Requisito di treonina nei maschi adulti con malattia di Crohn utilizzando IAAO

CONTESTO Le attuali raccomandazioni sull'assunzione dietetica di riferimento (DRI) per i fabbisogni di aminoacidi essenziali si basano su raccomandazioni per giovani adulti sani e non sono state determinate direttamente nei pazienti con malattia di Crohn. Le proteine ​​e gli amminoacidi sono componenti fondamentali della nostra dieta. Avendo definito il requisito dell'amminoacido essenziale, la treonina negli adulti sani utilizzando l'IAAO, i ricercatori sono ora nella posizione ideale per definire i bisogni nelle popolazioni vulnerabili, come i pazienti con condizioni infiammatorie croniche, come la malattia di Crohn (CD).

Gli studi sugli animali suggeriscono un aumento del fabbisogno di treonina nei modelli di Crohn e colite. Se questo è vero anche nell'uomo, la conoscenza del fabbisogno di treonina nei pazienti con IBD potrebbe fornire preziose informazioni per il miglioramento della gestione nutrizionale medica di questa popolazione di pazienti. Una migliore terapia nutrizionale medica potrebbe probabilmente ridurre i tempi di recupero e/o aumentare il periodo di remissione nei pazienti con IBD.

Metodo:

Indicatore di ossidazione degli aminoacidi

Ipotesi:

Si ipotizza che il fabbisogno di treonina nei pazienti con CD sarà superiore al fabbisogno di treonina precedentemente determinato nei giovani adulti utilizzando il metodo IAAO (19 mg/kg/die).

Obiettivi:

1. Per determinare il fabbisogno di treonina nei pazienti con CD utilizzando la tecnica IAAO; misurando l'ossidazione di L-[1-13 C] fenilalanina a 13 CO 2 [F 13 CO 2] in risposta a assunzioni graduali di leucina.
2. Confrontare, sulla base del peso corporeo e della massa magra, il fabbisogno derivato da questo studio con il fabbisogno di treonina precedentemente determinato nei giovani adulti con il metodo IAAO.

Soggetti:

Fino a 10 pazienti clinicamente stabili con CD saranno reclutati dalla IBD Clinic presso il Mt. Sinai Hospital, Toronto, che saranno identificati dal Dr. Mark Silverberg per questo studio e successivamente seguiti presso il Clinical Research Centre (CRC), The Hospital per i bambini malati (SickKids), Toronto, Canada. Prima dell'inizio dello studio, i partecipanti dovranno visitare il CRC (Room 5500 Hill Wing, The Hospital for Sick Children) per una valutazione pre-studio della loro altezza, peso, massa grassa, massa magra, tasso metabolico a riposo e dati medici storia. Queste valutazioni richiederanno circa 3 ore per essere completate. Dovranno essere stati a digiuno per 10 ore prima della valutazione pre-studio. Abbiamo bisogno della valutazione pre-studio per calcolare le loro esigenze dietetiche per lo studio e per valutare lo stato di salute.

Dopo aver firmato il modulo di consenso, i soggetti completeranno le procedure di screening (altezza, peso, prelievo di sangue a digiuno e questionario anamnestico, BIA, Skinfold e calorimetria).

• I volontari riceveranno un compenso finanziario per i costi sostenuti durante la partecipazione allo studio.
• Tutte le procedure nello studio saranno approvate dal Research Ethics Board di SickKids.

Design sperimentale:

Il disegno sperimentale si baserà sul modello IAAO minimamente invasivo per la raccolta del respiro e dell'urina, invece del sangue durante il giorno dello studio. Verrà condotto un totale massimo di 50 studi IAAO per determinare il fabbisogno di treonina nei pazienti con CD. Saranno reclutati fino a 10 pazienti maschi con MC. Ogni soggetto sarà studiato per almeno 2 livelli di assunzione e fino ad un massimo di 5 diversi livelli di assunzione di treonina. Ogni livello di assunzione sarà assegnato in modo casuale ai soggetti.

Alla valutazione pre-studio, il dispendio energetico a riposo (REE) del soggetto sarà misurato mediante calorimetria indiretta continua a circuito aperto e la composizione corporea sarà misurata dallo spessore della plica cutanea e dall'analisi dell'impedenza bioelettrica (BIA). I soggetti verranno inoltre pesati alla valutazione pre-studio e all'inizio di ogni giornata di studio IAAO per garantire un'accurata prescrizione di diete e isotopi e per confermare il mantenimento del peso durante lo studio.

