Физиологическое исследование для определения потребности в энтеральном треонине у детей в возрасте от 1 до 6 месяцев (INFORALTHR)

ВВЕДЕНИЕ

Треонин является незаменимой аминокислотой, которая должна поступать из диетических источников. Он имеет решающее значение для производства муцинов в кишечнике (Law, Bertolo et al. 2007) и в значительной степени способствует образованию коллагена, эластина и зубной эмали (Kramsch, Franzblau et al. 1971, Robinson, Lowe et al. 1975). Текущее адекватное потребление (AI) треонина у детей грудного возраста, предложенное Институтом медицины, пищевых продуктов и питания в 2005 г. в Справочных нормах потребления макронутриентов (DRI), основано на факторном подходе из-за отсутствия убедительных эмпирических данных. В исследованиях, которые привели к определению потребности в аминокислотах (АК) для младенцев, использовался метод анализа азота, и они были проведены более 20 лет назад (Snyderman, Norton et al., 1959). Методологические достижения позволили более точно определить потребность человека в АК (Zello, Wykes et al., 1995). Тем не менее, не сообщалось об исследованиях потребности в треонине у младенцев (в возрасте 1–6 месяцев) с использованием более новых методов стабильных изотопов.

Чтобы точно определить потребность в аминокислотах, необходимо обеспечить диапазон потребления аминокислот. По этическим причинам младенцев нельзя кормить диетами с очень низким или высоким содержанием аминокислот в течение длительного периода времени. Минимально инвазивный метод IAAO, первоначально разработанный для взрослых в нашей лаборатории (Zello, Pencharz et al., 1993) и теперь используемый во всем мире (Huang, Hogewind-Schoonenboom et al., 2011) для определения потребности в аминокислотах, решает эту проблему. Метод IAAO занимает менее 24 часов и безопасно используется у новорожденных, находящихся на парентеральном и энтеральном вскармливании, а также у детей и взрослых.

Наша лаборатория определила энтеральную потребность в треонине у поросят (Bertolo, Chen et al. 1998), которая составила 0,42 г/кг/день. Мы можем экстраполировать эти данные и предположить, что энтеральная потребность новорожденных составляет 84 мг/кг/сутки. В этом исследовании мы будем определять энтеральную потребность для младенцев в возрасте 1–6 месяцев и прогнозируем, что, поскольку рост замедляется и потребность в белке уменьшается после первого месяца жизни, энтеральная потребность младенцев будет аналогична ИИ DRI, равному 73 мг. /кг/сут. Таким образом, целью данного исследования является определение энтеральной потребности в треонине у детей в возрасте от 1 до 6 месяцев с помощью метода IAAO.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Субъекты: Всего будет проведено 18 исследований, в которых участники будут рандомизированы для 1 из 18 тестов на потребление треонина. Младенцы в возрасте от 1 до 6 месяцев будут набраны из стационарного послеоперационного населения Госпиталя для больных детей (SickKids), Торонто, Канада. Участники могут иметь право участвовать более чем в одном приеме исследования после зачисления, поэтому они рандомизируются для второго приема треонина. Все процедуры исследования и формы согласия должны быть одобрены советом по этике исследований в SickKids. Разрешение на включение младенцев в исследование будет получено от лечащего хирурга, а письменное информированное согласие будет получено от одного или обоих родителей/опекунов. Ожидается, что набор пациентов начнется в декабре 2015 года. Исследование зарегистрировано на сайте Clinicaltrials.gov. #NCT02364843.

Младенцы будут включены в исследование, если они находятся в возрасте от 1 до 6 месяцев, родились между 32 неделями и 43 неделями гестационного возраста, клинически стабильны, что определяется нормальными показателями крови и жизненными показателями, и находятся в стационаре, которым питание через назогастральный (NG-), тощекишечный (NJ- или J-) или желудочный (G-) зонд для кормления. Младенцы будут исключены, если они получают дополнительный кислород, находятся на искусственной вентиляции легких, имеют какие-либо эндокринные или генетические аномалии, которые могут повлиять на метаболизм белка и АК, или получают лекарства, которые могут повлиять на метаболизм белка и АК (например, кортикостероидная терапия).

Экспериментальный дизайн и диета для изучения

Дизайн исследования представляет собой минимально инвазивный дизайн IAAO, который основан на концепции, согласно которой, поскольку аминокислоты не накапливаются в организме, потребление незаменимых аминокислот с пищей по сравнению с их использованием для синтеза белка определяет, окисляются ли они или включаются в белок. Когда потребление одной незаменимой аминокислоты ограничено, другие незаменимые аминокислоты находятся в избытке и окисляются, потому что они не могут быть включены в белок, как описано ранее (Zello, Pencharz et al., 1993). Каждое исследование будет проводиться в течение 18-24 часов после подтверждения клиническим диетологом младенца того, что соответствующее энтеральное потребление белковой и небелковой энергии из пищи младенца было доставлено в течение 24-48 часов, предшествующих дню исследования. В один день исследования (продолжительность которого будет менее 24 часов; см. рис. 1) младенец будет получать смесь, изготовленную из коммерческой безбелковой энтеральной смеси (Pro-Phree), которая содержит известное количество углеводов, жиров и , минералы, микроэлементы и витамины, подходящие для младенцев, к которым будет добавлена ​​смесь аминокислот. Аминокислоты будут добавлены в структуру грудного молока следующим образом в мг·кг-1·сут-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 (ВОЗ, 2007 г.). Каждый младенец будет получать различное потребление треонина в каждом исследовании, и 18 приемов для 18 младенцев будут находиться в континууме между 15 и 130 мг·кг-1·день-1. Поскольку потребление треонина варьируется, формулы будут поддерживаться как изонитрогенные за счет изменения потребления аланина, который является необязательным AA. Аминокислотную смесь пропускают через фильтр 0,22 мкм, чтобы убедиться, что она стерильна и не содержит патогенов. Это дополнительный шаг безопасности, который не проводится с коммерческими смесями, но был сделан с нашими парентеральными растворами при изучении потребности в треонине и лизине у младенцев, находящихся на парентеральном вскармливании (Chapman 2009, 2010). Объединение смеси АК и коммерчески приготовленного состава Pro-Phree будет производиться в больничном кабинете формул в соответствии со стандартными операционными процедурами (СОП) для приготовления клинической формулы. Младенцы будут получать исследуемую смесь через зонд для кормления или комбинацию зондового и перорального питания в течение 18-24 часов периода исследования по указанию клинического диетолога.

