Zinkhomeostas och kinetik hos barn med cystisk fibros (CF)

Uppenbar zinkbrist presenterar egenskaper hos acrodermatitis enteropathica (AE) inklusive diarré, dermatit, tillväxtstörning och dålig immunfunktion. AE har beskrivits som en komplikation av cystisk fibros och kan vara det initiala kännetecknet. Eftersom AE nästan aldrig har beskrivits hos i övrigt friska försökspersoner som äter självvalda dieter, tyder detta på en djupgående störning i zinkmetabolismen, antingen i absorption eller utsöndring, kan förekomma vid CF.

Få studier har mätt zinkabsorption hos barn med CF. De som har haft en signifikant minskning av zinkabsorptionen hos CF-personer med pankreasinsufficiens med en signifikant ökning av zinkabsorptionen med pankreasenzymersättning. Zinkmetabolismen upprätthålls emellertid av förändringar i fraktionerad zinkabsorption och zinkförluster i mag-tarmkanalen (endogen fekal zinkutsöndring). Av dessa två mekanismer verkar förändringar i endogen fekal zinkutsöndring vara den viktigaste. Hittills har endast en studie mätt endogen fekal zinkutsöndring hos personer med CF. Krebs et al. studerade 15 spädbarn, yngre än 4 månader, nydiagnostiserade med CF. De fann att alla spädbarn var i negativ zinkbalans och att endogen fekal zinkutsöndring var signifikant korrelerad med graden av fettmalabsorption. Dessa resultat är svåra att tolka eftersom ingen kontrollgrupp studerades, och det finns få publicerade data om zinkabsorption hos friska spädbarn i denna ålder, och inga data om endogen fekal zinkutsöndring.

Det är uppenbart att ett bättre mått på zinkstatus krävs för att till fullo förstå betydelsen av zinkbrist vid CF, och sambandet mellan fettmalabsorption och zinkbalans. Tidigare har vi använt nya stabila isotopbaserade multikompartmentella modeller för att studera zinkstatus i friska och sjukdomstillstånd. Dessa har visat sig kunna upptäcka förändringar i zinkmetabolism i två experimentella paradigm av zinkbrist, även innan plasmazinken blir onormal.

Vi antar att

1. Barn med CF kommer att ha sämre zinkstatus, lägre fraktionerad zinkabsorption, ökad endogen fekal zinkutsöndring och sämre zinkbalans än åldersmatchade kontroller.
2. Hos barn med CF kommer endogen fekal zinkutsöndring att vara signifikant positivt korrelerad, och zinkabsorption och zinkbalans signifikant negativt korrelerad med fekal fettutsöndring.
3. Efter två månaders zinktillskott med 20 mg/d zink som zinkacetat kommer barn med CF att ha liknande zinkstatus, fraktionerad zinkabsorption, endogen fekal zinkutsöndring och zinkbalans som åldersmatchade kontroller.
4. Två månaders zinktillskott påverkar inte järnstatus (hemoglobin, serumferritin, serumtransferrinreceptorer) eller kopparstatus (serumkoppar, ceruloplasmin, koppar/zinksuperoxiddismutas).

Tjugofyra barn med CF i åldrarna 8-14 år kommer att rekryteras från Cystic Fibrosis Clinic på Texas Children's Hospital. Barn kommer att anses berättigade om de har diagnosen CF, väger mer än 25 kg, har en klinisk diagnos av pankreasinsufficiens som kräver ersättning av pankreasenzym och har en historia av god överensstämmelse med medicinska behandlingar. Försökspersoner kommer att anses vara olämpliga om de har opererats i mag-tarmkanalen, har bukspottkörtelns endokrin dysfunktion eller tar mer än 10 mg/d zinktillskott. Studien kommer att förklaras för försökspersonerna och deras föräldrar. Informerat skriftligt samtycke kommer att erhållas från föräldrarna och skriftligt samtycke eller samtycke (beroende på ålder) från försökspersonerna.

Efter samtycke inhämtat kommer en registrerad dietist att använda ett frågeformulär för matfrekvens för att bedöma barnets vanliga zinkintag. Råd kommer att ges om hur man äter en hälsosam och balanserad kost som bör uppfylla det rekommenderade dagliga intaget (RDA) för zink och andra viktiga mineraler. Förutom dessa kostråd kommer inga andra kostingrepp att utföras.

Tolv friska barn i åldrarna 8-14 år kommer att rekryteras genom offentlig annons, lokala kontakter och genom mun till mun. De kommer att vara berättigade till studien om de är av liknande ålder, kön och etnicitet som CF-ämnena. Informerat samtycke och samtycke kommer att erhållas på samma sätt som för CF-barnen, och samma kostråd och vägledning ges.

