מאמר שיטה

שימוש במשוואות להערכת מאגרי הגוף הכולל של ויטמין A באמצעות שיטות איזוטופים יציבים

DOI:

10.3791/69370

⸱

16 בינואר 2026

1Institute for Global Nutrition and Department of Nutrition, University of California, Davis

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הפרוטוקול מתאר משוואות להערכת מאגרי גוף כוללים של ויטמין A (TBS) באמצעות שיטת דילול איזוטופי רטינול, ומוצג סקירה קצרה על השימוש בניתוח מחוזי מבוסס מודל עם עיצוב מחקר סופר-נבדק להערכת TBS קבוצתית ויחידה.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

שיטות איזוטופים יציבות להערכת מאגרי הגוף הכולל של ויטמין A (TBS) באופן כמותי מבוססות על עקרון דילול האיזוטופים. בקצרה, מנה אחת דרך הפה 2H- או 13ויטמין A המסומן ב-C ניתנת לאדם, וריכוזי רטינול מסומנים ולא מסומנים בפלזמה נמדדים בספקטרומטריית מסה בזמן שנקבע מראש לאחר המינון, בדרך כלל 14-21 ימים. TBS מחושב באמצעות משוואת דילול איזוטופי רטינול (RID) או משוואת איזון המסה. משוואות RID ומאזן המסה דורשות מידע על פעילות ספציפית של רטינול בפלזמה (SAp; כלומר, יחס טרייסר לטרייס), שמתקבל ממדידות ספקטרומטריית מסה. שתי המשוואות דורשות ערכים למקדמים כדי להסביר את הספיגה והאחסון של המינון האוראלי של רטינול המסומן באיזוטופים יציב בזמן הערכת TBS. ערכים שפורסמו עבור המקדמים יכולים לשמש במשוואות. חלופה נוספת היא שניתן לקבוע TBS באמצעות ניתוח אזורי מבוסס מודל של נתוני קינטיקה רטינול בפלזמה באמצעות תוכנת סימולציה, ניתוח ומידול WinSAAM. בקצרה, עיצוב מחקר סופר-נבדק עם ניתוח תחום מבוסס מודל של נתוני רטינול בפלזמה יכול לשמש לקביעת TBS קבוצתי וערכים ספציפיים לאוכלוסייה עבור מקדם מורכב (FaS), אשר משמש לאחר מכן במשוואת RID לקביעת TBS בודדים. עיצוב הסופר-נבדק דורש הערכה של צריכת ויטמין A הממוצעת בתזונה עבור קבוצת המשתתפים, ודגימת דם בנקודות זמן ~11-16 לאורך ~28-91 ד', עם 5-7 משתתפים לנקודת זמן, אך כל משתתף מספק רק 2-3 דגימות דם. ניתן להעריך את ריכוז ויטמין A בכבד מ-TBS, באמצעות הנחה של אחוז ה-TBS שנמצאים בכבד והערכת משקל הכבד. סטטוס ויטמין A מוערך על ידי השוואת ריכוז הכבד המשוער של ויטמין A עם ערכי חיתוך מוצעים לסיווג מצב על פני כל הרצף, מחסר ועד עודף של וויטמין A.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

