Uso de ecuaciones para estimar las reservas totales de vitamina A utilizando métodos de isótopos estables

Resumen

El protocolo describe ecuaciones para estimar las reservas totales de vitamina A (TBS) utilizando la metodología de dilución de isótopos de retinol, y se presenta una breve visión general sobre el uso del análisis compartimental basado en modelos con un diseño de estudio supersujeto para estimar TBS de grupo e individuo.

Resumen

Los métodos de isótopos estables para estimar cuantitativamente las reservas totales de vitamina A (TBS) se basan en el principio de dilución de isótopos. En resumen, se administra una dosis oral ^{única de vitamina A marcada con 2}H- o ¹³C, y las concentraciones plasmáticas de retinol marcado y no marcado se miden mediante espectrometría de masas en un tiempo predeterminado después de la dosis, normalmente entre 14 y 21 días. El TBS se calcula utilizando la ecuación de dilución de isótopos de retinol (RID) o la ecuación del balance de másas. Las ecuaciones de RID y balance de masas requieren información sobre la actividad específica del retinol en plasma (SA_p; es decir, la relación trazador-traza), que se obtiene mediante mediciones de espectrometría de masas. Ambas ecuaciones requieren valores de coeficientes para tener en cuenta la absorción y almacenamiento de la dosis oral de retinol marcado con isótopos estables en el momento de la estimación del TBS. Los valores publicados de los coeficientes pueden usarse en las ecuaciones. Alternativamente, el TBS puede determinarse mediante análisis compartimental basado en modelos de datos cinéticos de retinol plasmático utilizando el software de simulación, análisis y modelado WinSAAM. En resumen, se puede utilizar un diseño de estudio supersujeto con análisis compartimental basado en modelos de datos cinéticos de retinol plasmático para determinar valores de TBS de grupo y población específicos para el coeficiente compuesto (FaS), que posteriormente se utiliza en la ecuación RID para determinar TBS individual. El diseño supersujeto requiere una estimación de la ingesta media de vitamina A en la dieta para el grupo de participantes y una toma de muestras de sangre en ~11-16 puntos temporales durante ~28-91 días, con 5-7 participantes por punto, pero cada participante proporciona solo 2-3 muestras de sangre. La concentración de vitamina A hepática puede estimarse a partir de la TBS, usando una suposición de la proporción de TBS encontrada en el hígado y una estimación del peso hepático. El estado de vitamina A se evalúa comparando la concentración estimada de vitamina A hepática con los valores de corte propuestos para categorizar el estado a lo largo de todo el continuo, desde reservas de vitamina A deficientes hasta excesivas.

Introducción

Los métodos de isótopos estables proporcionan una estimación cuantitativa de las reservas totales de vitamina A en el cuerpo (TBS), y pueden utilizarse para evaluar el estado de la vitamina A de niños y adultos en entornos^{comunitarios 1}. Debido a que proporcionan una estimación cuantitativa de la TBS a lo largo de todo el continuo de estado, desde reservas deficientes hasta excedentes, se consideran los mejores métodos indirectos para evaluar el estado de la vitamina A en^{humanos 1}. En cambio, se utilizan comúnmente concentraciones séricas de retinol o proteína de unión al retinol para evaluar el estado; sin embargo, no reflejan las reservas de vitamina A en el cuerpo, salvo que sean muy bajas, porque el retinol sérico está bajo control homeostático; además, disminuyen de forma transitoria durante la inflamación, lo que complica la interpretación de los resultados en poblaciones con altas tasas^{de infección 2}. La prueba de respuesta a la dosis relativa modificada (MRDR) proporciona una estimación de la suficiencia de las reservas hepáticas de vitamina A, pero no proporciona una estimación cuantitativa de^{la concentración 2} de vitamina A hepática. Generalmente, se utilizan métodos de isótopos estables para estudiar el metabolismo de la vitamina A y estimar el impacto de las intervenciones con vitamina A en poblaciones con riesgo de deficiencia 3,4,5,6,7,8,9,10. También son útiles para evaluar el riesgo de reservas excesivas de vitamina A en poblaciones expuestas a múltiples fuentes de vitamina A, como alimentos fortificados, suplementos de vitamina A en dosis altas y/o polvos de^{micronutrientes 1,11}. Estas aplicaciones son importantes para comprender mejor el metabolismo de la vitamina A a lo largo de todo el ciclo vital, refinar los requerimientos de vitamina A y evaluar la eficacia y seguridad de las intervenciones con vitamina A que buscan mejorar la nutrición y los resultados de salud entre niños y mujeres en edad reproductiva en comunidades con pocos recursos. El TBS se estima utilizando la metodología de dilución de isótopos de retinol (RID) y tanto la ecuación RID como la ecuación del balance de masa. Alternativamente, el TBS puede estimarse mediante análisis compartimental basado en modelos de datos cinéticos de retinol de plasma utilizando el software de simulación, análisis y modelado WinSAAM (www.winsaam.org) con un diseño de^{supersujeto 12}. En resumen, estos métodos requieren 1) la administración de una dosis oral única de vitamina A marcada con isótopos estables a los participantes, 2) la recogida de 1-2 muestras de sangre ~14-21 días después de la administración de isótopos para métodos de RIM, (o la recogida de 2-3 muestras por participante durante 28-91 días, y una estimación de la ingesta media de vitamina A dietética del grupo para análisis compartimental basado en modelos). y 3) acceso a un espectrómetro de masas adecuado (GC-C-IRMS, GC/MS, LC/MS/MS) para medir las concentraciones plasmáticas de retinol marcado y sin marcar.

