En fysiologisk studie for å bestemme enterale treoninkrav hos spedbarn i alderen 1 til 6 måneder (INFORALTHR)

INTRODUKSJON

Treonin er en uunnværlig AA som må komme fra kostholdskilder. Det er kritisk i produksjonen av muciner i tarmen (Law, Bertolo et al. 2007) og bidrar betydelig til kollagen, elastin og tannemaljedannelse (Kramsch, Franzblau et al. 1971, Robinson, Lowe et al. 1975). Det nåværende tilstrekkelige inntaket (AI) for treonin hos spedbarn foreslått av Institute of Medicine, Food and Nutrition Board, i 2005 Dietary Reference Intakes (DRIs) for makronæringsstoffer er basert på en faktoriell tilnærming på grunn av mangelen på avgjørende empiriske data. Studier som fører til bestemmelse av aminosyrebehov (AA) for spedbarn brukte nitrogenanalyseteknikken og ble utført for over 20 år siden (Snyderman, Norton et al. 1959). Metodiske fremskritt har gjort det mulig å bestemme AA-krav hos mennesker med en mer presis teknikk (Zello, Wykes et al. 1995). Det er imidlertid ikke rapportert om studier av treoninbehov hos spedbarn (1-6 mnd gamle) med bruk av de nyere stabilisotopmetodene.

For nøyaktig å bestemme aminosyrebehov, er det nødvendig å gi en rekke aminosyreinntak. Av etiske grunner kan ikke spedbarn mates med svært lave eller høye testede aminosyredietter over lengre perioder. Den minimalt invasive IAAO-metoden, opprinnelig utviklet hos voksne i vårt laboratorium (Zello, Pencharz et al. 1993) og nå brukt internasjonalt (Huang, Hogewind-Schoonenboom et al. 2011) for å bestemme aminosyrebehov, overvinner dette problemet. IAAO-metoden tar mindre enn 24 timer å gjennomføre og har blitt brukt trygt hos parenteralt matede nyfødte, enteralt fôrede nyfødte, barn og voksne.

Vårt laboratorium bestemte det enterale behovet for treonin hos smågriser (Bertolo, Chen et al. 1998) som var 0,42g/kg/d. Vi er i stand til å ekstrapolere fra disse dataene, og foreslår at enteralbehovet for nyfødte vil være 84 mg/kg/d. I denne studien skal vi bestemme enteralbehovet for det 1-6 måneder gamle spedbarnet og forutsi at siden veksten avtar og proteinbehovet avtar etter den første levemåneden, vil enteralbehovet til spedbarn være likt DRIs AI på 73 mg /kg/d. Målet med denne studien er derfor å bestemme det enterale treoninbehovet hos spedbarn fra 1 til 6 måneders alder med IAAO-metoden.

EMNER OG METODER

Emner: Det vil bli utført totalt 18 studier hvor deltakerne vil bli randomisert til 1 av 18 testtreonininntak. Spedbarn mellom 1 og 6 måneder vil bli rekruttert fra den postoperative pasientpopulasjonen ved Hospital for Sick Children (SickKids), Toronto, Canada. Deltakere kan være kvalifisert til å delta i mer enn ett studieinntak etter påmelding, og blir derfor randomisert til et andre treonininntak. Alle studieprosedyrer og samtykkeskjemaer vil ha godkjenning av forskningsetisk styre ved SickKids. Tillatelse til å registrere spedbarn i studien vil bli innhentet fra den behandlende kirurgen og skriftlig informert samtykke vil bli innhentet fra en eller begge foreldre/foresatte. Rekruttering av pasienter forventes å starte i desember 2015. Studien er registrert hos clinicaltrials.gov # NCT02364843.