שיטות איזוטופ יציבות מספקות הערכה כמותית של מאגרי הגוף הכולל של ויטמין A (TBS), וניתן להשתמש בהן להערכת מצב ויטמין A של ילדים ומבוגרים בסביבות קהילתיות1. מכיוון שהן מספקות הערכה כמותית של TBS לאורך כל רצף המצב, מחסר ועד מאגרים עודפים, הם נחשבים לשיטות העקיפות הטובות ביותר להערכת מצב ויטמין A בבני אדם1. לעומת זאת, ריכוזי רטינול או חלבון קשור רטינול בסרום משמשים לעיתים קרובות להערכת המצב; עם זאת, הם אינם משקפים את מאגרי ויטמין A בגוף, אלא אם כן המלאי נמוך מאוד, כי רטינול בסרום נמצא תחת שליטה הומאוסטטית; יתרה מזאת, הם יורדים באופן זמני במהלך דלקת, מה שמסבך את פרשנות התוצאות באוכלוסיות עם שיעורי הדבקה גבוהים2. מבחן תגובת המינון היחסי המותאמת (MRDR) מספק הערכה של מידת המאגרים של ויטמין A בכבד, אך אינו מספק הערכה כמותית של ריכוז ויטמיןA בכבד 2. באופן כללי, שיטות איזוטופים יציבות משמשות לחקר חילוף חומרים של ויטמין A ולהערכת השפעת התערבויות ויטמין A באוכלוסיות בסיכון לחסר 3,4,5,6,7,8,9,10. הם גם שימושיים להערכת הסיכון לאגרי ויטמין A מופרזים באוכלוסיות החשופות למקורות מרובים של ויטמין A, כגון מזונות מועשרים, תוספי ויטמין A במינון גבוה, ו/או אבקות מיקרונוטריינטים 1,11. יישומים אלו חשובים להבנה טובה יותר של מטבוליזם ויטמין A לאורך כל מחזור החיים, לשיפור דרישות ויטמין A, ולהערכת היעילות והבטיחות של התערבויות ויטמין A שמטרתן לשפר את התוצאות התזונתיות והבריאותיות בקרב ילדים ונשים בגיל הפוריות בקהילות דלות משאבים. TBS מוערך באמצעות שיטת דילול איזוטופים רטינול (RID) ומשוואת RID או משוואת איזון המסה. חלופה נוספת היא שניתן להעריך TBS באמצעות ניתוח תחום מבוסס מודל של נתוני קינטיקה של רטינול בפלזמה באמצעות תוכנת WinSAAM Simulation, Analysis, and Modeling (www.winsaam.org) עם עיצוב סופר-נבדק12. בקצרה, שיטות אלו דורשות 1) מתן מנה אחת דרך הפה של ויטמין A המסומן באיזוטופ יציב למשתתפים, 2) איסוף של 1-2 דגימות דם ~14-21 ימים לאחר מתן איזוטופ בשיטות RID, (או איסוף 2-3 דגימות דם לכל משתתף במהלך 28-91 ימים, והערכה של צריכת ויטמין A תזונתי ממוצעת לקבוצה לניתוח אזורי מבוסס מודל), ו-3) גישה לספקטרומטר מסה מתאים (GC-C-IRMS, GC/MS, LC/MS/MS) למדידת ריכוזי פלזמה של רטינול מסומן ולא מסומן.

פרוטוקול זה נועד לספק הנחיות למשתמשים חדשים במתודולוגיית RID כיצד לחשב TBS באמצעות משוואת RID או משוואת איזון המסה. בנוסף, מוצגת סקירה קצרה על השימוש בניתוח תחום מבוסס מודל עם עיצוב מחקר סופר-נבדק להערכת TBS עבור קבוצת משתתפים ועבור משתתפים בודדים; עם זאת, פרטים על ביצוע מידול מחוזי של נתוני קינטיקה רטינול בפלזמה חורגים מהיקף כתב יד זה (למידע נוסף על גישה זו, ראו גרין ואח' 12). לסקירה כללית של שיטות איזוטופ יציב של ויטמין A, ראו Lietz ואח' 1.