Este protocolo está destinado a proporcionar orientación a los nuevos usuarios de la metodología RID sobre cómo calcular TBS utilizando la ecuación RID o la ecuación del balance de masas. Además, se presenta una breve visión general sobre el uso del análisis compartimental basado en modelos con un diseño de estudio supersujeto para estimar la TBS para un grupo de participantes y para participantes individuales; sin embargo, los detalles sobre la modelización compartimental de datos cinéticos de retinol plasmático están fuera del alcance de este manuscrito (para más información sobre este enfoque, véase Green et ^al.12). Para una visión general de los métodos de isótopos estables de vitamina A, véase Lietz et ^al.1.

Ecuación RID para estimar TBS
La ecuación RID se utiliza cuando se administra una dosis oral de vitamina A marcada con isótopos estables a un individuo, y se utiliza LC/MS/MS o GC/MS para medir retinol marcado y no marcado en plasma con el fin de obtener actividad específica de retinol en plasma (SA_p) (es decir, la relación trazador-traza en plasma^)13,14. Se requiere una única muestra de sangre ~14-21 días después de la dosificación de isótopos para estimar TBS usando la ecuación de DRI. La ecuación RID que se muestra a continuación se utiliza para estimar la TBS en adultos y ^{niños 15}:

TBS = Fa × S × (1/_{SA p})

donde TBS es μmol de vitamina A, Fa es la fracción de la dosis trazadora oral de vitamina A que se absorbe y se encuentra en las reservas del cuerpo en el momento t, y S es la proporción entre la actividad específica del retinol en el plasma (SA_p) y la de las reservas (SA₎ en el momento t. La SA_p es la actividad específica del retinol plasmático, expresada como fracción de la dosis en plasma: (retinol marcado / no marcado + retinol marcado) en plasma / dosis oral de retinol marcado (μmol)¹². Tenga en cuenta que la contribución del retinol no marcado al retinol total en el denominador es despreciable entre 14 y 21 días después de la dosificación de isótopos, cuando normalmente se estima el TBS. Para una discusión detallada de la ecuación del DRI, véase Green et ^al.12.

Como los coeficientes Fa y S se multiplican en la ecuación de la DRID, comúnmente se les denomina coeficiente compuesto FaS. Los valores publicados para el coeficiente compuesto FaS, basados en adultos y niños teóricos con una amplia gama de TBS, están disponibles en múltiples ocasiones tras la dosificación de isótopos (Tabla 1; adaptado de Green y^{Green 15}). Estos valores pueden utilizarse en la ecuación RID para calcular el TBS de individuos de poblaciones similares¹⁵. Alternativamente, el análisis compartimental basado en modelos de datos cinéticos de retinol plasmático puede utilizarse para determinar valores específicos de población para el coeficiente compuesto FaS ^12,16.

