Homeostaza i kinetyka cynku u dzieci z mukowiscydozą (CF)

Jawny niedobór cynku objawia się objawami acrodermatitis enteropathica (AE), w tym biegunką, zapaleniem skóry, zaburzeniami wzrostu i słabymi funkcjami odpornościowymi. AE zostało opisane jako powikłanie mukowiscydozy i może być początkowym objawem. Ponieważ AE prawie nigdy nie zostało opisane u skądinąd zdrowych osób stosujących samodzielnie wybraną dietę, sugeruje to, że w mukowiscydozie mogą wystąpić głębokie zaburzenia metabolizmu cynku, zarówno w absorpcji, jak i wydalaniu.

Niewiele badań mierzyło wchłanianie cynku u dzieci z mukowiscydozą. Te, które wykazały znaczące zmniejszenie wchłaniania cynku u pacjentów z mukowiscydozą z niewydolnością trzustki ze znacznym wzrostem wchłaniania cynku po zastąpieniu enzymami trzustkowymi. Metabolizm cynku jest jednak utrzymywany dzięki zmianom we frakcyjnej absorpcji cynku i stratom cynku w przewodzie pokarmowym (endogenne wydalanie cynku z kałem). Z tych dwóch mechanizmów ważniejsze wydają się być zmiany w endogennym wydalaniu cynku z kałem. Do tej pory tylko jedno badanie zmierzyło endogenne wydalanie cynku z kałem u pacjentów z mukowiscydozą. Krebsa i in. przebadali 15 niemowląt w wieku poniżej 4 miesięcy z nowo zdiagnozowaną mukowiscydozą. Odkryli, że wszystkie niemowlęta miały ujemny bilans cynkowy, a endogenne wydalanie cynku z kałem było istotnie skorelowane ze stopniem złego wchłaniania tłuszczu. Wyniki te są trudne do interpretacji, ponieważ nie przeprowadzono badań w grupie kontrolnej, jest niewiele opublikowanych danych dotyczących wchłaniania cynku u zdrowych niemowląt w tym wieku oraz brak danych dotyczących endogennego wydalania cynku z kałem.

Oczywiście, aby w pełni zrozumieć znaczenie niedoboru cynku w mukowiscydozie oraz związek między złym wchłanianiem tłuszczu a równowagą cynku, wymagana jest lepsza ocena poziomu cynku. W przeszłości używaliśmy nowatorskich modeli wielokompartmentowych opartych na stabilnych izotopach do badania stanu cynku w stanach zdrowych i chorych. Udowodniły one, że są w stanie wykryć zmiany w metabolizmie cynku w dwóch eksperymentalnych paradygmatach niedoboru cynku, nawet zanim cynk w osoczu stanie się nieprawidłowy.

Przypuszczamy, że

1. Dzieci z mukowiscydozą będą miały gorszy status cynkowy, niższą frakcyjną absorpcję cynku, zwiększone endogenne wydalanie cynku z kałem i gorszą równowagę cynkową niż grupy kontrolne dopasowane wiekowo.
2. U dzieci z mukowiscydozą endogenne wydalanie cynku z kałem będzie istotnie dodatnio skorelowane, a wchłanianie cynku i bilans cynku istotnie ujemnie skorelowane z wydalaniem tłuszczu w kale.
3. Po dwóch miesiącach suplementacji cynku 20 mg/d cynku w postaci octanu cynku, dzieci z mukowiscydozą będą miały podobny poziom cynku, ułamkową absorpcję cynku, endogenne wydalanie cynku z kałem i bilans cynku jak w grupie kontrolnej dobranej pod względem wieku.
4. Dwumiesięczna suplementacja cynku nie wpłynie na poziom żelaza (hemoglobina, ferrytyna w surowicy, receptory transferyny w surowicy) ani poziom miedzi (miedź w surowicy, ceruloplazmina, dysmutaza ponadtlenkowa miedzi/cynku).

