Treoninkrav hos vuxna män med Crohns sjukdom som använder IAAO

BAKGRUND De nuvarande rekommendationerna för dietary Reference Intake (DRI) för essentiella aminosyror är baserade på rekommendationer för unga friska vuxna och har inte fastställts direkt hos patienter med Crohns sjukdom. Protein och aminosyror är nyckelkomponenter i vår kost. Efter att ha definierat kravet på den essentiella aminosyran, treonin hos friska vuxna som använder IAAO, är utredarna nu i en idealisk position för att definiera behoven hos sårbara populationer, såsom patienter med kroniska inflammatoriska tillstånd, såsom Crohns sjukdom (CD).

Djurstudier tyder på en ökning av treoninbehovet i modeller av Crohns och kolit. Om detta också är sant hos människor, kan kunskap om treoninbehovet hos patienter med IBD ge värdefull information för förbättring av medicinsk näringshantering av denna patientpopulation. Förbättrad medicinsk nutritionsterapi kan sannolikt förkorta återhämtningstiden och/eller öka perioden av remission hos patienter med IBD.

Metod:

Indikator Aminosyraoxidation

Hypotes:

Det antas att kravet på treonin hos patienter med CD kommer att vara högre än det treoninbehov som tidigare bestämts hos unga vuxna med IAAO-metoden (19 mg/kg/d).

Mål:

1. Att bestämma kravet på treonin hos patienter med CD med hjälp av IAAO-tekniken; genom att mäta oxidationen av L-[1-13 C] fenylalanin till 13 CO 2 [F 13 CO 2] som svar på graderade intag av leucin.
2. För att jämföra, på basis av kroppsvikt och fettfri massa, kravet från denna studie med kravet på treonin som tidigare bestämts hos unga vuxna med IAAO-metoden.

Ämnen:

Upp till 10 kliniskt stabila patienter med CD kommer att rekryteras från IBD Clinic vid Mount Sinai Hospital, Toronto, som kommer att identifieras av Dr Mark Silverberg för denna studie och därefter följas upp vid Clinical Research Center (CRC), The Hospital för sjuka barn (SickKids), Toronto, Kanada. Innan studien börjar kommer deltagarna att behöva besöka CRC (Rum 5500 Hill Wing, The Hospital for Sick Children) för en förstudiebedömning av deras längd, vikt, fettmassa, fettfria massa, vilometabolism och medicinsk historia. Dessa bedömningar kommer att ta cirka 3 timmar att genomföra. De måste ha fastat i 10 timmar innan förstudiebedömningen. Vi behöver förstudiebedömningen för att beräkna deras kostbehov för studien och för att bedöma hälsostatus.

Efter att ha undertecknat samtyckesformuläret kommer försökspersonerna att slutföra screeningprocedurerna (längd, vikt, fasteblodprov och medicinsk historia frågeformulär, BIA, hudveck och kalorimetri).

• De frivilliga kommer att få ekonomisk ersättning för de kostnader som uppstår när de deltog i studien.
• Alla procedurer i studien kommer att godkännas av forskningsetiska nämnden vid SickKids.

Experimentell design:

Den experimentella designen kommer att baseras på den minimalt invasiva IAAO-modellen för att samla in andedräkt och urin, istället för blod under studiedagen. Maximalt totalt 50 IAAO-studier kommer att genomföras för att fastställa behovet av treonin hos patienter med CD. Upp till 10 manliga patienter med CD kommer att rekryteras. Varje ämne kommer att studeras för minst 2 intagsnivåer och upp till max 5 olika intagsnivåer av treonin. Varje nivå av intag kommer att tilldelas slumpmässigt till ämnen.

Vid förstudiebedömningen kommer försökspersonens viloenergiförbrukning (REE) att mätas med kontinuerlig, öppen krets indirekt kalorimetri, och kroppssammansättningen kommer att mätas med hudvecktjocklek och bioelektrisk impedansanalys (BIA). Försökspersoner kommer också att vägas vid förstudiebedömningen och i början av varje IAAO-studiedag för att säkerställa korrekt ordination av dieter och isotoper, och för att bekräfta viktupprätthållandet under hela studien.

Varje studie kommer att bestå av en 2-dagars anpassningsperiod till en föreskriven kost i enlighet med försökspersonens energibehov och 1-studiedag. Dieten kommer att ge en tillräcklig mängd protein, 1 g protein∙kg-1∙d-1. 2-dagars anpassningsperioden är att tillåta kroppen att anpassa sig till en adekvat mängd protein eftersom det har visat sig att proteinkinetiken förändras utan det. Efter de 2 dagarna av anpassning är studiedagen där treoninintaget kommer att tilldelas slumpmässigt och fenylalanin (Phe) kinetiken kommer att mätas med användning av L-[1-13C]Phe. Denna dag kommer VCO2 att mätas med kalorimetri omedelbart efter den 5:e måltiden under en period av 20 minuter.

