Een fysiologische studie om de enterale threoninebehoefte te bepalen bij zuigelingen van 1 tot 6 maanden (INFORALTHR)

INVOERING

Threonine is een onmisbare AA die uit voedingsbronnen moet komen. Het is van cruciaal belang bij de productie van mucines in de darm (Law, Bertolo et al. 2007) en draagt ​​aanzienlijk bij aan de vorming van collageen, elastine en tandglazuur (Kramsch, Franzblau et al. 1971, Robinson, Lowe et al. 1975). De huidige adequate inname (AI) voor threonine bij zuigelingen, voorgesteld door het Institute of Medicine, Food and Nutrition Board, in de Dietary Reference Intakes (DRI's) van 2005 voor macronutriënten is gebaseerd op een factoriële benadering vanwege het ontbreken van overtuigende empirische gegevens. Studies die leidden tot de bepaling van de behoefte aan aminozuren (AA) voor zuigelingen maakten gebruik van de stikstofanalysetechniek en werden meer dan 20 jaar geleden uitgevoerd (Snyderman, Norton et al. 1959). Methodologische vooruitgang heeft het mogelijk gemaakt om AA-vereisten bij mensen te bepalen met een meer precieze techniek (Zello, Wykes et al. 1995). Er zijn echter geen onderzoeken gerapporteerd naar de behoefte aan threonine bij zuigelingen (1-6 maanden oud) met gebruik van de nieuwere stabiele-isotoopmethoden.

Om de aminozuurbehoefte nauwkeurig te bepalen, is het noodzakelijk om een ​​reeks aminozuurinnames te bieden. Om ethische redenen mogen baby's gedurende langere tijd geen diëten met een zeer laag of hoog aminozuurgehalte krijgen. De minimaal invasieve IAAO-methode, oorspronkelijk ontwikkeld bij volwassenen in ons laboratorium (Zello, Pencharz et al. 1993) en nu internationaal gebruikt (Huang, Hogewind-Schoonenboom et al. 2011) om de aminozuurbehoefte te bepalen, lost dit probleem op. De IAAO-methode duurt minder dan 24 uur en is veilig gebruikt bij parenteraal gevoede neonaten, enteraal gevoede neonaten, kinderen en volwassenen.

Ons laboratorium bepaalde de enterale behoefte aan threonine bij biggen (Bertolo, Chen et al. 1998) die 0,42 g/kg/dag bedroeg. We kunnen uit deze gegevens extrapoleren en stellen voor dat de enterale behoefte voor pasgeborenen 84 mg/kg/d zou zijn. In deze studie zullen we de enterale behoefte voor de 1 - 6 maanden oude baby bepalen en voorspellen dat aangezien de groei vertraagt ​​en de eiwitbehoefte afneemt na de eerste levensmaand, de enterale behoefte van zuigelingen vergelijkbaar zal zijn met de DRI's AI van 73 mg. /kg/d. Het doel van deze studie is dus om de enterale behoefte aan threonine bij zuigelingen van 1 tot 6 maanden oud te bepalen met de IAAO-methode.

ONDERWERPEN EN METHODEN

Onderwerpen: Er zullen in totaal 18 onderzoeken worden uitgevoerd waarbij deelnemers willekeurig worden toegewezen aan 1 van de 18 threonine-innames. Baby's in de leeftijd van 1 tot 6 maanden zullen worden gerekruteerd uit de intramurale postoperatieve populatie van het Hospital for Sick Children (SickKids), Toronto, Canada. Deelnemers kunnen na inschrijving in aanmerking komen voor deelname aan meer dan één studie-inname, en worden daarom gerandomiseerd naar een tweede threonine-inname. Alle studieprocedures en toestemmingsformulieren hebben de goedkeuring van de onderzoeksethische raad van SickKids. Toestemming om de baby's in het onderzoek op te nemen zal worden verkregen van de behandelende chirurg en schriftelijke geïnformeerde toestemming zal worden verkregen van een of beide ouders/voogden. Werving van patiënten zal naar verwachting in december 2015 beginnen. De studie is geregistreerd bij clinicaltrials.gov #NCT02364843.

