Estudo do teste respiratório da doença de armazenamento de glicogênio

Objetivo: A doença de armazenamento de glicogênio tipo I (GSD I), também conhecida como doença de Von Gierke, é causada pela deficiência da enzima glicose-6-fosfatase (G6Pase) afetando 1:100.000 nascimentos em todo o mundo. Portanto, a deficiência dessa enzima resulta em acúmulo de glicogênio no fígado e produção inadequada de glicose, levando à hipoglicemia de jejum. O tratamento dietético para GSD I é baseado no fornecimento de carboidratos complexos com pequenas refeições frequentes e uso de amido de milho cru (UCCS). Glycosade® (amido de milho modificado) mostrou-se promissor na manutenção de concentrações normais de glicose no sangue em indivíduos com GSD I. No entanto, o principal dilema no tratamento dietético da GSD I é a escolha das fontes exógenas de carboidratos para alcançar um controle metabólico desejável e prevenir a hipoglicemia. Além disso, os estudos anteriores eram invasivos, que exigiam várias amostras de sangue, longos dias de estudo (~10 h) e não podiam oferecer detalhes mecanísticos do metabolismo da glicose em indivíduos com GSD I. Portanto, há a necessidade de desenvolver um método minimamente invasivo método para examinar o metabolismo da glicose e medir a utilização de diferentes fontes de carboidratos diretamente em indivíduos com GSD I e controles saudáveis. Este simples teste respiratório ajudará a individualizar o tratamento e adequar o suprimento de carboidratos em indivíduos com GSD I.

Hipótese: 1) Os investigadores levantam a hipótese de que a oxidação do 13CO2 da U-13C-glicose pode ser detectada no ar expirado; e a oxidação de 13CO2 será uma medida sensível para examinar a oxidação/metabolismo da glicose.

2) Os investigadores levantam a hipótese de que a oxidação de 13CO2 de Glycosade® terá enriquecimento de pico mais baixo (Cmax) em comparação com outras fontes de carboidratos UCCS em pacientes com GSD I e controles saudáveis.

Justificativa: A dificuldade no tratamento nutricional da GSD I está em determinar o melhor tipo de carboidrato a ser administrado para evitar a hipoglicemia. Portanto, o metabolismo da glicose e a utilização de diferentes carboidratos precisam ser medidos usando um teste minimamente invasivo.

Objetivos: 1) Nosso primeiro objetivo é estabelecer o uso do teste respiratório de U-13C-glicose (13C-GBT) e sua oxidação a 13CO2 como uma técnica minimamente invasiva para examinar a oxidação in vivo da glicose em controles saudáveis.

2) Nosso segundo objetivo é medir a utilização de diferentes fontes de carboidratos exógenos: UCCS e o amido de milho ceroso de liberação prolongada Glycosade® em controles saudáveis ​​e pacientes com GSD I usando um 13C-GBT minimamente invasivo.

Método de Pesquisa: O projeto consiste em dois experimentos.

Experimento 1 - Estudo Piloto para Estabelecer o Uso do Teste Respiratório U-13C-Glucose (13C-GBT) em Controles Saudáveis ​​A. Protocolo do Dia Pré-estudo O consentimento informado por escrito será obtido dos participantes antes de participar do estudo. Todos os participantes serão solicitados a jejuar durante a noite (~ 12 horas) e serão solicitados a comparecer à Unidade de Pesquisa e Avaliação Clínica para uma avaliação preliminar (dia pré-estudo) para medir antropometria básica (peso e altura), composição corporal e repouso gasto energético (GER). O peso e a altura serão medidos por meio de balança digital e estadiômetro, respectivamente. O GER será medido por calorimetria indireta de circuito aberto contínuo (CareFusion Vmax Encore, VIASYS), que será calibrado antes do uso. O gasto energético total (TEE) e a taxa metabólica basal (BMR) estão associados à massa isenta de gordura (MLG); portanto, a composição corporal será determinada usando análise de impedância bioelétrica (BIA) (sistemas Quantum IV RJL). A BIA mede resistência, reatância e impedância aplicando eletrodos colocados no pulso direito e no tornozelo direito. Três leituras de resistência, reatância e impedância serão feitas para cada participante - então a média dessas leituras será usada para determinar a MLG e a massa gorda (MG). FFM e FM serão calculados usando o sistema de software do fabricante (RJL Systems, Body Composition Analysis V.2.1). Um questionário geral será usado durante o dia pré-estudo para dar uma ideia clara sobre o histórico médico, estado nutricional, ingestão de suplementos e atividade física. Finalmente, folhas de registro alimentar de 3 dias serão distribuídas aos participantes para registrar o consumo alimentar de dois dias quaisquer durante a semana e um dia no fim de semana.

