글리코겐 축적병 호흡 검사 연구

목 적: Von Gierke 질병으로도 알려진 글리코겐 축적병 1형(GSD I)은 전 세계적으로 1:100,000 출생에 영향을 미치는 글루코스-6-포스파타제(G6Pase) 효소 결핍에 의해 발생합니다. 따라서 이 효소가 부족하면 간에서 글리코겐이 축적되고 포도당이 제대로 생성되지 않아 공복 시 저혈당이 발생합니다. GSD I에 대한 식이요법은 소량의 빈번한 식사와 함께 복합 탄수화물을 공급하고 익히지 않은 옥수수 전분(UCCS)을 사용하는 것을 기반으로 합니다. Glycosade®(변형 옥수수 전분)는 GSD I 환자의 정상적인 혈당 농도를 유지하는 데 도움이 되는 것으로 나타났습니다. 그러나 GSD I의 식이요법에서 주요 딜레마는 바람직한 대사 조절을 달성하고 저혈당증을 예방하기 위해 외인성 탄수화물 공급원을 선택하는 것입니다. 또한, 이전 연구는 침습적이어서 여러 혈액 샘플, 긴 연구 일수(~10시간)가 필요하고 GSD I 대상자의 포도당 대사에 대한 기계론적 세부 정보를 제공할 수 없었습니다. 따라서 최소 침습적 방법을 개발할 필요가 있습니다. 포도당 대사를 검사하고 GSD I 및 건강한 대조군을 가진 피험자에서 직접 다양한 탄수화물 공급원의 활용을 측정하는 방법. 이 간단한 호흡 검사는 GSD I 환자의 치료를 개별화하고 탄수화물 공급을 조정하는 데 도움이 됩니다.

가설: 1) 연구자들은 U-13C-포도당에서 13CO2의 산화가 호기에서 감지될 수 있다고 가정합니다. 그리고 13CO2 산화는 포도당 산화/대사를 검사하는 민감한 척도가 될 것입니다.

2) 연구자들은 Glycosade®의 13CO2 산화가 GSD I 환자와 건강한 대조군에서 다른 탄수화물 공급원 UCCS에 비해 더 낮은 피크 농축(Cmax)을 가질 것이라고 가정합니다.

정당성: GSD I의 영양 치료의 어려움은 저혈당증을 피하기 위해 주어질 최상의 탄수화물 유형을 결정하는 것입니다. 따라서 포도당 대사와 다양한 탄수화물의 활용도는 최소 침습 검사를 사용하여 측정해야 합니다.

목표: 1) 우리의 첫 번째 목표는 U-13C-포도당 호흡 검사(13C-GBT)의 사용과 13CO2로의 산화를 건강한 대조군에서 생체 내 포도당 산화를 검사하기 위한 최소 침습 기술로 확립하는 것입니다.

2) 우리의 두 번째 목표는 다양한 외인성 탄수화물 공급원의 활용도를 측정하는 것입니다: 최소 침습 13C-GBT를 사용하여 건강한 대조군과 GSD I 환자에서 UCCS 및 서방형 밀랍 옥수수 전분 Glycosade®.

연구 방법: 프로젝트는 두 가지 실험으로 구성됩니다.

실험 1 - 건강한 대조군에서 U-13C-포도당 호흡 검사(13C-GBT)의 사용을 확립하기 위한 파일럿 연구 A. 사전 연구일 프로토콜 연구에 참여하기 전에 참가자로부터 서면 동의서를 얻을 것입니다. 모든 참가자는 밤새 금식(~12시간)을 요청받으며 기본 인체 측정(체중 및 키), 체성분 및 휴식을 측정하기 위한 예비 평가(연구 전일)를 위해 임상 연구 및 평가 부서에 오도록 요청받습니다. 에너지 소비(REE). 체중과 키는 각각 디지털 저울과 스타디오미터를 사용하여 측정합니다. REE는 연속 개방 회로 간접 열량계(CareFusion Vmax Encore, VIASYS)로 측정되며 사용 전에 보정됩니다. 총 에너지 소비(TEE) 및 기초 대사율(BMR)은 무지방 질량(FFM)과 연관됩니다. 따라서 체성분은 생체 전기 임피던스 분석(BIA)(Quantum IV RJL 시스템)을 사용하여 결정됩니다. BIA는 오른쪽 손목과 오른쪽 발목에 전극을 부착하여 저항, 리액턴스 및 임피던스를 측정합니다. 저항, 리액턴스 및 임피던스에 대한 세 가지 판독값이 각 참가자에 대해 취해지고 이러한 판독값의 평균은 FFM 및 체지방량(FM)을 결정하는 데 사용됩니다. FFM 및 FM은 제조업체의 소프트웨어 시스템(RJL Systems, Body Composition Analysis V.2.1)을 사용하여 계산됩니다. 병력, 영양 상태, 보충제 섭취 및 신체 활동에 대한 명확한 아이디어를 제공하기 위해 연구 전 날에 일반 설문지가 사용됩니다. 마지막으로 참가자들에게 3일 식단 기록지를 배포하여 주중 2일과 주말 1일 동안의 음식 섭취를 기록합니다.

