Treoninkrav hos voksne menn med Crohns sykdom ved bruk av IAAO

BAKGRUNN De nåværende anbefalingene for dietary Reference Intake (DRI) for essensielle aminosyrebehov er basert på anbefalinger for unge friske voksne og er ikke direkte bestemt hos pasienter med Crohns sykdom. Proteiner og aminosyrer er nøkkelkomponenter i kostholdet vårt. Etter å ha definert kravet til den essensielle aminosyren, treonin hos friske voksne som bruker IAAO, er etterforskerne nå i en ideell posisjon til å definere behovene i sårbare populasjoner, som pasienter med kroniske inflammatoriske tilstander, som Crohns sykdom (CD).

Studier på dyr tyder på en økning i treoninbehovet i Crohns- og kolittmodeller. Hvis dette også er sant hos mennesker, kan kunnskap om treoninbehovet hos pasienter med IBD gi verdifull informasjon for forbedring av medisinsk ernæringsbehandling av denne pasientpopulasjonen. Forbedret medisinsk ernæringsterapi kan sannsynligvis forkorte restitusjonstiden og/eller øke perioden med remisjon hos pasienter med IBD.

Metode:

Indikator Aminosyreoksidasjon

Hypotese:

Det er en hypotese om at behovet for treonin hos pasienter med CD vil være høyere enn treoninbehovet tidligere bestemt hos unge voksne ved bruk av IAAO-metoden (19 mg/kg/d).

Mål:

1. For å bestemme behovet for treonin hos pasienter med CD ved bruk av IAAO-teknikken; ved å måle oksidasjonen av L-[1-13 C] fenylalanin til 13 CO 2 [F 13 CO 2] som respons på graderte inntak av leucin.
2. For å sammenligne, på grunnlag av kroppsvekt og fettfri masse, kravet avledet fra denne studien med kravet til treonin bestemt tidligere hos unge voksne ved IAAO-metoden.

Emner:

Opptil 10 klinisk stabile pasienter med CD vil bli rekruttert fra IBD Clinic ved Mt. Sinai Hospital, Toronto, som vil bli identifisert av Dr. Mark Silverberg for denne studien og deretter fulgt opp ved Clinical Research Center (CRC), The Hospital for syke barn (SickKids), Toronto, Canada. Før studien begynner, vil deltakerne bli bedt om å besøke CRC (Room 5500 Hill Wing, The Hospital for Sick Children) for en pre-studie vurdering av deres høyde, vekt, fettmasse, fettfri masse, hvilestoffskifte og medisinsk historie. Disse vurderingene vil ta ca. 3 timer å fullføre. De må ha vært fastet i 10 timer før forstudievurderingen. Vi trenger forstudievurderingen for å beregne deres kostholdsbehov for studien, og for å vurdere helsetilstand.

Etter å ha signert samtykkeskjemaet, vil forsøkspersonene fullføre screeningsprosedyrene (høyde, vekt, fastende blodprøve og sykehistorie spørreskjema, BIA, hudfold og kalorimetri).

• De frivillige vil motta økonomisk kompensasjon for kostnadene som påløper under deltagelse i studien.
• Alle prosedyrer i studien vil bli godkjent av Forskningsetisk nemnd ved SickKids.

Eksperimentelt design:

Det eksperimentelle designet vil være basert på den minimalt invasive IAAO-modellen for å samle pust og urin, i stedet for blod i løpet av studiedagen. Maksimalt totalt 50 IAAO-studier vil bli utført for å bestemme behovet for treonin hos pasienter med CD. Inntil 10 mannlige pasienter med CD vil bli rekruttert. Hvert emne vil bli studert for minst 2 inntaksnivåer og opp til maksimalt 5 forskjellige inntaksnivåer av treonin. Hvert nivå av inntak vil bli tilfeldig tildelt fag.

Ved forstudievurderingen vil forsøkspersonens hvileenergiforbruk (REE) bli målt ved kontinuerlig, åpen krets indirekte kalorimetri, og kroppssammensetning vil bli målt ved hudfoldtykkelse og bioelektrisk impedansanalyse (BIA). Forsøkspersonene vil også bli veid ved vurderingen før studien og ved starten av hver IAAO-studiedag for å sikre nøyaktig forskrivning av dietter og isotoper, og for å bekrefte vektvedlikehold gjennom hele studien.

