Glykogeenin varastointisairauden hengitystesti

Tarkoitus: Glykogeenin varastointisairaus tyyppi I (GSD I), joka tunnetaan myös nimellä Von Gierken tauti, johtuu glukoosi-6-fosfataasi (G6Pase) -entsyymin puutteesta, joka vaikuttaa 1:100 000 synnytykseen maailmanlaajuisesti. Siksi tämän entsyymin puute johtaa glykogeenin kertymiseen maksaan ja riittämättömään glukoosin tuotantoon, mikä johtaa paastohypoglykemiaan. GSD I:n ruokavaliohoito perustuu monimutkaisten hiilihydraattien syöttämiseen pienten toistuvien aterioiden yhteydessä ja kypsentämättömän maissitärkkelyksen (UCCS) käyttöön. Glycosade® (modifioitu maissitärkkelys) on osoittanut lupaavaa säilyttää normaalit verensokeripitoisuudet potilailla, joilla on GSD I. Kuitenkin ensisijainen dilemma GSD I:n ruokavaliohoidossa on eksogeenisten hiilihydraattilähteiden valinta halutun metabolisen kontrollin saavuttamiseksi ja hypoglykemian estämiseksi. Lisäksi aiemmat tutkimukset olivat invasiivisia, jotka vaativat useita verinäytteitä, pitkiä tutkimuspäiviä (~10 h) eivätkä pystyneet tarjoamaan mekaanisia yksityiskohtia glukoosiaineenvaihdunnasta potilailla, joilla on GSD I. Näin ollen on tarpeen kehittää minimaalisesti invasiivinen menetelmä glukoosin aineenvaihdunnan tutkimiseksi ja eri hiilihydraattilähteiden käytön mittaamiseksi suoraan koehenkilöillä, joilla on GSD I ja terveitä kontrolleja. Tämä yksinkertainen hengitystesti auttaa yksilöimään hoidon ja räätälöimään hiilihydraattien saantia potilailla, joilla on GSD I.

Hypoteesi: 1) Tutkijat olettavat, että 13CO2:n hapettuminen U-13C-glukoosista voidaan havaita uloshengitetyssä ilmassa; and13CO2-hapetus on herkkä mitta glukoosin hapettumisen/aineenvaihdunnan tutkimisessa.

2) Tutkijat olettavat, että Glycosade®:n 13CO2-hapetuksella on pienempi huippurikastus (Cmax) verrattuna muihin hiilihydraattilähteisiin liittyvään UCCS:ään potilailla, joilla on GSD I ja terveillä kontrolleilla.

Perustelut: GSD I:n ravitsemushoidon vaikeus on määrittää paras hiilihydraattityyppi hypoglykemian välttämiseksi. Siksi glukoosiaineenvaihduntaa ja erilaisten hiilihydraattien hyödyntämistä on mitattava minimaalisesti invasiivisella testillä.

Tavoitteet: 1) Ensimmäinen tavoitteemme on vahvistaa U-13C-glukoosin hengitystestin (13C-GBT) käyttö ja sen hapettaminen 13CO2:ksi minimaalisesti invasiivisena tekniikana tutkiakseen glukoosin hapettumista in vivo terveillä kontrolleilla.

2) Toinen tavoitteemme on mitata erilaisten eksogeenisten hiilihydraattilähteiden: UCCS:n ja pitkitetysti vapauttavan vahamaisen maissitärkkelyksen Glycosade® käyttöä terveillä kontrolleilla ja potilailla, joilla on GSD I käyttämällä minimaalisesti invasiivista 13C-GBT:tä.

Tutkimusmenetelmä: Projekti koostuu kahdesta kokeesta.

Koe 1 - Pilottitutkimus U-13C-glukoosin hengitystestin (13C-GBT) käytön vahvistamiseksi terveissä verrokeissa A. Tutkimuspäivää edeltävä protokolla Osallistujilta hankitaan kirjallinen tietoinen suostumus ennen tutkimukseen osallistumista. Kaikkia osallistujia pyydetään paastoamaan yön yli (n. 12 tuntia) ja heitä pyydetään tulemaan kliinisen tutkimuksen ja arvioinnin yksikköön alustavaan arviointiin (esitutkimuspäivä) antropometrian (paino ja pituus), kehon koostumuksen ja lepotilan mittaamiseksi. energiankulutus (REE). Paino ja pituus mitataan digitaalisella vaa'alla ja stadiometrillä. REE mitataan jatkuvalla avoimen piirin epäsuoralla kalorimetrialla (CareFusion Vmax Encore, VIASYS), joka kalibroidaan ennen käyttöä. Kokonaisenergiankulutus (TEE) ja perusaineenvaihduntanopeus (BMR) liittyvät rasvattomaan massaan (FFM); siksi kehon koostumus määritetään käyttämällä biosähköistä impedanssianalyysiä (BIA) (Quantum IV RJL -järjestelmät). BIA mittaa resistanssia, reaktanssia ja impedanssia asettamalla elektrodeja oikeaan ranteeseen ja oikeaan nilkkaan. Jokaiselta osallistujalta otetaan kolme resistanssin, reaktanssin ja impedanssin lukemaa - sitten näiden lukemien keskiarvoa käytetään FFM:n ja rasvamassan (FM) määrittämiseen. FFM ja FM lasketaan käyttämällä valmistajan ohjelmistojärjestelmää (RJL Systems, Body Composition Analysis V.2.1). Esiopetuspäivän aikana käytetään yleistä kyselylomaketta, joka antaa selkeän kuvan sairaushistoriasta, ravitsemustilasta, ravintolisien saannista ja fyysisestä aktiivisuudesta. Lopuksi osallistujille jaetaan kolmen päivän ravintopöytäkirjat, joissa kirjataan ruoan kulutus kahdelle viikonpäivälle ja yhdelle viikonlopun päivälle.

