Utilisation des équations pour estimer les réserves corporelles de vitamine A à l’aide de méthodes à isotopes stables

Résumé

Le protocole décrit les équations pour estimer les réserves corporelles totales de vitamine A (TBS) en utilisant la méthode de dilution des isotopes du rétinol, et un bref aperçu est présenté sur l’utilisation de l’analyse compartimentée basée sur des modèles avec un plan d’étude super-sujet pour estimer les TBS de groupe et individuels.

Résumé

Les méthodes d’isotopes stables pour estimer quantitativement les réserves corporelles totales de vitamine A (TBS) reposent sur le principe de dilution isotopique. En résumé, une dose orale unique de ²vitamines A marquées par H- ou ¹³C est administrée à une personne, et les concentrations plasmatiques de rétinol marqué et non marqué sont mesurées par spectrométrie de masse à un moment prédéfini après la dose, généralement entre 14 et 21 jours. Le TBS est calculé à l’aide de l’équation de dilution isotopique du rétinol (RID) ou de l’équation du bilan massique. Les équations de RID et de bilan de masse nécessitent des informations sur l’activité spécifique du rétinol dans le plasma (SA_p ; c’est-à-dire le rapport traceur/trace), qui provient des mesures par spectrométrie de masse. Les deux équations nécessitent des valeurs de coefficients pour tenir compte de l’absorption et du stockage de la dose orale de rétinol marqué par un isotope stable au moment de l’estimation du TBS. Les valeurs publiées pour les coefficients peuvent être utilisées dans les équations. Alternativement, le TBS peut être déterminé par une analyse compartimentale basée sur un modèle des données cinétiques du rétinol plasmalogique à l’aide du logiciel de simulation, d’analyse et de modélisation WinSAAM. En résumé, un plan d’étude super-sujet avec une analyse compartimentée basée sur un modèle des données cinétiques du rétinol plasmalogique peut être utilisé pour déterminer les valeurs de TBS de groupe et de population pour le coefficient composite (FaS), qui est ensuite utilisé dans l’équation RID pour déterminer les TBS individuels. Le plan super-sujet exige une estimation de l’apport moyen en vitamine A alimentaire pour le groupe de participants, et un prélèvement sanguin à ~11-16 moments temporels sur ~28-91 jours, avec 5-7 participants par moment, mais chaque participant ne fournit que 2 à 3 échantillons sanguins. La concentration de vitamine A hépatique peut être estimée à partir de la TBS, en supposant la proportion de TBS trouvée dans le foie et une estimation du poids hépatique. Le statut de vitamine A est évalué en comparant la concentration estimée de vitamine A hépatique avec les valeurs de seuil proposées pour catégoriser l’état sur l’ensemble du continuum, des réserves de vitamine A déficientes à celles en excès.

Introduction

Les méthodes isotopiques stables fournissent une estimation quantitative des réserves corporelles totales de vitamine A (TBS), et peuvent être utilisées pour évaluer le statut de la vitamine A chez les enfants et les adultes dans des milieux^{communautaires 1}. Parce qu’ils fournissent une estimation quantitative du TBS sur l’ensemble du continuum de statut, des réserves déficientes aux réserves excédentaires, ils sont considérés comme les meilleures méthodes indirectes pour évaluer le statut de la vitamine A chez^{l’humain 1}. En revanche, les concentrations sériques de rétinol ou de protéine liant le rétinol sont couramment utilisées pour évaluer l’état ; cependant, ils ne reflètent pas les réserves corporelles de vitamine A, sauf si les réserves sont très faibles, car le rétinol sérique est sous contrôle homéostatique ; De plus, elles diminuent temporairement lors de l’inflammation, compliquant l’interprétation des résultats dans les populations à taux d’infection^{élevés 2}. Le test de réponse à la dose relative modifiée (MRDR) fournit une estimation de l’adéquation des réserves de vitamine A hépatique, mais ne fournit pas d’estimation quantitative^{de la concentration} 2 de vitamine A hépatique. En général, des méthodes à isotopes stables sont utilisées pour étudier le métabolisme de la vitamine A et estimer l’impact des interventions en vitamine A chez les populations à risque de carence 3,4,5,6,7,8,9,10. Ils sont également utiles pour évaluer le risque de réserves excessives de vitamine A chez les populations exposées à plusieurs sources de vitamine A, telles que les aliments enrichis, les compléments de vitamine A à forte dose et/ou les poudres de^{micronutriments 1,11}. Ces applications sont importantes pour mieux comprendre le métabolisme de la vitamine A tout au long du cycle de vie, affiner les besoins en vitamine A et évaluer l’efficacité et la sécurité des interventions en vitamine A visant à améliorer la nutrition et les résultats de santé chez les enfants et les femmes en âge de procréer dans les communautés pauvres en ressources. Le TBS est estimé à l’aide de la méthode de dilution isotopique du rétinol (RID) et soit de l’équation du RD, soit de l’équation du bilan massique. Alternativement, le TBS peut être estimé par analyse compartimentale basée sur un modèle des données cinétiques du rétinol plasmaque à l’aide du logiciel WinSAAM Simulation, Analysis, and Modeling (www.winsaam.org) avec un design^{super-sujet 12}. En résumé, ces méthodes nécessitent 1) l’administration d’une dose orale unique de vitamine A marquée par un isotope stable aux participants, 2) la collecte de 1 à 2 échantillons sanguins ~14-21 jours après l’administration d’isotopes pour les méthodes de RIM, (ou la collecte de 2 à 3 échantillons sanguins par participant sur 28 à 91 jours, et une estimation de l’apport moyen en vitamine A alimentaire par groupe pour une analyse compartimentée basée sur des modèles), et 3) l’accès à un spectromètre de masse approprié (GC-C-IRMS, GC/MS, LC/MS/MS) pour mesurer les concentrations plasmatiques de rétinol marqué et non marqué.

