糖原病呼気試験研究

目的: フォン ギールケ病としても知られるグリコーゲン貯蔵病 I 型 (GSD I) は、グルコース-6-ホスファターゼ (G6Pase) 酵素の欠乏によって引き起こされ、世界中で 1:100,000 の出生に影響を与えています。 したがって、この酵素が欠乏すると、肝臓にグリコーゲンが蓄積し、グルコースの産生が不十分になり、空腹時低血糖につながります。 GSD I の食事療法は、少量の頻繁な食事での複合炭水化物の供給と、未調理のコーンスターチ (UCCS) の使用に基づいています。 Glycosade® (変性コーンスターチ) は、GSD I 患者の血糖値を正常に維持する可能性を示しています。 しかし、GSD I の食事療法における主なジレンマは、望ましい代謝制御を達成し、低血糖を予防するための外因性炭水化物源の選択です。 さらに、以前の研究は侵襲的であり、いくつかの血液サンプル、長い研究日 (約 10 時間) を必要とし、GSD I の被験者のグルコース代謝のメカニズムの詳細を提供できませんでした。グルコース代謝を調べ、GSD I の被験者と健常対照者のさまざまな炭水化物源の利用を直接測定する方法。 この簡単な呼気検査は、GSD I の被験者の治療を個別化し、炭水化物供給を調整するのに役立ちます。

仮説: 1) 研究者は、U-13C-グルコースからの 13CO2 の酸化は、呼気に検出できるという仮説を立てています。および 13CO2 酸化は、グルコースの酸化/代謝を調べるための感度の高い測定値になります。

2) 研究者は、Glycosade® からの 13CO2 酸化は、GSD I 患者および健常対照者において、他の炭水化物源 UCCS と比較してピーク濃縮度 (Cmax) が低いという仮説を立てています。

正当化: GSD I の栄養治療の難しさは、低血糖を避けるために与える炭水化物の最適なタイプを決定することです。 したがって、グルコース代謝とさまざまな炭水化物の利用は、低侵襲試験を使用して測定する必要があります。

目的: 1) 私たちの最初の目的は、U-13C-グルコース呼気試験 (13C-GBT) とその 13CO2 への酸化の使用を、健康な対照者の in vivo グルコース酸化を調べるための低侵襲技術として確立することです。

2) 私たちの 2 番目の目的は、低侵襲の 13C-GBT を使用して、健常対照者および GSD I 患者における、さまざまな外因性炭水化物源の利用を測定することです。

調査方法: このプロジェクトは 2 つの実験で構成されています。

実験 1 - 健康なコントロールにおける U-13C-グルコース呼気試験 (13C-GBT) の使用を確立するためのパイロット研究 すべての参加者は一晩（〜12時間）断食するように求められ、基本的な人体測定（体重と身長）、体組成、休息を測定するための予備評価（研究前日）のために臨床研究評価ユニットに来るよう求められますエネルギー消費量 (REE)。 体重と身長は、それぞれデジタルスケールとスタディオメーターを使用して測定されます。 REE は、使用前に校正される連続開回路間接熱量測定 (CareFusion Vmax Encore、VIASYS) によって測定されます。 総エネルギー消費量 (TEE) と基礎代謝率 (BMR) は除脂肪量 (FFM) に関連付けられています。したがって、体組成は、生体電気インピーダンス分析 (BIA) (Quantum IV RJL システム) を使用して決定されます。 BIA は、右手首と右足首に配置された電極を適用して、抵抗、リアクタンス、およびインピーダンスを測定します。 各参加者について、抵抗、リアクタンス、インピーダンスの 3 つの読み取り値が取得されます。次に、これらの読み取り値の平均を使用して、FFM と脂肪量 (FM) が決定されます。 FFM と FM は、メーカーのソフトウェア システム (RJL Systems、体組成分析 V.2.1) を使用して計算されます。 一般的なアンケートは、病歴、栄養状態、サプリメントの摂取、および身体活動について明確な考えを与えるために、研究前日に使用されます. 最後に、3 日間の食事記録シートが参加者に配布され、平日の任意の 2 日間と週末の 1 日間の食物消費を記録します。

B. 2 日間の食事の標準化 試験前の 2 日間、被験者は少なくとも 150 g の炭水化物を含むバランスの取れた食事を摂取します。 この食事は毎日の食事で構成されていましたが、一般的に食べられている食品に基づいて十分であることを確認するために、被験者に概要を説明します。

C. 研究日のプロトコル パイロット研究では、10 人の健康な成人 (19 ～ 35 歳) が、原理の証明として 2 つの別々の研究日に 13C-GBT プロトコルを受けます。 -13C-グルコース)、各試験は 1 週間以上間隔をあけて実施。 したがって、合計 n = 20 の研究で 10 人の健康な成人が研究されます。 被験者からインフォームドコンセントを得た後、被験者は研究に登録される。 参加者は、BC 小児病院の臨床研究評価ユニット (CREU) での測定を標準化するために、絶食後 (~4 時間) に研究日に到着します。 基本的な人体測定値 (体重と身長) が収集され、医療、食事、身体活動の履歴に関する情報を収集するために、簡単な調査日のアンケートが実施されます。 2 ベースラインの呼気サンプルを収集して、自然なバックグラウンドの 13C 存在量を決定します。 被験者は、研究1日目に無菌水に溶解したグルコース（75 g /日）、研究2日目にU-13C-グルコース（75 mg /日）（99原子％13C濃縮、Cambridge Isotope Laboratories Inc.、マサチューセッツ州アンドーバー）を受け取ります。滅菌水に溶解したブドウ糖 (75 g/日) を使用。