Dwadzieścia cztery dzieci z mukowiscydozą w wieku 8-14 lat zostanie zrekrutowanych z kliniki mukowiscydozy w Texas Children's Hospital. Dzieci zostaną uznane za kwalifikujące się, jeśli mają zdiagnozowaną mukowiscydozę, ważą więcej niż 25 kg, mają kliniczną diagnozę niewydolności trzustki wymagającej wymiany enzymów trzustkowych i mają historię dobrej zgodności z terapiami medycznymi. Uczestnicy zostaną uznani za niekwalifikujących się, jeśli przeszli operację przewodu pokarmowego, mają zaburzenia wydzielania wewnętrznego trzustki lub przyjmują suplementy cynku w dawce większej niż 10 mg/d. Badanie zostanie wyjaśnione badanym i ich rodzicom. Świadoma pisemna zgoda zostanie uzyskana od rodziców, a pisemna zgoda lub zgoda (w zależności od wieku) od badanych.

Po uzyskaniu zgody zarejestrowany dietetyk użyje kwestionariusza częstotliwości posiłków, aby ocenić zwykłe spożycie cynku przez dziecko. Udzielone zostaną porady, jak stosować zdrową, zbilansowaną dietę, która powinna spełniać zalecane dzienne spożycie (RDA) cynku i innych niezbędnych minerałów. Z wyjątkiem tej porady dietetycznej, nie będzie przeprowadzana żadna inna interwencja dietetyczna.

Dwanaścioro zdrowych dzieci w wieku od 8 do 14 lat zostanie zrekrutowanych za pośrednictwem ogłoszeń publicznych, kontaktów lokalnych i ustnie. Będą kwalifikować się do badania, jeśli będą w podobnym wieku, płci i pochodzeniu etnicznym jak osoby z mukowiscydozą. Świadoma zgoda i zgoda zostaną uzyskane w taki sam sposób, jak w przypadku dzieci z mukowiscydozą, oraz udzielone zostaną te same porady i wskazówki dietetyczne.

Dzieci z mukowiscydozą zostaną losowo przydzielone do grupy otrzymującej dodatek cynku w dawce 20 mg/dzień w postaci octanu cynku lub identycznie wyglądającego placebo. Randomizacja zostanie podzielona na warstwy według płci i pochodzenia etnicznego. Tabele randomizacji będą utrzymywane przez Investigation Pharmacy Service w Texas Children's Hospital. Po uzyskaniu zgody skontaktujemy się z Instytucją Farmaceutyczną, która losowo przydzieli dzieci do otrzymywania jednego z dwóch identycznych roztworów – jednego zawierającego 10 mg/ml pierwiastkowego cynku w postaci octanu cynku i drugiego będącego placebo. Badani, ich rodzice i badacze nie będą wiedzieć, do jakiego rozwiązania losowo przydzielono dziecko.

Dzieci będą przyjmowane do Ogólnego Centrum Badań Klinicznych po całonocnym poście. Miejscowy krem ​​​​znieczulający zostanie nałożony na żyły w dole łokciowym. Krew, 10-15 ml, zostanie pobrana do podstawowych badań laboratoryjnych, w tym pełnej morfologii krwi, testu czynności wątroby, cynku w osoczu, ferrytyny w surowicy, stężenia receptora transferyny w surowicy, miedzi w surowicy, ceruloplazminy w surowicy i dysmutazy ponadtlenkowej cU/Zn erytrocytów. Po pobraniu krwi badani otrzymają pierwszą butelkę roztworu cynku lub placebo. Zostaną poinstruowani, aby przyjmować 1 ml roztworu dwa razy dziennie przez dwa miesiące. Nowe zapasy roztworu cynku lub placebo będą dostarczane zgodnie z wymaganiami podczas badania. Wszystkie zużyte lub częściowo zużyte butelki zostaną zwrócone do Służby Aptekarskiej, a pobrana kwota zostanie przeliczona na podstawie zmiany wagi butelki.