B. Kahden päivän ruokavalion standardointi Tutkimusta edeltävien kahden päivän aikana koehenkilöt nauttivat tasapainoista ruokavaliota, joka sisältää vähintään 150 g hiilihydraattia. Tämä ruokavalio koostui jokapäiväisistä ruoista, mutta koehenkilöille annetaan pääpiirteet riittävyyden varmistamiseksi yleisesti syötyjen ruokien perusteella.

C. Tutkimuspäivän protokolla Pilottitutkimuksessa 10 tervettä aikuista (19-35 v) käy läpi 13C-GBT-protokollat ​​kahtena erillisenä tutkimuspäivänä periaatteen todisteena, kerran ilman oraalista isotooppiannosta ja kerran oraalisen isotooppiannoksen kanssa (U -13C-glukoosi), kunkin tutkimuksen välillä on ≥ 1 viikko. Siten 10 tervettä aikuista tutkitaan yhteensä n = 20 tutkimuksessa. Kun tutkittavalta on saatu tietoinen suostumus, koehenkilö kirjataan tutkimukseen. Osallistuja saapuu tutkimuspäivälle paaston jälkeen (~4 h) standardisoimaan mittaukset BC:n lastensairaalan kliinisen tutkimuksen ja arviointiyksikön (CREU) osastolle. Antropometriset perusmittaukset (paino ja pituus) kerätään ja lyhyt tutkimuspäiväkysely kerätään lääketieteellisestä, ruokavaliosta ja liikunnasta. 2 lähtötilanteen hengitysnäytettä kerätään luonnollisen taustan 13C runsauden määrittämiseksi. Koehenkilöt saavat tutkimuspäivänä 1 glukoosia (75 g/vrk) liuotettuna steriiliin veteen, tutkimuspäivänä 2 U-13C-glukoosia (75 mg/vrk) (99 atomin 13C-rikastus, Cambridge Isotope Laboratories Inc., Andover, MA) glukoosilla (75 g/vrk) liuotettuna steriiliin veteen.

Koehenkilöt pysyvät paastossa ja lepäämässä CREU:ssa koko tutkimuksen ajan hiilidioksidin tuotannon vaihtelun eliminoimiseksi. Hengitysnäytteet otetaan neljänä kappaleena 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, 200, 220 ja 240 minuutin kohdalla glukoosin oraalisen annon jälkeen. Tutkimuskäynnin aikana mitataan hiilidioksidin tuotantonopeutta (VCO2) 20 minuuttia, kaksi tuntia (120 minuuttia) oraalisen glukoosiannoksen jälkeen käyttämällä epäsuoraa kalorimetriä (Vmax Encore, Viasys Healthcare Inc. Yorba Linda, CA). Kehon koostumuksen arviointi suoritetaan käyttämällä Bioelectrical Impedance Analysis -analyysiä (BIA-Quantum IV, RJL Systems, MI). BIA:lla laskettu resistanssi, reaktanssi ja impedanssi elektrodeja käyttämällä sijoitetaan oikeaan ranteeseen ja nilkkaan. Jokaiselta koehenkilöltä otetaan kolme resistanssin, reaktanssin ja impedanssin lukemaa, minkä jälkeen näiden lukemien keskiarvoa käytetään rasvattoman massan (FFM) ja rasvamassan (FM) määrittämiseen. FFM ja FM lasketaan käyttämällä valmistajan ohjelmistojärjestelmää (RJL Systems, Body Composition Analysis V.2.1). Sormenpistoveren glukoosinäytteitä mitataan tutkimuspäivän alussa ja tunnin välein glukoosimittarilla (One Touch® Ultra®, LifeScan, Inc.).

