Sinkin homeostaasi ja kinetiikka lapsilla, joilla on kystinen fibroosi (CF)

Selvä sinkin puute sisältää acrodermatitis enteropathican (AE) piirteitä, mukaan lukien ripuli, ihotulehdus, kasvuhäiriö ja heikko immuunitoiminta. AE on kuvattu kystisen fibroosin komplikaatioksi, ja se voi olla ensimmäinen oire. Koska AE:tä ei ole lähes koskaan kuvattu muutoin terveillä koehenkilöillä, jotka nauttivat itse valittuja ruokavalioita, tämä viittaa siihen, että CF:ssä voi esiintyä syvää sinkin aineenvaihdunnan häiriötä joko imeytymisessä tai erittymisessä.

Harvat tutkimukset ovat mitanneet sinkin imeytymistä CF-lapsilla. Ne, jotka ovat osoittaneet merkittävää heikentynyttä sinkin imeytymistä CF-potilailla, joilla on haiman vajaatoiminta, ja sinkin imeytyminen on lisääntynyt merkittävästi haiman entsyymien korvaamisen yhteydessä. Sinkin aineenvaihduntaa kuitenkin ylläpitävät muutokset sinkin imeytymisen murto-osassa ja sinkin menetys maha-suolikanavaan (endogeeninen sinkin erittyminen ulosteeseen). Näistä kahdesta mekanismista muutokset endogeenisessä sinkin erittymisessä näyttävät olevan tärkeämpiä. Tähän mennessä vain yhdessä tutkimuksessa on mitattu endogeenisen ulosteen sinkin erittymistä CF-potilailla. Krebs et ai. tutkittiin 15 alle 4 kuukauden ikäistä vauvaa, joilla oli äskettäin diagnosoitu CF. He havaitsivat, että kaikilla lapsilla oli negatiivinen sinkkitasapaino ja että endogeeninen sinkin erittyminen ulosteeseen korreloi merkittävästi rasvan imeytymishäiriön asteen kanssa. Näitä tuloksia on vaikea tulkita, koska vertailuryhmää ei ole tutkittu, ja sinkin imeytymisestä tämän ikäisillä terveillä vauvoilla on vain vähän julkaistuja tietoja eikä tietoja sinkin endogeenisesta erittymisestä ulosteeseen.

On selvää, että sinkin tilan parempaa mittaamista tarvitaan, jotta voidaan täysin ymmärtää sinkin puutteen merkitys CF:ssä ja rasvan imeytymishäiriön ja sinkkitasapainon välinen suhde. Aiemmin olemme käyttäneet uusia stabiileja isotooppipohjaisia ​​moniosastoisia malleja sinkin tilan tutkimiseen terveissä ja sairaustiloissa. Nämä ovat osoittautuneet kykeneviksi havaitsemaan muutoksia sinkin aineenvaihdunnassa kahdessa kokeellisessa sinkin puutteen paradigmassa jo ennen kuin plasman sinkki muuttuu epänormaaliksi.

Oletamme, että

1. CF:ää sairastavilla lapsilla on huonompi sinkin tila, alhaisempi sinkin imeytyminen, lisääntynyt endogeeninen sinkin erittyminen ulosteeseen ja heikompi sinkkitasapaino kuin ikäisillä verrokeilla.
2. Lapsilla, joilla on CF, endogeeninen sinkin erittyminen ulosteeseen korreloi merkittävästi positiivisesti, ja sinkin imeytyminen ja sinkkitasapaino korreloivat merkittävästi negatiivisesti ulosteen rasvan erittymisen kanssa.
3. Kahden kuukauden sinkin lisäyksen jälkeen 20 mg/d sinkkiä sinkkiasetaattina, CF:ää sairastavilla lapsilla on samanlainen sinkkistatus, sinkin murto-osaabsorptio, endogeeninen sinkin erittyminen ulosteeseen ja sinkkitasapaino kuin iän mukaisilla kontrolleilla.
4. Kahden kuukauden sinkin lisäys ei vaikuta rautatilaan (hemoglobiini, seerumin ferritiini, seerumin transferriinireseptorit) tai kuparitilaan (seerumin kupari, seruloplasmiini, kupari/sinkkisuperoksididismutaasi).