Kostintag och experimentell kost:

3-dagars protokoll

• På dag 1 och 2 kommer försökspersonen att äta en anpassningsdiet och på den 3:e dagen delta i en 8-timmars testperiod. Varje 3-dagarsprotokoll kommer att separeras med minst en vecka (uttvättningsperiod).
• Kostintag under den 2-dagars anpassningsperioden före dag 3 IAAO-studien kommer att tillhandahållas i form av laktosfria milkshakes (Scandishake) med tillsatta kolhydrater (SolCarb) och protein (beneprotein) för att möta försökspersonernas behov. Proteinet kommer att tillhandahållas från scandishaken som mjölkprotein (kasein och vassle) och ger 1g.kg-1.day-1 proteinintag. Totala kalorier kommer att tillhandahållas som viloenergiförbrukning (REE) mått genom indirekt kalorimetri och multiplicerat med 1,7. På anpassningsdagarna kommer dieten att tillhandahållas som fyra isonitrogena, isokaloriska måltider jämnt fördelade över dagen.
• På studiedagen (3:e dagen av varje 3-dagarsperiod) kommer kosten att tillhandahållas som 8 isokaloriska, isonitrogena måltider som består av en smaksatt flytande formel och proteinfria kakor utvecklade för användning i aminosyrakinetiska studier. Varje måltid kommer att representera 1/12 av försökspersonens totala dagliga behov. Kvävehalten (protein) i kosten kommer att tillhandahållas i form av en kristallin aminosyrablandning baserad på äggproteinets aminosyrasammansättning. Energiintaget på studiedagen kommer att tillhandahållas som REE x 1,5.
• Tyrosin kommer att ges i överskott vid 40 mg/kg/dag
• Fenylalanin kommer att ges vid ett konstant intag av 20 mg/kg/d.
• Treonin kommer att tillhandahållas vid graderade intag som sträcker sig från 3-45 mg/kg/d och alaninnivåerna kommer att justeras för att balansera de förändrade nivåerna av leucin och säkerställa att formlerna är isonitrogena.
• Ett dagligt multivitamintillskott kommer att tillhandahållas under studieperioden.
• Ingen annan mat eller dryck kommer att konsumeras under anpassningsdagarna förutom vatten, 1 kopp klart te eller 1 kopp klart kaffe.
• Under den 8 timmar långa studiedagen kommer ingen annan mat eller dryck att konsumeras förutom vatten.

Studiedag

• Studiedagsdieten kommer att delas upp i 8 isonitrogena, isokaloriska måltider som var och en representerar en tolftedel av försökspersonens totala dagliga behov.
• På morgonen varje studiedag kommer försökspersonen att konsumera 4 av timmålen hemma och sedan besöka forskningslaboratoriet. Försökspersonen kommer sedan att börja konsumera de återstående 4 av de 8 isokaloriska måltiderna med en timmes intervall.
• Upp till 5 dietära treoninintagsnivåer kommer att testas i slumpmässig ordning som nämnts under "experimentell design".
• 1-13C fenylalanin kommer att ges som spårämne i den 5:e måltiden och fortsätter att administreras med de återstående måltiderna.

Mätningar av kroppssammansättning

• Kroppssammansättning kommer att bestämmas genom bioelektrisk impedansanalys (BIA och flera hudvecktjockleksmätningar i början av studien under förstudiebedömningen. Fyra hudveckstjocklekar (triceps, biceps, subscapular och suprailiac) kommer att mätas för att få uppskattningar av fettmassan. BIA kommer att utföras med hjälp av en analysator med fast frekvens (50 kHz; BIA modell 101A: RJL Systems). Ekvationer som beskrivits tidigare kommer att användas för att beräkna FFM.