Ce protocole vise à fournir des conseils aux nouveaux utilisateurs de la méthodologie RID sur la manière de calculer TBS en utilisant soit l’équation RID, soit l’équation du bilan de masse. De plus, un bref aperçu est présenté sur l’utilisation de l’analyse compartimentée basée sur des modèles avec un plan d’étude sur-sujet afin d’estimer le TBS pour un groupe de participants et pour les participants individuels ; cependant, les détails sur la modélisation compartimentale des données cinétiques du rétinol plasmalogique dépassent le cadre de ce manuscrit (pour plus d’informations sur cette approche, voir Green et ^al.12). Pour un aperçu des méthodes d’isotopes stables de la vitamine A, voir Lietz et ^al.1.

Équation RID pour estimer TBS
L’équation DI est utilisée lorsqu’une dose orale de vitamine A marquée par un isotope stable est administrée à un individu, et que LC/MS/MS ou GC/MS est utilisé pour mesurer le rétinol marqué et non marqué dans le plasma afin d’obtenir une activité spécifique au rétinol dans le plasma (SA₎ (c’est-à-dire le rapport trace/trace dans le plasma^)13,14. Un seul échantillon sanguin à ~14-21 jours après le dosage isotopique est nécessaire pour estimer le TBS en utilisant l’équation du RID. L’équation RID présentée ci-dessous est utilisée pour estimer la TBS chez les adultes et les enfants ^{de 15} ans :

TBS = Fa × S × (1/SA_p)

où TBS est μmol de vitamine A, Fa est la fraction de la dose orale de traceur de vitamine A qui est absorbée et présente dans les réserves corporelles au moment t, et S est le rapport entre l’activité spécifique du rétinol dans le plasma (SA_p) et celle des réserves (_SA) au moment t. Le SA_p est l’activité spécifique du rétinol plasmatique, exprimée en fraction de la dose dans le plasma : (rétinol marqué / non marqué + rétinol marqué) dans le plasma / dose orale de rétinol marqué (μmol)⁾¹². Notez que la contribution du rétinol non marqué au rétinol total du dénominateur est négligeable 14 à 21 jours après le dosage d’isotopes, période à laquelle le TBS est généralement estimé. Pour une discussion détaillée de l’équation du DRI, voir Green et ^al.12.

Comme les coefficients Fa et S sont multipliés dans l’équation DRI, ils sont communément appelés coefficients composites FaS. Les valeurs publiées pour le coefficient composite FaS, basées sur des adultes et des enfants théoriques présentant une large gamme de TBS, sont disponibles à plusieurs reprises après le dosage isotopique (Tableau 1 ; adapté de Green and^{Green 15}). Ces valeurs peuvent être utilisées dans l’équation RID pour calculer le TBS d’individus issus de populations similaires¹⁵. Alternativement, une analyse compartimentale basée sur des modèles des données cinétiques du rétinol plasmaque peut être utilisée pour déterminer les valeurs spécifiques à la population pour le coefficient composite FaS^12,16.