Baby's worden in het onderzoek opgenomen als ze tussen de 1 en 6 maanden oud zijn, geboren zijn tussen 32 weken en 43 weken zwangerschap, klinisch stabiel zijn zoals bepaald door normale bloedwaarden en vitale functies, en opgenomen patiënten zijn die wordt gevoed via nasogastrische (NG-), jejunale (NJ- of J-) of maag- (G-) voedingssonde. Baby's worden uitgesloten als ze aanvullende zuurstof krijgen, mechanisch worden beademd, endocriene of genetische afwijkingen hebben die het eiwit- en AA-metabolisme zouden kunnen beïnvloeden, of medicatie krijgen die het eiwit- en AA-metabolisme zou kunnen beïnvloeden (bijv. therapie met corticosteroïden).

Experimenteel ontwerp en studiedieet

Het onderzoeksontwerp is het minimaal invasieve IAAO-ontwerp, dat is gebaseerd op het concept dat, omdat AA's niet in het lichaam worden opgeslagen, de inname van essentiële AA's via de voeding in verhouding tot hun gebruik voor eiwitsynthese bepaalt of ze worden geoxideerd of opgenomen in eiwit. Wanneer de inname van één onmisbaar AA beperkt is, zijn de andere onmisbare AA's in overmaat en worden ze geoxideerd omdat ze niet kunnen worden opgenomen in eiwitten zoals eerder beschreven (Zello, Pencharz et al. 1993). Elk onderzoek vindt plaats gedurende een periode van 18 - 24 uur na bevestiging door de klinische diëtist van de baby dat er gedurende 24 tot 48 uur voorafgaand aan de onderzoeksdag een geschikte enterale inname van eiwit en niet-eiwit energie uit de voeding van de baby is geleverd. Op de ene studiedag (de duur zal minder dan 24 uur zijn; zie Fig. 1), krijgt de baby een formule gemaakt van een in de handel verkrijgbare eiwitvrije enterale formule (Pro-Phree) die een bekende hoeveelheid koolhydraten, vet en , mineralen, sporenelementen en vitamines die geschikt zijn voor een zuigeling en waaraan een AA-mengsel zal worden toegevoegd. Aminozuren worden als volgt toegevoegd aan het patroon van moedermelk in mg·kg-1·d-1: Lys 207, Met 48, Leu 288, Ile 165, Val 165, Phe 126, Try 51, His 63, Tyr 156 , Arg 69, Pro 240, Cys 51, Gly 69, Ala 114, Ser 150, Asp 270, Glu 534 (WHO 2007). Elke baby krijgt per studie een andere inname van threonine en de 18 innames voor de 18 baby's vallen op een continuüm tussen 15 en 130 mg·kg-1·d-1. Omdat de inname van threonine wordt gevarieerd, zullen de formules als isosikstofhoudend worden gehouden door de inname van alanine te variëren, wat een overbodige AA is. Het aminozuurmengsel wordt door een 0,22 µ-filter gehaald om er zeker van te zijn dat het steriel en pathogeenvrij is. Dit is een extra veiligheidsstap die niet wordt gedaan met commerciële formules, maar werd gedaan met onze parenterale oplossingen bij het bestuderen van de behoefte aan threonine en lysine bij parenteraal gevoede zuigelingen (Chapman 2009, 2010). Het combineren van het AA-mengsel en de commercieel bereide Pro-Phree-formulering zal worden gedaan in de formulekamer van het ziekenhuis volgens hun richtlijnen voor de standaardwerkwijze (SOP) voor de bereiding van klinische formules. De baby's krijgen de onderzoeksvoeding via hun voedingssonde, of een combinatie van sondevoeding en orale voeding, gedurende de onderzoeksperiode van 18 - 24 uur in opdracht van de klinische diëtist.

Een stabiele isotopentracer van onderzoekskwaliteit, vervaardigd door Cambridge Isotope Laboratories (CIL), Maine, VS, zal worden gebruikt om oxidatie of eiwitafzetting te meten als reactie op de variërende inname van threonine. De stabiele isotoop is een aminozuur, L-[1-13C]Phenylalanine, en wordt toegediend met de voeding van de baby in een dosis van 15 µ·kg-1/h-1. Deze stabiele isotoop wordt bij alle mensen aangetroffen als 1% van het totale percentage van het aminozuur fenylalanine en de stabiele isotoop zelf is met succes en zonder schade gebruikt bij intraveneuze toediening aan zuigelingen in 4 eerdere onderzoeken uitgevoerd in The Hospital for Sick Children, Toronto Canada (Roberts 2001; Courtney Martin 2008; Chapman 2009, 2010).

