Homéostasie et cinétique du zinc chez les enfants atteints de fibrose kystique (FK)

Une carence manifeste en zinc présente les caractéristiques de l'acrodermatite entéropathique (AE), notamment la diarrhée, la dermatite, un retard de croissance et une fonction immunitaire affaiblie. L'AE a été décrit comme une complication de la fibrose kystique et peut être la caractéristique initiale de présentation. Comme les EI n'ont presque jamais été décrits chez des sujets par ailleurs en bonne santé consommant des régimes alimentaires choisis par eux-mêmes, cela suggère qu'une perturbation profonde du métabolisme du zinc, que ce soit dans l'absorption ou l'excrétion, peut se produire dans la mucoviscidose.

Peu d'études ont mesuré l'absorption du zinc chez les enfants atteints de mucoviscidose. Ceux qui ont montré des réductions significatives de l'absorption du zinc chez les sujets fibro-kystiques atteints d'insuffisance pancréatique avec une augmentation significative de l'absorption du zinc avec le remplacement des enzymes pancréatiques. Cependant, le métabolisme du zinc est maintenu par des modifications de l'absorption fractionnelle de zinc et des pertes de zinc dans le tractus gastro-intestinal (excrétion fécale endogène de zinc). De ces deux mécanismes, les modifications de l'excrétion fécale endogène de zinc semblent être les plus importantes. À ce jour, une seule étude a mesuré l'excrétion fécale endogène de zinc chez les sujets atteints de mucoviscidose. Krebs et al. ont étudié 15 nourrissons, âgés de moins de 4 mois, nouvellement diagnostiqués avec la mucoviscidose. Ils ont constaté que tous les nourrissons présentaient un bilan négatif en zinc et que l'excrétion fécale endogène de zinc était significativement corrélée au degré de malabsorption des graisses. Ces résultats sont difficiles à interpréter car aucun groupe témoin n'a été étudié, et il existe peu de données publiées sur l'absorption du zinc chez les nourrissons en bonne santé de cet âge, et aucune donnée sur l'excrétion fécale endogène de zinc.

De toute évidence, une meilleure mesure du statut en zinc est nécessaire pour bien comprendre l'importance de la carence en zinc dans la mucoviscidose et la relation entre la malabsorption des graisses et l'équilibre en zinc. Dans le passé, nous avons utilisé de nouveaux modèles multicompartiments basés sur des isotopes stables pour étudier le statut en zinc dans des états sains et malades. Ceux-ci se sont avérés capables de détecter des changements dans le métabolisme du zinc dans deux paradigmes expérimentaux de carence en zinc, avant même que le zinc plasmatique ne devienne anormal.

Nous émettons l'hypothèse que,

1. Les enfants atteints de mucoviscidose auront un statut en zinc plus mauvais, une absorption fractionnelle de zinc plus faible, une excrétion fécale endogène accrue de zinc et un bilan en zinc plus faible que les témoins appariés selon l'âge.
2. Chez les enfants atteints de mucoviscidose, l'excrétion fécale endogène de zinc sera significativement positivement corrélée, et l'absorption de zinc et l'équilibre en zinc significativement négativement corrélés avec l'excrétion fécale des graisses.
3. Après deux mois de supplémentation en zinc avec 20 mg/j de zinc sous forme d'acétate de zinc, les enfants atteints de mucoviscidose auront un statut en zinc similaire, une absorption fractionnée de zinc, une excrétion fécale endogène de zinc et un équilibre en zinc en tant que témoins appariés selon l'âge.
4. Deux mois de supplémentation en zinc n'affecteront pas le statut en fer (hémoglobine, ferritine sérique, récepteurs de la transferrine sérique) ou le statut en cuivre (cuivre sérique, céruloplasmine, cuivre/zinc superoxyde dismutase).

Vingt-quatre enfants FK âgés de 8 à 14 ans seront recrutés à la clinique de fibrose kystique du Texas Children's Hospital. Les enfants seront considérés comme éligibles s'ils ont un diagnostic de mucoviscidose, pèsent plus de 25 kg, ont un diagnostic clinique d'insuffisance pancréatique nécessitant un remplacement des enzymes pancréatiques et ont des antécédents de bonne observance des traitements médicaux. Les sujets seront considérés comme inéligibles s'ils ont subi une chirurgie du tractus gastro-intestinal (GI), s'ils présentent un dysfonctionnement endocrinien pancréatique ou s'ils prennent plus de 10 mg/j de suppléments de zinc. L'étude sera expliquée aux sujets et à leurs parents. Un consentement écrit éclairé sera obtenu des parents, et un consentement écrit ou un assentiment (selon l'âge) des sujets.

Une fois le consentement obtenu, un diététiste utilisera un questionnaire de fréquence alimentaire pour évaluer l'apport habituel en zinc de l'enfant. Des conseils seront donnés sur la façon de manger une alimentation saine et équilibrée qui devrait respecter l'apport journalier recommandé (AJR) pour le zinc et d'autres minéraux essentiels. En dehors de ces conseils diététiques, aucune autre intervention diététique ne sera effectuée.

Douze enfants en bonne santé âgés de 8 à 14 ans seront recrutés par annonce publique, contacts locaux et bouche à oreille. Ils seront éligibles pour l'étude s'ils sont du même âge, du même sexe et de l'ethnie que les sujets fibro-kystiques. Le consentement éclairé et l'assentiment seront obtenus de la même manière que pour les enfants fibro-kystiques, et les mêmes conseils et orientations diététiques seront donnés.