Équation du bilan massif pour estimer le TBS :
L’équation du bilan massif est utilisée pour calculer le TBS lorsqu’une dose orale de vitamine A marquée ^{par 13}C est administrée à une personne, et le GC-C-IRMS est utilisé pour mesurer l’enrichissement ^{de 13}C (¹³C/C total) dans le^{sérum 10,17}. L’équation du bilan massique nécessite deux échantillons sanguins : un échantillon de base pour mesurer l’abondance naturelle de ¹³C dans le sérum, et un second échantillon 14 jours après la prise pour mesurer l’enrichissement ^{de 13}C dans le sérum. Cependant, si un chercheur souhaite estimer la moyenne du TBS pour un groupe d’individus, un prélèvement sanguin de base peut être effectué chez 5 à 6 participants, et l’abondance moyenne ^{de 13}C pour ces individus peut être utilisée comme estimation de l’abondance de ^{base de 13}C dans le sérum pour les individus du groupe. L’abondance naturelle de ¹³C est de ~1,1 %, mais comme cela peut varier selon l’alimentation, elle doit être mesurée avec précision en sérum à la base pour corriger l’abondance de ¹³C après la dose, comme le montre un exemple en dessous^{de 10}. L’équation du bilan massif nécessite des mesures de l’abondance isotopique (¹³C/C total) pour : 1) la dose de ¹³vitamines A marquées par C (F_a), 2) le rétinol sérique de base (F_b), et 3) le rétinol sérique post-dose (F_c). Les mesures d’abondance isotopiques sont utilisées pour calculer le rapport trace-trace, puis le TBS. Des facteurs supplémentaires sont inclus dans l’équation pour tenir compte de l’absorption et du stockage de la dose de ¹³vitamine A marquée par C au moment de l’évaluation TBS. Pour une discussion détaillée de l’équation du bilan de masse, voir Gannon et Tanumihardjo¹⁰.

L’équation du bilan massif présentée ci-dessous est utilisée pour estimer le TBS chez les adultes ou les enfants :

TBS = a x (1/TTR) x (facteur d’absorption x facteur de stockage)

où TTR est le rapport traceur sérique/trace. Le facteur a prend en compte la perte du traceur de vitamine A marqué ¹³C entre le moment de la posologie et l’échantillonnage sanguin, et est calculé comme ^e-kt, où k = ln(2)/demi-vie du rétinol, et t = jours depuis la dose¹⁰. Le facteur d’absorption de la dose de traceur est supposé être de 0,8 à 1,0 (80 %-100 %) chez les adultes, ou de 0,75 à 0,9 (75 %-90 %) chez les enfants^{de 10} ans. Le facteur de stockage (le ratio de TTR dans le sérum par rapport aux réserves) est supposé être de 0,8 lorsque l’apport en vitamine A alimentaire n’est pas contrôlé pendant la période de 14 jours entre la prise de dosage et l’échantillonnage sanguin, ou 1,0 lorsque l’apport en vitamine A alimentaire est faible et^{contrôlé 10}.

Estimation de la concentration hépatique en vitamine A
La réserve totale de vitamine A du foie peut être estimée en fonction de la proportion de TBS présente dans le foie. On suppose que ~50 % de la TBS se trouve dans le foie lorsque le niveau de vitamine A est bas et ~80 % lorsque le taux de vitamine A est suffisant ; ces hypothèses reposent sur des données limitées montrant que la vitamine A hépatique en pourcentage de la vitamine A totale dépend de son statut de vitamine A et peut varier de ~40 % à ^{90 % 18,19}. Plus de données sont nécessaires pour déterminer comment mieux estimer la vitamine A hépatique en pourcentage de la vitamine A totale du corps. D’ici là, les informations du Tableau 2 peuvent être utiles pour estimer le statut de vitamine A d’une population étudiée afin de déterminer s’il faut supposer une valeur de 50 % ou 80 %. De plus, si la prévalence des concentrations sériques de rétinol <0,7 μmol/L est de ≤10 % chez les enfants de 6 à 59 mois, le statut de vitamine A de la population est considéré comme suffisant ; notez que ce seuil chevauche avec la catégorie OMS de carence en vitamine A en tant que problème léger de santé publique (Tableau 2)^20,21. La concentration de vitamine A hépatique est calculée à partir des réserves hépatiques totales en fonction du poids hépatique, qui peut être estimé à 3 % du poids corporel chez les enfants et à 2,4 % du poids corporel chez^{les adultes de 22} ans. Alternativement, le poids du foie peut être estimé à l’aide de la surface corporelle (BSA) et d’une équation^{de prédiction 23}.