Barnen med CF kommer att randomiseras till att få ett zinktillskott på 20 mg/d som zinkacetat eller en identiskt förekommande placebo. Randomisering kommer att stratifieras efter kön och etnicitet. Randomiseringstabeller kommer att underhållas av Investigation Pharmacy Service vid Texas Children's Hospital. När samtycke har erhållits kommer Utredningsapotekstjänsten att kontaktas och kommer att randomisera barnen för att få en av två identiska lösningar - en som innehåller 10 mg/ml elementär zink som zinkacetat och en är placebo. Försökspersonerna, deras föräldrar och utredarna kommer att förblindas om vilken lösning barnet har randomiserats att få.

Barn kommer att tas in på General Clinical Research Center efter en fasta över natten. En lokalbedövningskräm kommer att appliceras över venerna i antecubital fossa. Blod, 10-15 mL, kommer att tas för baslinjelaboratorieundersökningar inklusive ett fullständigt blodvärde, leverfunktionstest, plasmazink, serumferritin, serumtransferrinreceptorkoncentration, serumkoppar, serumceruloplasmin och erytrocyt cU/Zn-superoxiddismutas. Efter att blodet har tagits kommer försökspersonerna att få sin första flaska zinklösning, eller placebo. De kommer att instrueras att ta 1 ml av lösningen två gånger dagligen i två månader. Nya förråd av zink- eller placebolösningen kommer att tillhandahållas vid behov under studien. Alla använda eller delvis använda flaskor kommer att returneras till Utredningsapotekstjänsten och mängden tas beräknad från flaskans viktförändring.

Efter att ha konsumerat placebo- eller zinklösningen i två månader, kommer barn med CF att läggas in på General Clinical Research Center efter en fasta över natten. Försökspersonerna kommer att uppmanas att tömma sin urinblåsa. En intravenös heparinlåskateter kommer att föras in i en ven i antecubital fossa eller handryggen och ett baslinjeblodprov tas för serumkemi.

Försökspersonerna kommer att få en frukost som innehåller cirka 3 mg zink, inklusive 120 ml apelsinjuice till vilken 2 mg zink-67 hade tillsatts 18-24 timmar tidigare. Omedelbart efter frukost infunderas 0,5 mg zink-70 genom venpunktion av den andra armen under 30-60 sekunder, och fjärilsinfusionssetet spolas med 5 ml normal koksaltlösning.

Blodprover kommer att tas från heparinlåskatetern 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 30, 60, 120 och 180 minuter efter att den intravenösa zinkisotopen ges. Ytterligare blodprover kommer att tas genom venpunktion 24, 72 och 120 timmar efter att den intravenösa isotopen gavs. Dessa blodprover kommer att antikoaguleras i certifierade zinkfria ammoniumheparinrör (Monvette 9ml AH, Sarstedt Inc., Newton, NC). Plasma kommer att separeras genom centrifugering och förvaras vid -80°C i väntan på analys. En fullständig urin- och fekal uppsamling kommer att göras under den metaboliska studien. Urinprover kommer att samlas in i 8-timmars alikvoter och all avföring som passerats samlas in individuellt. Urin- och fekala prover kommer att förvaras vid -20°C i väntan på analys.

Kontrollbarn kommer att studeras på exakt samma sätt, ungefär 2 månader efter att baslinjeblod tagits.

Den primära hypotesen är att barn med CF kommer att ha lägre fraktionerad zinkabsorption, ökad endogen fekal zinkutsöndring, sämre zinkbalans och sämre zinkstatus än åldersmatchade kontroller. Detta kommer att bedömas med ANOVA. Om detta tyder på en betydande "grupp"-effekt kommer post-hoc-testning att utföras med hjälp av Tukey-Kramer-testet. Den kinetiska parametern som används för att bedöma zinkstatus kommer att vara k(2,1) eftersom detta visade den största förändringen som svar på zinkbrist, i våra tidigare studier. Denna analys kommer att testa både hypotes 1 och 3 (se ovan). Skulle det finnas några signifikanta skillnader i ålder, vikt etc. mellan grupperna kommer detta att statistiskt korrigeras för användning av ANCOVA. Data kommer att analyseras för hela studiepopulationen och enbart för CF-barn med pankreasinsufficiens. Studien är utformad för att ha 80 % förmåga att upptäcka förändringar i k(2,1) enbart mellan de två grupperna av barn med bukspottkörtelinsufficiens.

Förhållandet mellan fekalt fett och endogen fekal zinkutsöndring och zinkbalans (hypotes 2), kommer att bedömas med hjälp av enkel och multipel regressionsanalys. Effekten av zinktillskott på järn- och kopparstatus kommer att undersökas med ett t-test med två prover, där CF-barn med zinktillskott jämförs med de som inte fått zinktillskott.