Substraat fietsen in energiemetabolisme

We zullen patiënten met ernstige brandwonden bestuderen, gedefinieerd als 2e of 3e graads brandwonden die >40% van het totale lichaamsoppervlak (TBSA) bedekken. We stellen voor om verbrande kinderen uit het Shriners Burns Hospital te bestuderen. De volkstelling van Shriners is zodanig dat jaarlijks ongeveer 50 kinderen met ernstige brandwonden worden behandeld. We zullen patiënten onmiddellijk voorafgaand aan hun derde chirurgische ingreep bestuderen, ongeveer 12-15 dagen na het letsel. De helft van de patiënten krijgt dagelijks fenofibraat (5 mg/kg/dag) toegediend via een voedingssonde vanaf het moment van toestemming na opname tot 12-14 dagen na de verbranding. Deze tijdsduur na letsel zorgt ervoor dat onbehandelde patiënten een grote ophoping van hepatisch TG zullen hebben. Omdat de "controlegroep" patiënten verhoogde lever-TG's zal hebben, zal de "experimentele" groep hun hepatische TG's laten verlagen door fenofibraat. Door de patiënten de dag vóór de operaties te bestuderen, is het mogelijk om de nietjes die bij huidtransplantatie worden gebruikt te verwijderen zonder het risico te lopen dat de hechting van de grafiek verloren gaat, waardoor de veiligheid in de MRS wordt gegarandeerd. Een voor de operatie ingebrachte femurlijn kan ook worden gebruikt, en alle patiënten krijgen over het algemeen een volledige transfusie tijdens operaties, waardoor studiegerelateerd bloedverlies tot een minimum wordt beperkt. Naast de lever gaan we de spier bestuderen bij patiënten met brandwonden. Patiënten zullen worden bestudeerd tijdens een korte nuchtere toestand. Ze zullen vier uur voorafgaand aan het onderzoek en daarna gedurende het onderzoek nuchter zijn. Hun TPN wordt na het onderzoek onmiddellijk weer aangesloten. Het chirurgische team van de Shrine plaatst 3Fr, 8 cm polyethyleen katheters (Cook, Inc., Bloomington, IN) in de dijbeenader en dijbeenslagader onder plaatselijke verdoving de dag voor de operatie. Beide femorale katheters zullen worden gebruikt voor bloedafname, terwijl de femorale arteriële katheter ook zal worden gebruikt voor indocyaninegroen infusie voor het bepalen van de beenbloedstroom. De systemische concentratie van indocyaninegroen zal worden gemeten vanuit een centrale ader, aangezien de standaardprocedure bij alle patiënten een subclavialijn met meerdere lumen heeft. Doorgankelijkheid van alle katheters wordt gehandhaafd door infusie van zoutoplossing.

Patiënten krijgen gedurende maximaal 8 uur een infuus met stabiele (niet-radioactieve) isotooptracers van glucose, fenylalanine en palmitaat. Na 4 uur, zonder onderbreking van de tracer-infusie, zal een infusie van insuline worden gestart en gehandhaafd op een snelheid van 1,5 mE/kg•min gedurende de laatste 4 uur. Tijdens de insuline-infusie worden de bloedglucoseconcentraties gemeten en indien nodig glucose-infusie om de basale plasmaglucoseconcentratie te behouden.

Een biopsie van de quadriceps zal worden verkregen met een Bergstrom-naald aan het begin van het onderzoek, 4 uur (onmiddellijk vóór de insuline-infusie) en aan het einde van de 4 uur durende insuline-infusie. We zullen de A-V-balanstechniek gebruiken om de relatie tussen weefselvetzuur en TG-metabolisme en de insulinerespons van glucoseopname en myofibrillaire en mitochondriale eiwitsynthese en netto eiwitbalans aan te pakken.

B. Onderwerpen Patiënten worden binnen 48 uur na het letsel opgenomen op de brandwondenafdeling. Vloeistofreanimatie wordt gegeven zoals eerder beschreven (94). Binnen 48 uur na opname wordt de brandwond weggesneden en vervolgens getransplanteerd via autotransplantaat of kadavertransplantaat. Patiënten keren doorgaans om de vijf tot zeven dagen terug naar de operatiekamer voor het opnieuw oogsten van donorplaatsen. De hier voorgestelde experimenten zullen worden uitgevoerd op de dag voorafgaand aan de derde operatie op dag 12-15, aangezien femorale katheters normaal op dat moment worden ingebracht voor toegang tijdens de operatie. Enterale voeding met Vivonex TEN (Sandoz Nutrition Corp, Minneapolis, MN) wordt binnen 24 uur na opname gestart en voortgezet totdat de patiënt in staat is om via de mond te eten. Alle patiënten komen in aanmerking voor het onderzoek, tenzij een van de onderstaande uitsluitingscriteria van toepassing is.

C. Procedures Van dag 1 tot dag 22 krijgen patiënten enterale voeding met een mengsel met een hoog koolhydraat/aminozuurgehalte (Vivonex, Novartis, Minneapolis, MN). Vivonex bevat 300 kcal/portie in de volgende calorische verdeling: 82,3% koolhydraten, 15% eiwit, 2,7% vet (linolzuur). Patiënten krijgen 25 kcal/kg Vivonex plus nog eens 45 kcal/kg voor elk procentpunt van het totale verbrande lichaamsoppervlak. De helft van de patiënten krijgt fenofibraat (5 mg/kg/dag - maximale dagelijkse dosis) vanaf het moment van het eerste traceronderzoek tot het moment van het tweede traceronderzoek.