Aperçu de l’analyse compartimentale basée sur des modèles avec un design super-sujet pour estimer les TBS de groupe et individuels
L’analyse compartimentée basée sur des modèles peut être utilisée pour étudier la cinétique individuelle du rétinol avec des échantillonnages fréquents, mais s’est avérée particulièrement utile dans des populations où un échantillonnage fréquent n’est pas possible, comme les jeunes enfants et les enfants d’âge préscolaire, et potentiellement les femmes enceintes et allaitantes, dans des milieux communautaires pauvres en^ressources 11,24,25,26,27 . L’analyse compartimentée basée sur des modèles est utilisée avec un plan d’étude à super-sujets pour prédire le TBS pour le groupe de participants, et pour estimer les valeurs spécifiques à la population pour le coefficient composite FaS, qui peuvent ensuite être utilisées pour déterminer le TBS des participants individuels avec l’équation^{RID 12,24}. Le design super-sujet est utilisé en milieu communautaire pour minimiser le nombre d’échantillons de sang prélevés sur chaque^{individu 12, 24, 26}. Un exemple de ce plan est présenté dans le tableau 3 pour une étude de 91 jours avec 105 sujets et 16 prises de sang. Dans cet exemple, chaque sujet ingère une dose orale unique d’isotope stable marqué vitamine A, et fournit un échantillon sanguin 14 jours après la prise pour estimer le TBS de chaque individu en utilisant l’équation RID avec la valeur de FaS dérivée du modèle à 14 jours ; et un second échantillon sanguin à l’une des 15 autres fois pour obtenir les données cinétiques du rétinol plasmalogique nécessaires à l’analyse compartimentale basée sur des modèles. Dans ce cadran, 7 individus sont assignés à chacun des 15 temps supplémentaires de prélèvement sanguin. En général, 5 participants par temps sont considérés comme suffisants, mais comme certains peuvent manquer un temps de prélèvement sanguin assigné, il est recommandé de faire ~7 individus par fois. Le plasma est analysé par spectrométrie de masse pour obtenir des mesures du rétinol marqué et non marqué, et la fraction de la dose isotopique de vitamine A dans le plasma (FD_p) est calculée. En résumé, la moyenne géométrique_{FD p} en fonction du temps est tracée et ajustée à un modèle compartimenté à l’aide du logiciel^WinSAAM 12,24,26. Un exemple de modèle à 8 compartiments pour le métabolisme de la vitamine A dans tout le corps est illustré à la Figure 1¹⁵. Le modèle comprend des compartiments représentant la vitamine A plasmatique (compartiment 5), et deux réservoirs de stockage de vitamine A échangeables (compartiments 6 (grand) et 7 (petit)). La somme de la masse de la vitamine A dans les deux compartiments de stockage échangeables est utilisée comme estimation du TBS :

TBS (μmol) = M(6) + M(7)

où M(I) est μmol vitamine A dans le compartiment I

Les valeurs spécifiques à la population pour les coefficients Fa et S peuvent être calculées à tout moment (t) sur la durée d’une étude sur super-sujets en utilisant les équations^{suivantes 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)]}

où Fa_t est la fraction de la dose de traceur ingérée absorbée et trouvée dans les réserves au temps t ; F(I)_t est la fraction de la dose de traceur présente dans le compartiment I au temps t ; S_t est l’activité spécifique dans le plasma comparée aux réserves au temps t ; L’AC est une activité spécifique du rétinol dans le plasma (p) ou les réserves (s) au moment t ; et M(I) est μmol vitamine A dans le compartiment I. Voir Green et ^al.12 pour une discussion détaillée de l’analyse compartimentale basée sur des modèles.

Protocole

Les données sont hypothétiques ; aucun participant humain n’a participé à cette étude.

1. Estimation du TBS utilisant l’équation RID

1. Pour estimer le TBS en utilisant l’équation du DRID, utilisez les données hypothétiques des participants suivantes :
   Âge : 25 ans
   Concentration de rétinol marqué dans le plasma : 0,0163 μmol/L
   Concentration de rétinol non marqué dans le plasma : 1,154 μmol/L
   Dose orale de vitamine A marquée : 6,838 μ38 μmol RE
   Coefficient composite FaS publié à 14 jours¹⁵ : 0,727
   REMARQUE : La quantité de la dose isotopique de vitamine A dépend de l’activité de vitamine A du composé de vitamine A marqué (généralement ²H ou ¹³acétate de rétinyle marqué par C) et s’exprime sous forme d’équivalent μmol rétinol (RE). Par exemple^{, si 2}H 6-rétinyl acétate est utilisé pour la dose orale et qu’une dose de 2000 μg RE est souhaitée, la dose de ²H_6-rétinyl acétate est calculée en fonction des poids moléculaires de ²H_6-rétinyl acétate (328,49 μg/μmol) et ²H_6-rétinol (292,49 μg/μmol) : 2000 x (328,49/292,49) = 2246 ^{μg 2}H₆-acétate de rétinyl. La dose de 2000 μg RE exprimée en μmol est calculée en divisant la dose (μg RE) par le poids moléculaire de ²H 6-rétinol : 2000/292,49 = 6,838 μmol.
2. Calculez SA_p à l’aide de l’équation ci-dessous :
   SA_p = [rétinol marqué / (rétinol marqué + rétinol non marqué) dans le plasma] / dose (μmol)
   Utilisez les données des participants ci-dessus pour résoudre l’équation :
   SA_p = [0,0163 / (0,0163 + 1,154)] / 6,838 = 0,0020 μmol
3. Calculez TBS à l’aide de l’équation RID présentée ci-dessous :
   TBS = FaS x (1/SA_p)
   Utilisez les données des participants ci-dessus pour obtenir la valeur de FaS , ainsi que la valeur_{de SA p} calculée à l’étape 2 :
   TBS = 0,727 x (1/ 0,0020) = 364 μmol