Spedbarn vil bli inkludert i studien hvis de er i alderen 1 til 6 måneder, er født mellom 32 uker og 43 ukers svangerskapsalder, er klinisk stabile som bestemt av normale blodverdier og vitale tegn, og er inneliggende pasienter som er mates via nasogastrisk (NG-), jejunal (NJ- eller J-), eller gastrisk (G-) ernæringssonde. Spedbarn vil bli ekskludert hvis de får ekstra oksygen, er mekanisk ventilert, har endokrine eller genetiske anomalier som kan påvirke protein- og AA-metabolismen, eller får medisiner som kan påvirke protein- og AA-metabolismen (f. Kortikosteroidbehandling).

Eksperimentell design og studiekosthold

Studiedesignet er det minimalt invasive IAAO-designet, som er basert på konseptet om at fordi AA-er ikke lagres i kroppen, bestemmer inntaket av essensielle AA-er i kosten i forhold til deres bruk for proteinsyntese om de blir oksidert eller inkorporert i protein. Når inntaket av en uunnværlig AA er begrenset, er de andre uunnværlige AA-ene i overkant og oksideres fordi de ikke kan inkorporeres i protein som tidligere beskrevet (Zello, Pencharz et al. 1993). Hver studie vil foregå over en periode på 18 - 24 timer etter bekreftelse fra spedbarnets kliniske ernæringsfysiolog om at et passende enteralt inntak av protein og ikke-proteinenergi fra spedbarnets fôr har blitt levert over 24 til 48 timer før studiedagen. På den ene studiedagen (varigheten som vil være mindre enn 24 timer; se fig. 1), vil spedbarnet få en formel laget av en kommersiell proteinfri enteral formel (Pro-Phree) som tilfører en kjent mengde karbohydrater, fett , mineraler, sporstoffer og vitaminer som passer for et spedbarn og som en AA-blanding vil bli tilsatt. Aminosyrer vil bli tilsatt i morsmelkmønsteret som følger i 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). Hvert spedbarn vil motta et annet inntak av treonin per studie, og de 18 inntakene for de 18 spedbarnene vil falle på et kontinuum mellom 15 og 130 mg·kg-1·d-1. Ettersom inntaket av treonin er variert, vil formlene opprettholdes som isonitrogene ved å variere inntak av alanin, som er en AA som ikke er nødvendig. Aminosyreblandingen vil bli satt gjennom et 0,22 µ filter for å sikre at den er steril og patogenfri. Dette er et ekstra sikkerhetstrinn som ikke gjøres med kommersielle formeler, men ble gjort med våre parenterale løsninger når vi studerte treonin- og lysinbehov hos parenteralt matede spedbarn (Chapman 2009, 2010). Kombinasjon av AA-blandingen og den kommersielt tilberedte Pro-Phree-formuleringen vil gjøres i sykehusets formelrom i henhold til deres standard operasjonsprosedyre (SOP) retningslinjer for klinisk formelpreparering. Spedbarnene vil motta studieformelen via sonden, eller en kombinasjon av sondeernæring og oral mat, i løpet av 18-24 timers studieperioden som bestilt av den kliniske ernæringsfysiologen.

En forskningsgradig stabil isotopsporer, produsert av Cambridge Isotope Laboratories (CIL), Maine, USA, vil bli brukt til å måle oksidasjon eller proteinavsetning som respons på varierende inntak av treonin. Den stabile isotopen er en aminosyre er L-[1-13C]Fenylalanin, og administreres sammen med spedbarnets mat i en dose på 15 µ·kg-1/h-1. Denne stabile isotopen finnes hos alle mennesker som 1 % av den totale prosentandelen av aminosyren fenylalanin, og selve den stabile isotopen har blitt brukt med suksess og uten skade når det gis intravenøst ​​til spedbarn i 4 tidligere studier utført ved The Hospital for Sick Children, Toronto Canada (Roberts 2001; Courtney Martin 2008; Chapman 2009, 2010).