Hver studie vil bestå av en 2-dagers tilpasningsperiode til et foreskrevet kosthold i henhold til fagets energibehov og 1-studiedag. Dietten vil gi en tilstrekkelig mengde protein, på 1 g protein∙kg-1∙d-1. Den 2-dagers tilpasningsperioden er for å la kroppen tilpasse seg en tilstrekkelig mengde protein, da det har vist seg at proteinkinetikken endres uten det. Etter de 2 dagene med tilpasning er studiedagen hvor treonininntaket vil bli tilfeldig tildelt og fenylalanin (Phe) kinetikk vil bli målt ved bruk av L-[1-13C]Phe. På denne dagen vil VCO2 bli målt ved kalorimetri umiddelbart etter det 5. måltidet i en periode på 20 minutter.

Kostinntak og eksperimentelt kosthold:

3-dagers protokoll

• På dag 1 og 2 vil forsøkspersonen innta en tilpasningsdiett og på den 3. dagen delta i en 8-timers testperiode. Hver 3-dagers protokoll vil være atskilt med minst én uke (utvaskingsperiode).
• Kostinntak i løpet av 2-dagers tilpasningsperiode før dag 3 IAAO-studien vil bli gitt i form av laktosefrie milkshake (Scandishake) tilsatt karbohydrat (SolCarb) og protein (beneprotein) for å møte forsøkspersonenes behov. Proteinet vil bli gitt fra scandishaken som melkeprotein (kasein og myse) og gir 1g.kg-1.day-1 proteininntak. Totale kalorier vil bli gitt som hvileenergiforbruk (REE) mål ved indirekte kalorimetri og multiplisert med 1,7. På tilpasningsdagene vil dietten gis som fire isonitrogene, isokaloriske måltider fordelt jevnt over dagen.
• På studiedagen (3. dag i hver 3-dagers periode) vil dietten gis som 8 timers isokaloriske, isonitrogene måltider som består av en flytende formel med smak og proteinfrie kjeks utviklet for bruk i aminosyrekinetiske studier. Hvert måltid vil representere 1/12 av fagets totale daglige behov. Nitrogeninnholdet (protein) i dietten vil gis i form av en krystallinsk aminosyreblanding basert på aminosyresammensetningen til eggprotein. Energiinntaket på studiedagen vil gis som REE x 1,5.
• Tyrosin vil bli gitt i overkant med 40 mg/kg/dag
• Fenylalanin vil bli gitt ved et konstant inntak på 20mg/kg/d.
• Treonin vil bli gitt ved graderte inntak fra 3-45 mg/kg/d, og alaninnivåene vil bli justert for å balansere de skiftende nivåene av leucin og sikre at formlene er isonitrogene.
• Et daglig multivitamintilskudd vil bli gitt i løpet av studieperioden.
• Ingen annen mat eller drikke vil bli inntatt på tilpasningsdagene bortsett fra vann, 1 kopp klar te eller 1 kopp klar kaffe.
• I løpet av den 8-timers studiedagen vil ingen annen mat eller drikke konsumeres bortsett fra vann.

Studiedag

• Studiedagsdietten vil bli delt inn i 8 isonitrogene, isokaloriske måltider som hver representerer en tolvtedel av det totale fagets daglige behov.
• På morgenen hver studiedag vil forsøkspersonen innta 4 av timemåltidene hjemme og deretter besøke forskningslaboratoriet. Personen vil da begynne å innta de resterende 4 av de 8 isokaloriske måltidene med timeintervaller.
• Opptil 5 dietttreonininntaksnivåer vil bli testet i tilfeldig rekkefølge som nevnt under "eksperimentell design".
• 1-13C fenylalanin vil bli gitt som sporstoff i det 5. måltidet og fortsette å administreres med de resterende måltidene.

Målinger av kroppssammensetning

• Kroppssammensetning vil bli bestemt ved bioelektrisk impedansanalyse (BIA og flere hudfold-tykkelsesmålinger ved begynnelsen av studien under vurderingen før studien. Fire hudfoldtykkelser (triceps, biceps, subscapular og suprailiac) vil bli målt for å få anslag på fettmassen. BIA vil bli utført ved å bruke en fastfrekvensanalysator (50 kHz; BIA modell 101A: RJL Systems). Ligninger beskrevet tidligere vil bli brukt til å beregne FFM.

