Cink homeosztázis és kinetika cisztás fibrózisban (CF) szenvedő gyermekeknél

A nyilvánvaló cinkhiány az acrodermatitis enteropathica (AE) jellemzőivel jár, beleértve a hasmenést, a bőrgyulladást, a növekedési kudarcot és a gyenge immunfunkciót. Az AE-t a cisztás fibrózis szövődményeként írták le, és ez lehet a kezdeti tünetek. Mivel AE-t szinte soha nem írtak le egyébként egészséges alanyoknál, akik önállóan választott étrendet fogyasztanak, ez arra utal, hogy CF esetén a cink anyagcseréje mélyreható zavara léphet fel, akár a felszívódásban, akár a kiválasztódásban.

Kevés tanulmány mérte a cink felszívódását CF-ben szenvedő gyermekeknél. Azok, amelyeknél a hasnyálmirigy-elégtelenségben szenvedő CF-ben szenvedő betegeknél a cink felszívódása jelentős csökkenést mutatott ki, míg a cink felszívódása jelentős mértékben nőtt hasnyálmirigy enzimpótlással. A cink anyagcserét azonban fenntartják a frakcionált cink felszívódás változásai és a gasztrointesztinális traktusban bekövetkező cinkveszteség (endogén széklettel történő cinkkiválasztás). E két mechanizmus közül az endogén székletben történő cinkkiválasztás változása tűnik a fontosabbnak. Eddig csak egy tanulmány mérte az endogén széklet cinkkiválasztását CF-ben szenvedő betegeknél. Krebs et al. 15, 4 hónaposnál fiatalabb, újonnan CF-vel diagnosztizált csecsemőt vizsgáltak. Azt találták, hogy minden csecsemőnél negatív cink-egyensúly volt, és az endogén székletben történő cinkkiválasztás szignifikánsan korrelált a zsírfelszívódás mértékével. Ezeket az eredményeket nehéz értelmezni, mivel nem vizsgáltak kontrollcsoportot, és kevés publikált adat áll rendelkezésre az ilyen korú egészséges csecsemők cink-felszívódásáról, és nincs adat az endogén széklettel történő cinkkiválasztásról.

Nyilvánvaló, hogy a cink állapotának jobb mérésére van szükség ahhoz, hogy teljes mértékben megértsük a cinkhiány jelentőségét a CF-ben, valamint a zsírfelszívódási zavar és a cink egyensúlya közötti kapcsolatot. Korábban új, stabil izotóp-alapú többkompartmentális modelleket használtunk a cink állapotának tanulmányozására egészséges és beteg állapotokban. Ezek a cinkhiány két kísérleti paradigmájában is képesek kimutatni a cinkanyagcsere változásait, még azelőtt, hogy a plazmacink abnormálissá válna.

Feltételezzük,

1. A CF-ben szenvedő gyermekek cinkstátusza rosszabb, frakcionált cink-felszívódásuk, fokozott endogén székletürítésük és cinkegyensúlyuk is rosszabb lesz, mint az életkoruknak megfelelő kontrolloknál.
2. A CF-ben szenvedő gyermekeknél az endogén széklet cinkkiválasztása szignifikánsan pozitívan korrelál, a cink felszívódása és a cink egyensúlya pedig szignifikánsan negatívan korrelál a széklet zsír kiválasztásával.
3. Két hónapos cink-kiegészítés után 20 mg/nap cink-acetát formájában a CF-ben szenvedő gyermekek cinkszintje, frakcionált cink felszívódása, endogén székletből történő cinkkiválasztása és cinkegyensúlya hasonló lesz, mint az életkoruknak megfelelő kontrolloknál.
4. Két hónapos cinkpótlás nem befolyásolja a vas állapotát (hemoglobin, szérum ferritin, szérum transzferrin receptorok) vagy réz állapotát (szérum réz, ceruloplazmin, réz/cink szuperoxid-diszmutáz).

Huszonnégy CF-ben szenvedő, 8-14 éves gyermeket vesznek fel a Texasi Gyermekkórház Cisztás Fibrózis Klinikájáról. A gyermekek akkor minősülnek jogosultnak, ha CF-ben diagnosztizáltak, 25 kg-nál nagyobb súlyúak, hasnyálmirigy-enzim-pótlást igénylő hasnyálmirigy-elégtelenség klinikai diagnózisa van, és az anamnézisben jól megfeleltek az orvosi terápiáknak. Az alanyok alkalmatlannak minősülnek, ha gasztrointesztinális (GI) műtéten estek át, hasnyálmirigy-endokrin diszfunkciójuk van, vagy napi 10 mg-nál több cinkpótlót szednek. A vizsgálatot elmagyarázzák az alanyoknak és szüleiknek. A szülőktől kell tájékozottan írásos beleegyezést kérni, az alanyoktól pedig írásos beleegyezést vagy hozzájárulást (az életkortól függően).

A beleegyezés megszerzése után egy regisztrált dietetikus étkezési gyakorisági kérdőív segítségével értékeli a gyermek szokásos cinkbevitelét. Tanácsot adunk az egészséges kiegyensúlyozott étrenddel kapcsolatban, amelynek meg kell felelnie a cink és más alapvető ásványi anyagok ajánlott napi bevitelének (RDA). Ezen étrendi tanácson kívül más étrendi beavatkozást nem végeznek.

Tizenkét egészséges, 8-14 éves gyermek toborzása nyilvános hirdetéssel, helyi kapcsolattartással és szájhagyomány útján történik. Akkor jogosultak a vizsgálatra, ha hasonló korú, nemű és etnikai hovatartozásúak, mint a CF alanyok. A tájékozott beleegyezést és hozzájárulást ugyanúgy kell megszerezni, mint a CF-es gyermekek esetében, és ugyanazokat az étrendi tanácsokat és útmutatást kell adni.