Vi bruker en studieprotokoll som gir tilstrekkelig tid for spedbarnet til å nå en stabil tilstand med den stabile 1-13CPhenylalanin-isotopen over baseline-verdier som bestemt av våre parenterale spedbarnsstudier (Chapman 2009, 2010). Vi vil gjennomføre de to første studiene med kun den fenylalaninstabile isotopen. Hvis vi ved analyse finner at vi ikke ser tilstrekkelig forskjell mellom baseline- og steady state-nivåene til den stabile 1-13CPhenylalanin-isotopen, vil vi introdusere en engangsdose av 13C-natriumbikarbonat (NaH13CO2) ved 14 μmol kg- 1 administrert av NG/G-rør for å tillate oss å se en differensiering mellom spedbarnets naturlig forekommende 1-13CPfenylalanin og mengden vi administrerer med formelen. Vi tror ikke vi trenger å bruke bikarbonat-isotopen, men har lagt til protokollen vår for godkjenning dersom bruken skulle bli nødvendig. Det brukes rutinemessig av en gruppe forskere i Nederland som også studerer spedbarns aminosyrebehov og som ikke har rapportert noen problemer med administrasjonen (Hogewind-Schoonenboom 2014)

De stabile isotopsporerne er merket "Bare for forskningsbruk" og er akseptable for bruk på mennesker i alle aldre, noe som vil bli bekreftet av isotop-produsenten som vil gi et analysesertifikat med testing for kjemisk renhet, tilstedeværelse, hvis noen, av tungmetaller (i deler per million) og mikrobiologiske tester inkludert pyrogener. Begge isotopene vil bli tilberedt i diettkjøkkenet på sykehuset på tidspunktet for utarbeidelse av studieformelen under de samme SOP-retningslinjene som kliniske dietter.

Prøveinnsamling og analyse

Pusteprøver og urin vil bli samlet inn for å bestemme endringer i spedbarnets respons på studiedietten. Tre baseline puste- og urinprøver vil bli samlet inn før introduksjonen av studiedietten. Fire platåpuste- og urinprøver vil bli samlet inn hver time fra 12-18 timer etter introduksjonen av de stabile isotopmerkede sporstoffene for forskning. Pusteprøver vil bli samlet inn ved hjelp av en karbondioksidanalysevogn som er lik i design og bruk som en klinisk testenhet kalt et kalorimeter. Begge enhetene bruker et ventilert hettesystem der spedbarnene sover eller hviler og VCO2 måles. Hver pusteprøve vil bli samlet over en 10-minutters periode ved å boble pusteavløpet inn i en tilbakeløpskondensator og fange pusten i et reagensrør. Pusteprøvene vil bli målt med et kontinuerlig strømningsisotopforhold massespektrometer. Urinprøver vil bli samlet inn ved å legge bomullsdotter i spedbarnets bleier og analyseres på et tandem-massespektrometer.

Statistisk analyse

Effekten av treonininntak på fenylalanin-fluks, oksidasjon og F13CO2 vil bli testet ved å bruke variansanalyse med PROC GLM-prosedyren (SAS versjon 9.4). Estimater av gjennomsnittlig treonininntak vil bli utledet ved bruddpunktanalyse av frigjøringshastigheten for 13CO2 (F13CO2) data ved bruk av en 2-fase lineær regresjons-crossover-modell. Bruddpunktet vil bli beregnet ved å bruke de blandede modellene og regresjonsprosedyren til SAS med helningen på linjen som ikke er vesentlig forskjellig fra null. Statistisk signifikans vil bli fastsatt til P<0,05.

Regresjonsanalysevariabler er treonin som uavhengig variabel og F13CO2 og fenylalaninoksidasjon som avhengige variabler. Valg av den beste modellen vil bli bestemt av faktorer knyttet til tilpasning (betydning av modellen og r2) og estimater for variasjon rundt modellen (CV og SE for estimatet). Populasjonens anbefalte kosttilskudd vil bli estimert ved å bestemme de øvre 95 % konfidensgrensene for bruddpunktestimatet.