Näytteenotto ja analyysi: Hengitysnäytteet kerätään hengityspussilla (kertakäyttöiset keräyspussit, EasySampler System, QuinTron Instrument Company, Inc. Milwaukee, WI) kertakäyttöisissä lasisissa Exetainer®-putkissa (Labco Limited, Buckinghamshire, UK) käyttämällä keräysmekanismia. joka mahdollistaa kuolleen ilmatilan poistamisen. Hengityksen rikastuminen 13CO2 mitataan käyttämällä isotooppisuhdemassaspektrometriä (IRMS).

Tilastollinen analyysi Kohteen ominaisuudet ilmaistaan ​​keskiarvona (SD). 13C-glukoosin hapettuminen 13CO2:na on ensisijainen mitattu tulos, koska tämä kuvaa parhaiten koko kehon glukoosin hapetuskykyä. Lasketaan käyrän alla oleva pinta-ala (AUC) kunkin kohteen 13CO2-hapettumiselle välillä t0 - t240, aika, joka kuluu 13CO2:n maksimihapetuksen saavuttamiseen (tmax) ja 13CO2-hapetuksen enimmäisrikastumishuippu (Cmax). Toistettujen mittausten analyysiä, jossa käytetään rajoitettua maksimitodennäköisyyden arviointia, käytetään arvioitujen parametrien saamiseksi MIXED-menettelyllä SAS-ohjelmistolla (SAS/STAT; versio 9.2). Parillista t-testiä käytetään vertaamaan 13CO2:n hapettumista kullakin aikapisteellä ilman U-13C-glukoosia ja sen kanssa. Kaikki arvot esitetään yksittäisille aiheille, ja merkitsevyys on P<0,05. Tilastollinen analyysi suoritetaan käyttämällä GraphPad Prism 4.0:aa (GraphPad Software Inc, CA).

Koe 2 - Vähäinvasiivinen 13C-glukoosihengitystesti erilaisten eksogeenisten hiilihydraattilähteiden käytön mittaamiseksi terveillä kontrolleilla ja koehenkilöillä, joilla on glykogeenin varastoinnin sairaus, tyyppi I Alkusarjaan 10 tervettä lasta (5-18 vuotta) ja 10 tervettä aikuista ( 19-35 v) käy läpi 13C-GBT neljä kertaa. Sitten 3 lasta ja 5 aikuista, joilla on GSD I, rekrytoidaan 4 erillisenä tutkimuspäivänä lasten- ja aikuisten aineenvaihduntaklinikallamme BC Children'sissä ja Vancouver General Hospitalissa (jos rekrytointi on haaste, aiomme lähestyä klinikoita kaikkialla Kanadassa). Paaston jälkeen (noin 4 tuntia terveillä kontrolleilla ja 2 tuntia GSD I:llä) koehenkilöt saavat tutkimuspäivänä 1 - UCCS (2 g/kg/vrk), tutkimuspäivänä 2 - U-13C-glukoosia (75 mg aikuisille; 1,5). mg/kg lapsille) (99 atomin % 13C rikastus, Cambridge Isotope Laboratories Inc., Andover, MA) UCCS:llä (2 g/kg/vrk), tutkimuspäivä 3 - pitkitetysti vapautuva vahamainen maissitärkkelys Glycosade® (2 g/ kg/vrk) (Vitaflo International Ltd, Liverpool, Englanti) ja tutkimuspäivänä 4 - U-13C-glukoosi (75 mg aikuisille; 1,5 mg/kg lapsille) liuotettuna Glycosade®:lla (2 g/kg/vrk) steriilissä vedessä. Hengitysnäytteitä otetaan jokaisena tutkimuspäivänä 20 minuutin välein 240 minuutin ajan. CO2-tuotannon nopeus mitataan 120 minuutin kuluttua oraalisen annoksen jälkeen käyttämällä epäsuoraa kalorimetriaa. Verensokeri mitataan glukometrillä ja sormenpistoverinäytteitä otetaan tutkimuspäivän alussa ja tunnin välein tutkimuspäivän loppuun asti. Testihiilihydraattien prosenttiosuus uloshengitettynä, koska 13CO2 mitataan 4 tunnin aikana.

Tilastollinen analyysi Kohteen ominaisuudet ilmaistaan ​​keskiarvona (SD). 13C-glukoosin hapettuminen 13CO2:na on ensisijainen mitattu tulos, koska tämä kuvaa parhaiten koko kehon glukoosin hapetuskykyä. UCCS:lle ja Glycosade®:lle lasketaan kunkin kohteen käyrän alla oleva pinta-ala (AUC) kunkin kohteen 13CO2-hapettumiselle välillä t0 - t240, aika, joka kuluu 13CO2:n maksimihapetuksen saavuttamiseen (tmax) ja 13CO2-hapetuksen enimmäisrikastumishuippu (Cmax). Hiilihydraattilähteistä saatuja arvoja verrataan käyttämällä kaksisuuntaista parillista t-testiä. Merkittävyyden arvoksi asetetaan P<0,05.

Tilastollinen analyysi suoritetaan käyttämällä GraphPad Prism 4.0:aa (GraphPad Software Inc, CA).