CO2生成の変動を排除するために、被験者は研究の全期間CREUで絶食と休息を続けます。 グルコースの経口投与後、20、40、60、80、100、120、140、160、180、200、220、および 240 分で、4 連の呼気サンプルを収集します。 研究訪問中、間接熱量計（Vmax Encore、Viasys Healthcare Inc. Yorba Linda、CA）を使用して、経口グルコース投与の2時間後（120分）に二酸化炭素生成速度（VCO2）を20分間測定します。 体組成の評価は、生体電気インピーダンス分析（BIA-Quantum IV、RJL Systems、MI）を使用して実行されます。 電極を適用することによって BIA が計算した抵抗、リアクタンス、およびインピーダンスは、右の手首と足首に配置されます。 被験者ごとに抵抗、リアクタンス、インピーダンスの 3 つの読み取り値が取得され、これらの読み取り値の平均値を使用して除脂肪量 (FFM) と脂肪量 (FM) が決定されます。 FFM と FM は、メーカーのソフトウェア システム (RJL Systems、体組成分析 V.2.1) を使用して計算されます。 グルコメーター（One Touch（登録商標）Ultra（登録商標）、LifeScan, Inc）を使用して、指先で刺した血糖サンプルを試験日の開始時および試験日の終わりまで1時間ごとに評価する。

サンプルの収集と分析: 呼気サンプルは、呼気バッグ (使い捨ての収集バッグ、EasySampler System、QuinTron Instrument Company, Inc. ミルウォーキー、ウィスコンシン州) を使用して、収集機構を使用して使い捨てガラス Exetainer® チューブ (Labco Limited、バッキンガムシャー、英国) を使用して収集されます。デッドエアスペースの除去を可能にします。 同位体比質量分析計 (IRMS) を使用して、呼気中の 13CO2 濃度を測定します。

統計分析 被験者の特徴は平均値 (SD) として表されます。 13CO2 としての 13C-グルコース酸化は、グルコースの全身酸化能力を最もよく表しているため、測定される主要な結果となります。 t0 から t240 までの各被験者の 13CO2 酸化の曲線下面積 (AUC)、最大 13CO2 酸化に達する時間 (tmax)、および 13CO2 酸化の最大ピーク濃縮 (Cmax) が計算されます。 SAS ソフトウェア (SAS/STAT; バージョン 9.2) を使用した MIXED 手順で、制限付き最尤推定を使用した反復測定分析を使用して、推定パラメーターを取得します。 U-13C-グルコースの有無にかかわらず、各時点での 13CO2 酸化を比較するために、対応のある t 検定が使用されます。 すべての値は個々の被験者について提示され、有意性は P < 0.05 に設定されます。 統計分析は、GraphPad Prism 4.0 (GraphPad Software Inc, CA) を使用して実行されます。

実験 2 - 健康な対照者および糖原病 I 型の被験者におけるさまざまな外因性炭水化物源の利用を測定するための低侵襲 13C-グルコース呼気試験19-35 歳) は、13C-GBT を 4 回受けます。 次に、GSD I の 3 人の子供と 5 人の大人が、それぞれ BC 小児病院とバンクーバー総合病院の小児科と成人のメタボリック クリニックから 4 つの別々の研究日に募集されます (募集が難しい場合は、カナダ全土の診療所にアプローチする予定です)。 絶食後（健康な対照では約4時間、GSD Iでは2時間）、被験者は研究1日目にUCCS（2 g / kg /日）、研究2日目にU-13C-グルコース（成人では75 mg; 1.5 mg/kg の小児用) (99 atom% 13C 濃縮、Cambridge Isotope Laboratories Inc.、マサチューセッツ州アンドーバー)、UCCS (2 g/kg/日)、研究 3 日目 - 徐放性ワキシー コーンスターチ Glycosade® (2 g/ kg/日) (Vitaflo International Ltd, Liverpool, England)、および試験日に 4-U-13C-グルコース (成人の場合は 75 mg、子供の場合は 1.5 mg/kg) と Glycosade® (2 g/kg/日) を溶解滅菌水で。 各試験日に、呼気サンプルを 20 分ごとに 240 分間収集します。 CO2 生成速度は、間接熱量測定法を使用して、経口投与後 120 分で測定されます。 血糖値はグルコメーターを使用して測定され、指を刺した血液サンプルは、開始時および研究日の終わりまで1時間ごとに評価されます。 13CO2 が 4 時間にわたって測定されるため、吐き出されたテスト炭水化物のパーセンテージ。

統計分析 被験者の特徴は平均値 (SD) として表されます。 13CO2 としての 13C-グルコース酸化は、グルコースの全身酸化能力を最もよく表しているため、測定される主要な結果となります。 t0 から t240 までの各被験者の 13CO2 酸化の曲線下面積 (AUC)、最大 13CO2 酸化に到達する時間 (tmax)、および 13CO2 酸化の最大ピーク濃縮 (Cmax) は、UCCS および Glycosade® について計算されます。 炭水化物源から得られた値は、両側の対応のある t 検定を使用して比較されます。 有意性は P < 0.05 に設定されます。

統計分析は、GraphPad Prism 4.0 (GraphPad Software Inc, CA) を使用して実行されます。