Ecuación del balance de masa para estimar TBS:
La ecuación del balance de masas se utiliza para calcular la TBS cuando se administra una dosis oral de ^{vitamina A marcada con 13}C a un individuo, y el GC-C-IRMS se usa para medir el enriquecimiento ^{de 13}C (¹³C/C total) en el^{sérum 10,17}. La ecuación del balance de masa requiere dos muestras de sangre: una muestra de referencia para medir la abundancia natural de ¹³C en suero, y una segunda muestra 14 días después de la dosificación para medir el enriquecimiento ^{de 13}C en suero. Sin embargo, si un investigador está interesado en estimar la media de TBS para un grupo de individuos, se puede realizar una toma de sangre inicial en 5-6 participantes, y la abundancia media ^{de 13}C para esos individuos puede usarse como estimación de la abundancia inicial ^{de 13}C en suero para los individuos del grupo. La abundancia natural de ¹³°C es de ~1,1%, pero como puede variar según la dieta, debe medirse con precisión en suero al inicio para corregir la abundancia de ¹³°C tras la dosis, como se muestra en un ejemplo inferior a¹⁰. La ecuación del balance de masas requiere mediciones de la abundancia de isótopos (¹³C/C total) para: 1) la dosis de ¹³vitamina A marcada con C (F_a), 2) retinol sérico de base (F_b) y 3) retinol sérico postdosis (F_c). Las mediciones de abundancia isótopica se utilizan para calcular la relación trazador-traza y, posteriormente, el TBS. Factores adicionales se incluyen en la ecuación para tener en cuenta la absorción y almacenamiento de la dosis de vitamina A marcada ^{con 13}C en el momento de la evaluación del TBS. Para una discusión detallada de la ecuación del balance de masa, véase Gannon y Tanumihardjo¹⁰.

La ecuación del balance de masas que se muestra a continuación se utiliza para estimar la TBS en adultos o niños:

TBS = a x (1/TTR) x (factor de absorción x factor para almacenamiento)

donde TTR es la proporción de trazadores séricos a trazantes. El factor a tiene en cuenta la pérdida del trazador de vitamina A marcado ^{como 13}C, entre el momento de la dosificación y la toma de muestras de sangre, y se calcula como ^e-kt, donde k = ln(2)/vida media del retinol, y t = días desde la dosis¹⁰. Se asume que el factor de absorción de la dosis trazadora es de 0,8-1,0 (80%-100%) en adultos, o 0,75-0,9 (75%-90%) en niños^{de 10} años. Se asume que el factor de almacenamiento (la proporción de TTR en suero respecto a reservas) es 0,8 cuando la ingesta de vitamina A dietética no está controlada durante el periodo de 14 días entre la dosificación y la muestra de sangre, o 1,0 cuando la ingesta de vitamina A dietética es baja y controlada¹⁰.

Estimación de la concentración de vitamina A hepática
La reserva total hepática de vitamina A puede estimarse en función de la proporción de TBS que se encuentra en el hígado. Se asume que ~50% de la TBS está en el hígado cuando el estado de vitamina A es bajo y ~80% cuando el estado de vitamina A es suficiente; Estas suposiciones se basan en datos limitados que muestran que la vitamina A hepática como porcentaje de la vitamina A total depende del estado de vitamina A y puede oscilar entre ~40% y 90%^18,19. Se necesitan más datos para determinar cómo estimar mejor la vitamina A hepática como porcentaje de la vitamina A total del cuerpo. Hasta entonces, la información de la Tabla 2 puede ser útil para estimar el estado de vitamina A de una población estudiada y determinar si asumir un valor del 50% o del 80%. Además, si la prevalencia de concentraciones séricas de retinol <0,7 μmol/L es del ≤10% entre niños de 6 a 59 meses, se asume que el estado de vitamina A de la población es adecuado; hay que señalar que este corte coincide con la categoría de la OMS de deficiencia de vitamina A como problema leve de salud pública (Tabla 2)^20,21. La concentración de vitamina A hepática se calcula a partir de las reservas hepáticas totales en función del peso hepático, que puede estimarse en un 3% del peso corporal en niños y un 2,4% en adultos^{de 22} años. Alternativamente, el peso hepático puede estimarse utilizando el área superficial corporal (BSA) y una ecuación de^{predicción 23}.

