Threonine-vereiste bij volwassen mannen met de ziekte van Crohn met behulp van IAAO

ACHTERGROND De huidige aanbevelingen voor de voedingsreferentie-inname (DRI) voor essentiële aminozuren zijn gebaseerd op aanbevelingen voor jonge gezonde volwassenen en zijn niet direct vastgesteld bij patiënten met de ziekte van Crohn. Eiwitten en aminozuren zijn belangrijke componenten van ons dieet. Nu de onderzoekers met behulp van de IAAO de behoefte aan het essentiële aminozuur threonine bij gezonde volwassenen hebben gedefinieerd, bevinden ze zich nu in een ideale positie om de behoeften van kwetsbare bevolkingsgroepen, zoals patiënten met chronische inflammatoire aandoeningen, zoals de ziekte van Crohn (CD), te definiëren.

Studies bij dieren suggereren een toename van de behoefte aan threonine in modellen voor de ziekte van Crohn en colitis. Als dit ook geldt voor mensen, zou kennis van de threonine-behoefte bij patiënten met IBD waardevolle informatie kunnen opleveren voor verbetering van het medisch voedingsmanagement van deze patiëntenpopulatie. Verbeterde medische voedingstherapie zou waarschijnlijk de hersteltijd kunnen verkorten en/of de periode van remissie bij patiënten met IBD kunnen verlengen.

Methode:

Indicator Aminozuur Oxidatie

Hypothese:

Er wordt verondersteld dat de behoefte aan threonine bij patiënten met de ziekte van Crohn hoger zal zijn dan de threoninebehoefte die eerder is bepaald bij jonge volwassenen met behulp van de IAAO-methode (19 mg/kg/dag).

Doelstellingen:

1. De behoefte aan threonine bepalen bij patiënten met CD met behulp van de IAAO-techniek; door de oxidatie van L-[1-13 C]-fenylalanine tot 13 CO 2 [F 13 CO 2] te meten als reactie op geleidelijke inname van leucine.
2. Vergelijken, op basis van lichaamsgewicht en vetvrije massa, van de uit dit onderzoek afgeleide behoefte met de eerder met de IAAO-methode bepaalde behoefte aan threonine bij jongvolwassenen.

Onderwerpen:

Maximaal 10 klinisch stabiele patiënten met coeliakie zullen worden gerekruteerd uit de IBD-kliniek in het Mount Sinai Hospital, Toronto, die door Dr. Mark Silverberg zullen worden geïdentificeerd voor deze studie en vervolgens zullen worden opgevolgd in het Clinical Research Centre (CRC), The Hospital voor Zieke Kinderen (SickKids), Toronto, Canada. Voordat de studie begint, moeten de deelnemers het CRC (Room 5500 Hill Wing, The Hospital for Sick Children) bezoeken voor een pre-studiebeoordeling van hun lengte, gewicht, vetmassa, vetvrije massa, metabolisme in rust en medische geschiedenis. Deze beoordelingen zullen ongeveer 3 uur in beslag nemen. Ze moeten 10 uur nuchter zijn geweest voorafgaand aan de beoordeling voorafgaand aan de studie. We hebben de beoordeling voorafgaand aan de studie nodig om hun voedingsbehoeften voor de studie te berekenen en om de gezondheidsstatus te beoordelen.

Na ondertekening van het toestemmingsformulier zullen de proefpersonen de screeningprocedures invullen (lengte, gewicht, nuchter bloedmonster en vragenlijst over de medische geschiedenis, BIA, huidplooi en calorimetrie).

• De vrijwilligers krijgen een financiële vergoeding voor de gemaakte kosten tijdens deelname aan het onderzoek.
• Alle procedures in het onderzoek zullen worden goedgekeurd door de Research Ethics Board van SickKids.