B. Padronização dietética de dois dias Durante os dois dias anteriores ao estudo, os indivíduos consumirão uma dieta balanceada contendo pelo menos 150 g de carboidrato. Esta dieta consistia em alimentos do dia-a-dia, no entanto, um esboço será dado aos indivíduos para garantir a suficiência com base nos alimentos comumente consumidos.

C. Protocolo do dia do estudo Para o estudo piloto, 10 adultos saudáveis ​​(19-35 anos) serão submetidos a protocolos de 13C-GBT em dois dias de estudo separados como prova de princípio, uma vez sem dose de isótopo oral e uma vez com dose de isótopo oral (U -13C-glicose), cada estudo separado por ≥ 1 semana. Assim, 10 adultos saudáveis ​​serão estudados para um total de n = 20 estudos. Depois de obter o consentimento informado do sujeito, o sujeito será inscrito no estudo. O participante chegará para o estudo no dia seguinte ao jejum (~4 h) para padronizar as medidas na Unidade de Pesquisa e Avaliação Clínica (CREU) do BC Children's Hospital. Medidas antropométricas básicas (peso corporal e altura) serão coletadas e um breve questionário do dia do estudo será aplicado para coletar informações sobre histórico médico, dieta e atividade física. 2 Amostras de respiração de linha de base serão coletadas para determinar a abundância natural de 13C de fundo. Os indivíduos receberão no dia 1 do estudo glicose (75 g/dia) dissolvida em água estéril, dia 2 do estudo U-13C-glicose (75 mg/dia) (enriquecimento de 99 átomos% 13C, Cambridge Isotope Laboratories Inc., Andover, MA) com glicose (75 g/dia) dissolvida em água estéril.

Os indivíduos permanecerão em jejum e repouso no CREU durante todo o período do estudo para eliminar a variabilidade na produção de CO2. Amostras de respiração em quadruplicatas serão coletadas 20,40,60,80,100,120,140,160,180, 200, 220 e 240 min após a administração oral de glicose. Durante a visita do estudo, a taxa de produção de dióxido de carbono (VCO2) será medida por 20 minutos, duas horas (120 minutos) após a dose oral de glicose usando um calorímetro indireto (Vmax Encore, Viasys Healthcare Inc. Yorba Linda, CA). A avaliação da composição corporal será realizada por meio da Análise de Impedância Bioelétrica (BIA-Quantum IV, RJL Systems, MI). BIA calculou a resistência, reatância e impedância aplicando eletrodos que seriam colocados no pulso e tornozelo direitos. Três leituras de resistência, reatância e impedância serão feitas para cada sujeito, então a média dessas leituras será usada para determinar a massa livre de gordura (FFM) e a massa gorda (FM). FFM e FM serão calculados usando o sistema de software do fabricante (RJL Systems, Body Composition Analysis V.2.1). Amostras de glicose no sangue por picada no dedo serão avaliadas no início e de hora em hora até o final do dia de estudo usando glicosímetro (One Touch® Ultra®, LifeScan, Inc).