2. Estimation du TBS en utilisant l’équation du bilan de masse

1. Pour estimer le TBS à l’aide de l’équation du bilan de masse, utilisez les données hypothétiques suivantes :
   Âge : 4 ans
   F_a (2 carbones marqués plus abondance naturelle) : 0,11
   F_b : 0,010745
   F_c : 0,0110476
   Dose appliquée du traceur : 1,0 μmol RE
   Facteurs d’absorption et de stockage :
   Absorption : 0,8
   Stockage : ratio de TTR dans le sérum par rapport au foie (régime non contrôlé) : 0,8
   REMARQUE : ¹³vitamine A marquée₂ C est utilisée pour le dosage, et l’abondance isotopique de la dose (F_a) est calculée comme suit : ([¹³C₂] marqué en synthèse + abondance naturelle (¹³C/20C total)¹⁰. La valeur supposée pour l’absorption dans cet exemple est 0,8 ; une valeur comprise entre 0,8 et 1,0 peut être sélectionnée en fonction de facteurs pouvant affecter l’absorption de la vitamine A dans la population étudiée (c’est-à-dire que les taux d’inflammation/infection peuvent réduire^{l’absorption 1}). Notez que F_a ici n’est pas le même que le coefficient Fa dans l’équation de la DRID.
2. Calculez le rapport traceur/trace (TTR) à l’aide de l’équation ci-dessous :
   TTR = (F_{c-F b})/(F_{A-F c)}
   où, F_a = ¹³d’abondance isotopique C dans la dose ^{de vitamine A marquée par 13}C ; F_b = ¹³Abondance isotopique C de rétinol sérique au départ ; F_c = ¹³°C Abondance isotopique du rétinol sérique après posologie
   Utilisez les valeurs de F_a, F_b et F_c issues des données des participants ci-dessus pour calculer TTR :
   TTR = (0,0110476 - 0,010745) / (0,11 - 0,0110476) = 0,003058035
3. Ensuite, calculez 1/TTR
   1/TTR = 1 / 0,003058035 = 327,01
4. Ensuite, calculez le facteur a à l’aide de l’équation ci-dessous :
   facteur a = ¹³dose de vitamine A marquée C (μmol) x ^e-kt
   1. D’abord, calculez k à l’aide de l’équation présentée ci-dessous :
      K = Ln(2)/Demi-vie du rétinol
      Le logaritmte naturel de 2 (ln(2)) est égal à 0,693147181 ; La demi-vie du rétinol est estimée à 32 jours* chez les enfants ; En utilisant ces informations, calculer k
      k = 0,693147181 / 32 = 0,021660849
      *Les valeurs estimées sont utilisées pour la demi-vie du rétinol (32 à 136 jours chez les enfants ; 140 jours chez les adultes) ; ou les valeurs peuvent être estimées en fonction du taux de décroissance de la dose tracante chez les individus d’un groupe témoin lors de^{l’étude 3,10}.
   2. Ensuite, calculez ^e-kt, où t est le temps (jours depuis le dosage de l’isotope ; t = 14 jours pour l’équation du bilan de masse). Utilisez ces informations avec la valeur calculée de k à partir de l’étape 4.1 :
      ^e-kt = ^{e-0,02166 x 14} = 0,738413073
   3. Enfin, calculez le facteur a, en utilisant l’équation ci-dessous, la quantité de la dose isotopique à partir des données participantes ci-dessus (1,0 μmol), et la valeur calculée pour ^e-kt
      facteur a = ¹³dose de vitamine A marquée C (μmol) x ^e-kt
      facteur a = 1,0 x 0,738413073 = 0,738413073
5. Calculez TBS à l’aide de l’équation du bilan massif présentée ci-dessous :
   TBS = un x (1/TTR) x facteur pour l’absorption x facteur pour le stockage
   Utilisez le facteur calculé a (0,738413073) et la valeur calculée de 1/TTR (327) à partir des étapes ci-dessus, ainsi que les valeurs fixes pour l’absorption (0,8) et le stockage (0,8) :
   TBS = 0,738413073 x 327 x 0,8 x 0,8 = 155 μmol