De proefpersonen van de tracerstudie kunnen beginnen zodra katheters in de dijslagader en ader zijn geplaatst door het chirurgisch team, indien nodig, aangezien bij de meerderheid van de patiënten om klinische redenen reeds bestaande lijnen worden geplaatst. De katheters zullen worden gebruikt voor bemonstering en in een perifere ader voor infusie, zoals in onze eerdere studies (bijv. 4). De enterale toediening van een mengsel van koolhydraten en aminozuren (Vivonex) wordt vier uur voorafgaand aan het onderzoek gestopt en wordt direct na het onderzoek gestart.

Op de dag na de tracer-infusie wordt de hoeveelheid lever- en spier-TG en leverglycogeen bepaald door middel van MRS. Nadat de metalen nietjes zijn verwijderd, worden de patiënten vervoerd naar de klinische MRS-faciliteiten op de afdeling Radiologie van de UTMB, waar metingen worden uitgevoerd (zie hieronder voor details). De helft van de patiënten met een hoge weefsel-TG krijgt aan het begin van periode 2 nicotinezuur (500 mg oraal) om de FFA-waarden acuut te verlagen. In de groep die elke 6 uur fenofibraat (200 mg/dag) of propranolol 0,5 mg/kg krijgt om de FFA te verlagen, krijgt de helft een infuus met heparine (0,5 E/kg•min, 2,8 E/kg prime IV) in een dosis die voldoende is om activeren lipoproteïnelipase, waardoor plasma FFA wordt verhoogd, zonder de bloedstolling te beïnvloeden. Nadat basislijnbloedmonsters van de dijbeenslagader, dijbeenader en perifere ader zijn verzameld, volgt een 8 uur durende continue infusie van geprimed-constante infusies van 6,6-d2-glucose (0,08 mg/kg•min, prime = 6,8 mg/kg ) en d5-fenylalanine (0,20 µmol/kg•min, prime = 8,0 µmol/kg) worden gegeven om respectievelijk de glucoseproductie in de lever en de snelheid van eiwitsynthese te kwantificeren. Bovendien zal na 2 uur van het protocol U-13C16-palmitaat (0,16 µmol/kg per minuut) worden gestart met NaH13CO3 prime (150 µmol/kg) om de opname en oxidatie van vetzuren in de lever te kwantificeren. Deze tracer-infusies zullen ook gedurende het 8 uur durende tracer-onderzoek worden voortgezet. Bloedmonsters (2-12 ml) worden gelijktijdig genomen uit de slagader, dijbeenader en perifere ader na 120, 180, 210, 225 en 240 minuten (zie bijlage 2 voor de volledige tijdlijn). Aan het begin van periode 1 en na 4 uur van periode 1 zullen spierweefselbiopten worden genomen om de eiwitkinetiek te meten en ook de biochemische parameters te bepalen. Daarna start periode 2. Aan het begin van periode 2 zal een geprimed, constant infuus van 15N-fenylalanine worden gestart en gehandhaafd gedurende periode 2. De andere tracer van fenylalanine zal worden gebruikt om de synthesesnelheden van plasma-eiwitten te kwantificeren met hetzelfde tracerprotocol als in periode 1. We hebben eerder aangetoond dat de twee fenylalanine-tracers dezelfde resultaten opleveren (70). De tracertechniek zal ons in staat stellen om de primaire eindpunten van de insulinerespons van de lever te meten, d.w.z. endogene glucoseproductie en synthetische snelheden van albumine en fibrinogeen. Na 4 uur zal hyperinsulinemie worden geïnitieerd door de infusie van insuline met een snelheid van 1,5 mu/kg•min, wat zal resulteren in circulerende niveaus van ongeveer 200 uU/ml (5). Deze infusiesnelheid was gebaseerd op onze eerdere ervaring met insuline-infusie bij patiënten met brandwonden (bijv. 1-5). We verwachten een aanzienlijke variatie in de basislijn insulineconcentraties, zodat als een lage infusiesnelheid zou worden gebruikt, de resulterende "hyperinsulinemie" bij sommige patiënten waarschijnlijk onder de basislijnconcentratie bij anderen zou liggen. Bijgevolg hebben we een infusiesnelheid gekozen die zal resulteren in een duidelijk verschil tussen de basislijn en "hyperinsulinemische" waarden. Verder, hoewel we tijdens de insuline-infusie verwachten dat de insulineconcentraties ook variabel zullen zijn, zullen onze eindpunten worden beoordeeld in termen van de omvang van de verandering ten opzichte van de basislijnwaarde bij elk onderwerp. Deze statistische benadering zou de bezorgdheid over de variabiliteit van het onderwerp tot een minimum moeten beperken. De dosering is gekozen omdat we eerder hebben aangetoond dat het eiwitmetabolisme reageert op deze infusiesnelheid (5), maar dat het lager is dan de maximaal effectieve dosis (4). De bloedglucoseconcentratie wordt gedurende de tweede periode gecontroleerd en er wordt (indien nodig) glucose toegediend om de glucoseconcentraties op het basisniveau te houden. Aangezien de basislijnconcentraties van glucose zullen variëren, betekent dit dat tijdens hyperinsulinemie de glucoseconcentraties waarschijnlijk zullen verschillen tussen proefpersonen, maar we hebben voor deze benadering gekozen omdat op deze manier alleen de insulineconcentratie zal verschillen tussen periode 1 en 2, waardoor de interpretatie van de veranderingen in substraat- en eiwitkinetiek van periode 1 tot 2. Het bemonsteringsschema zal hetzelfde zijn als in periode 1, inclusief de timing van de biopsie (d.w.z. om 4 uur van periode 2).

De bloedstroom in de benen wordt gemeten door middel van indocyanine groene infusie, zoals eerder beschreven (14). Indirecte calorimetrie van het hele lichaam zal worden uitgevoerd om de koolhydraat- en vetoxidatie van het hele lichaam te kwantificeren.