Teksasin lastensairaalan kystisen fibroosin klinikalta rekrytoidaan 24 CF-potilasta iältään 8–14-vuotiaita. Lapset katsotaan kelpoisiksi, jos heillä on CF-diagnoosi, he painavat yli 25 kg, heillä on kliininen diagnoosi haiman vajaatoiminnasta, joka vaatii haiman entsyymikorvaushoitoa, ja jos heillä on hyvä hoitomyöntyvyys lääketieteellisiin hoitoihin. Koehenkilöt katsotaan kelpaamattomiksi, jos heille on tehty maha-suolikanavan (GI) leikkaus, heillä on haiman endokriininen toimintahäiriö tai he saavat yli 10 mg/d sinkkilisää. Tutkimus selitetään koehenkilöille ja heidän vanhemmilleen. Tietoinen kirjallinen suostumus hankitaan vanhemmilta ja kirjallinen suostumus tai suostumus (iän mukaan) koehenkilöiltä.

Kun suostumus on saatu, rekisteröity ravitsemusterapeutti käyttää ruokatiheyskyselyä arvioidakseen lapsen tavanomaista sinkin saantia. Saat neuvoja terveellisen tasapainoisen ruokavalion syömisestä, jonka tulisi täyttää sinkin ja muiden välttämättömien kivennäisaineiden suositeltu päiväannos (RDA). Näitä ravitsemusohjeita lukuun ottamatta muita ruokavaliotoimenpiteitä ei tehdä.

Kaksitoista tervettä 8-14-vuotiasta lasta rekrytoidaan julkisen ilmoituksen, paikallisten kontaktien ja suullisesti. He ovat oikeutettuja tutkimukseen, jos he ovat saman ikäisiä, sukupuolisia ja etnisiä kuin CF-potilaat. Tietoinen suostumus ja suostumus hankitaan samalla tavalla kuin CF-lapsilta, ja samat ruokavalio-ohjeet ja -ohjeet annetaan.

CF-lapset satunnaistetaan saamaan sinkkilisää 20 mg/d sinkkiasetaattina tai samanlaisena lumelääkkeenä. Satunnaistaminen ositetaan sukupuolen ja etnisen alkuperän mukaan. Satunnaistaulukkoja ylläpitää Texasin lastensairaalan tutkimusapteekkipalvelu. Kun suostumus on saatu, Tutkimusapteekkipalveluun otetaan yhteyttä ja satunnaistetaan lapset saamaan toinen kahdesta identtisestä liuoksesta - toinen sisältää 10 mg/ml alkuainesinkkiä sinkkiasetaattina ja toinen on lumelääke. Koehenkilöt, heidän vanhempansa ja tutkijat sokeutuvat sen suhteen, minkä ratkaisun lapsi on satunnaistettu saamaan.

Lapset otetaan Yleiseen kliiniseen tutkimuskeskukseen yön paaston jälkeen. Paikallispuudutusvoidetta levitetään kyynärpääkuopan suonille. Veri, 10-15 ml, otetaan lähtötilanteen laboratoriotutkimuksia varten, mukaan lukien täydellinen verenkuva, maksan toimintakoe, plasman sinkki, seerumin ferritiini, seerumin transferriinireseptoripitoisuus, seerumin kupari, seerumin seruloplasmiini ja erytrosyyttien cU/Zn-superoksididismutaasi. Kun veri on otettu, koehenkilöille annetaan ensimmäinen pullo sinkkiliuosta tai lumelääkettä. Heitä neuvotaan ottamaan 1 ml liuosta kahdesti päivässä kahden kuukauden ajan. Uusia sinkki- tai lumelääkeliuoksia toimitetaan tarpeen mukaan tutkimuksen aikana. Kaikki käytetyt tai osittain käytetyt pullot palautetaan Tutkintaapteekkipalveluun ja määrä lasketaan pullon painon muutoksesta.

