Sinkhomeostase og kinetikk hos barn med cystisk fibrose (CF)

Åpenbar sinkmangel har trekk ved acrodermatitis enteropathica (AE) inkludert diaré, dermatitt, vekstsvikt og dårlig immunforsvar. AE har blitt beskrevet som en komplikasjon av cystisk fibrose, og kan være den første presenterende funksjonen. Siden AE nesten aldri har blitt beskrevet hos ellers friske personer som spiser selvvalgte dietter, tyder dette på at en dyp forstyrrelse i sinkmetabolismen, enten i absorpsjon eller utskillelse, kan forekomme ved CF.

Få studier har målt sinkabsorpsjon hos barn med CF. De som har hatt påvist signifikante reduksjoner i sinkabsorpsjon hos CF-personer med pankreasinsuffisiens med en signifikant økning i sinkabsorpsjon med pankreasenzymerstatning. Imidlertid opprettholdes sinkmetabolismen av endringer i fraksjonert sinkabsorpsjon og sinktap i mage-tarmkanalen (endogen fekal sinkutskillelse). Av disse to mekanismene ser det ut til at endringer i endogen fekal sinkutskillelse er den viktigste. Til dags dato har bare én studie målt endogen fekal sinkutskillelse hos personer med CF. Krebs et al. studerte 15 spedbarn, under 4 måneder gamle, nylig diagnostisert med CF. De fant at alle spedbarn var i negativ sinkbalanse, og at endogen fekal sinkutskillelse var signifikant korrelert med graden av fettmalabsorpsjon. Disse resultatene er vanskelige å tolke siden det ikke ble studert noen kontrollgruppe, og det er lite publiserte data om sinkabsorpsjon hos friske spedbarn i denne alderen, og ingen data om endogen fekal sinkutskillelse.

Det er klart at det kreves et bedre mål på sinkstatus for fullt ut å forstå viktigheten av sinkmangel ved CF, og forholdet mellom fettmalabsorpsjon og sinkbalanse. Tidligere har vi brukt nye stabile isotopbaserte multikompartmentelle modeller for å studere sinkstatus i friske tilstander og sykdomstilstander. Disse har vist seg i stand til å oppdage endringer i sinkmetabolismen i to eksperimentelle paradigmer for sinkmangel, selv før plasmasinken blir unormal.

Vi antar at

1. Barn med CF vil ha dårligere sinkstatus, lavere fraksjonert sinkabsorpsjon, økt endogen fekal sink-utskillelse og dårligere sinkbalanse enn kontroller med alder.
2. Hos barn med CF vil endogen fekal sinkutskillelse være signifikant positivt korrelert, og sinkabsorpsjon og sinkbalanse signifikant negativt korrelert med fekal fettutskillelse.
3. Etter to måneder med sinktilskudd med 20 mg/d sink som sinkacetat, vil barn med CF ha lignende sinkstatus, fraksjonert sinkabsorpsjon, endogen fekal sinkutskillelse og sinkbalanse som alderstilpassede kontroller.
4. To måneder med sinktilskudd vil ikke påvirke jernstatus (hemoglobin, serumferritin, serumtransferrinreseptorer) eller kobberstatus (serumkobber, ceruloplasmin, kobber/sinksuperoksiddismutase).

Tjuefire barn med CF i alderen 8-14 år vil bli rekruttert fra Cystic Fibrosis Clinic ved Texas Children's Hospital. Barn vil bli vurdert som kvalifisert hvis de har diagnosen CF, veier mer enn 25 kg, har en klinisk diagnose av pankreasinsuffisiens som krever erstatning for pankreasenzym og har en historie med god etterlevelse av medisinske terapier. Forsøkspersoner vil bli ansett som ikke kvalifiserte hvis de har gjennomgått gastrointestinal (GI) kirurgi, har endokrin dysfunksjon i bukspyttkjertelen eller tar mer enn 10 mg/d sinktilskudd. Studien vil bli forklart for forsøkspersonene og deres foreldre. Informert skriftlig samtykke vil bli innhentet fra foreldrene, og skriftlig samtykke eller samtykke (alt etter alder) fra forsøkspersonene.

Etter at samtykke er innhentet, vil en registrert kostholdsveileder bruke et spørreskjema for matfrekvens for å vurdere barnets vanlige sinkinntak. Det vil bli gitt råd om hvordan du kan spise et sunt balansert kosthold som bør oppfylle den anbefalte daglige dosen (RDA) for sink og andre essensielle mineraler. Bortsett fra disse kostholdsrådene, vil ingen andre diettintervensjoner bli utført.

Tolv friske barn i alderen 8-14 år vil bli rekruttert gjennom offentlig annonse, lokale kontakter og muntlig. De vil være kvalifisert for studiet hvis de har samme alder, kjønn og etnisitet som CF-fagene. Informert samtykke og samtykke vil bli innhentet på samme måte som for CF-barna, og samme kostholdsråd og veiledning gitt.