משוואת RID להערכת TBS
משוואת RID משמשת כאשר ניתן לאדם מינון אוראלי של ויטמין A יציב מסומן באיזוטופה, ו-LC/MS/MS או GC/MS משמשים למדידת רטינול מסומן ולא מסומן בפלזמה כדי להשיג פעילות ספציפית של רטינול בפלזמה (SAp) (כלומר, יחס עקבות לעקבות בפלזמה)13,14. נדרש דגימת דם אחת ~14-21 ימים לאחר מינון האיזוטופים כדי להעריך TBS באמצעות משוואת RID. משוואת RID המוצגת להלן משמשת להערכת TBS בקרב מבוגרים וילדים בני 15:

TBS = FA × S × (1/SAp)

כאשר TBS הוא מיקרומול של ויטמין A, Fa הוא החלק של מינון המעקב האוראלי של ויטמין A שנספג ונמצא במאגרי הגוף בזמן T, ו-S הוא היחס בין פעילות רטינול ספציפית בפלזמה (SAp) לזו שבאחסון (SAs) בזמן T. SAp הוא פעילות ספציפית לפלזמה רטינול, המובעת כחלק קטן מהמינון בפלזמה: (רטינול מסומן / לא מסומן + רטינול מסומן) בפלזמה / מינון אורלי של רטינול מסומן (μmol))12. יש לשים לב שהתרומה של רטינול לא מסומן לסך הרטינול במכנה היא זניחה 14-21 ימים לאחר מינון האיזוטופים, כאשר בדרך כלל מוערכת TBS. לדיון מפורט במשוואת RID, ראו גרין ואח' 12.

מכיוון שמקדמים Fa ו-S מוכפלים במשוואת RID, הם נקראים בדרך כלל מקדם מורכב FaS. ערכים שפורסמו עבור מקדם הרכיבה FaS, המבוססים על מבוגרים וילדים תיאורטיים עם טווח רחב של TBS, זמינים במספר הזמנים לאחר מינון איזוטופים (טבלה 1; מותאם מ-Green and Green15). ערכים אלו יכולים לשמש במשוואת RID לחישוב TBS של פרטים מאוכלוסיות דומות15. חלופה נוספת היא ניתוח תחום מבוסס מודל של נתוני רטינול בפלזמה כדי לקבוע ערכים ספציפיים לאוכלוסייה עבור מקדם מורכב FaS 12,16.

משוואת איזון מסה להערכת TBS:
משוואת איזון המסה משמשת לחישוב TBS כאשר ניתן לאדם מינון דרך פה של 13ויטמין A מסומן ב-C, ו-GC-C-IRMS משמש למדידת העשרה של 13C (13C/סך ה-C) בסרום10,17. משוואת מאזן המסה דורשת שתי דגימות דם: דגימה בסיסית למדידת השפע הטבעי של 13C בסרום, ודגימה שנייה 14 ימים לאחר המינון למדידת העשרת 13C בסרום. עם זאת, אם החוקר מעוניין להעריך ממוצע TBS עבור קבוצת אנשים, ניתן לבצע דגימת דם בסיסית ב-5-6 משתתפים, והשפע הממוצע של 13Cעבור אותם אנשים יכול לשמש כהערכה של שפע בסיסי של 13Cבסרום עבור הפרטים בקבוצה. השפע הטבעי של 13מעלות צלזיוס הוא ~1.1%, אך מכיוון שזה יכול להשתנות בהתאם לתזונה, יש למדוד אותו בדיוק בסרום בתחילת הדרך כדי לתקן את השפע של 13מעלות לאחר המינון, כפי שמוצג בדוגמה מתחתל-10. משוואת איזון המסה דורשת מדידות של שפע האיזוטופים (13מעלות צלזיוס/סך ה-C) עבור: 1) המינון של 13ויטמין A המסומן ב-C (Fa), 2) רטינול בסרום בסיסי (Fb), ו-3) רטינול סרום לאחר המנה (Fc). מדידות שפע האיזוטופים משמשות לחישוב יחס עוקב לטרייס, ובהמשך TBS. גורמים נוספים כלולים במשוואה כדי להתחשב בספיגה ואחסון של מינון של 13ויטמין A מסומן ב-C בזמן הערכת TBS. לדיון מפורט במשוואת איזון המסה, ראו גאנון וטנומיהארדג'ו10.