Ogni studio consisterà in un periodo di adattamento di 2 giorni a una dieta prescritta in conformità con il fabbisogno energetico del soggetto e 1 giorno di studio. La dieta fornirà una quantità adeguata di proteine, pari a 1 g di proteine∙kg-1∙d-1. Il periodo di adattamento di 2 giorni serve a consentire al corpo di adattarsi a una quantità adeguata di proteine ​​poiché è stato dimostrato che la cinetica proteica viene alterata senza di essa. Dopo i 2 giorni di adattamento è il giorno dello studio in cui l'assunzione di treonina sarà assegnata in modo casuale e la cinetica della fenilalanina (Phe) sarà misurata con l'uso di L-[1-13C]Phe. In questo giorno, il VCO2 verrà misurato mediante calorimetria immediatamente dopo il 5° pasto per un periodo di 20 minuti.

Assunzione dietetica e dieta sperimentale:

Protocollo di 3 giorni

• Nei giorni 1 e 2, il soggetto consumerà una dieta di adattamento e il 3° giorno parteciperà a un periodo di test di 8 ore. Ogni protocollo di 3 giorni sarà separato da almeno una settimana (periodo di wash-out).
• Gli apporti dietetici durante il periodo di adattamento di 2 giorni prima dello studio IAAO del giorno 3 saranno forniti sotto forma di frullati senza lattosio (Scandishake) con l'aggiunta di carboidrati (SolCarb) e proteine ​​(beneprotein) per soddisfare il fabbisogno dei soggetti. Le proteine ​​saranno fornite dallo scandishake come proteine ​​del latte (caseina e siero di latte) e forniranno 1 g.kg-1.giorno-1 assunzione di proteine. Le calorie totali saranno fornite come misura del dispendio energetico a riposo (REE) mediante calorimetria indiretta e moltiplicate per 1,7. Nei giorni di adattamento, la dieta sarà fornita sotto forma di quattro pasti isonitrogeni e isocalorici distribuiti uniformemente nell'arco della giornata.
• Il giorno dello studio (terzo giorno di ogni periodo di 3 giorni), la dieta sarà fornita come pasti isocalorici e isonitrogeni di 8 ore costituiti da una formula liquida aromatizzata e biscotti senza proteine ​​sviluppati per l'uso negli studi sulla cinetica degli amminoacidi. Ogni pasto rappresenterà 1/12 del fabbisogno giornaliero totale del soggetto. Il contenuto di azoto (proteine) della dieta sarà fornito sotto forma di una miscela cristallina di aminoacidi basata sulla composizione aminoacidica delle proteine ​​dell'uovo. L'apporto energetico nel giorno di studio sarà fornito come REE x 1,5.
• La tirosina sarà fornita in eccesso a 40 mg/kg/giorno
• La fenilalanina sarà fornita con un apporto costante di 20 mg/kg/giorno.
• La treonina sarà fornita con assunzioni graduali comprese tra 3 e 45 mg/kg/die e i livelli di alanina saranno regolati per bilanciare i livelli variabili di leucina e garantire che le formule siano isonitrogene.
• Durante il periodo di studio verrà fornito un supplemento multivitaminico giornaliero.
• Nessun altro cibo o bevanda verrà consumato nei giorni di adattamento eccetto acqua, 1 tazza di tè chiaro o 1 tazza di caffè chiaro.
• Durante la giornata di studio di 8 ore, non verranno consumati altri cibi o bevande ad eccezione dell'acqua.

Giornata di studio

• La dieta del giorno dello studio sarà suddivisa in 8 pasti isonitrogeni e isocalorici, ciascuno dei quali rappresenta un dodicesimo del fabbisogno giornaliero totale del soggetto.
• La mattina di ogni giorno di studio, il soggetto consumerà 4 dei pasti orari a casa e poi visiterà il laboratorio di ricerca. Il soggetto inizierà quindi a consumare i restanti 4 degli 8 pasti isocalorici a intervalli orari.
• Verranno testati fino a 5 livelli di assunzione alimentare di treonina in ordine casuale, come indicato in "disegno sperimentale".
• La fenilalanina 1-13C verrà somministrata come tracciante nel quinto pasto e continuerà ad essere somministrata con i pasti rimanenti.

Misurazioni della composizione corporea

• La composizione corporea sarà determinata dall'analisi dell'impedenza bioelettrica (BIA e misurazioni multiple dello spessore delle pieghe cutanee all'inizio dello studio durante la valutazione pre-studio. Verranno misurati quattro spessori della plica cutanea (tricipiti, bicipiti, sottoscapolare e soprailiaco) per ottenere stime della massa grassa. La BIA verrà eseguita utilizzando un analizzatore a frequenza fissa (50 kHz; BIA modello 101A: RJL Systems). Le equazioni descritte in precedenza verranno utilizzate per calcolare la FFM.