Les enfants atteints de mucoviscidose seront randomisés pour recevoir un supplément de zinc de 20 mg/j sous forme d'acétate de zinc ou un placebo d'apparence identique. La randomisation sera stratifiée par sexe et par origine ethnique. Les tables de randomisation seront maintenues par le service de pharmacie d'investigation du Texas Children's Hospital. Une fois le consentement obtenu, le service de pharmacie d'investigation sera contacté et randomisera les enfants pour recevoir l'une des deux solutions d'apparence identique - l'une contenant 10 mg/mL de zinc élémentaire sous forme d'acétate de zinc et l'autre étant le placebo. Les sujets, leurs parents et les enquêteurs ne sauront pas quelle solution l'enfant a été randomisé pour recevoir.

Les enfants seront admis au Centre général de recherche clinique après une nuit de jeûne. Une crème anesthésiante locale sera appliquée sur les veines de la fosse antécubitale. Du sang, 10 à 15 ml, sera prélevé pour des analyses de laboratoire de base, y compris une numération globulaire complète, un test de la fonction hépatique, du zinc plasmatique, de la ferritine sérique, de la concentration sérique des récepteurs de la transferrine, du cuivre sérique, de la céruloplasmine sérique et de la superoxyde dismutase cU/Zn érythrocytaire. Une fois le sang prélevé, les sujets recevront leur première bouteille de solution de zinc, ou un placebo. Ils seront invités à prendre 1 ml de la solution deux fois par jour pendant deux mois. De nouvelles fournitures de solution de zinc ou de placebo seront fournies au besoin pendant l'étude. Toutes les bouteilles utilisées ou partiellement utilisées seront retournées au service de pharmacie d'investigation et le montant prélevé sera calculé à partir du changement de poids de la bouteille.

Après avoir consommé le placebo ou la solution de zinc pendant deux mois, les enfants atteints de mucoviscidose seront admis au Centre général de recherche clinique après un jeûne nocturne. Les sujets seront invités à vider leur vessie. Un cathéter intraveineux à verrouillage d'héparine sera inséré dans une veine de la fosse antécubitale ou du dos de la main et un échantillon de sang de base sera prélevé pour les chimies sériques.

Les sujets recevront un petit-déjeuner contenant environ 3 mg de zinc, dont 120 ml de jus d'orange auquel 2 mg de zinc-67 ont été ajoutés 18 à 24 heures plus tôt. Immédiatement après le petit-déjeuner, 0,5 mg de zinc-70 sera perfusé par ponction veineuse de l'autre bras pendant 30 à 60 secondes, et le set de perfusion papillon sera rincé avec 5 ml de solution saline normale.

Des échantillons de sang seront prélevés du cathéter à verrouillage d'héparine 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 30, 60, 120 et 180 minutes après l'administration intraveineuse de l'isotope de zinc. D'autres échantillons de sang seront prélevés par ponction veineuse 24, 72 et 120 heures après l'administration de l'isotope intraveineux. Ces échantillons de sang seront anticoagulés dans des tubes d'héparine ammoniacale certifiés sans zinc (Monvette 9ml AH, Sarstedt Inc., Newton, NC). Le plasma sera séparé par centrifugation et stocké à -80°C en attendant l'analyse. Un prélèvement urinaire et fécal complet sera effectué lors de l'étude métabolique. Les échantillons d'urine seront prélevés en aliquotes de 8 h et toutes les selles passées seront recueillies individuellement. Les échantillons d'urine et de matières fécales seront conservés à -20 °C en attendant l'analyse.

Les enfants témoins seront étudiés exactement de la même manière, environ 2 mois après le prélèvement sanguin de base.

L'hypothèse principale est que les enfants atteints de mucoviscidose auront une absorption fractionnelle de zinc plus faible, une excrétion fécale endogène accrue de zinc, un bilan en zinc plus faible et un statut en zinc plus mauvais que les témoins appariés selon l'âge. Cela sera évalué à l'aide de l'ANOVA. Si cela suggère un effet « groupe » significatif, des tests post-hoc seront réalisés à l'aide du test de Tukey-Kramer. Le paramètre cinétique utilisé pour évaluer le statut en zinc sera k(2,1) car il a montré le plus grand changement en réponse à une carence en zinc, dans nos études précédentes. Cette analyse testera les deux hypothèses 1 et 3 (voir ci-dessus). S'il existe des différences significatives d'âge, de poids, etc. entre les groupes, cela sera corrigé statistiquement pour l'utilisation de l'ANCOVA. Les données seront analysées pour l'ensemble de la population à l'étude et pour les enfants FK atteints d'insuffisance pancréatique seulement. L'étude est conçue pour avoir une puissance de détection de 80 % des changements de k(2,1) entre les deux groupes d'enfants atteints de mucoviscidose avec insuffisance pancréatique seuls.

La relation entre la graisse fécale et l'excrétion fécale endogène de zinc, et l'équilibre en zinc (hypothèse 2), sera évaluée à l'aide d'une analyse de régression simple et multiple. L'effet de la supplémentation en zinc sur le statut en fer et en cuivre sera examiné à l'aide d'un test t à 2 échantillons, comparant les enfants fibro-kystiques recevant une supplémentation en zinc à ceux qui n'en ont pas reçu.