B. 2일 식이 표준화 연구 전 2일 동안 피험자는 적어도 150g의 탄수화물을 포함하는 균형 잡힌 식단을 섭취합니다. 이 식단은 일상적인 음식으로 구성되었지만 일반적으로 먹는 음식을 기준으로 충분함을 보장하기 위해 피험자에게 개요가 제공됩니다.

C. 연구일 프로토콜 예비 연구를 위해 10명의 건강한 성인(19-35세)이 원칙 증명으로 두 번의 별도 연구일에 13C-GBT 프로토콜을 수행합니다. -13C-포도당), 각 연구는 ≥ 1주 간격으로 분리됩니다. 따라서 총 n = 20 연구에 대해 10명의 건강한 성인을 연구할 것입니다. 피험자로부터 정보에 입각한 동의를 얻은 후 피험자는 연구에 등록됩니다. 참가자는 BC 어린이 병원의 CREU(Clinical Research and Evaluation Unit)에서 측정을 표준화하기 위해 금식(~4시간) 후 연구일에 도착합니다. 기본 인체측정치(체중 및 키)를 수집하고 간단한 연구일 설문지를 작성하여 의료, 식이요법 및 신체 활동 이력에 대한 정보를 수집합니다. 2 기본 호흡 샘플을 수집하여 자연 배경 13C 농도를 결정합니다. 피험자는 연구 1일에 멸균수에 용해된 포도당(75g/일), 연구 2일에 U-13C-포도당(75mg/일)(99원자% 13C 농축, Cambridge Isotope Laboratories Inc., Andover, MA)을 받게 됩니다. 멸균수에 용해된 포도당(75g/일).

피험자는 CO2 생산의 가변성을 제거하기 위해 전체 연구 기간 동안 CREU에서 단식 및 휴식을 유지합니다. 포도당 경구 투여 후 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, 200, 220 및 240분에 4회 호흡 샘플을 수집합니다. 연구 방문 동안 간접 열량계(Vmax Encore, Viasys Healthcare Inc. Yorba Linda, CA)를 사용하여 경구 포도당 투여 후 20분, 2시간(120분) 동안 이산화탄소 생성 속도(VCO2)를 측정할 것입니다. 체성분 평가는 생체 전기 임피던스 분석(BIA-Quantum IV, RJL Systems, MI)을 사용하여 수행됩니다. 전극을 적용하여 BIA 계산 저항, 리액턴스 및 임피던스는 오른쪽 손목과 발목에 배치됩니다. 저항, 리액턴스 및 임피던스에 대한 3개의 판독값이 각 대상에 대해 취해진 다음 이러한 판독값의 평균은 무지방 질량(FFM) 및 체지방량(FM)을 결정하는 데 사용됩니다. FFM 및 FM은 제조업체의 소프트웨어 시스템(RJL Systems, Body Composition Analysis V.2.1)을 사용하여 계산됩니다. 손가락 채혈 혈당 샘플은 혈당 측정기(One Touch® Ultra®, LifeScan, Inc)를 사용하여 연구 시작일과 종료일까지 매시간 평가됩니다.