Visión general del análisis compartimental basado en modelos con un diseño de supersujeto para estimar TBS de grupos e individuos
El análisis compartimental basado en modelos puede utilizarse para estudiar la cinética individual del retinol con muestreo frecuente, pero ha resultado especialmente útil en poblaciones donde el muestreo frecuente no es factible, como niños pequeños y en edad preescolar, y potencialmente, mujeres embarazadas y lactantes, en entornos comunitarios con pocos recursos 11,24,25,26,27. El análisis compartimental basado en modelos se utiliza con un diseño de estudio con supersujetos para predecir la TBS para el grupo de participantes y para estimar valores poblacionales específicos para el coeficiente compuesto FaS, que luego pueden usarse para determinar TBS de participantes individuales con la ecuación^{RID 12,24}. El diseño de supersujetos se utiliza en entornos comunitarios para minimizar el número de muestras de sangre recogidas de cada^{12, 24 y 26} individuos. Un ejemplo del diseño se muestra en la Tabla 3 para un estudio de 91 días con 105 sujetos y 16 tiempos de muestreo sanguíneo. En este ejemplo, cada sujeto ingiere una única dosis oral de vitamina A marcada como isótopo estable, y proporciona una muestra de sangre 14 días después de la dosificación para estimar el TBS de cada individuo usando la ecuación de RID con el valor de FaS derivado del modelo a 14 días; y una segunda muestra de sangre en una de las 15 ocasiones restantes para obtener los datos cinéticos del retinol plasmático necesarios para el análisis compartimental basado en modelos. En este diseño, se asignan 7 individuos a cada uno de los 15 tiempos adicionales de muestreo sanguíneo. Generalmente, se considera suficiente 5 participantes por vez, pero como algunos pueden saltarse un tiempo asignado para la toma de muestras de sangre, se recomienda ~7 individuos por vez. El plasma se analiza mediante espectrometría de masas para obtener mediciones del retinol marcado y no marcado, y se calcula la fracción de la dosis de isótopo de vitamina A en plasma (FD_p). En resumen, se representa y ajusta la media geométrica de la FD_p frente al tiempo y se ajusta a un modelo compartimentado usando el software^WinSAAM 12,24,26. Un ejemplo de modelo de 8 compartimentos para el metabolismo de la vitamina A en todo el cuerpo se muestra en la Figura^1-15. El modelo incluye compartimentos que representan la vitamina A plasmática (compartimento 5) y dos reservas intercambiables de vitamina A (compartimentos 6 (grande) y 7 (pequeño)). La suma de la masa de vitamina A en los dos compartimentos de almacenamiento intercambiables se utiliza como estimación del TBS:

TBS (μmol) = M(6) + M(7)

donde M(I) es μmol vitamina A en el compartimento I

Los valores específicos de población para los coeficientes Fa y S pueden calcularse en cualquier momento (t) durante la duración de un estudio de supersujetos utilizando las siguientes^{ecuaciones 12,24}:

Fa_t = F(6)_t + F(7)_t

S_t = SA_pt / SA_st = [F(5)_t / M(5)] / {[F(6)_t + F(7)_t] / [M(6) + M(7)]}

donde Fa_t es la fracción de la dosis trazadora ingerida absorbida y encontrada en almacenes en el tiempo t; F(I)_t es una fracción de la dosis trazadora presente en el compartimento I en el tiempo t; S_t es la actividad específica en plasma en comparación con las reservas en el tiempo t; La SA es la actividad específica del retinol en plasma (p) o almacenes (s) en el tiempo t; y M(I) es μmol vitamina A en el compartimento I. Véase Green et ^al.12 para una discusión detallada sobre el análisis compartimental basado en modelos.

Protocolo

Los datos son hipotéticos; No participaron participantes humanos en este estudio.

1. Estimación de TBS usando la ecuación RID

1. Para estimar TBS usando la ecuación de la DRID, utilice los siguientes datos hipotéticos de participantes:
   Edad: 25 años
   Concentración marcada de retinol en plasma: 0,0163 μmol/L
   Concentración de retinol no marcado en plasma: 1,154 μmol/L
   Dosis de vitamina A marcada oralmente: 6,838 μ38 μmol RE
   Coeficiente compuesto FaS publicado a 14 días¹⁵: 0,727
   NOTA: La cantidad de la dosis de isótopo de vitamina A se basa en la actividad de vitamina A del compuesto de vitamina A marcado (normalmente ²H o ¹³acetato de retinilo marcado con C) y se expresa como μmol retinol equivalente (RE). Por ejemplo, si se utiliza ²H 6-acetato de retinilo para la dosificación oral y se desea una dosis de 2000 μg de RE, la dosis de ²H_6-acetato de retinilo se calcula en función de los pesos moleculares de ²H_6-acetato de retinilo (328,49 μg/μmol) y ²H_6-retinol (292,49 μg/μmol): 2000 x (328,49/292,49) = 2246 μg ²H₆-Acetato de retinilo. La dosis de 2000 μg de RE expresada en μmol se calcula dividiendo la dosis (μg RE) por el peso molecular de ²H_6-retinol: 2000/292,49 = 6,838 μmol.
2. Calcula SA_p usando la siguiente ecuación:
   SA_p = [retinol marcado / (retinol marcado + retinol no marcado) en plasma] / dosis (μmol)
   Utiliza los datos de los participantes anteriores para resolver la ecuación:
   SA_p = [0,0163 / (0,0163 + 1,154)] / 6,838 = 0,0020 μmol
3. Calcula TBS usando la ecuación RID que se muestra a continuación:
   TBS = FaS x (1/SA_p)
   Utiliza los datos de los participantes anteriores para obtener el valor de FaS y el valor_{de SA calculado} en el paso 2:
   TBS = 0,727 x (1/ 0,0020) = 364 μmol

