使用 IAAO 对患有克罗恩病的成年男性的苏氨酸需求

背景 目前针对必需氨基酸需求的膳食参考摄入量 (DRI) 建议是基于针对年轻健康成人的建议，尚未在克罗恩病患者中直接确定。 蛋白质和氨基酸是我们饮食的重要组成部分。 在使用 IAAO 确定了健康成人对必需氨基酸苏氨酸的需求后，研究人员现在可以确定弱势人群的需求，例如克罗恩病 (CD) 等慢性炎症患者。

动物研究表明克罗恩氏病和结肠炎模型中的苏氨酸需求增加。 如果这在人类中也是如此，那么了解 IBD 患者对苏氨酸需求的知识可以为改善该患者群体的医学营养管理提供有价值的信息。 改进的医学营养疗法可能会缩短 IBD 患者的恢复时间和/或延长缓解期。

方法：

氨基酸氧化指示剂

假设：

据推测，CD 患者对苏氨酸的需求量将高于先前使用 IAAO 方法在年轻成人中确定的苏氨酸需求量 (19 mg/kg/d)。

目标：

1. 使用 IAAO 技术确定 CD 患者对苏氨酸的需求；通过测量 L-[1-13 C] 苯丙氨酸氧化为 13 CO 2 [F 13 CO 2] 以响应亮氨酸的分级摄入量。
2. 根据体重和去脂质量，比较本研究得出的需求量与之前通过 IAAO 方法在年轻人中测定的苏氨酸需求量。

科目：

将从多伦多西奈山医院的 IBD 诊所招募多达 10 名临床稳定的 CD 患者，Mark Silverberg 博士将确定他们参加这项研究，随后在医院临床研究中心 (CRC) 进行随访病童 (SickKids)，加拿大多伦多。 在研究开始之前，参与者将被要求访问 CRC（病童医院 Hill Wing 5500 室），对他们的身高、体重、脂肪量、去脂肪量、静息代谢率和医学进行研究前评估历史。 这些评估大约需要 3 个小时才能完成。 在研究前评估之前，他们需要禁食 10 小时。 我们需要研究前评估来计算他们研究的饮食需求，并评估健康状况。

签署同意书后，受试者将完成筛查程序（身高、体重、空腹血样和病史问卷、BIA、皮褶和量热法）。

• 志愿者将获得对参与研究期间产生的费用的经济补偿。
• 研究中的所有程序都将得到 SickKids 研究伦理委员会的批准。

实验设计：

实验设计将基于微创 IAAO 模型，用于在研究日收集呼吸和尿液，而不是血液。 将进行最多 50 项 IAAO 研究以确定 CD 患者对苏氨酸的需求。 将招募多达 10 名患有 CD 的男性患者。 每个受试者将研究至少 2 个摄入水平和最多 5 个不同的苏氨酸摄入水平。 每个级别的摄入量将随机分配给受试者。

在研究前评估中，将通过连续开路间接量热法测量受试者的静息能量消耗 (REE)，并通过皮褶厚度和生物电阻抗分析 (BIA) 测量身体成分。 受试者还将在研究前评估和每个 IAAO 研究日开始时称重，以确保饮食和同位素的准确处方，并确认在整个研究过程中保持体重。

每项研究将包括根据受试者的能量需求和 1 个研究日对规定饮食的 2 天适应期。 饮食会提供足够量的蛋白质，即1克蛋白质∙kg-1∙d-1。 2 天的适应期是为了让身体适应足量的蛋白质，因为已经证明没有它蛋白质动力学会发生变化。 适应 2 天后是研究日，其中将随机分配苏氨酸摄入量，并使用 L-[1-13C]Phe 测量苯丙氨酸 (Phe) 动力学。 在这一天，将在第 5 餐后立即通过量热法测量 VCO2，测量时间为 20 分钟。

膳食摄入量和实验饮食：

3 天协议

• 在第 1 天和第 2 天，受试者将食用适应性饮食，并在第 3 天参加 8 小时的测试期。 每个为期 3 天的方案将至少间隔一周（清除期）。
• 在第 3 天 IAAO 研究之前的 2 天适应期的膳食摄入量将以添加碳水化合物 (SolCarb) 和蛋白质 (beneprotein) 的无乳糖奶昔 (Scandishake) 的形式提供，以满足受试者的需求。 蛋白质将从 scandishake 中作为牛奶蛋白（酪蛋白和乳清）提供，并提供 1g.kg-1.day-1 蛋白质摄入量。 总卡路里将作为通过间接量热法测量的静息能量消耗 (REE) 乘以 1.7 提供。 在适应日，饮食将提供四顿等氮、等热量的膳食，全天均匀分布。
• 在研究日（每 3 天周期的第 3 天），将提供 8 小时等热量、等氮膳食，由调味液体配方和为氨基酸动力学研究开发的无蛋白饼干组成。 每餐将代表受试者每日总需求量的 1/12。 饮食中的氮（蛋白质）含量将以基于鸡蛋蛋白质氨基酸组成的结晶氨基酸混合物的形式提供。 研究日的能量摄入量将以 REE x 1.5 的形式提供。
• 将以 40 mg/kg/天的剂量过量提供酪氨酸
• 将以 20mg/kg/d 的恒定摄入量提供苯丙氨酸。
• 苏氨酸将按 3-45 毫克/千克/天的分级摄入量提供，丙氨酸水平将进行调整以平衡亮氨酸水平的变化并确保配方是等氮的。
• 研究期间将提供每日复合维生素补充剂。
• 除了水、1 杯清茶或 1 杯清咖啡外，在适应日不吃其他食物或饮料。
• 在 8 小时的学习日期间，除了水之外，不会消耗任何其他食物或饮料。