Experimenteel ontwerp:

De experimentele opzet zal gebaseerd zijn op het minimaal invasieve IAAO-model voor het verzamelen van adem en urine, in plaats van bloed tijdens de studiedag. In totaal zullen maximaal 50 IAAO-onderzoeken worden uitgevoerd om de behoefte aan threonine bij patiënten met CD te bepalen. Er zullen maximaal 10 mannelijke patiënten met CD worden gerekruteerd. Elke proefpersoon wordt onderzocht op minimaal 2 innameniveaus en maximaal 5 verschillende innameniveaus van threonine. Elk niveau van intake wordt willekeurig toegewezen aan proefpersonen.

Bij de pre-studiebeoordeling wordt het energieverbruik in rust (REE) van de proefpersoon gemeten door middel van continue indirecte calorimetrie met open circuit, en de lichaamssamenstelling wordt gemeten door de dikte van de huidplooi en bio-elektrische impedantieanalyse (BIA). Proefpersonen zullen ook worden gewogen bij de pre-studiebeoordeling en aan het begin van elke IAAO-studiedag om ervoor te zorgen dat diëten en isotopen nauwkeurig worden voorgeschreven en om gewichtsbehoud tijdens de studie te bevestigen.

Elke studie zal bestaan ​​uit een aanpassingsperiode van 2 dagen aan een voorgeschreven dieet in overeenstemming met de energiebehoefte van de proefpersoon en 1 studiedag. Het dieet zal voldoende eiwit bevatten, namelijk 1 g eiwit∙kg-1∙d-1. De aanpassingsperiode van 2 dagen is bedoeld om het lichaam in staat te stellen zich aan te passen aan een voldoende hoeveelheid eiwit, aangezien is aangetoond dat de eiwitkinetiek zonder eiwit verandert. Na de 2 dagen van aanpassing volgt de studiedag waarop de threonine-inname willekeurig zal worden toegewezen en de fenylalanine (Phe)-kinetiek zal worden gemeten met behulp van L-[1-13C]Phe. Op deze dag wordt VCO2 direct na de 5e maaltijd gedurende 20 minuten calorimetrisch gemeten.

Voedingsinname en experimenteel dieet:

3-daags protocol

• Op dag 1 en 2 krijgt de proefpersoon een aangepast dieet en op de derde dag neemt hij deel aan een testperiode van 8 uur. Elk protocol van 3 dagen zal worden gescheiden door ten minste een week (uitwasperiode).
• Tijdens de 2-daagse aanpassingsperiode voorafgaand aan de IAAO-studie op dag 3 zal de inname via de voeding worden verstrekt in de vorm van lactosevrije milkshakes (Scandishake) met toegevoegde koolhydraten (SolCarb) en eiwitten (beneproteïne) om aan de behoefte van de proefpersonen te voldoen. Het eiwit wordt uit de scandishake geleverd als melkeiwit (caseïne en wei) en levert 1g.kg-1.day-1 eiwit inname. Het totale aantal calorieën wordt weergegeven als een meting van het energieverbruik in rust (REE) door middel van indirecte calorimetrie en vermenigvuldigd met 1,7. Op de aanpassingsdagen wordt het dieet aangeboden als vier isonitrogene, isocalorische maaltijden, gelijkmatig verdeeld over de dag.
• Op de studiedag (3e dag van elke periode van 3 dagen) wordt het dieet aangeboden als 8 uurlijkse isocalorische, isonitrogene maaltijden, bestaande uit een gearomatiseerde vloeibare formule en eiwitvrije koekjes die zijn ontwikkeld voor gebruik in aminozuurkinetische studies. Elke maaltijd vertegenwoordigt 1/12e van de totale dagelijkse behoefte van de proefpersoon. Het stikstof(eiwit)gehalte van de voeding wordt gegeven in de vorm van een kristallijn aminozuurmengsel op basis van de aminozuursamenstelling van ei-eiwit. De energie-inname op de studiedag wordt verstrekt als REE x 1,5.
• Tyrosine zal in overmaat worden verstrekt met 40 mg/kg/dag
• Fenylalanine wordt toegediend bij een constante inname van 20 mg/kg/dag.
• Threonine zal worden verstrekt met gegradeerde innames variërend van 3-45 mg/kg/dag en de alaninespiegels zullen worden aangepast om de veranderende niveaus van leucine in evenwicht te brengen en ervoor te zorgen dat formules isonitrogeen zijn.
• Tijdens de studieperiode wordt dagelijks een multivitaminesupplement verstrekt.
• Op de aanpassingsdagen wordt geen ander eten of drinken genuttigd dan water, 1 kopje heldere thee of 1 kopje heldere koffie.
• Tijdens de 8 uur durende studiedag wordt er behalve water geen ander eten of drinken genuttigd.