2. Estimación del TBS usando la ecuación del balance de masa

1. Para estimar TBS usando la ecuación del balance de masa, utilice los siguientes datos hipotéticos de participantes:
   Edad: 4 años
   F_a (2 carbonos etiquetados más abundancia natural): 0,11
   F_b: 0,010745
   F_c: 0,0110476
   Dosis trazadora aplicada: 1,0 μmol RE
   Factores para la absorción y almacenamiento:
   Absorción: 0,8
   Almacenamiento: ratio de TTR en suero respecto al hígado (dieta no controlada): 0,8
   NOTA: Se utiliza vitamina A marcada ^{con 2}_{C para} la dosificación, y la abundancia isótopica de la dosis (F_a) se calcula como: ([¹³C₂] marcada en síntesis + abundancia natural (¹³C/20C total)¹⁰. El valor asumido para la absorción en este ejemplo es 0,8; se puede seleccionar un valor entre 0,8 y 1,0 en función de factores que puedan afectar la absorción de vitamina A en la población estudiada (es decir, las tasas de inflamación/infección pueden reducir la^{absorción 1}). Nótese que F_a aquí no es el mismo que el coeficiente Fa en la ecuación de la DRI.
2. Calcula la relación trazador-trazante (TTR) usando la ecuación que se muestra a continuación:
   TTR = (F_{c-F b})/(F_{A-F c})
   donde, F_a = ^{abundancia de isótopos de 13}C en la dosis de vitamina A marcada ^{con 13}C; F_b = ¹³Abundancia isotópica de retinol sérico en el punto inicial; F_c = ¹³°C Abundancia de retinol sérico tras la dosificación
   Utiliza los valores de F_a, F_b y F_c de los datos de los participantes anteriores para calcular TTR:
   TTR = (0,0110476 - 0,010745) / (0,11 - 0,0110476) = 0,003058035
3. Luego, calcula 1/TTR
   1/TTR = 1 / 0,003058035 = 327,01
4. A continuación, calcula el factor a usando la siguiente ecuación:
   factor a = ¹³dosis de vitamina A marcada con C (μmol) x ^e-kt
   1. Primero, calcula k usando la ecuación que se muestra a continuación:
      K=Ln(2)/Vida media del retinol
      El logaritmo natural de 2 (ln(2)) es igual a 0,693147181; Se estima que la vida media del retinol es de 32 días* en los niños; Usando esta información, calcular k
      k = 0,693147181 / 32 = 0,021660849
      *Se utilizan valores estimados para la vida media del retinol (32 a 136 días en niños; 140 días en adultos); o los valores pueden estimarse en función de la tasa de descomposición de la dosis trazadora en individuos de un grupo control durante el estudio ^3,10.
   2. A continuación, calcula ^e-kt, donde t es el tiempo (días desde la dosificación de isótopos; t = 14 días para la ecuación del balance de masas). Utiliza esta información con el valor calculado para k del paso 4.1:
      ^e-kt = ^{e-0,02166 x 14} = 0,738413073
   3. Por último, calcular el factor a usando la ecuación mostrada a continuación, la cantidad de la dosis de isótopos a partir de los datos participantes anteriores (1,0 μmol) y el valor calculado para ^e-kt
      factor a = ¹³dosis de vitamina A marcada con C (μmol) x ^e-kt
      factor a = 1,0 x 0,738413073 = 0,738413073
5. Calcula TBS usando la ecuación del balance de masa que se muestra a continuación:
   TBS = un x (1/TTR) x factor para absorción x factor para almacenamiento
   Utilice el factor calculado a (0,738413073) y el valor calculado de 1/TTR (327) de los pasos anteriores, y los valores fijos para absorción (0,8) y almacenamiento (0,8):
   TBS = 0,738413073 x 327 x 0,8 x 0,8 = 155 μmol

