糖原贮积病呼气试验研究

目的：I 型糖原贮积病 (GSD I)，也称为 Von Gierke 病，是由葡萄糖-6-磷酸酶 (G6Pase) 酶缺乏引起的，影响全球 1:100,000 的新生儿。 因此，这种酶的缺乏会导致肝脏中糖原的积累和葡萄糖生成不足，从而导致空腹低血糖。 GSD I 的饮食治疗基于少量多餐提供复合碳水化合物，以及使用未煮过的玉米淀粉 (UCCS)。 Glycosade®（改性玉米淀粉）已显示出在 GSD I 患者中维持正常血糖浓度的前景。 然而，GSD I 饮食治疗的主要难题是选择外源性碳水化合物来源以实现理想的代谢控制并防止低血糖。 此外，以前的研究是侵入性的，需要多个血液样本，研究天数长（~10 小时），并且无法提供 GSD I 受试者葡萄糖代谢的机制细节。因此，有必要开发一种微创的在 GSD I 和健康对照者中直接检查葡萄糖代谢和测量不同碳水化合物来源利用的方法。 这个简单的呼气测试将有助于个性化治疗和定制 GSD I 受试者的碳水化合物供应。

假设：1）研究人员假设可以在呼气中检测到 U-13C-葡萄糖氧化 13CO2；和 13 CO 2 氧化将是检查葡萄糖氧化/代谢的灵敏测量。

2) 研究人员假设，与 GSD I 患者和健康对照者中的其他碳水化合物源 UCCS 相比，Glycosade® 产生的 13CO2 氧化将具有较低的峰值富集 (Cmax)。

理由：I 型 GSD 营养治疗的难点在于确定避免低血糖的最佳碳水化合物类型。 因此，需要使用微创测试来测量葡萄糖代谢和不同碳水化合物的利用。

目标：1) 我们的第一个目标是确定使用 U-13C-葡萄糖呼气试验 (13C-GBT) 及其氧化为 13CO2 作为微创技术来检查健康对照体内葡萄糖氧化。

2) 我们的第二个目标是使用微创 13C-GBT 测量不同外源性碳水化合物来源的利用：UCCS 和延长释放蜡质玉米淀粉 Glycosade® 在健康对照和 GSD I 患者中。

研究方法：该项目由两个实验组成。

实验 1 - 建立在健康对照中使用 U-13C-葡萄糖呼气试验 (13C-GBT) 的试点研究 A. 研究前日方案 在参与研究之前，将获得参与者的书面知情同意书。 所有参与者将被要求禁食一夜（约 12 小时），并被要求到临床研究和评估部门进行初步评估（研究前一天）以测量基本人体测量学（体重和身高）、身体成分和休息能量消耗（REE）。 体重和身高将分别使用数字秤和测距仪测量。 REE 将通过连续开路间接量热法（CareFusion Vmax Encore，VIASYS）测量，使用前将进行校准。 总能量消耗 (TEE) 和基础代谢率 (BMR) 与去脂量 (FFM) 相关；因此，将使用生物电阻抗分析 (BIA)（Quantum IV RJL 系统）来确定身体成分。 BIA 通过将电极放置在右手腕和右脚踝处来测量电阻、电抗和阻抗。 将为每位参与者获取电阻、电抗和阻抗的三个读数 - 然后这些读数的平均值将用于确定 FFM 和脂肪量 (FM)。 FFM 和 FM 将使用制造商的软件系统（RJL Systems，Body Composition Analysis V.2.1）进行计算。 在研究前一天将使用一般问卷调查，以明确了解病史、营养状况、补充剂摄入量和身体活动。 最后，会发给参与者3天的饮食记录表，记录一周内任意两天和周末一天的食物消耗量。

B. 两天的饮食标准化 在研究前的两天里，受试者将摄入至少含有 150 克碳水化合物的均衡饮食。 这种饮食包括日常食物，但是将向受试者提供大纲以确保基于通常食用的食物的充足性。

C. 研究日方案 对于试点研究，10 名健康成人（19-35 岁）将在两个单独的研究日接受 13C-GBT 方案作为原理验证，一次不口服同位素剂量，一次口服同位素剂量（U -13C-葡萄糖），每项研究间隔≥ 1 周。 因此，将对 10 名健康成人进行研究，总共进行 n = 20 项研究。 在获得受试者的知情同意后，受试者将被纳入研究。 参与者将在禁食后（约 4 小时）到达研究日，以标准化 BC 儿童医院临床研究和评估单位（CREU）的测量。 将收集基本的人体测量数据（体重和身高），并进行简短的研究日问卷调查，以收集有关医疗、饮食和身体活动史的信息。 2 将收集基线呼吸样本以确定自然本底 13C 丰度。 受试者将在研究第 1 天接受溶解在无菌水中的葡萄糖（75 克/天），研究第 2 天 U-13C-葡萄糖（75 毫克/天）（99 原子％ 13C 浓缩，剑桥同位素实验室公司，马萨诸塞州安多弗）葡萄糖（75 克/天）溶解在无菌水中。