We gebruiken een studieprotocol dat de baby voldoende tijd geeft om een ​​stabiele toestand te bereiken met de stabiele 1-13CPhenylalanine-isotoop boven de basislijnwaarden zoals bepaald door onze parenterale studies bij baby's (Chapman 2009, 2010). We zullen de eerste twee onderzoeken uitvoeren met alleen de stabiele isotoop fenylalanine. Als we bij analyse vinden dat we niet voldoende verschil zien tussen de basislijn en de steady-state niveaus van de 1-13CPhenylalanine stabiele isotoop, dan zullen we een eenmalige dosis 13C-natriumbicarbonaat (NaH13CO2) introduceren bij 14 μmol kg- 1 toegediend via een NG/G-buisje om ons in staat te stellen een onderscheid te maken tussen de van nature voorkomende 1-13CPenylalanine van de baby en de hoeveelheid die we met de formule toedienen. We denken niet dat we de bicarbonaatisotoop nodig zullen hebben, maar hebben dit aan ons protocol toegevoegd voor goedkeuring mocht het gebruik ervan nodig worden. Het wordt routinematig gebruikt door een groep wetenschappers in Nederland die ook de behoefte aan aminozuren bij zuigelingen bestuderen en die geen problemen hebben gemeld met de toediening ervan (Hogewind-Schoonenboom 2014)

De stabiele isotopentracers hebben het label "For Research Use Only" en zijn aanvaardbaar voor gebruik bij mensen van alle leeftijden, wat zal worden bevestigd door het isotopenproductiebedrijf dat een analysecertificaat zal verstrekken met testen op chemische zuiverheid, eventuele aanwezigheid van zware metalen (in delen per miljoen) en microbiologische testen inclusief pyrogenen. Beide isotopen worden bereid in de dieetkeuken van het ziekenhuis op het moment van bereiding van de studieformule volgens dezelfde SOP-richtlijnen als klinische diëten.

Monsterverzameling en analyse

Ademmonsters en urine zullen worden verzameld om veranderingen in de reactie van de baby's op het onderzoeksdieet te bepalen. Er zullen drie baseline adem- en urinemonsters worden verzameld voorafgaand aan de introductie van het studiedieet. Vier plateau-adem- en urinemonsters zullen elk uur worden verzameld, beginnend 12-18 uur na de introductie van de stabiele isotoop-gelabelde tracers van onderzoekskwaliteit. Ademmonsters worden verzameld met behulp van een kooldioxide-analysatorwagen die qua ontwerp en gebruik vergelijkbaar is met een klinisch testapparaat dat een calorimeter wordt genoemd. Beide apparaten maken gebruik van een geventileerd kapsysteem waaronder de baby's slapen of rusten en VCO2 wordt gemeten. Elk ademmonster wordt gedurende een periode van 10 minuten verzameld door het ademeffluent in een terugvloeikoeler te laten borrelen en de adem in een reageerbuis op te sluiten. De ademmonsters worden gemeten met een massaspectrometer met een continue stroom isotoopverhouding. Urinemonsters worden verzameld door wattenbolletjes in de luiers van de baby te plaatsen en worden geanalyseerd op een tandem-massaspectrometer.

statistische analyse

Het effect van de threonine-inname op de fenylalanineflux, oxidatie en F13CO2 zal worden getest met behulp van variantieanalyse met de PROC GLM-procedure (SAS versie 9.4). Schattingen van de gemiddelde threonine-inname zullen worden afgeleid door middel van breekpuntanalyse van de afgiftesnelheid van 13CO2 (F13CO2)-gegevens met behulp van een 2-fase lineair regressie crossover-model. Het breekpunt wordt berekend met behulp van de gemengde modellen en regressieprocedure van SAS, waarbij de helling van de lijn niet significant verschilt van nul. Statistische significantie wordt vastgesteld op P < 0,05.

Variabelen voor regressieanalyse zijn threonine als de onafhankelijke variabele en de oxidatie van F13CO2 en fenylalanine als de afhankelijke variabelen. Selectie van het beste model zal worden bepaald door factoren met betrekking tot fit (significantie van het model en r2) en schattingen van variatie over het model (CV en SE van de schatting). De aanbevolen dagelijkse hoeveelheid voor de bevolking wordt geschat door de bovenste 95%-betrouwbaarheidsgrenzen van de breekpuntschatting te bepalen.