3. Estimación de vitamina A hepática

1. Para calcular las reservas totales de vitamina A hepática y la concentración de vitamina A, utilice los siguientes datos de los participantes:
   Edad: 25 años
   Peso: 61,0 kg
   Altura: 156,8 cm
   TBS: 364 μmol (estimado por RID)
   La prevalencia de concentraciones plasmáticas de retinol <0,7 μmol/L en la población del estudio es del <2%.
2. Primero, calcula el peso del hígado en función del área superficial corporal (BSA) usando la ecuación que se muestra a continuación:
   BSA (m²) = sqrt [peso corporal (kg) x altura (cm)/3600]
   Utiliza los datos de los participantes anteriores para calcular la BSA:
   BSA (^{m 2}) = sqrt [61,0 x 156,8/3600] = 1,63 m²
3. A continuación, calcula el peso del hígado usando la ecuación adecuada que se muestra a continuación y el valor de BSA calculado anteriormente:
   Si la superficie corporal (BSA) es <1:
   Peso hepático (g) = 772 (g/^{m 2}) x superficie corporal (BSA) - 38
   Si la superficie corporal (BSA) es ≥1:
   Peso hepático (g) = 772 (g/^{m 2}) x superficie corporal (BSA)
   Calcula la BSA usando la ecuación que se muestra a continuación; (ten en cuenta que BSA es ≥1 del paso 2 anterior):
   Peso hepático (g) = 772 (g/^{m 2}) x superficie corporal (BSA)
   Peso hepático (g) = 772 (g/^{m 2}) x 1,63 m² = 1258 g
4. Por último, calcula la concentración de vitamina A hepática usando la ecuación que se muestra a continuación:
   Concentración de vitamina A hepática = TBS (μmol) * proporción de TBS encontrada en el hígado/peso hepático (g)
   Utilice el valor de TBS de los datos de los participantes anteriores (364 μmol), y un valor asumido de 0,8 para la proporción de TBS encontrada en el hígado (el estado de vitamina A de la población del estudio se asume adecuado basándose en la prevalencia de bajo retinol sérico <2%) y el valor calculado del peso hepático (1258 g) mencionado anteriormente:
   Concentración de vitamina A hepática = 364 μmol * 0,8 / 1258 = 0,232 μmol/g de hígado

4. TBS predicha por modelo para el grupo

1. Para calcular TBS predicha por modelo para el grupo (población del estudio) utilizando un diseño de estudio con supersujetos, utilice los siguientes resultados hipotéticos de un estudio con supersujetos realizado en mujeres en edad reproductiva (para detalles sobre este enfoque, véase Green et ^al.15):
   Salida hipotética del modelo:
   M(6) = 973,281 μmol
   M(7) = 55,7646 μmol
2. Calcula la TBS para el grupo usando la salida del modelo supersujeto proporcionada y la ecuación siguiente:
   TBS = M(6) + M(7)
   Utiliza la masa de vitamina A en los compartimentos 6 y 7 (de la salida del modelo):
   TBS = 973,281 + 55,7646 = 1029 μmol
   NOTA: Un ejemplo de cómo calcular valores para el coeficiente compuesto FaS basándose en la salida del modelo está fuera del alcance de esta visión general. Para más información, véase Green et ^al.12,15.

Resultados

Este protocolo presenta ejemplos de cómo estimar cuantitativamente el TBS en adultos o niños utilizando la metodología de dilución de isótopos de retinol y tanto la ecuación RID como la ecuación del balance de masa. La ecuación RID se utiliza cuando se emplea ²H o ¹³vitamina A marcada con C para la dosificación, y LC/MS/MS o GC/MS para medir las concentraciones plasmáticas de retinol marcado y no marcado. La ecuación RID requiere información sobre la actividad específica del retinol plasmático (relación trazador-trazador) utilizando las mediciones de espectrometría de masas, la dosis oral de vitamina A marcada (μmol RE) y un valor para el coeficiente compuesto FaS. Existen valores publicados para el coeficiente compuesto FaS ; Alternativamente, los valores específicos de la población pueden estimarse mediante modelización compartimental basada en modelos de los datos cinéticos del retinol plasmático. La ecuación RID suele aplicarse entre ~14 y 21 días después de la dosis, pero puede aplicarse más tarde si se dispone de un valor correspondiente para el coeficiente compuesto FaS . El valor de TBS para el ejemplo mostrado aquí era de 364 μmol.