A CF-ben szenvedő gyermekeket véletlenszerűen úgy osztják be, hogy 20 mg/nap cink-kiegészítést kapjanak cink-acetát formájában vagy azonos megjelenésű placebót. A véletlenszerűsítést nem és etnikai hovatartozás szerint rétegzik majd. A randomizációs táblázatokat a Texasi Gyermekkórház Vizsgálati Gyógyszertári Szolgálata fogja karbantartani. A beleegyezés megszerzése után felveszik a kapcsolatot a Vizsgáló Gyógyszertári Szolgálattal, és véletlenszerűen választják ki a gyerekeket, hogy megkapják a két azonos megjelenésű oldat egyikét – az egyik 10 mg/ml elemi cinket tartalmaz cink-acetátként, a másik pedig placebót. Az alanyok, szüleik és a nyomozók vakok lesznek, hogy a gyermek melyik megoldást kapja véletlenszerűen.

A gyerekeket egy éjszakai böjt után veszik fel az Általános Klinikai Kutatóközpontba. Helyi érzéstelenítő krémet kell alkalmazni az antecubitalis fossa vénáira. 10-15 ml-es vért vesznek a kiindulási laboratóriumi vizsgálatokhoz, beleértve a teljes vérképet, májfunkciós tesztet, plazma cinket, szérum ferritint, szérum transzferrin receptor koncentrációt, szérum rézt, szérum ceruloplazmint és eritrocita cU/Zn-szuperoxid-diszmutázt. A vérvétel után az alanyok megkapják az első üveg cinkoldatot vagy placebót. Azt az utasítást kapják, hogy két hónapon keresztül vegyen be 1 ml oldatot naponta kétszer. A vizsgálat során szükség szerint új cink- vagy placebo-oldatot kell biztosítani. Minden elhasznált vagy részben felhasznált palack visszakerül a Vizsgáló Patika Szolgálathoz, és az összeget a palack súlyváltozásából számítják ki.

Két hónapig tartó placebo vagy cink oldat fogyasztása után a CF-ben szenvedő gyermekek egy éjszakai böjt után bekerülnek az Általános Klinikai Kutatóközpontba. Az alanyokat felkérik, hogy ürítsék ki a hólyagukat. Egy intravénás heparin-zár katétert helyeznek be a vénába az antecubitalis üregben vagy a kéz hátában, és vérmintát vesznek a szérum kémiai vizsgálatához.

Az alanyok körülbelül 3 mg cinket tartalmazó reggelit kapnak, beleértve 120 ml narancslevet, amelyhez 18-24 órával korábban 2 mg cink-67-et adtak. Közvetlenül a reggeli után 0,5 mg cink-70 infúziót adnak be a másik kar 30-60 másodperc alatti vénapunkciójával, és a pillangós infúziós készletet 5 ml normál sóoldattal átöblítik.

A 2., 4., 6., 8., 10., 15., 20., 30., 60., 120. és 180. perccel az intravénás cinkizotóp beadása után vérmintákat vesznek a heparinzár katéterből. További vérmintákat vesznek vénapunkcióval 24, 72 és 120 órával az intravénás izotóp beadása után. Ezeket a vérmintákat hitelesített cinkmentes ammónium-heparin csövekben (Monvette 9 ml AH, Sarstedt Inc., Newton, NC) véralvadásgátlásra kerül sor. A plazmát centrifugálással elválasztjuk, és az analízisig -80 °C-on tároljuk. A metabolikus vizsgálat során teljes vizelet- és székletgyűjtés történik. A vizeletmintákat 8 órás alikvot részekben gyűjtik, és az összes székletet egyenként gyűjtik. A vizelet- és székletmintákat -20°C-on tároljuk az elemzésig.

A kontroll gyermekeket pontosan ugyanilyen módon vizsgálják, körülbelül 2 hónappal a kiindulási vérvétel után.

Az elsődleges hipotézis az, hogy a CF-ben szenvedő gyermekeknél alacsonyabb lesz a frakcionált cink felszívódása, megnövekedett az endogén székletben történő cinkkiválasztás, rosszabb a cink egyensúlya és rosszabb a cink státusza, mint az életkoruknak megfelelő kontrolloknál. Ezt ANOVA segítségével értékeljük. Ha ez szignifikáns "csoportos" hatásra utal, post-hoc tesztet végeznek a Tukey-Kramer teszt segítségével. A cink állapotának értékelésére használt kinetikai paraméter k(2,1), mivel ez mutatta a legnagyobb változást a cinkhiányra adott válaszreakcióban korábbi vizsgálataink során. Ez az elemzés mind az 1., mind a 3. hipotézist teszteli (lásd fent). Ha a csoportok között bármilyen szignifikáns különbség van életkorban, testsúlyban stb., akkor ezt statisztikailag korrigálni kell az ANCOVA használatával. Az adatokat a teljes vizsgálati populációra, és csak a hasnyálmirigy-elégtelenségben szenvedő CF-es gyermekekre vonatkozóan elemzik. A vizsgálatot úgy tervezték meg, hogy a k(2,1) változásainak kimutatásának képessége 80%-os legyen a hasnyálmirigy-elégtelen CF-es gyermekek két csoportja között.

A székletzsír és az endogén széklet cinkkiválasztása, valamint a cink egyensúlya (2. hipotézis) közötti kapcsolatot egyszerű és többszörös regressziós elemzéssel értékeljük. A cink-kiegészítés hatását a vas- és rézstátuszra 2 mintás t-teszttel vizsgáljuk, összehasonlítva a cink-kiegészítéssel kezelt CF-es gyermekeket azokkal, akik nem kaptak cinkpótlást.