3. Estimation de la vitamine A hépatique

1. Pour calculer les réserves totales de vitamine A hépatique et la concentration en vitamine A, utilisez les données participantes suivantes :
   Âge : 25 ans
   Poids : 61,0 kg
   Hauteur : 156,8 cm
   TBS : 364 μmol (estimé par RID)
   La prévalence des concentrations plasmatiques de rétinol <0,7 μmol/L dans la population étudiée est de <2 %.
2. D’abord, calculez le poids du foie en fonction de la surface corporelle (BSA) en utilisant l’équation présentée ci-dessous :
   BSA (^{m 2}) = carrés [poids corporel (kg) x hauteur (cm)/3600]
   Utilisez les données des participants ci-dessus pour calculer la BSA :
   BSA (^{m 2}) = carrés [61,0 x 156,8/3600] = 1,63 m²
3. Ensuite, calculez le poids du foie à l’aide de l’équation appropriée présentée ci-dessous, ainsi que de la valeur de la BSA calculée ci-dessus :
   Si la surface corporelle (BSA) est <1 :
   Poids du foie (g) = 772 (g/^{m 2}) x surface corporelle (BSA) - 38
   Si la surface corporelle (BSA) est ≥1 :
   Poids hépatique (g) = 772 (g/^{m 2}) x surface corporelle (BSA)
   Calculez la BSA à l’aide de l’équation ci-dessous ; (notez que la BSA est ≥1 à partir de l’étape 2 ci-dessus) :
   Poids hépatique (g) = 772 (g/^{m 2}) x surface corporelle (BSA)
   Poids hépatique (g) = 772 (g/^{m 2}) x 1,63 m² = 1258 g
4. Enfin, calculez la concentration de vitamine A hépatique à l’aide de l’équation ci-dessous :
   Concentration de vitamine A hépatique = TBS (μmol) * proportion de TBS trouvée dans le foie/poids hépatique (g)
   Utilisez la valeur de TBS issue des données des participants ci-dessus (364 μmol), et une valeur supposée de 0,8 pour la proportion de TBS trouvée dans le foie (le statut de vitamine A de la population de l’étude est supposé adéquat en fonction de la prévalence d’un faible taux de rétinol sérique <2 %) et de la valeur calculée du poids hépatique (1258 g) ci-dessus :
   Concentration de vitamine A du foie = 364 μmol * 0,8 / 1258 = 0,232 μmol/g de foie

4. TBS prédit par modèle pour le groupe

1. Pour calculer la TBS prédite par modèle pour le groupe (population étudiée) en utilisant un plan d’étude à super-sujets, utilisez les résultats hypothétiques suivants issus d’une étude sur super-sujets menée auprès de femmes en âge de procréer (pour plus de détails sur cette approche, voir Green et ^al.15) :
   Résultat hypothétique du modèle :
   M(6) = 973,281 μmol
   M(7) = 55,7646 μmol
2. Calculez le TBS pour le groupe en utilisant la sortie du modèle super-sujet fournie et l’équation ci-dessous :
   TBS = M(6) + M(7)
   Utilisez la masse de vitamine A dans les compartiments 6 et 7 (à partir de la sortie du modèle) :
   TBS = 973,281 + 55,7646 = 1029 μmol
   REMARQUE : Un exemple de calcul des valeurs pour le coefficient composite FaS basé sur la sortie du modèle dépasse le cadre de cette présentation. Pour plus d’informations, voir Green et ^al.12,15.

Résultats

Ce protocole présente des exemples de manière à estimer quantitativement le TBS chez les adultes ou les enfants en utilisant la méthodologie de dilution des isotopes du rétinol et soit l’équation du RID soit l’équation du bilan massique. L’équation RID est ^{utilisée lorsque 2}H ou ¹³vitamines A marquées par C sont utilisées pour le dosage, et que LC/MS/MS ou GC/MS est utilisée pour mesurer les concentrations plasmatiques de rétinol marqué et non marqué. L’équation RID nécessite des informations sur l’activité spécifique du rétinol plasmaque (rapport traceur/traceur) à l’aide des mesures par spectrométrie de masse, la dose orale de vitamine A marquée (μmol RE), ainsi qu’une valeur pour le coefficient composite FaS. Des valeurs publiées pour le coefficient composite FaS sont disponibles ; Alternativement, les valeurs spécifiques à la population peuvent être estimées par modélisation compartimentée basée sur des modèles des données cinétiques du rétinol plasmatique. L’équation RID est généralement appliquée à ~14 à 21 jours après la dose, mais elle peut être appliquée ultérieurement si une valeur correspondante pour le coefficient composite FaS est disponible. La valeur de TBS pour l’exemple montré ici était de 364 μmol.

L’équation du bilan massif est utilisée lorsque la vitamine A marquée ^{par 13}°C est utilisée pour le dosage, et que le GC-C-IRMS est utilisé pour mesurer l’abondance des ^{isotopes 13}°C dans le plasma. L’équation du bilan massif nécessite le rapport traceur/trace (mesuré par l’abondance isotopique ^{de 13}C dans le plasma) et des valeurs pour les facteurs (coefficients) afin de tenir compte de l’absorption et du stockage de la dose de ¹³vitamines A marquées en C au moment de l’évaluation du TBS. Les valeurs publiées pour les coefficients sont disponibles pour être utilisées dans l’équation. L’équation du bilan de masse est appliquée 14 jours après le dosage. La valeur de TBS pour l’exemple montré ici était de 155 μmol.