Barna med CF vil bli randomisert til å motta et sinktilskudd på 20 mg/d som sinkacetat eller en identisk placebo. Randomisering vil bli stratifisert etter kjønn og etnisitet. Randomiseringstabeller vil bli vedlikeholdt av Investigation Pharmacy Service ved Texas Children's Hospital. Når samtykke er innhentet, vil Investigation Pharmacy Service bli kontaktet og vil randomisere barna til å motta en av to identiske løsninger - en som inneholder 10 mg/ml elementær sink som sinkacetat og en er placebo. Forsøkspersonene, deres foreldre og etterforskerne vil bli blindet for hvilken løsning barnet er randomisert til å få.

Barn vil bli innlagt på General Clinical Research Centre etter en nattfaste. En lokalbedøvelseskrem vil bli brukt over vener i antecubital fossa. Blod, 10-15 ml, vil bli tappet for baseline laboratorieundersøkelser, inkludert en fullstendig blodtelling, leverfunksjonstest, plasmasink, serumferritin, serumtransferrinreseptorkonsentrasjon, serumkobber, serumceruloplasmin og erytrocytt cU/Zn-superoksiddismutase. Etter at blodet er tatt, vil forsøkspersonene få sin første flaske sinkløsning, eller placebo. De vil bli bedt om å ta 1 ml av løsningen to ganger daglig i to måneder. Nye forsyninger av sink- eller placeboløsningen vil bli gitt etter behov under studien. Alle brukte eller delvis brukte flasker vil bli returnert til Utredningsapotektjenesten og mengden tatt beregnet fra endringen i flaskens vekt.

Etter å ha inntatt placebo- eller sinkløsningen i to måneder, vil barn med CF bli innlagt på General Clinical Research Centre etter en faste over natten. Forsøkspersonene vil bli bedt om å tømme blæren. Et intravenøst ​​heparin-lås kateter vil bli satt inn i en vene i antecubital fossa eller dorsum av hånden og en baseline blodprøve tatt for serum kjemi.

Forsøkspersonene vil få en frokost som inneholder ca. 3 mg sink, inkludert 120 ml appelsinjuice som 2 mg sink-67 var tilsatt 18-24 timer tidligere. Umiddelbart etter frokost vil 0,5 mg sink-70 bli infundert ved venepunktur av den andre armen over 30-60 sekunder, og sommerfuglinfusjonssettet skylles med 5 ml vanlig saltvann.

Blodprøver vil bli tatt fra heparinlåskateteret 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 30, 60, 120 og 180 minutter etter at den intravenøse sink-isotopen er gitt. Ytterligere blodprøver vil bli tatt ved venepunktur 24, 72 og 120 timer etter at den intravenøse isotopen ble gitt. Disse blodprøvene vil bli antikoagulert i sertifiserte sinkfrie ammoniumheparinrør (Monvette 9ml AH, Sarstedt Inc., Newton, NC). Plasma vil bli separert ved sentrifugering og lagret ved -80°C i påvente av analyse. En fullstendig urin- og fekal samling vil bli foretatt i løpet av den metabolske studien. Urinprøver vil bli samlet i 8-timers alikvoter, og all avføring som passeres samles individuelt. Urin- og avføringsprøver vil bli lagret ved -20°C i påvente av analyse.

Kontrollbarn vil bli studert på nøyaktig samme måte, omtrent 2 måneder etter at baseline-blod ble tatt.

Den primære hypotesen er at barn med CF vil ha lavere fraksjonert sinkabsorpsjon, økt endogen fekal sinkutskillelse, dårligere sinkbalanse og dårligere sinkstatus, enn alderstilpassede kontroller. Dette vil bli vurdert ved hjelp av ANOVA. Hvis dette antyder en signifikant "gruppe"-effekt, vil post-hoc-testing bli utført ved bruk av Tukey-Kramer-testen. Den kinetiske parameteren som brukes for å vurdere sinkstatus vil være k(2,1) da dette viste den største endringen i respons på sinkmangel, i våre tidligere studier. Denne analysen vil teste både hypotese 1 og 3 (se ovenfor). Skulle det være noen signifikante forskjeller i alder, vekt etc. mellom gruppene, vil dette bli statistisk korrigert for bruk av ANCOVA. Data vil bli analysert for hele studiepopulasjonen, og for CF-barna med pankreasinsuffisiens alene. Studien er designet for å ha 80 % evne til å oppdage endringer i k(2,1) mellom de to gruppene av bukspyttkjertelinsuffisielle CF-barn alene.

Sammenhengen mellom fekalt fett og endogen fekal sink-utskillelse, og sinkbalanse (hypotese 2), vil bli vurdert ved hjelp av enkel og multippel regresjonsanalyse. Effekten av sinktilskudd på jern- og kobberstatus vil bli undersøkt ved hjelp av en 2 prøver t-test, der CF-barn med sinktilskudd sammenlignes med de som ikke fikk sinktilskudd.