Kun lumelääkettä tai sinkkiliuosta on kulutettu kahden kuukauden ajan, CF-lapset otetaan yleiseen kliiniseen tutkimuskeskukseen yön yli paaston jälkeen. Koehenkilöitä pyydetään tyhjentämään rakkonsa. Laskimonsisäinen hepariinilukkokatetri asetetaan suoneen kyynärpään kuoppaan tai käden selkään ja otetaan verinäyte seerumikemiaa varten.

Koehenkilöille tarjotaan aamiainen, joka sisältää noin 3 mg sinkkiä, mukaan lukien 120 ml appelsiinimehua, johon oli lisätty 2 mg sinkki-67:ää 18-24 tuntia aikaisemmin. Välittömästi aamiaisen jälkeen 0,5 mg sinkki-70:tä infusoidaan laskimopunktiolla toiseen käsivarteen 30-60 sekunnin ajan, ja perhos-infuusiosarja huuhdellaan 5 ml:lla normaalia suolaliuosta.

Verinäytteet otetaan hepariinilukkokatetrista 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 30, 60, 120 ja 180 minuuttia suonensisäisen sinkki-isotoopin antamisen jälkeen. Lisää verinäytteitä otetaan laskimopunktiolla 24, 72 ja 120 tuntia suonensisäisen isotoopin antamisen jälkeen. Nämä verinäytteet antikoaguloidaan sertifioiduissa sinkkivapaissa ammoniumhepariiniputkissa (Monvette 9 ml AH, Sarstedt Inc., Newton, NC). Plasma erotetaan sentrifugoimalla ja säilytetään -80 °C:ssa analyysiä odotettaessa. Aineenvaihduntatutkimuksen aikana kerätään täydellinen virtsa ja uloste. Virtsanäytteet kerätään 8 tunnin erissä ja kaikki ulosteet kerätään yksitellen. Virtsa- ja ulostenäytteet säilytetään -20 °C:ssa analyysiä odotettaessa.

Kontrollilapset tutkitaan täsmälleen samalla tavalla, noin 2 kuukautta lähtötason verinäytteen ottamisen jälkeen.

Ensisijainen hypoteesi on, että CF:ää sairastavilla lapsilla on alhaisempi sinkin imeytyminen, lisääntynyt endogeeninen sinkin erittyminen ulosteeseen, huonompi sinkkitasapaino ja huonompi sinkkitaso kuin ikäisillä verrokeilla. Tämä arvioidaan käyttämällä ANOVAa. Jos tämä viittaa merkittävään "ryhmävaikutukseen", post-hoc-testaus suoritetaan Tukey-Kramer-testillä. Sinkin tilan arvioinnissa käytettävä kineettinen parametri on k(2,1), koska tämä osoitti suurimman muutoksen vasteessa sinkin puutteeseen aiemmissa tutkimuksissamme. Tämä analyysi testaa sekä hypoteesia 1 että 3 (katso edellä). Jos ryhmien välillä on merkittäviä eroja iässä, painossa jne., tämä korjataan tilastollisesti ANCOVAa käytettäessä. Tiedot analysoidaan koko tutkimuspopulaatiosta ja pelkästään haiman vajaatoimintaa sairastavista CF-lapsista. Tutkimus on suunniteltu siten, että sillä on 80 %:n kyky havaita k(2,1):n muutokset kahden haiman vajaatoimintaa sairastavien lasten ryhmän välillä.

Ulosteen rasvan ja endogeenisen ulosteen sinkin erittymisen ja sinkkitasapainon välinen suhde (hypoteesi 2) arvioidaan yksinkertaisella ja moninkertaisella regressioanalyysillä. Sinkkilisän vaikutusta rauta- ja kuparitasoon tutkitaan 2 näytteen t-testillä, jossa verrataan sinkkilisää saaneita CF-lapsia niihin, jotka eivät saaneet sinkkilisää.