L’analyse compartimentée basée sur des modèles des données cinétiques du rétinol plasmalogique avec un design super-sujet est utilisée pour estimer le TBS pour un groupe de participants à l’étude, et pour déterminer les valeurs du coefficient FaS pour la détermination ultérieure du TBS pour chaque participant. Pour le groupe, le TBS est calculé comme la masse de vitamine A dans les réserves échangeables de vitamine A de l’organisme ; et la TBS pour chaque participant est calculée 14 jours après le dosage et/ou à des moments ultérieurs en utilisant la valeur d’activité spécifique du rétinol plasmaque (_{SA p}) de chaque participant et la valeur correspondante dérivée du modèle pour le coefficient FaS au ou aux moments choisis avec l’équation du DRI. La valeur de TBS pour l’exemple montré ici était de 1029 μmol.

Les résultats du TBS peuvent être interprétés en convertissant la TBS en concentration de vitamine A hépatique, et en comparant les concentrations de vitamine A hépatique aux valeurs de seuil pour catégoriser le statut de vitamine A sur tout le continuum ; Notez que les valeurs de coupure entre magasins déficients et toxiques, proposées en 2015, devraient être affinées à mesure que de nouvelles données seront^{disponibles 2}. La concentration hépatique en vitamine A pour l’exemple montré ici était de 0,232 μmol/g de foie

Figure 1 : Modèle compartimenté du métabolisme de la vitamine A dans le corps entier chez l’humain. Les cercles représentent les compartiments ; les rectangles sont des éléments de retard ; les flèches entre les composants sont les coefficients de transfert fractionnaires [L(I,J)s, ou la fraction de rétinol dans le compartiment J transférée chaque jour au compartiment I] et les temps de délai [DT(I)s, ou jours passés dans l’élément de délai I]. Le compartiment 1 est le site d’introduction du traceur ingéré (*) et de la vitamine A alimentaire [U(1)]. Les composantes 1 à 4 représentent la digestion, l’absorption et le traitement des chylomicrons jusqu’à l’absorption par les hépatocytes (compartiment 4), avec une sécrétion ultérieure de rétinol liée à la protéine liant le rétinol dans le compartiment plasmatique 5, qui est le site d’échantillonnage (triangle). Le composant 8 permet une absorption irréversible du rétinol plasmalogique par des tissus dont le rétinol ne se recycle pas. Le rétinol dans le plasma peut également s’échanger avec la vitamine A dans 2 bassins extravasculaires (un compartiment 6 plus grand et un compartiment 7 plus petit), les compartiments 6 et 8 étant les sites de perte irréversible du système. VA = vitamine A. Ce chiffre a été modifié par rapport^{à 15}. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

Tableau 1 : Valeurs estimées du coefficient composite FaS pour les adultes et enfants théoriques à des moments sélectionnés. 14 jours ou plus sont recommandés pour appliquer l’équation RID afin d’estimer le TBS chez les adultes. Abréviations : GM = moyenne géométrique ; NA = non applicable. Ce tableau a été modifié depuis¹⁵. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.

Tableau 2 : Seuils de prévalence de la population pour la carence en vitamine A. Abréviations : VAD = carence en vitamine A ; MRDR = test de réponse à la dose relative modifiée ; OMS = Organisation mondiale de la santé. Ce tableau a été modifié depuis^{le 21}. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.

Tableau 3 : Nombre de participants par temps pour une étude super-sujette de 91 jours. Un prélèvement sanguin est effectué chez tous les participants (n=105) au jour 14, et chaque participant est assigné aléatoirement à un second moment pendant les 91 jours d’étude, de sorte qu’il y ait au moins 7 participants à chaque fois, et chaque participant fournit un total de 2 échantillons sanguins. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.