משוואת מאזן המסה המוצגת להלן משמשת להערכת TBS במבוגרים או ילדים:

TBS = a x (1/TTR) x (פקטור לספיגה x גורם לאחסון)

כאשר TTR הוא היחס בין עוקב לעקבות סרום (tracer). הגורם a מסביר את אובדן 13המעקבים המסומנים ב-C בין זמן המינון לדגימת הדם, ומחושב כ-e-kt, כאשר k = ln(2)/מחצית חיים של רטינול, ו-t = ימים מאז מינון10. הגורם לספיגת מנת המעקב מניחים כ-0.8-1.0 (80%-100%) למבוגרים, או 0.75-0.9 (75%-90%) לילדים בני10. הגורם לאחסון (יחס ה-TTR בסרום לאחסון) מניח כ-0.8 כאשר צריכת ויטמין A תזונתי אינה נשלטת במהלך 14 הימים שבין המנה לדגימת דם, או 1.0 כאשר צריכת ויטמין A תזונתי נמוכה ומבוקרת10.

הערכת ריכוז ויטמין A בכבד
ניתן להעריך את המאגר הכולל של וויטמין A בכבד בהתבסס על שיעור ה-TBS שנמצא בכבד. מניחים ש~50% מהשחפת נמצאת בכבד כאשר רמת ויטמין A נמוכה ו~80% כאשר מצב ויטמין A מספק; הנחות אלו מבוססות על נתונים מוגבלים שמראים כי ויטמין A בכבד, כאחוז מכלל ויטמין A בגוף, תלוי במצב ויטמין A ויכול לנוע בין ~40%-90%18,19. נדרשים נתונים נוספים כדי לקבוע כיצד להעריך טוב יותר את ויטמין A בכבד כאחוז מכלל ויטמין A בגוף. עד אז, המידע בטבלה 2 יכול להיות שימושי להערכת מצב ויטמין A של אוכלוסיית מחקר כדי לקבוע האם להניח ערך של 50% או 80%. כמו כן, אם השכיחות של ריכוזי רטינול בסרום <0.7 מיקרומול/ליטר היא ≤10% בקרב ילדים בגילאי 6-59 חודשים, מצב ויטמין A באוכלוסייה נחשב מספק; יש לשים לב שסף זה חופף לקטגוריית מחסור בוויטמין A של ארגון הבריאות העולמי כבעיה בריאותית ציבורית קלה (טבלה 2)20,21. ריכוז ויטמין A בכבד מחושב מתוך סך מלאי הכבד בהתבסס על משקל הכבד, שניתן להעריך כ-3% ממשקל הגוף לילדים ו-2.4% ממשקל הגוף למבוגריםבני 22. לחילופין, ניתן להעריך את משקל הכבד באמצעות שטח פנים גוף (BSA) ומשוואת חיזוי23.

