Homeostase e cinética do zinco em crianças com fibrose cística (FC)

A deficiência evidente de zinco apresenta características de acrodermatite enteropática (AE), incluindo diarreia, dermatite, falha no crescimento e função imunológica deficiente. A EA foi descrita como uma complicação da fibrose cística e pode ser a apresentação inicial. Como a EA quase nunca foi descrita em indivíduos saudáveis ​​que consomem dietas auto-selecionadas, isso sugere que pode ocorrer um profundo distúrbio no metabolismo do zinco, seja na absorção ou na excreção, na FC.

Poucos estudos mediram a absorção de zinco em crianças com FC. Aqueles que demonstraram reduções significativas na absorção de zinco em indivíduos com FC com insuficiência pancreática com um aumento significativo na absorção de zinco com reposição de enzimas pancreáticas. No entanto, o metabolismo do zinco é mantido por alterações na absorção fracionada de zinco e perdas de zinco no trato gastrointestinal (excreção fecal endógena de zinco). Desses dois mecanismos, as alterações na excreção fecal endógena de zinco parecem ser as mais importantes. Até o momento, apenas um estudo mediu a excreção fecal endógena de zinco em indivíduos com FC. Krebs e outros. estudaram 15 lactentes, com menos de 4 meses de idade, recém-diagnosticados com FC. Eles descobriram que todos os bebês estavam com balanço negativo de zinco e que a excreção fecal endógena de zinco estava significativamente correlacionada com o grau de má absorção de gordura. Esses resultados são difíceis de interpretar porque não houve nenhum grupo de controle estudado, e há poucos dados publicados sobre a absorção de zinco em crianças saudáveis ​​dessa idade, e nenhum dado sobre a excreção fecal endógena de zinco.

Claramente, uma melhor medida do status de zinco é necessária para entender completamente a importância da deficiência de zinco na FC e a relação entre má absorção de gordura e equilíbrio de zinco. No passado, usamos novos modelos multicompartimentais baseados em isótopos estáveis ​​para estudar o status de zinco em estados saudáveis ​​e doentes. Estes demonstraram ser capazes de detectar alterações no metabolismo do zinco em dois paradigmas experimentais de deficiência de zinco, mesmo antes que o zinco plasmático se torne anormal.

Levantamos a hipótese de que,

1. Crianças com FC terão pior status de zinco, menor fração de absorção de zinco, aumento da excreção endógena de zinco fecal e pior equilíbrio de zinco do que os controles da mesma idade.
2. Em crianças com FC, a excreção endógena de zinco fecal será significativamente correlacionada positivamente, e a absorção de zinco e o balanço de zinco significativamente correlacionados negativamente com a excreção fecal de gordura.
3. Após dois meses de suplementação de zinco com 20 mg/d de zinco na forma de acetato de zinco, as crianças com FC terão status de zinco semelhantes, absorção fracionada de zinco, excreção endógena de zinco fecal e equilíbrio de zinco como controles da mesma idade.
4. Dois meses de suplementação de zinco não afetarão o status de ferro (hemoglobina, ferritina sérica, receptores de transferrina sérica) ou cobre (cobre sérico, ceruloplasmina, cobre/zinco superóxido dismutase).

Vinte e quatro crianças com FC com idades entre 8 e 14 anos serão recrutadas na Clínica de Fibrose Cística do Texas Children's Hospital. As crianças serão consideradas elegíveis se tiverem um diagnóstico de FC, pesarem mais de 25 kg, tiverem um diagnóstico clínico de insuficiência pancreática que requeira reposição de enzimas pancreáticas e tenham um histórico de boa adesão às terapias médicas. Os indivíduos serão considerados inelegíveis se tiverem sido submetidos a cirurgia do trato gastrointestinal (GI), tiverem disfunção endócrina pancreática ou estiverem tomando mais de 10 mg/dia de suplementos de zinco. O estudo será explicado aos sujeitos e seus pais. O consentimento informado por escrito será obtido dos pais e o consentimento ou consentimento por escrito (conforme a idade apropriada) dos sujeitos.

Depois que o consentimento for obtido, um nutricionista registrado usará um questionário de frequência alimentar para avaliar a ingestão habitual de zinco da criança. Serão dados conselhos sobre como ter uma dieta saudável e equilibrada que atenda à dose diária recomendada (RDA) de zinco e outros minerais essenciais. Exceto por este conselho dietético, nenhuma outra intervenção dietética será realizada.

Doze crianças saudáveis ​​com idades compreendidas entre os 8 e os 14 anos serão recrutadas por anúncio público, contactos locais e boca a boca. Eles serão elegíveis para o estudo se tiverem idade, sexo e etnia semelhantes aos indivíduos com FC. O consentimento informado e assentimento serão obtidos da mesma maneira que para as crianças com FC, e os mesmos conselhos e orientações dietéticas serão dados.