Isotopinfusjonsprotokoll:

• 1-13C fenylalanin vil bli brukt som isotop. Oral primingdose på 0,66 mg/kg vil bli administrert med det femte måltidet, og en peroral timedose på 1,2 mg/kg/d vil begynne samtidig og fortsette i 3 timer med måltid 6, 7 og 8. Totalt 4 isotopiske doser gis for å sikre at bakgrunnen 13CO2 i pusten når likevekt
• Samtidig som primingdosen av L-[13C]phe administreres, vil det også gis en oral primingdose på 0,176 mg/kg bikarbonat (NaH13CO3).
• Mengden fenylalanin gitt som isotop på studiedagen vil bli trukket fra diettfenylalanin for å opprettholde det totale kostinntaket på 20 mg Phe /kg/d
• Tyrosininntaket vil opprettholdes på 40 mg∙kg-1∙d-1 for å sikre et overskudd av tyrosin
• Puste- og urinprøver tas med jevne mellomrom før og etter at sporstoffene er konsumert

Prøvesamling:

• Urin- og pusteprøver vil bli tatt ved baseline og ved isotopisk steady state.
• Pusteprøver vil bli samlet inn samtidig med urinprøver.
• Fem baseline pusteprøver vil bli samlet inn 60, 45, 30, 15 minutter, og like før sporingsprotokollen begynner.
• Tre baseline urinprøver vil bli samlet inn 60, 30 minutter, og like før sporingsprotokollen begynner.
• Fire platåpusteprøver vil bli samlet inn hvert 15. minutt 2,5 timer etter at tracerprotokollen begynner.
• Tre platåpusteprøver vil bli samlet inn hvert 30. minutt 2,5 timer etter at sporingsprotokollen begynner
• Pusteprøver vil bli samlet med forsøkspersoner som puster inn i et Exetainers-plastrør, og prøver vil bli lagret i forhåndsevakuerte glassrør ved romtemperatur frem til analyse.
• Urinprøver vil bli samlet i Eppendorf-rør og lagret ved -20 ºC inntil analysert for 1-13C fenylalaninanrikning.
• Hastigheten av CO2-produksjon (VCO2) vil bli målt på hver testdag ved å bruke et ventilert hette indirekte kalorimeter ved måltid 5 for å kvantifisere 13CO2-utskillelse i pusten.

Prøveanalyse.

• Pust: utløpt 13 CO2-anriking vil bli målt med kontinuerlig flyt isotopforhold massespektrometer (IRMS).
• Urin 1-13C fenylalanin anrikning vil bli analysert ved gasskromatografi tandem massespektrometri (LC-MS-MS).

Estimering av isotopisk kinetikk Helkroppsfenylalaninfluks vil bli beregnet som tidligere beskrevet i henhold til den stokastiske modellen til Matthews et al. Isotopisk steady state i sporstoffanrikningen ved baseline og platå vil være representert som de uforanderlige verdiene av L-[1-13C]fenylalanin i urin og 13CO2 i pusten.

Fenylalaninfluks (umol/kg/t) vil bli beregnet fra fortynningen av oralt administrert 13C-fenylalanin inn i det metabolske bassenget (ved steady state) ved å bruke anrikning av 13C-fenylalanin i urin. Forekomsthastigheten av 13CO2 i pusten (F13CO2 umol/kg/t) etter oksidasjon av inntatt 13C-fenylalanin vil bli beregnet i henhold til modellen til Matthews et al., ved å bruke en faktor på 0,82 for å ta hensyn til karbondioksid som holdes tilbake i kroppens bikarbonatbasseng. Hastigheten for fenylalaninoksidasjon (umol/kg/t) vil bli beregnet fra F13CO2 og urin 13C-fenylalaninberikelse.

Statistisk analyse

En paret t-test vil bli brukt til å teste for: forskjeller i FFM og prosentandel av kroppsfett; forskjeller i de to kroppssammensetningsmetodene BIA og hudfold. ANOVA vil bli brukt til å teste for forskjeller mellom de ulike estimatene av kroppssammensetning (fett og FFM), og korrelasjonsanalyse vil bli utført for å teste for assosiasjoner

Treonininntak vil være fullstendig randomisert innen forsøkspersonene, med mengden treonininntak som den viktigste behandlingseffekten. Effekten av treonin på fenylalanin fluks, oksidasjon og F13CO2 vil bli testet ved å bruke en blandet lineær modell med subjekt som en tilfeldig variabel (PROC MIXED) ved å bruke SAS. Forskjeller mellom individuelle flukser vil bli sammenlignet av ANOVA, med post hoc analyse ved bruk av Bonferroni multiple-comparison test.

Treoninbehovet vil bli bestemt ved å bruke en bifasisk lineær regresjonskrysningsanalyse for å bestemme bruddpunktet (EAR) og deretter beregne 95 % CI. Det gjennomsnittlige treoninbehovet vil bli estimert ved å bruke en ikke-lineær modell med blandede effekter (PROC NLMIXED; SAS Institute) på oksidasjons- og F13CO2-dataene. Observasjoner innen fag vil bli sett på som statistisk avhengige.