在整个研究期间，受试者将在 CREU 中保持禁食和休息，以消除 CO2 产生的可变性。 在口服葡萄糖后 20、40、60、80、100、120、140、160、180、200、220 和 240 分钟，一式四份地收集呼吸样本。 在研究访问期间，将使用间接量热计（Vmax Encore，Viasys Healthcare Inc. Yorba Linda，CA）测量口服葡萄糖剂量后 20 分钟、2 小时（120 分钟）的二氧化碳生成率 (VCO2)。 身体成分的评估将使用生物电阻抗分析（BIA-Quantum IV，RJL Systems，MI）进行。 BIA 通过将电极放置在右手腕和脚踝处来计算电阻、电抗和阻抗。 将为每个受试者获取电阻、电抗和阻抗的三个读数，然后这些读数的平均值将用于确定无脂肪质量 (FFM) 和脂肪质量 (FM)。 FFM 和 FM 将使用制造商的软件系统（RJL Systems，Body Composition Analysis V.2.1）进行计算。 使用血糖仪（One Touch® Ultra®, LifeScan, Inc）在研究日开始和研究日结束时每小时评估一次采血血糖样本。

样本收集和分析：呼吸样本将使用呼吸袋（一次性收集袋，EasySampler 系统，QuinTron Instrument Company, Inc. Milwaukee, WI）使用收集机制收集在一次性玻璃 Exetainer® 管（Labco Limited，英国白金汉郡）中允许去除死空气空间。 13CO2 的呼吸富集将使用同位素比质谱仪 (IRMS) 进行测量。

统计分析受试者特征将表示为平均值(SD)。 作为 13CO2 的 13C-葡萄糖氧化将是测量的主要结果，因为这最好地描述了葡萄糖的全身氧化能力。 将计算每个受试者从 t0 到 t240 的 13 CO2 氧化的曲线下面积 (AUC)、达到最大 13 CO2 氧化的时间 (tmax) 和 13 CO2 氧化中的最大峰值富集 (Cmax)。 使用受限最大似然估计的重复测量分析将用于通过使用 SAS 软件（SAS/STAT；版本 9.2）的 MIXED 程序获得估计参数。 将使用配对 t 检验比较每个时间点的 13CO2 氧化，而没有和有 U-13C-葡萄糖。 将为个体受试者呈现所有值，显着性设定为 P<0.05。 将使用 GraphPad Prism 4.0 (GraphPad Software Inc, CA) 进行统计分析。

实验 2 - 微创 13C-葡萄糖呼气试验测量不同外源性碳水化合物来源在健康对照和 I 型糖原贮积病受试者中的利用 对于初始组研究，10 名健康儿童（5-18 岁）和 10 名健康成人（ 19-35 岁）将接受四次 13C-GBT。 然后，将在 4 个不同的研究日内分别从 BC 儿童医院和温哥华总医院的儿科和成人代谢诊所招募 3 名患有 GSD I 的儿童和 5 名成人（如果招募有困难，我们计划联系加拿大各地的诊所）。 禁食后（健康对照约 4 小时，GSD I 约 2 小时）受试者将在研究第 1 天接受 UCCS（2 g/kg/天），研究第 2 天接受 U-13C-葡萄糖（成人 75 mg；1.5 mg/kg）（99 atom% 13C 富集，Cambridge Isotope Laboratories Inc., Andover, MA）和 UCCS（2 g/kg/天），研究第 3 天-延长释放蜡质玉米淀粉 Glycosade®（2 g/ kg/天）（Vitaflo International Ltd, Liverpool, England），在研究第 4 天- U-13C-葡萄糖（成人 75 mg；儿童 1.5 mg/kg）溶解 Glycosade®（2 g/kg/天）在无菌水中。 在每个研究日，呼吸样本将每 20 分钟收集一次，持续 240 分钟。 使用间接量热法在口服给药后 120 分钟测量 CO2 产生速率。 血糖将使用血糖仪测量，手指刺血样本将在研究日开始和每小时评估一次，直到研究日结束。 测试碳水化合物呼出的百分比，作为 13CO2 将在 4 小时内测量。

统计分析受试者特征将表示为平均值(SD)。 作为 13CO2 的 13C-葡萄糖氧化将是测量的主要结果，因为这最好地描述了葡萄糖的全身氧化能力。 将针对 UCCS 和 Glycosade® 计算每个受试者从 t0 到 t240 的 13CO2 氧化的曲线下面积（AUC）、达到最大 13CO2 氧化的时间（tmax）和 13CO2 氧化中的最大峰值富集（Cmax）。 从碳水化合物来源获得的值将通过使用双尾配对 t 检验进行比较。 显着性将设置为 P<0.05。

将使用 GraphPad Prism 4.0 (GraphPad Software Inc, CA) 进行统计分析。