La ecuación del balance de masa se utiliza cuando se emplea vitamina A marcada con ¹³C para la dosificación, y GC-C-IRMS para medir la abundancia de isótopos ¹³C en plasma. La ecuación del balance de masas requiere la relación trazador-traza (medida en abundancia de ^{isótopos de 13}C en plasma) y los valores de los factores (coeficientes) para tener en cuenta la absorción y almacenamiento de la dosis de vitamina A marcada ^{con 13}C en el momento de la evaluación del TBS. Los valores publicados de los coeficientes están disponibles para su uso en la ecuación. La ecuación del balance de masa se aplica 14 días después de la dosis. El valor de TBS para el ejemplo mostrado aquí era de 155 μmol.

El análisis compartimental basado en modelos de datos cinéticos de retinol plasmático con un diseño de supersujeto se utiliza para estimar la TBS en un grupo de participantes del estudio y para determinar los valores del coeficiente FaS para la posterior determinación de TBS en participantes individuales. Para el grupo, la TBS se calcula como la masa de vitamina A en los reservas intercambiables de vitamina A del cuerpo; y la TBS para los participantes individuales del estudio se calcula 14 días después de la dosificación y/o en momentos posteriores utilizando el valor específico de actividad del retinol plasmático (_{SA p}) de cada participante y el valor correspondiente derivado del modelo para el coeficiente de FaS en el/los momento(s) elegido(s) con la ecuación de la RI. El valor de TBS para el ejemplo mostrado aquí fue de 1029 μmol.

Los resultados de la TBS pueden interpretarse convirtiendo la TBS en concentración de vitamina A hepática y comparando las concentraciones de vitamina A hepática con valores de corte para categorizar el estado de vitamina A a lo largo del continuo; Ten en cuenta que los valores de corte de tiendas deficientes a tóxicas propuestos en 2015 probablemente se refinarán a medida que haya más datos^{disponibles 2}. La concentración de vitamina A hepática en el ejemplo mostrado aquí era de 0,232 μmol/g de hígado

Figura 1: Modelo compartimental para el metabolismo de la vitamina A en todo el cuerpo humano. Los círculos representan compartimentos; Los rectángulos son elementos de retardo; las flechas entre componentes son coeficientes de transferencia fraccionarios [L(I,J)s, o la fracción de retinol en el compartimento J transferida al compartimento I cada día] y tiempos de retardo [DT(I)s, o días en el elemento de retardo I]. El compartimento 1 es el lugar de introducción del trazador ingerido (*) y la vitamina A dietética [U(1)]. Los componentes 1 - 4 representan digestión, absorción y procesamiento de quilomicrón hasta la captación por hepatocitos (compartimento 4), con posterior secreción de retinol unida a la proteína que se une al retinol en el compartimento plasmático 5, que es el lugar de muestreo (triángulo). El componente 8 permite la absorción irreversible del retinol plasmático por tejidos de los que el retinol no se recicla. El retinol en el plasma también puede intercambiarse con vitamina A en 2 piscinas extravasculares (un compartimento 6 más grande y un compartimento 7 más pequeño), siendo los compartimentos 6 y 8 los lugares de pérdida irreversible del sistema. VA = vitamina A. Esta cifra fue modificada respecto a¹⁵. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Tabla 1: Valores estimados para el coeficiente compuesto FaS para adultos y niños teóricos en momentos seleccionados. Se recomienda 14 días o más para aplicar la ecuación RID para estimar TBS en adultos. Abreviaturas: GM = media geométrica; NA = no aplicable. Esta tabla ha sido modificada desde^{el 15}. Por favor, haz clic aquí para descargar esta tabla.

Tabla 2: Cortes de prevalencia poblacional para la deficiencia de vitamina A. Abreviaturas: VAD = deficiencia de vitamina A; MRDR = prueba de respuesta relativa a la dosis modificada; OMS = Organización Mundial de la Salud. Esta tabla ha sido modificada desde^{el 21}. Por favor, haz clic aquí para descargar esta tabla.

Tabla 3: Número de participantes por tiempo en un estudio con supersujetos de 91 días. Se realiza una toma de sangre en todos los participantes (n=105) en el día 14, y a cada participante se le asigna aleatoriamente un segundo punto de tiempo durante el estudio de 91 días, de modo que haya al menos 7 participantes en cada momento y cada participante proporcione un total de 2 muestras de sangre. Por favor, haz clic aquí para descargar esta tabla.