学习日

• 研究日的饮食将分为 8 份等氮、等热量的餐食，每餐代表受试者每日总需求量的十二分之一。
• 在每个研究日的早晨，受试者将在家中吃掉每小时 4 顿饭，然后访问研究实验室。 然后受试者将开始以每小时为间隔消耗 8 份等热量食物中剩余的 4 份。
• 如“实验设计”中所述，将以随机顺序测试多达 5 种膳食苏氨酸摄入量水平。
• 1-13C 苯丙氨酸将在第 5 餐中作为示踪剂给予，并继续与剩余的餐食一起服用。

身体成分测量

• 身体成分将通过生物电阻抗分析（BIA 和在研究开始时的研究前评估期间的多次皮肤褶皱厚度测量）来确定。 将测量四个皮褶厚度（三头肌、二头肌、肩胛下肌和髂上肌）以获得脂肪量的估计值。 BIA 将使用固定频率分析仪（50 kHz；BIA 型号 101A：RJL Systems）执行。 前面描述的方程式将用于计算 FFM。

同位素输注协议：

• 1-13C 苯丙氨酸将用作同位素。 第 5 餐将给予 0.66 mg/kg 的口服初始剂量，第 6、7 和 8 餐将同时开始每小时 1.2 mg/kg/d 的口服剂量并持续 3 小时。 总共给予 4 种同位素剂量以确保呼吸中的背景 13CO2 达到平衡
• 在给予 L-[13C]phe 初始剂量的同时，还将给予 0.176 mg/kg 碳酸氢盐 (NaH13CO3) 的口服初始剂量
• 研究日作为同位素给出的苯丙氨酸量将从膳食苯丙氨酸中减去，以将总膳食摄入量维持在 20 mg Phe /kg/d
• 酪氨酸摄入量将维持在40 mg∙kg-1∙d-1以确保酪氨酸过量
• 在消耗示踪剂之前和之后定期收集呼吸和尿液样本

样品采集：

• 将在基线和同位素稳态下收集尿液和呼吸样本。
• 呼吸样本将与尿液样本同时采集。
• 将在 60、45、30、15 分钟和示踪剂协议开始之前收集五个基线呼吸样本。
• 将在 60、30 分钟和示踪剂协议开始之前收集三个基线尿液样本。
• 在示踪协议开始后 2.5 小时，每 15 分钟将收集四个高原呼吸样本。
• 在示踪协议开始后 2.5 小时，每 30 分钟将收集三个高原呼吸样本
• 呼吸样本将收集到受试者呼吸到 Exetainers 塑料管中，样本将在室温下储存在预抽空的玻璃管中，直到进行分析。
• 尿液样本将收集在 Eppendorf 管中并储存在 - 20 ºC 直至分析 1-13C 苯丙氨酸富集。
• 将在每个测试日在第 5 餐使用通风罩间接量热仪测量 CO2 产生率 (VCO2)，以量化呼吸中 13CO2 的排泄。

样品分析。

• 呼吸：呼出的 13 CO2 浓度将通过连续流动同位素比质谱仪 (IRMS) 进行测量。
• 将通过气相色谱串联质谱法 (LC-MS-MS) 分析尿 1-13C 苯丙氨酸富集情况。

同位素动力学的估计全身苯丙氨酸通量将根据Matthews等人的随机模型如前所述进行计算。 示踪剂富集在基线和平台的同位素稳态将表示为尿液中 L-[1-13C] 苯丙氨酸和呼吸中 13CO2 的不变值。

苯丙氨酸通量 (umol/kg/h) 将通过使用尿液中 13C-苯丙氨酸的富集，从口服给予的 13C-苯丙氨酸稀释到代谢库（处于稳态）中计算。 摄入的 13C-苯丙氨酸氧化后呼吸中 13CO2 的出现率 (F13CO2 umol/kg/h) 将根据 Matthews 等人的模型计算，使用 0.82 的系数来计算保留在空气中的二氧化碳身体的碳酸氢盐池。 苯丙氨酸氧化速率 (umol/kg/h) 将从 F13CO2 和尿 13C-苯丙氨酸富集计算。

统计分析

配对 t 检验将用于检验： FFM 和体脂百分比的差异； BIA 和皮褶两种身体成分方法的差异。 方差分析将用于测试身体成分（脂肪和 FFM）的各种估计值之间的差异，并将执行相关分析以测试关联

苏氨酸摄入量将在受试者中完全随机化，苏氨酸摄入量作为主要治疗效果。 苏氨酸对苯丙氨酸通量、氧化和 F13CO2 的影响将通过使用 SAS 以受试者为随机变量 (PROC MIXED) 的混合线性模型进行测试。 个体通量之间的差异将通过 ANOVA 进行比较，并使用 Bonferroni 多重比较检验进行事后分析。

苏氨酸需求量将通过应用双相线性回归交叉分析确定断点 (EAR) 并随后计算 95% CI 来确定。 平均苏氨酸需求量将通过将非线性混合效应模型（PROC NLMIXED；SAS Institute）应用于氧化和 F13CO2 数据来估算。 受试者内部的观察将被视为统计依赖。