As crianças com FC serão randomizadas para receber um suplemento de zinco de 20 mg/d como acetato de zinco ou um placebo aparentemente idêntico. A randomização será estratificada por sexo e por etnia. As tabelas de randomização serão mantidas pelo Investigation Pharmacy Service no Texas Children's Hospital. Uma vez obtido o consentimento, o Serviço de Farmácia de Investigação será contatado e randomizará as crianças para receber uma das duas soluções aparentemente idênticas - uma contendo 10 mg/mL de zinco elementar como acetato de zinco e outra sendo o placebo. Os sujeitos, seus pais e os investigadores não saberão qual solução a criança foi randomizada para receber.

As crianças serão admitidas no Centro de Pesquisa Clínica Geral após um jejum noturno. Um creme anestésico local será aplicado sobre as veias da fossa antecubital. Sangue, 10-15 mL, será coletado para investigações laboratoriais de linha de base, incluindo hemograma completo, teste de função hepática, zinco plasmático, ferritina sérica, concentração sérica de receptor de transferrina, cobre sérico, ceruloplasmina sérica e eritrócitos cU/Zn-superóxido dismutase. Depois que o sangue for coletado, os participantes receberão seu primeiro frasco de solução de zinco, ou placebo. Eles serão instruídos a tomar 1 mL da solução duas vezes ao dia por dois meses. Novos suprimentos da solução de zinco ou placebo serão fornecidos conforme necessário durante o estudo. Todos os frascos usados ​​ou parcialmente usados ​​serão devolvidos ao Serviço de Farmácia de Investigação e o valor retirado calculado a partir da alteração do peso do frasco.

Depois de consumir o placebo ou a solução de zinco por dois meses, as crianças com FC serão admitidas no Centro de Pesquisa Clínica Geral após um jejum noturno. Os indivíduos serão solicitados a esvaziar a bexiga. Um cateter intravenoso de bloqueio de heparina será inserido em uma veia na fossa antecubital ou no dorso da mão e uma amostra de sangue basal coletada para análises químicas séricas.

Os indivíduos receberão um café da manhã contendo aproximadamente 3 mg de zinco, incluindo 120 mL de suco de laranja ao qual 2 mg de zinco-67 foram adicionados 18-24 horas antes. Imediatamente após o café da manhã, 0,5 mg de zinco-70 será infundido por punção venosa do outro braço durante 30-60 segundos, e o conjunto de infusão borboleta será lavado com 5 mL de solução salina normal.

Amostras de sangue serão coletadas do cateter de bloqueio de heparina 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 30, 60, 120 e 180 minutos após a administração intravenosa do isótopo de zinco. Outras amostras de sangue serão coletadas por punção venosa 24, 72 e 120 horas após a administração do isótopo intravenoso. Essas amostras de sangue serão anticoaguladas em tubos certificados de heparina amoniacal sem zinco (Monvette 9ml AH, Sarstedt Inc., Newton, NC). O plasma será separado por centrifugação e armazenado a -80°C até a análise. Uma coleta completa de urina e fezes será feita durante o estudo metabólico. Amostras de urina serão coletadas em alíquotas de 8 horas e todas as fezes passadas coletadas individualmente. As amostras de urina e fezes serão armazenadas a -20°C enquanto se aguarda a análise.

As crianças de controle serão estudadas exatamente da mesma maneira, aproximadamente 2 meses após a coleta de sangue da linha de base.

A hipótese primária é que as crianças com FC terão menor absorção fracional de zinco, aumento da excreção fecal endógena de zinco, pior equilíbrio de zinco e pior status de zinco do que os controles da mesma idade. Isso será avaliado usando ANOVA. Se isso sugerir um efeito de "grupo" significativo, o teste post-hoc será realizado usando o teste de Tukey-Kramer. O parâmetro cinético usado para avaliar o status de zinco será k(2,1), pois este apresentou a maior alteração em resposta à deficiência de zinco, em nossos estudos anteriores. Esta análise testará ambas as hipóteses 1 e 3 (ver acima). Caso existam diferenças significativas de idade, peso, etc. entre os grupos, elas serão corrigidas estatisticamente pelo uso de ANCOVA. Os dados serão analisados ​​para toda a população do estudo e para as crianças com FC apenas com insuficiência pancreática. O estudo foi projetado para ter um poder de 80% de detecção de alterações em k(2,1) entre os dois grupos de crianças com insuficiência pancreática com FC isoladamente.

A relação entre a gordura fecal e a excreção endógena de zinco fecal e o balanço de zinco (hipótese 2) será avaliada por meio de análise de regressão simples e múltipla. O efeito da suplementação de zinco no status de ferro e cobre será examinado usando um teste t de 2 amostras, comparando crianças com FC com suplementação de zinco com aquelas que não receberam suplementação de zinco.