Protocollo di infusione di isotopi:

• Come isotopo verrà utilizzata la fenilalanina 1-13C. Una dose orale iniziale di 0,66 mg/kg verrà somministrata con il quinto pasto e una dose orale oraria di 1,2 mg/kg/die inizierà contemporaneamente e continuerà per 3 ore con i pasti 6, 7 e 8. Vengono somministrate in totale 4 dosi isotopiche per garantire che la 13CO2 di fondo nel respiro raggiunga l'equilibrio
• Contestualmente alla somministrazione della dose di priming di L-[13C]phe, verrà somministrata anche una dose di priming orale di 0,176 mg/kg di bicarbonato (NaH13CO3)
• La quantità di fenilalanina somministrata come isotopo nel giorno dello studio sarà sottratta dalla fenilalanina alimentare per mantenere l'assunzione alimentare totale a 20 mg Phe/kg/giorno
• L'assunzione di tirosina sarà mantenuta a 40 mg∙kg-1∙d-1 per garantire un eccesso di tirosina
• I campioni di respiro e urina vengono raccolti periodicamente prima e dopo il consumo dei traccianti

Raccolta di campioni:

• I campioni di urina e respiro saranno raccolti al basale e allo stato stazionario isotopico.
• I campioni di respiro saranno raccolti contemporaneamente ai campioni di urina.
• Verranno raccolti cinque campioni di respiro di base 60, 45, 30, 15 minuti e appena prima dell'inizio del protocollo del tracciante.
• Verranno raccolti tre campioni di urina al basale 60, 30 minuti e appena prima dell'inizio del protocollo del tracciante.
• Verranno raccolti quattro campioni di respiro di plateau ogni 15 minuti 2,5 ore dopo l'inizio del protocollo del tracciante.
• Verranno raccolti tre campioni di respiro di plateau ogni 30 minuti 2,5 ore dopo l'inizio del protocollo del tracciante
• I campioni di respiro verranno raccolti con soggetti che respirano in un tubo di plastica Exetainers e i campioni verranno conservati in tubi di vetro pre-evacuati a temperatura ambiente fino all'analisi.
• I campioni di urina saranno raccolti in provette Eppendorf e conservati a -20 ºC fino all'analisi per l'arricchimento di fenilalanina 1-13C.
• Il tasso di produzione di CO2 (VCO2) sarà misurato in ogni giorno di test utilizzando un calorimetro indiretto a cappa ventilata al pasto 5 per quantificare l'escrezione di 13CO2 nel respiro.

Analisi del campione.

• Respiro: l'arricchimento di 13 CO2 espirato sarà misurato mediante spettrometro di massa a rapporto isotopico a flusso continuo (IRMS).
• L'arricchimento urinario di fenilalanina 1-13C sarà analizzato mediante gascromatografia spettrometria di massa tandem (LC-MS-MS).

Stima della cinetica isotopica Il flusso di fenilalanina in tutto il corpo sarà calcolato come precedentemente descritto secondo il modello stocastico di Matthews et al. Lo stato stazionario isotopico nell'arricchimento del tracciante al basale e al plateau sarà rappresentato come i valori immutabili di L-[1-13C]fenilalanina nelle urine e 13CO2 nell'espirato.

Il flusso di fenilalanina (umol/kg/h) sarà calcolato dalla diluizione della 13C-fenilalanina somministrata per via orale nel pool metabolico (allo stato stazionario) utilizzando l'arricchimento di 13C-fenilalanina nelle urine. Il tasso di comparsa di 13CO2 nell'espirato (F13CO2 umol/kg/h) dopo l'ossidazione della 13C-fenilalanina ingerita sarà calcolato secondo il modello di Matthews et al., utilizzando un fattore di 0,82 per tenere conto dell'anidride carbonica trattenuta in la pozza di bicarbonato del corpo. Il tasso di ossidazione della fenilalanina (umol/kg/h) sarà calcolato dall'arricchimento di F13CO2 e 13C-fenilalanina urinaria.

Analisi statistica

Verrà utilizzato un test t appaiato per testare: differenze di FFM e percentuale di grasso corporeo; differenze nei due metodi di composizione corporea di BIA e skinfold. ANOVA verrà utilizzato per testare le differenze tra le varie stime della composizione corporea (grasso e FFM) e verrà eseguita l'analisi di correlazione per testare le associazioni

L'assunzione di treonina sarà completamente randomizzata all'interno dei soggetti, con la quantità di assunzione di treonina che fungerà da principale effetto del trattamento. L'effetto della treonina sul flusso di fenilalanina, ossidazione e F13CO2 sarà testato utilizzando un modello lineare misto con soggetto come variabile casuale (PROC MIXED) utilizzando SAS. Le differenze tra i singoli flussi saranno confrontate mediante ANOVA, con analisi post hoc utilizzando il test di confronti multipli di Bonferroni.

Il fabbisogno di treonina sarà determinato applicando un'analisi crossover di regressione lineare bifasica per determinare il punto di interruzione (EAR) e successivamente calcolare l'IC al 95%. Il fabbisogno medio di treonina sarà stimato applicando un modello non lineare ad effetti misti (PROC NLMIXED; SAS Institute) ai dati di ossidazione e F13CO2. Le osservazioni all'interno dei soggetti saranno considerate statisticamente dipendenti.