Isotopinfusionsprotokoll:

• 1-13C fenylalanin kommer att användas som isotop. Oral primingdos på 0,66 mg/kg kommer att administreras med den femte måltiden, och en peroral dos per timme på 1,2 mg/kg/d börjar samtidigt och fortsätter i 3 timmar med måltiderna 6, 7 och 8. Totalt 4 isotopdoser ges för att säkerställa att bakgrunden av 13CO2 i andetag når jämvikt
• Samtidigt som primingdosen av L-[13C]phe administreras kommer också en oral primingdos på 0,176 mg/kg bikarbonat (NaH13CO3) att ges.
• Mängden fenylalanin som ges som isotop på studiedagen kommer att subtraheras från kostens fenylalanin för att bibehålla det totala dietintaget på 20 mg Phe /kg/d
• Tyrosinintaget kommer att bibehållas vid 40 mg∙kg-1∙d-1 för att säkerställa ett överskott av tyrosin
• Andnings- och urinprover tas med jämna mellanrum före och efter att spårämnena har konsumerats

Provsamling:

• Urin- och utandningsprov kommer att samlas in vid baslinjen och vid isotopisk steady state.
• Andningsprover kommer att samlas in samtidigt med urinprover.
• Fem baslinjeutandningsprov kommer att samlas in 60, 45, 30, 15 minuter och strax innan spårningsprotokollet börjar.
• Tre baslinjeurinprover kommer att samlas in 60, 30 minuter och strax innan spårningsprotokollet börjar.
• Fyra platåandningsprov kommer att samlas in var 15:e minut 2,5 timmar efter att spårningsprotokollet börjar.
• Tre platåandningsprov kommer att samlas in var 30:e minut 2,5 timmar efter att spårningsprotokollet har börjat
• Andningsprover kommer att samlas in med försökspersoner som andas in i ett Exetainers plaströr och prover kommer att förvaras i förevakuerade glasrör vid rumstemperatur fram till analys.
• Urinprover kommer att samlas in i Eppendorf-rör och förvaras vid -20 ºC tills de analyseras för 1-13C fenylalaninberikning.
• Hastigheten för CO2-produktion (VCO2) kommer att mätas på varje testdag med hjälp av en ventilerad huva indirekt kalorimeter vid måltid 5 för att kvantifiera 13CO2-utsöndring i andetag.

Provanalys.

• Andning: utgången 13 CO2 anrikning kommer att mätas med kontinuerligt flöde isotopförhållande masspektrometer (IRMS).
• Urinär 1-13C fenylalaninberikning kommer att analyseras med gaskromatografi tandemmasspektrometri (LC-MS-MS).

Uppskattning av isotopkinetik Flux av fenylalanin i hela kroppen kommer att beräknas som tidigare beskrivits enligt den stokastiska modellen av Matthews et al. Isotopisk steady state i spårämnesanrikningen vid baslinjen och platån kommer att representeras som de oföränderliga värdena av L-[1-13C]fenylalanin i urin och 13CO2 i andetag.

Fenylalaninflöde (umol/kg/h) kommer att beräknas från utspädningen av oralt administrerat 13C-fenylalanin i den metaboliska poolen (vid steady state) genom att använda anrikning av 13C-fenylalanin i urin. Förekomsten av 13CO2 i andetag (F13CO2 umol/kg/h) efter oxidation av intaget 13C-fenylalanin kommer att beräknas enligt modellen av Matthews et al., genom att använda en faktor på 0,82 för att ta hänsyn till koldioxid som kvarhålls i kroppens bikarbonatpool. Fenylalaninoxidationshastigheten (umol/kg/h) kommer att beräknas från F13CO2 och urinanrikning av 13C-fenylalanin.

Statistisk analys

Ett parat t-test kommer att användas för att testa för: skillnader i FFM och procentandel av kroppsfett; skillnader i de två kroppssammansättningsmetoderna BIA och hudveck. ANOVA kommer att användas för att testa för skillnader mellan olika uppskattningar av kroppssammansättning (fett och FFM), och korrelationsanalys kommer att utföras för att testa för associationer

Treoninintaget kommer att vara helt randomiserat inom försökspersonerna, med mängden treoninintag som den huvudsakliga behandlingseffekten. Effekten av treonin på fenylalaninflöde, oxidation och F13CO2 kommer att testas genom att använda en blandad linjär modell med ämnet som en slumpmässig variabel (PROC MIXED) med hjälp av SAS. Skillnader mellan individuella flöden kommer att jämföras av ANOVA, med post hoc-analys med Bonferronis multipla jämförelsetest.

Treoninbehovet kommer att bestämmas genom att tillämpa en bifasisk linjär regressionsöverkorsningsanalys för att bestämma brytpunkten (EAR) och därefter beräkna 95 % CI. Det genomsnittliga treoninbehovet kommer att uppskattas genom att tillämpa en ickelinjär modell med blandade effekter (PROC NLMIXED; SAS Institute) på oxidations- och F13CO2-data. Observationer inom ämnen kommer att betraktas som statistiskt beroende.