Studiedag

• Het studiedagdieet zal worden verdeeld in 8 isonitrogene, isocalorische maaltijden die elk een twaalfde van de totale dagelijkse behoefte van de proefpersoon vertegenwoordigen.
• Op de ochtend van elke studiedag consumeert de proefpersoon 4 van de maaltijden per uur thuis en bezoekt daarna het onderzoekslaboratorium. De proefpersoon begint dan met tussenpozen van een uur de resterende 4 van de 8 isocalorische maaltijden te consumeren.
• Tot 5 niveaus van inname van threonine via de voeding zullen in willekeurige volgorde worden getest, zoals vermeld onder "experimenteel ontwerp".
• 1-13C-fenylalanine wordt gegeven als tracer bij de 5e maaltijd en wordt verder toegediend bij de overige maaltijden.

Lichaamssamenstelling metingen

• De lichaamssamenstelling zal worden bepaald door middel van bio-elektrische impedantieanalyse (BIA en meerdere huidplooidiktemetingen aan het begin van de studie tijdens de pre-studiebeoordeling. Vier huidplooidiktes (triceps, biceps, subscapulier en suprailiacaal) zullen worden gemeten om schattingen van de vetmassa te verkrijgen. BIA wordt uitgevoerd met behulp van een analysator met vaste frequentie (50 kHz; BIA model 101A: RJL Systems). Vergelijkingen die eerder zijn beschreven, zullen worden gebruikt om FFM te berekenen.

Isotopeninfusieprotocol:

• Als isotoop wordt 1-13C-fenylalanine gebruikt. Orale voorbereidingsdosis van 0,66 mg/kg zal worden toegediend bij de vijfde maaltijd, en een uurlijkse orale dosis van 1,2 mg/kg/d zal gelijktijdig beginnen en gedurende 3 uur worden voortgezet bij maaltijden 6, 7 en 8. Er worden in totaal 4 isotopendoses gegeven om ervoor te zorgen dat de achtergrond 13CO2 in de adem in evenwicht komt
• Op hetzelfde moment dat de voorbereidingsdosis van L-[13C]phe wordt toegediend, zal ook een orale voorbereidingsdosis van 0,176 mg/kg bicarbonaat (NaH13CO3) worden gegeven
• De hoeveelheid fenylalanine die op de studiedag als isotoop wordt gegeven, wordt afgetrokken van het fenylalanine in de voeding om de totale inname via de voeding op 20 mg Phe /kg/d te houden
• De inname van tyrosine wordt gehandhaafd op 40 mg∙kg-1∙d-1 om een ​​teveel aan tyrosine te garanderen
• Adem- en urinemonsters worden periodiek verzameld voordat en nadat de tracers zijn geconsumeerd

Voorbeeldverzameling:

• Urine- en ademmonsters worden verzameld bij baseline en bij isotoop-steady state.
• Ademmonsters worden gelijktijdig met urinemonsters afgenomen.
• Er worden vijf baseline-ademmonsters verzameld 60, 45, 30, 15 minuten en net voordat het tracerprotocol begint.
• Er worden drie baseline-urinemonsters verzameld 60, 30 minuten en net voordat het tracerprotocol begint.
• Elke 15 minuten en 2,5 uur na aanvang van het tracerprotocol worden vier plateau-ademmonsters afgenomen.
• Er worden elke 30 minuten drie plateau-ademmonsters genomen, 2,5 uur nadat het tracerprotocol is gestart
• Ademmonsters zullen worden verzameld bij proefpersonen die in een plastic buis van Exetainers ademen en monsters zullen tot analyse worden bewaard in voorgeëvacueerde glazen buizen bij kamertemperatuur.
• Urinemonsters worden verzameld in Eppendorf-buisjes en bewaard bij -20 ºC totdat ze worden geanalyseerd op 1-13C fenylalanine-verrijking.
• De snelheid van de CO2-productie (VCO2) wordt op elke testdag gemeten met behulp van een indirecte calorimeter met geventileerde kap bij maaltijd 5 om de 13CO2-uitscheiding in de adem te kwantificeren.

Voorbeeldanalyse.

• Adem: uitgeademd 13 CO2-verrijking wordt gemeten met een continue stroom isotoopverhouding massaspectrometer (IRMS).
• Urine 1-13C fenylalanine verrijking zal geanalyseerd worden door middel van gaschromatografie tandem massaspectrometrie (LC-MS-MS).

Schatting van de isotopische kinetiek De fenylalanineflux van het hele lichaam zal worden berekend zoals eerder beschreven volgens het stochastische model van Matthews et al. Isotopische steady-state in de tracerverrijking bij baseline en plateau wordt weergegeven als de onveranderlijke waarden van L-[1-13C]fenylalanine in urine en 13CO2 in adem.

Fenylalanineflux (umol/kg/uur) wordt berekend uit de verdunning van oraal toegediend 13C-fenylalanine in de metabole pool (bij steady-state) door verrijking van 13C-fenylalanine in urine te gebruiken. De snelheid waarmee 13CO2 in de adem verschijnt (F13CO2 umol/kg/u) na de oxidatie van ingenomen 13C-fenylalanine wordt berekend volgens het model van Matthews et al., door een factor 0,82 te gebruiken om rekening te houden met kooldioxide dat wordt vastgehouden in de bicarbonaatpool van het lichaam. De snelheid van fenylalanine-oxidatie (umol/kg/u) wordt berekend uit F13CO2 en urinaire 13C-fenylalanine-verrijking.

Statistische analyse

Een gepaarde t-test zal worden gebruikt om te testen op: verschillen in FFM en percentage lichaamsvet; verschillen in de twee methoden voor lichaamssamenstelling van BIA en huidplooi. ANOVA zal worden gebruikt om te testen op verschillen tussen de verschillende schattingen van lichaamssamenstelling (vet en FFM), en correlatieanalyse zal worden uitgevoerd om te testen op associaties

De inname van threonine zal binnen de proefpersonen volledig willekeurig worden verdeeld, waarbij de hoeveelheid threonine-inname als het belangrijkste behandelingseffect dient. Het effect van threonine op de fenylalanineflux, oxidatie en F13CO2 zal worden getest door gebruik te maken van een gemengd lineair model met subject als willekeurige variabele (PROC MIXED) met behulp van SAS. Verschillen tussen individuele fluxen zullen worden vergeleken door middel van ANOVA, met post-hocanalyse met behulp van de Bonferroni-test voor meervoudige vergelijkingen.

De behoefte aan threonine wordt bepaald door een bifasische lineaire regressie-crossoveranalyse toe te passen om het breekpunt (EAR) te bepalen en vervolgens het 95%-BI te berekenen. De gemiddelde behoefte aan threonine zal worden geschat door een niet-lineair model met gemengde effecten (PROC NLMIXED; SAS Institute) toe te passen op de oxidatie- en F13CO2-gegevens. Waarnemingen binnen proefpersonen zullen worden beschouwd als statistisch afhankelijk.