidación de glucosa in vivo en controles sanos.

2) Nuestro segundo objetivo es medir la utilización de diferentes fuentes de carbohidratos exógenos: UCCS y el almidón de maíz ceroso de liberación prolongada Glycosade® en controles sanos y pacientes con GSD I usando un 13C-GBT mínimamente invasivo.

Método de investigación: El proyecto consta de dos experimentos.

Experimento 1: estudio piloto para establecer el uso de la prueba de aliento con glucosa en U-13C (13C-GBT) en controles sanos A. Protocolo del día previo al estudio Se obtendrá el consentimiento informado por escrito de los participantes antes de participar en el estudio. Se solicitará a todos los participantes que ayunen durante la noche (~ 12 horas) y se les pedirá que acudan a la Unidad de Evaluación e Investigación Clínica para una evaluación preliminar (día previo al estudio) para medir la antropometría básica (peso y altura), la composición corporal y el descanso. gasto energético (REE). El peso y la talla se medirán con balanza digital y estadiómetro, respectivamente. REE se medirá mediante calorimetría indirecta continua de circuito abierto (CareFusion Vmax Encore, VIASYS), que se calibrará antes de su uso. El gasto energético total (TEE) y la tasa metabólica basal (BMR) están asociados a la masa libre de grasa (FFM); por lo tanto, la composición corporal se determinará utilizando el análisis de impedancia bioeléctrica (BIA) (sistemas Quantum IV RJL). BIA mide la resistencia, la reactancia y la impedancia mediante la aplicación de electrodos colocados en la muñeca y el tobillo derechos. Se tomarán tres lecturas de resistencia, reactancia e impedancia para cada participante; luego, la media de estas lecturas se usará para determinar la FFM y la masa grasa (FM). La FFM y la FM se calcularán utilizando el sistema de software del fabricante (Sistemas RJL, Análisis de composición corporal V.2.1). Se utilizará un cuestionario general durante el día previo al estudio para dar una idea clara sobre el historial médico, el estado nutricional, la ingesta de suplementos y la actividad física. Finalmente, se distribuirán hojas de registro dietético de 3 días a los participantes para registrar el consumo de alimentos durante dos días durante la semana y un día durante el fin de semana.

B. Estandarización de la dieta de dos días Durante los dos días previos al estudio, los sujetos consumirán una dieta balanceada que contenga al menos 150 g de carbohidratos. Esta dieta consistía en alimentos cotidianos, sin embargo, se brindará un esquema a los sujetos para garantizar la suficiencia en función de los alimentos que se comen comúnmente.

C. Protocolo del día del estudio Para el estudio piloto, 10 adultos sanos (19-35 años) se someterán a protocolos de 13C-GBT en dos días de estudio separados como prueba de principio, una vez sin dosis de isótopo oral y otra con dosis de isótopo oral (U -13C-glucosa), cada estudio separado por ≥ 1 semana. Así, se estudiarán 10 adultos sanos para un total de n = 20 estudios. Después de obtener el consentimiento informado del sujeto, el sujeto será inscrito en el estudio. El participante llegará para el día del estudio después del ayuno (~ 4 h) para estandarizar las mediciones en la Unidad de Evaluación e Investigación Clínica (CREU) en el BC Children's Hospital. Se recopilarán medidas antropométricas básicas (peso corporal y altura) y se administrará un breve cuestionario del día de estudio para recopilar información sobre el historial médico, dietético y de actividad física. 2 Se recolectarán muestras de aliento de referencia para determinar la abundancia de 13C de fondo natural. Los sujetos recibirán el día 1 del estudio glucosa (75 g/día) disuelta en agua esterilizada, el día 2 del estudio U-13C-glucosa (75 mg/día) (99 % atómico enriquecido con 13C, Cambridge Isotope Laboratories Inc., Andover, MA) con glucosa (75 g/día) disuelta en agua estéril.

Los sujetos permanecerán en ayuno y reposo en CREU durante todo el período del estudio para eliminar la variabilidad en la producción de CO2. Se recogerán muestras de aliento por cuadruplicado a los 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, 200, 220 y 240 minutos después de la administración oral de glucosa. Durante la visita de estudio, se medirá la tasa de producción de dióxido de carbono (VCO2) durante 20 minutos, dos horas (120 minutos) después de la dosis de glucosa oral mediante un calorímetro indirecto (Vmax Encore, Viasys Healthcare Inc. Yorba Linda, CA). La evaluación de la composición corporal se realizará mediante el análisis de impedancia bioeléctrica (BIA-Quantum IV, RJL Systems, MI). La resistencia, la reactancia y la impedancia calculadas por BIA mediante la aplicación de electrodos se colocarían en la muñeca y el tobillo derechos. Se tomarán tres lecturas de resistencia, reactancia e impedancia para cada sujeto y luego se usará la media de estas lecturas para determinar la masa libre de grasa (FFM) y la masa grasa (FM). La FFM y la FM se calcularán utilizando el sistema de software del fabricante (Sistemas RJL, Análisis de composición corporal V.2.1). Las muestras de glucosa en sangre por punción digital se evaluarán al principio y cada hora hasta el final del día del estudio usando un glucómetro (One Touch® Ultra®, LifeScan, Inc).