סקירה של ניתוח מחוזי מבוסס מודל עם עיצוב סופר-נבדק להערכת TBS קבוצתית ואישית
ניתוח תחום מבוסס מודל יכול לשמש לחקר קינטיקה של רטינול בודדת עם דגימה תכופה, אך הוכיח את עצמו כיעיל במיוחד באוכלוסיות שבהן דגימה תכופה אינה אפשרית, כמו ילדים צעירים ובני גיל טרום-גיל, ואולי גם נשים בהריון ומניקות, בסביבות קהילתיות דלות משאבים 11,24,25,26,27 . ניתוח תחום מבוסס מודל משמש עם עיצוב מחקר סופר-נבדק לחיזוי TBS עבור קבוצת המשתתפים, ולהערכת ערכים ספציפיים לאוכלוסייה עבור מקדם מורכב FaS, שניתן להשתמש בו לקביעת TBS של משתתפים בודדים באמצעות משוואת RID12,24. עיצוב הסופר-נבדק משמש בסביבות קהילתיות כדי למזער את מספר דגימות הדם שנאספו מכל אדם12, 24, 26. דוגמה לעיצוב מוצגת בטבלה 3 למחקר בן 91 יום עם 105 נבדקים ו-16 זמני דגימת דם. בדוגמה זו, כל נבדק צורך מנה אחת דרך הפה של איזוטופ יציב המסומן בוויטמין A, ומספק דגימת דם 14 ימים לאחר המינון להערכת TBS של כל פרט באמצעות משוואת RID עם ערך FaS שמקורו במודל לאחר 14 ימים; ודגימת דם שנייה באחת מ-15 הפעמים הנותרות כדי לקבל את נתוני הפלזמה רטינול הקינטיים הנדרשים לניתוח תחום מבוסס מודל. בעיצוב זה, 7 אנשים מוקצים לכל אחד מ-15 זמני הדגימה הנוספים. באופן כללי, 5 משתתפים בכל פעם נחשבים למספיקים, אך מכיוון שחלק מהמשתתפים עלולים לפספס זמן דגימת דם שהוקצה, מומלץ ~7 אנשים בכל פעם. פלזמה מנותחת באמצעות ספקטרומטריית מסה כדי לקבל מדידות של רטינול מסומן ולא מסומן, ומחושב החלק ממינון איזוטופ ויטמין A בפלזמה (FDp). בקצרה, ממוצע הגאומטרי FDp מול הזמן מתואם ומותאם למודל מחוזי באמצעות תוכנת WinSAAM 12,24,26. דוגמה למודל 8 תאים למטבוליזם של ויטמין A בכל הגוף מוצגת באיור 115. המודל כולל תאים המייצגים את ויטמין A בפלזמה (תא 5), ושני בריכות אחסון להחלפה של ויטמין A (תאים 6 (גדול) ו-7 (קטן)). סכום מסת ויטמין A בשני תאי האחסון הניתנים להחלפה משמש כהערכה של TBS:

TBS (מיקרומול) = M(6) + M(7)

כאשר M(I) הוא מיקרומול ויטמין A בתא I

ערכים ספציפיים לקהילה עבור המקדמים Fa ו-S ניתנים לחישוב בכל זמן (t) לאורך משך מחקר סופר-נבדק באמצעות המשוואות הבאות12,24:

Fat = F(6)t + F(7)t

St = SApt / SAst = [F(5)t / M(5)] / {[F(6)t + F(7)t] / [M(6) + M(7)]}

כאשר Fat הוא החלק ממנת המעקב שנבלעה ונמצאה במאגרים בזמן t; F(I)t הוא חלק מהמינון של המעקב הנמצא בתא I בזמן t; St היא פעילות ספציפית בפלזמה בהשוואה לאחסנים בזמן t; SA היא פעילות ספציפית לרטינול בפלזמה (p) או במאגרים בזמן t; ו-M(I) הוא מיקרומול ויטמין A בתא I. ראו גרין ואח' 12 לדיון מפורט בניתוח מחוזי מבוסס מודל.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הנתונים הם היפותטיים; לא השתתפו בני אדם במחקר זה.