Индикатор стабильных изотопов исследовательского класса, изготовленный Cambridge Isotope Laboratories (CIL), штат Мэн, США, будет использоваться для измерения окисления или отложения белка в ответ на различное потребление треонина. Стабильный изотоп представляет собой аминокислоту L-[1-13C]фенилаланин и вводится вместе с детским питанием в дозе 15 мкг-1/ч-1. Этот стабильный изотоп обнаружен у всех людей в количестве 1% от общего процентного содержания аминокислоты фенилаланина, а сам стабильный изотоп успешно и без вреда использовался при внутривенном введении младенцам в 4 предыдущих исследованиях, проведенных в Больнице для больных детей, Торонто. Канада (Робертс, 2001; Кортни Мартин, 2008; Чепмен, 2009, 2010).

Мы используем протокол исследования, который дает младенцу достаточно времени для достижения стабильного состояния со стабильным изотопа 1-13C-фенилаланина выше исходных значений, определенных в наших исследованиях парентерального введения младенцев (Chapman 2009, 2010). Мы проведем первые два исследования, используя только стабильный изотоп фенилаланина. Если при анализе мы обнаружим, что не видим существенной разницы между исходным и устойчивым уровнями стабильного изотопа 1-13C-фенилаланина, то мы введем разовую дозу 13C-бикарбоната натрия (NaH13CO2) в количестве 14 мкмоль/кг. 1, вводимого через назогастральный зонд, чтобы мы могли увидеть разницу между природным 1-13CP-фенилаланином младенца и количеством, которое мы вводим со смесью. Мы не считаем, что нам понадобится использовать изотоп бикарбоната, но добавили в наш протокол для утверждения, если его использование станет необходимым. Он регулярно используется группой ученых в Нидерландах, которые также изучают потребности младенцев в аминокислотах и ​​не сообщают о каких-либо проблемах с его приемом (Hogewind-Schoonenboom 2014).

Индикаторы стабильных изотопов имеют маркировку «Только для исследовательских целей» и приемлемы для использования у людей любого возраста, что будет подтверждено компанией-производителем изотопов, которая предоставит сертификат анализа с проверкой на химическую чистоту, наличие, если таковое имеется, тяжелые металлы (в частях на миллион) и микробиологические испытания, включая пирогены. Оба изотопа будут приготовлены на диетической кухне больницы во время приготовления состава для исследования в соответствии с теми же руководящими принципами СОП, что и клиническая диета.

Сбор и анализ проб

Образцы дыхания и мочи будут собираться для определения изменений реакции младенцев на исследуемую диету. Перед введением исследуемой диеты будут взяты три исходных образца дыхания и мочи. Каждый час, начиная с 12-18 часов после введения меченых изотопами стабильных изотопов исследовательского класса, будут собираться четыре образца плато дыхания и мочи. Образцы дыхания будут собираться с помощью тележки для анализатора углекислого газа, которая аналогична по конструкции и используется в качестве устройства для клинических испытаний, называемого калориметром. В обоих устройствах используется система вентилируемого колпака, под которой младенцы спят или отдыхают, и измеряется VCO2. Каждый образец выдыхаемого воздуха будет собираться в течение 10 минут путем барботирования выдыхаемого воздуха в дефлегматор и захвата выдыхаемого воздуха в пробирку. Образцы выдыхаемого воздуха будут измеряться с помощью масс-спектрометра с непрерывным потоком изотопов. Образцы мочи будут собираться путем помещения ватных шариков в подгузники младенцев и анализироваться на тандемном масс-спектрометре.

статистический анализ

Влияние потребления треонина на поток фенилаланина, окисление и F13CO2 будет проверено с использованием дисперсионного анализа с процедурой PROC GLM (версия SAS 9.4). Оценки среднего потребления треонина будут получены путем анализа данных о скорости высвобождения 13CO2 (F13CO2) с использованием двухфазной линейной регрессионной перекрестной модели. Точка останова будет рассчитана с использованием смешанных моделей и процедуры регрессии SAS с наклоном линии, существенно не отличающимся от нуля. Статистическая значимость будет установлена ​​при P<0,05.

Переменными регрессионного анализа являются треонин в качестве независимой переменной и F13CO2 и окисление фенилаланина в качестве зависимых переменных. Выбор наилучшей модели будет определяться факторами, связанными с соответствием (значительность модели и r2) и оценками вариации модели (CV и SE оценки). Рекомендуемая диетическая норма для населения будет оцениваться путем определения верхних 95% доверительных пределов оценки пограничной точки.