Recolección y análisis de muestras: las muestras de aliento se recolectarán usando bolsas de aliento (bolsas de recolección de un solo uso, EasySampler System, QuinTron Instrument Company, Inc. Milwaukee, WI) en tubos Exetainer® de vidrio desechables (Labco Limited, Buckinghamshire, Reino Unido) usando un mecanismo de recolección que permite la eliminación del espacio de aire muerto. El enriquecimiento de la respiración de 13CO2 se medirá utilizando un espectrómetro de masas de relación isotópica (IRMS).

Análisis estadístico Las características de los sujetos se expresarán como la media (DE). La oxidación de 13C-glucosa como 13CO2 será el resultado principal medido, ya que describe mejor la capacidad de oxidación de glucosa de todo el cuerpo. Se calculará el área bajo la curva (AUC) para la oxidación de 13CO2 de cada sujeto de t0 a t240, el tiempo para alcanzar la oxidación máxima de 13CO2 (tmax) y el pico máximo de enriquecimiento en oxidación de 13CO2 (Cmax). Se utilizará un análisis de medidas repetidas usando estimación de máxima verosimilitud restringida para obtener los parámetros estimados con el procedimiento MIXED usando el software SAS (SAS/STAT; Versión 9.2). Se utilizará una prueba t pareada para comparar la oxidación de 13CO2 en cada punto de tiempo sin y con U-13C-glucosa. Todos los valores se presentarán para sujetos individuales y la significación se establece en P<0,05. El análisis estadístico se realizará utilizando GraphPad Prism 4.0 (GraphPad Software Inc, CA).

Experimento 2 - Prueba de aliento con glucosa 13C mínimamente invasiva para medir la utilización de diferentes fuentes de carbohidratos exógenos en controles sanos y sujetos con enfermedad por almacenamiento de glucógeno tipo I Para el conjunto inicial de estudios, 10 niños sanos (5-18 años) y 10 adultos sanos ( 19-35 y) se someterá a 13C-GBT cuatro veces. Luego, 3 niños y 5 adultos con GSD I serán reclutados en 4 días de estudio separados de nuestra clínica metabólica pediátrica y para adultos en BC Children's y Vancouver General Hospital, respectivamente (si el reclutamiento es un desafío, planeamos acercarnos a clínicas en todo Canadá). Después del ayuno (~ 4 h para controles sanos y 2 h para GSD I), los sujetos recibirán el día 1 del estudio UCCS (2 g/kg/día), el día 2 del estudio U-13C-glucosa (75 mg para adultos; 1,5 mg/kg para niños) (enriquecimiento de 13C al 99% de átomos, Cambridge Isotope Laboratories Inc., Andover, MA) con UCCS (2 g/kg/día), día de estudio 3: el almidón de maíz ceroso de liberación prolongada Glycosade® (2 g/ kg/día) (Vitaflo International Ltd, Liverpool, Inglaterra), y el día del estudio 4-U-13C-glucosa (75 mg para adultos; 1,5 mg/kg para niños) con Glycosade® (2 g/kg/día) disuelta en agua estéril. En cada día de estudio, se recolectarán muestras de aliento cada 20 min durante 240 min. La tasa de producción de CO2 se medirá 120 minutos después de la dosis oral mediante calorimetría indirecta. La glucosa en sangre se medirá con un glucómetro y se evaluarán muestras de sangre por punción digital al comienzo y cada hora hasta el final del día del estudio. El porcentaje de carbohidratos de prueba exhalados, como 13CO2, se medirá durante un período de 4 h.

Análisis estadístico Las características de los sujetos se expresarán como la media (DE). La oxidación de 13C-glucosa como 13CO2 será el resultado principal medido, ya que describe mejor la capacidad de oxidación de glucosa de todo el cuerpo. Se calculará el área bajo la curva (AUC) para la oxidación de 13CO2 de cada sujeto de t0 a t240, el tiempo para alcanzar la oxidación máxima de 13CO2 (tmax) y el pico máximo de enriquecimiento en la oxidación de 13CO2 (Cmax) para UCCS y Glycosade®. Los valores obtenidos de las fuentes de carbohidratos se compararán mediante una prueba t pareada de dos colas. La significación se establecerá en P<0,05.

El análisis estadístico se realizará utilizando GraphPad Prism 4.0 (GraphPad Software Inc, CA).