1. הערכת TBS באמצעות משוואת RID

  1. כדי להעריך TBS באמצעות משוואת RID, השתמשו בנתוני המשתתפים ההיפותטיים הבאים:
    גיל: 25 שנים
    ריכוז רטינול מסומן בפלזמה: 0.0163 מיקרומול/ליטר
    ריכוז רטינול לא מסומן בפלזמה: 1.154 מיקרומול/ליל
    מינון ויטמין A מסומן דרך הפה: 6.838 מיקרומול RE
    מקדם מורכב פורסם ב-FaS ב-14 ימים15: 0.727
    הערה: כמות האיזוטופ של ויטמין A מבוססת על פעילות ויטמין A של התרכובת המסומנת (בדרך כלל 2H או 13רטיניל אצטט מסומן ב-C) ומבוטאת כמיקרומול רטינול שקול (RE). לדוגמה, אם משתמשים ב-2H 6-רטיניל אצטט למינון דרך הפה ורצוי מינון של 2000 מיקרוגרם רטיניל רטיניל, מינון 2H6-רטיניל אצטט מחושב בהתבסס על המשקלים המולקולריים של 2H6-רטיניל אצטט (328.49 מיקרוגרם/מיקרומול) ו-2H6-רטינול (292.49 מיקרוגרם/מיקרומול): 2000 x (328.49/292.49) = 2246 מיקרוגרם 2H6-רטיניל אצטט. המינון של 2000 מיקרוגרם RE המובע במיקרומול מחושב על ידי חלוקת המינון (μg RE) במשקל המולקולרי של 2H 6-רטינול: 2000/292.49 = 6.838 מיקרומול.
  2. חשב את SAp באמצעות המשוואה למטה:
    SAp = [רטינול מסומן / (רטינול מסומן + רטינול לא מסומן) בפלזמה] / מינון (מיקרומול)
    השתמש בנתוני משתתפים לעיל כדי לפתור את המשוואה:
    SAp = [0.0163 / (0.0163 + 1.154)] / 6.838 = 0.0020 מיקרומול
  3. חשב TBS באמצעות משוואת RID המוצגת להלן:
    TBS = FaS x (1/SAp)
    השתמש בנתוני המשתתפים לעיל כדי לקבל את ערך FaS , ואת ערךה-SAP המחושב משלב 2:
    TBS = 0.727 x (1/0.0020) = 364 מיקרומול

2. הערכת TBS באמצעות משוואת איזון המסה

  1. כדי להעריך TBS באמצעות משוואת איזון המסה, השתמשו בנתוני המשתתפים ההיפותטיים הבאים:
    גיל: 4 שנים
    Fa (2 פחמנים מסומנים בתוספת שפע טבעי): 0.11
    Fb: 0.010745
    Fc: 0.0110476
    מינון המעקב שהוחל: 1.0 מיקרומול RE
    גורמים לספיגה ואחסון:
    ספיגה: 0.8
    אחסון: יחס TTR בסרום לכבד (תזונה לא מבוקרת): 0.8
    הערה: ויטמין A המסומן ב-2 C משמש למינון, ושפע האיזוטופים במינון (Fa) מחושב כך: ([13C 2] מסומן בסינתזה + שפע טבעי (13C/20C בסך הכל)10. הערך המשוער לספיגה בדוגמה זו הוא 0.8; ערך בין 0.8 ל-1.0 ניתן לבחור על פי גורמים שעשויים להשפיע על ספיגת ויטמין A באוכלוסיית המחקר (כלומר, שיעורי דלקת/זיהום עשויים להפחית את הספיגה1). שים לב ש-Fa כאן אינו זהה למקדם Fa במשוואת RID.
  2. חשב את יחס Tracer-to-Tracee (TTR) באמצעות המשוואה המוצגת להלן:
    TTR = (Fc-F b)/(Fa-F c)
    כאשר Fa = שפע איזוטופים של 13C במינון 13של ויטמין A המסומן ב-C; Fb = 13C שפע איזוטופים של רטינול בסרום בקו הבסיס; Fc = 13C שפע איזוטופ של רטינול בסרום לאחר מינון
    השתמש בערכים של Fa, F b ו-Fc מנתוני המשתתפים לעיל כדי לחשב TTR:
    TTR = (0.0110476 - 0.010745) / (0.11 - 0.0110476) = 0.003058035
  3. לאחר מכן, חשב 1/TTR
    1/TTR = 1 / 0.003058035 = 327.01
  4. לאחר מכן, חשב את המקדם a באמצעות המשוואה למטה:
    פקטור A = 13מינון ויטמין A מסומן ב-C (μmol) x e-kt
    1. ראשית, חשב k באמצעות המשוואה המוצגת למטה:
      k=LN(2)/מחצית חיים של רטינול
      הלוגריתם הטבעי של 2 (ln(2)) שווה ל-0.693147181; מחצית החיים של רטינול מוערכת ב-32 ימים* לילדים; באמצעות מידע זה, מחשבים k
      K      = 0.693147181 / 32 = 0.021660849
      *הערכים המוערכים משמשים למחצית החיים של רטינול (32 עד 136 ימים לילדים; 140 ימים למבוגרים); ניתן להעריך ערכים לפי קצב הדעיכה של מנת המעקב אצל אנשים בקבוצת ביקורת במהלך המחקר 3,10.
    2. לאחר מכן, חשב e-kt, כאשר t הוא הזמן (ימים מאז מינון האיזוטופים; t = 14 ימים למשוואת איזון המסה). השתמש במידע זה עם הערך המחושב עבור k משלב 4.1:
      e-kt = E-0.02166 x 14 = 0.738413073
    3. לבסוף, מחשבים את גורם a, באמצעות המשוואה המוצגת למטה, את כמות מינון האיזוטופים מנתוני המשתתפים למעלה (1.0 מיקרומול), ואת הערך המחושב עבור e-kt
      פקטור A = 13מינון ויטמין A מסומן ב-C (μmol) x e-kt
      פקטור A = 1.0 x 0.738413073 = 0.738413073
  5. חשב TBS באמצעות משוואת איזון המסה המוצגת להלן:
    TBS = פקטור x (1/TTR) עבור גורם x לספיגה לאחסון
    השתמשו בגורם המחושב a (0.738413073) ובערך 1/TTR המחושב (327) מהשלבים שלמעלה, ובערכים הקבועים לספיגה (0.8) ואחסון (0.8):
    TBS = 0.738413073 x 327 x 0.8 x 0.8 = 155 מיקרומול