Discussion

En résumé, les méthodes isotopiques stables fournissent des estimations quantitatives du TBS chez les adultes et les enfants et peuvent être appliquées dans des contextes^{communautaires 1}. La TBS chez les adultes et les enfants peut être estimée en utilisant la méthode de dilution des isotopes du rétinol avec soit l’équation du RIM, soit l’équation du bilan massique. Bien que les deux équations reposent sur le principe de dilution isotopique, il existe quelques différences. En résumé, l’équation RID nécessite un seul échantillon sanguin et est appliquée à ~14-21 jours, mais peut aussi être appliquée ultérieurement si une valeur correspondante pour le coefficient composite FaS est disponible. Les valeurs publiées pour le coefficient composite FaS sont disponibles à différents moments après la posologie pour être utilisées dans l’équation^{RID 15} ; Alternativement, les valeurs spécifiques à la population peuvent être déterminées par analyse compartimentale basée sur des modèles. L’équation du bilan massif nécessite 2 échantillons sanguins, un au départ et l’autre 14 jours après le dosage. Cependant, comme mentionné précédemment, si la moyenne du TBS pour un groupe est estimée, un prélèvement sanguin de base peut être effectué chez 5 à 6 participants, et l’abondance moyenne ^{de 13}C pour ces individus peut être utilisée comme estimation de l’abondance de ¹³C de base dans le sérum.

Lors de l’application de l’équation du DRI, des considérations importantes incluent l’expression de la dose sous forme d’activité vitaminique A (μmol RE) plutôt que μmol d’ester rétinyl marqué, et si des valeurs publiées pour le coefficient FaS sont utilisées, il est important de sélectionner des valeurs de FaS provenant d’une population similaire (enfants ou adultes) et correspondant au moment (jour d’étude) auquel_{l’AS p} a été mesuré pour estimer le TBS. Lors de l’application de l’équation du bilan massique, il est crucial de prendre en compte l’abondance naturelle ^{de 13}°C dans la dose de vitamine A marquée ^{en 13}°C, et de corriger l’abondance ^{sérique de 13}°C post-dose pour l’abondance naturelle de ¹³°C dans le sérum au départ afin d’obtenir des estimations précises de TBS¹⁰.

La modélisation compartimentée basée sur le modèle est utilisée avec une conception d’étude à super-sujets en milieu communautaire pour estimer les valeurs de TBS de groupe et de population spécifiques au coefficient composite FaS sur la durée de^{l’étude 12,24}. Un avantage de cette approche est que les valeurs dérivées du modèle pour le coefficient composite FaS sont susceptibles de fournir une estimation plus précise du TBS pour les individus du groupe qu’une valeur publiée dérivée d’une autre population. Cette approche offre également plus de flexibilité quant au moment du prélèvement sanguin dans les études de terrain. Par exemple, si un participant n’est pas disponible à l’heure prévue pour la prise de sang du DRI, l’échantillon pourrait être prélevé ultérieurement, et la valeur correspondante dérivée du modèle pour le coefficient composite FaS pourrait être utilisée dans l’équation du RID pour estimer leur TBS ^12,24.

Les résultats du TBS peuvent être interprétés en convertissant la TBS en concentration de vitamine A hépatique, et en comparant les valeurs avec les seuils proposés pour la concentration de vitamine A hépatique afin de catégoriser le statut de vitamine A sur tout le continuum, des réserves déficientes aux réserves^{toxiques 2}. Bien que les seuils proposés suggèrent que >1 μmol/g de foie indique une hypervitaminose A, des études récentes n’ont montré aucun effet indésirable entre 1 et 3 μmol/g, et que des modifications histopathologiques apparaissent à >3 μmol/^{g 11,28}. Davantage de données sont nécessaires sur les concentrations de vitamine A hépatique et leurs effets physiologiques chez l’humain afin d’affiner les valeurs de seuil pour les catégories de statut soustoxique et toxique.

Bien que les approches isotopiques stables pour évaluer le statut de la vitamine A fournissent des estimations quantitatives du TBS et soient considérées comme les meilleures méthodes pour évaluer le statut, elles ne sont pas encore largement utilisées en raison du coût relativement élevé comparé à d’autres méthodes d’évaluation, et de l’accès limité à : vitamine A marquée par un isotope stable et l’expertise pour préparer et administrer des doses ; la spectrométrie de masse et l’expertise pour réaliser des analyses plasmatiques ; expertise en conception d’études et application d’équations pour estimer les TBS ; et expertise en analyse compartimentale basée sur des modèles des données cinétiques du rétinol plasmatique. Pour les nouveaux utilisateurs, la consultation/collaboration par un expert est essentielle lors des phases de planification, de mise en œuvre et d’analyse d’une étude afin d’assurer le succès.

Malgré les difficultés, des avancées dans la méthodologie des isotopes stables ont été réalisées ces dernières années qui ont facilité son utilisation dans des milieux^{communautaires 12,29}. Les futures études utilisant cette méthodologie devraient générer des informations importantes sur le métabolisme et les besoins de la vitamine A tout au long du cycle de vie, la bioefficacité des caroténoïdes de la provitamine A alimentaire, ainsi que l’efficacité et la sécurité des interventions visant à améliorer le statut de la vitamine A chez les populations à risque de carence.

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Excel	Microsoft	Microsoft Excel
Calculatrice scientifique Texas Instruments TI-30XIIS	Texas Instruments	TI-30XIIS