Coleta e análise de amostras: As amostras de ar expirado serão coletadas usando bolsas de respiração (bolsas de coleta de uso único, Sistema EasySampler, QuinTron Instrument Company, Inc. Milwaukee, WI) em tubos Exetainer® de vidro descartáveis ​​(Labco Limited, Buckinghamshire, Reino Unido) usando um mecanismo de coleta que permite a remoção do espaço de ar morto. O enriquecimento respiratório de 13CO2 será medido usando espectrômetro de massa de razão isotópica (IRMS).

Análise estatística As características do sujeito serão expressas como a média (DP). A oxidação de 13C-glicose como 13CO2 será o resultado primário medido, pois descreve melhor a capacidade de oxidação de todo o corpo para glicose. A área sob a curva (AUC) para a oxidação de 13CO2 de cada indivíduo de t0 a t240, o tempo para atingir a oxidação máxima de 13CO2 (tmax) e o pico máximo de enriquecimento na oxidação de 13CO2 (Cmax) serão calculados. Uma análise de medidas repetidas usando estimativa de máxima verossimilhança restrita será usada para obter os parâmetros estimados com o procedimento MIXED usando o software SAS (SAS/STAT; Versão 9.2). Um teste t pareado será usado para comparar a oxidação de 13CO2 em cada ponto de tempo sem e com U-13C-glicose. Todos os valores serão apresentados para indivíduos individuais e a significância é definida em P<0,05. A análise estatística será realizada usando GraphPad Prism 4.0 (GraphPad Software Inc, CA).

Experimento 2 - Teste respiratório minimamente invasivo de glicose 13C para medir a utilização de diferentes fontes exógenas de carboidratos em controles saudáveis ​​e indivíduos com doença de armazenamento de glicogênio tipo I Para um conjunto inicial de estudos, 10 crianças saudáveis ​​(5-18 anos) e 10 adultos saudáveis ​​( 19-35 anos) passará por 13C-GBT quatro vezes. Então, 3 crianças e 5 adultos com GSD I serão recrutados em 4 dias de estudo separados de nossa clínica metabólica pediátrica e adulta no BC Children's e no Vancouver General Hospital, respectivamente (se o recrutamento for um desafio, planejamos abordar clínicas em todo o Canadá). Após jejum (~ 4 h para controles saudáveis ​​e 2 h para GSD I), os indivíduos receberão no estudo dia 1- UCCS (2 g/kg/dia), estudo dia 2- U-13C-glicose (75 mg para adultos; 1,5 mg/kg para crianças) (enriquecimento de 13C com 99% de átomos, Cambridge Isotope Laboratories Inc., Andover, MA) com UCCS (2 g/kg/dia), dia de estudo 3- o amido de milho ceroso de liberação prolongada Glycosade® (2 g/ kg/dia) (Vitaflo International Ltd, Liverpool, Inglaterra) e no dia 4 do estudo- U-13C-glicose (75 mg para adultos; 1,5 mg/kg para crianças) com Glycosade® (2 g/kg/dia) dissolvido em água estéril. Em cada dia de estudo, amostras de respiração serão coletadas a cada 20 minutos por 240 minutos. A taxa de produção de CO2 será medida 120 min após a dose oral usando calorimetria indireta. A glicose no sangue será medida usando glicosímetro e amostras de sangue por picada no dedo serão avaliadas no início e de hora em hora até o final do dia de estudo. A porcentagem de carboidratos de teste exalados, como 13CO2, será medida em um período de 4 horas.

Análise estatística As características do sujeito serão expressas como a média (DP). A oxidação de 13C-glicose como 13CO2 será o resultado primário medido, pois descreve melhor a capacidade de oxidação de todo o corpo para glicose. A área sob a curva (AUC) para a oxidação de 13CO2 de cada indivíduo de t0 a t240, o tempo para atingir a oxidação máxima de 13CO2 (tmax) e o pico máximo de enriquecimento na oxidação de 13CO2 (Cmax) serão calculados para UCCS e Glicosade®. Os valores obtidos das fontes de carboidratos serão comparados por meio de um teste t pareado bicaudal. A significância será estabelecida em P<0,05.

A análise estatística será realizada usando GraphPad Prism 4.0 (GraphPad Software Inc, CA).