Po spożyciu placebo lub roztworu cynku przez dwa miesiące, dzieci z mukowiscydozą zostaną przyjęte do Ogólnego Centrum Badań Klinicznych po całonocnym poście. Pacjenci zostaną poproszeni o opróżnienie pęcherza. Dożylny cewnik z blokadą heparyny zostanie wprowadzony do żyły w dole łokciowym lub grzbiecie dłoni i pobrana zostanie wyjściowa próbka krwi do badań biochemicznych surowicy.

Badani otrzymają śniadanie zawierające około 3 mg cynku, w tym 120 ml soku pomarańczowego, do którego 18-24 godziny wcześniej dodano 2 mg cynku-67. Bezpośrednio po śniadaniu podaje się 0,5 mg cynku-70 przez nakłucie żyły drugiego ramienia przez 30-60 sekund, a zestaw infuzyjny motyla przepłukuje się 5 ml soli fizjologicznej.

Próbki krwi zostaną pobrane z cewnika blokującego heparynę 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 30, 60, 120 i 180 minut po dożylnym podaniu izotopu cynku. Dalsze próbki krwi zostaną pobrane przez nakłucie żyły 24, 72 i 120 godzin po dożylnym podaniu izotopu. Te próbki krwi będą antykoagulowane w certyfikowanych probówkach z heparyną amonową bez cynku (Monvette 9 ml AH, Sarstedt Inc., Newton, NC). Osocze zostanie oddzielone przez wirowanie i przechowywane w temperaturze -80°C do czasu analizy. Podczas badania metabolicznego zostanie wykonana kompletna zbiórka moczu i kału. Próbki moczu zostaną zebrane w 8-godzinnych porcjach, a wszystkie oddane stolce zostaną zebrane indywidualnie. Próbki moczu i kału będą przechowywane w temperaturze -20°C do czasu analizy.

Dzieci z grupy kontrolnej będą badane dokładnie w ten sam sposób, około 2 miesiące po pobraniu krwi wyjściowej.

Podstawowa hipoteza jest taka, że ​​dzieci z mukowiscydozą będą miały niższą frakcyjną absorpcję cynku, zwiększone endogenne wydalanie cynku z kałem, gorszą równowagę cynkową i gorszy status cynkowy niż grupy kontrolne dopasowane wiekowo. Zostanie to ocenione za pomocą ANOVA. Jeśli sugeruje to znaczący efekt „grupowy”, przeprowadzone zostaną testy post-hoc z wykorzystaniem testu Tukeya-Kramera. Parametrem kinetycznym używanym do oceny stanu cynku będzie k (2,1), ponieważ wykazało to największą zmianę w odpowiedzi na niedobór cynku w naszych poprzednich badaniach. Ta analiza przetestuje obie hipotezy 1 i 3 (patrz wyżej). W przypadku wystąpienia jakichkolwiek znaczących różnic w wieku, wadze itp. między grupami, zostanie to statystycznie skorygowane o zastosowanie ANCOVA. Dane zostaną przeanalizowane dla całej badanej populacji oraz dla samych dzieci z mukowiscydozą i niewydolnością trzustki. Badanie ma na celu uzyskanie 80% mocy wykrywania zmian w k(2,1) pomiędzy dwoma grupami dzieci z mukowiscydozą z niedostateczną czynnością trzustki.

Zależność między tłuszczem w kale a endogennym wydalaniem cynku z kałem oraz równowagą cynku (hipoteza 2) zostanie oceniona za pomocą analizy regresji prostej i wielokrotnej. Wpływ suplementacji cynku na stan żelaza i miedzi zostanie zbadany za pomocą testu t dla 2 próbek, porównującego dzieci z mukowiscydozą otrzymujące suplementację cynku z tymi, które nie otrzymywały suplementacji cynku.