Discusión

En resumen, los métodos de isótopos estables proporcionan estimaciones cuantitativas del TBS en adultos y niños y pueden aplicarse en entornos^{comunitarios 1}. La TBS de adultos y niños puede estimarse utilizando la metodología de dilución de isótopos de retinol con la ecuación RID o la ecuación del balance de masa. Aunque ambas ecuaciones se basan en el principio de dilución isotópica, existen algunas diferencias. En resumen, la ecuación RID requiere una única muestra de sangre y se aplica en ~14-21 días, pero también puede aplicarse en momentos posteriores si existe un valor correspondiente para el coeficiente compuesto FaS . Los valores publicados para el coeficiente compuesto FaS están disponibles en diferentes momentos posteriores a la dosificación para su uso en la ecuación¹⁵ del RIM; Alternativamente, los valores específicos de la población pueden determinarse mediante análisis compartimental basado en modelos. La ecuación del balance de masa requiere 2 muestras de sangre, una al inicio y otra a los 14 días después de la dosis. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, si se estima la media de TBS para un grupo, se puede realizar una toma de sangre basal en 5-6 participantes, y la abundancia media de ¹³C en esos individuos puede usarse como estimación de la abundancia inicial ^{de 13}C en suero.

Al aplicar la ecuación de DRI, consideraciones importantes incluyen expresar la dosis como actividad de vitamina A (μmol RE) en lugar de μmol de éster retinilo marcado, y si se utilizan valores publicados para el coeficiente FaS , es importante seleccionar valores de FaS derivados de una población similar (niños o adultos) y que correspondan al momento (día de estudio) en que la SA_p se midió para estimar el TBS. Al aplicar la ecuación del balance de masas, es fundamental tener en cuenta la abundancia ^{natural de 13}°C en la dosis de vitamina A marcada ^{con 13}°C, y corregir la abundancia ^{sérica de 13}°C tras la dosis para la abundancia natural de ¹³°C en el suero al inicio, para obtener estimaciones precisas de TBS¹⁰.

La modelización compartimental basada en modelos se utiliza con un diseño de estudio supersujeto en entornos comunitarios para estimar los valores de TBS de grupo y poblacional específicos para el coeficiente compuesto FaS durante la duración del^{estudio 12,24}. Una ventaja de este enfoque es que los valores derivados del modelo para el coeficiente compuesto FaS probablemente proporcionen una estimación más precisa de TBS para individuos del grupo que un valor publicado derivado de una población diferente. Este enfoque también ofrece mayor flexibilidad en el momento de la toma de muestras de sangre en los estudios de campo. Por ejemplo, si un participante no está disponible en la hora asignada para la extracción de sangre del DRI, la muestra podría recogerse más adelante, y el valor correspondiente derivado del modelo para el coeficiente compuesto FaS podría usarse en la ecuación RID para estimar su TBS^12,24.

Los resultados de TBS pueden interpretarse convirtiendo TBS en concentración de vitamina A hepática y comparando valores con los cortes propuestos para la concentración de vitamina A hepática para categorizar el estado de vitamina A a lo largo de todo el continuo, desde reservas deficientes hasta^{tóxicas 2}. Aunque los cortes propuestos sugerían que >1 μmol/g de hígado indica hipervitaminosis A, estudios recientes no mostraron efectos adversos entre 1 y 3 μmol/g, y que los cambios histopatológicos aparecen en >3 μmol/^{g 11,28}. Se necesitan más datos sobre las concentraciones hepáticas de vitamina A y sus efectos fisiológicos en humanos para refinar los valores de corte para las categorías de estado subtóxico y tóxico.

Aunque los enfoques isótopos estables para evaluar el estado de la vitamina A proporcionan estimaciones cuantitativas del TBS y se consideran los mejores métodos para evaluar el estado, aún no se utilizan ampliamente debido al alto coste en comparación con otros métodos de evaluación y al acceso limitado a: vitamina A marcada con isótopos estables y experiencia para preparar y administrar dosis; espectrometría de masas y experiencia para realizar análisis de plasma; experiencia en el diseño de estudios y la aplicación de ecuaciones para estimar TBS; y experiencia en análisis compartimental basado en modelos de datos cinéticos de retinol plasmático. Para los nuevos usuarios, la consulta/colaboración experta es fundamental durante las fases de planificación, implementación y análisis de un estudio para asegurar el éxito.

A pesar de los desafíos, en los últimos años ha habido avances en la metodología de isótopos estables que han facilitado su uso en entornos^{comunitarios 12,29}. Es probable que futuros estudios que empleen esta metodología generen información importante sobre el metabolismo y los requerimientos de la vitamina A a lo largo del ciclo vital, la bioeficacia de los carotenoides de la provitamina A dietética y la eficacia y seguridad de intervenciones para mejorar el estado de la vitamina A en poblaciones con riesgo de deficiencia.

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

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