샘플 수집 및 분석: 수집 메커니즘을 사용하여 일회용 유리 Exetainer® 튜브(영국 버킹엄셔 소재 Labco Limited)에서 호흡 백(일회용 수집 백, EasySampler System, QuinTron Instrument Company, Inc. Milwaukee, WI)을 사용하여 호흡 샘플을 수집합니다. 데드 에어 스페이스를 제거할 수 있습니다. 13CO2의 호흡 강화는 동위원소 비율 질량 분석기(IRMS)를 사용하여 측정됩니다.

통계 분석 대상 특성은 평균(SD)으로 표현됩니다. 13CO2로서의 13C-포도당 산화는 포도당에 대한 전신 산화 능력을 가장 잘 설명하기 때문에 측정된 주요 결과가 될 것입니다. 각 피험자의 t0에서 t240까지의 13CO2 산화에 대한 곡선 아래 면적(AUC), 최대 13CO2 산화에 도달하는 시간(tmax) 및 13CO2 산화의 최대 피크 농축(Cmax)이 계산됩니다. SAS 소프트웨어(SAS/STAT; 버전 9.2)를 사용하는 MIXED 절차로 추정된 매개변수를 얻기 위해 제한된 최대 우도 추정을 사용하는 반복 측정 분석이 사용됩니다. U-13C-포도당이 있는 경우와 없는 경우 각 시점에서 13CO2 산화를 비교하기 위해 paired t-test를 사용합니다. 모든 값은 개별 주제에 대해 표시되며 유의성은 P<0.05로 설정됩니다. GraphPad Prism 4.0(GraphPad Software Inc, CA)을 사용하여 통계 분석을 수행할 것이다.

실험 2 - 글리코겐 축적 질환 유형 I을 가진 건강한 대조군과 피험자에서 다양한 외인성 탄수화물 공급원의 활용을 측정하기 위한 최소 침습적 13C-포도당 호흡 검사 19-35 y) 13C-GBT를 네 번 겪게 됩니다. 그런 다음 GSD I을 가진 3명의 어린이와 5명의 성인을 각각 BC 어린이 병원과 밴쿠버 종합 병원의 소아 및 성인 대사 클리닉에서 별도의 연구일 4일 동안 모집할 것입니다(모집이 어려운 경우 캐나다 전역의 클리닉에 접근할 계획입니다). 금식 후(건강한 대조군의 경우 ~ 4시간, GSD I의 경우 2시간) 피험자는 연구일 1-UCCS(2g/kg/일), 연구일 2-U-13C-글루코스(성인의 경우 75mg; 1.5 mg/kg for children) (99 원자% 13C 농축, Cambridge Isotope Laboratories Inc., Andover, MA), UCCS(2g/kg/일) 포함, 연구 3일 - 서방형 옥수수 전분 Glycosade®(2g/ kg/일)(Vitaflo International Ltd, 리버풀, 영국) 및 연구일에 4-U-13C-포도당(성인의 경우 75mg; 어린이의 경우 1.5mg/kg), 글리코세이드(2g/kg/일) 용해 멸균수에. 각 연구일에 호흡 샘플을 240분 동안 20분마다 수집합니다. CO2 생산 속도는 간접 열량계를 사용하여 경구 투여 후 120분에 측정됩니다. 혈당은 혈당계를 사용하여 측정되고 손가락 채혈 혈액 샘플은 연구가 끝날 때까지 시작과 매시간 평가됩니다. 13CO2로 내쉬는 테스트 탄수화물의 백분율은 4시간 동안 측정됩니다.

통계 분석 대상 특성은 평균(SD)으로 표현됩니다. 13CO2로서의 13C-포도당 산화는 포도당에 대한 전신 산화 능력을 가장 잘 설명하기 때문에 측정된 주요 결과가 될 것입니다. UCCS 및 Glycosade®에 대해 t0에서 t240까지 각 대상의 13CO2 산화에 대한 곡선 아래 면적(AUC), 최대 13CO2 산화에 도달하는 시간(tmax) 및 13CO2 산화의 최대 피크 농축(Cmax)이 계산됩니다. 탄수화물 공급원에서 얻은 값은 양측 대응 t-테스트를 ​​사용하여 비교됩니다. 유의성은 P<0.05로 설정됩니다.

GraphPad Prism 4.0(GraphPad Software Inc, CA)을 사용하여 통계 분석을 수행할 것이다.