3. הערכת ויטמין A בכבד

  1. כדי לחשב את כל מאגרי ויטמין A בכבד ואת ריכוז ויטמין A בכבד, השתמשו בנתוני המשתתפים הבאים:
    גיל: 25 שנים
    משקל: 61.0 ק"ג
    גובה: 156.8 ס"מ
    TBS: 364 מיקרומול (מוערך על ידי RID)
    השכיחות של ריכוזי רטינול בפלזמה <0.7 מיקרומול/ליטר באוכלוסיית המחקר היא <2%.
  2. ראשית, חשב את משקל הכבד בהתבסס על שטח הפנים של הגוף (BSA) באמצעות המשוואה המוצגת להלן:
    BSA (זכר2) = סקוורט [משקל גוף (ק"ג) x גובה (ס"מ)/3600]
    השתמש בנתוני המשתתפים למעלה כדי לחשב BSA:
    BSA (m2) = sqrt [61.0 x 156.8/3600] = 1.63 מ' 2
  3. לאחר מכן, חשב את משקל הכבד באמצעות המשוואה המתאימה המוצגת למטה, וערך ה-BSA המחושב מלמעלה:
    אם שטח הפנים של הגוף (BSA) הוא <1:
    משקל כבד (g) = 772 (g/m2) x שטח גוף (BSA) - 38
    אם שטח הפנים של הגוף (BSA) הוא ≥1:
    משקל כבד (g) = 772 (g/m2) x שטח גוף (BSA)
    חשב BSA באמצעות המשוואה המוצגת למטה; (שימו לב ש-BSA הוא ≥1 משלב 2 למעלה):
    משקל כבד (g) = 772 (g/m2) x שטח גוף (BSA)
    משקל כבד (g) = 772 (g/m2) x 1.63 מ' 2 = 1258 g
  4. לבסוף, חשב את ריכוז ויטמין A בכבד באמצעות המשוואה המוצגת להלן:
    ריכוז ויטמין A בכבד = TBS (μmol) * היחס של TBS שנמצא בכבד/משקל כבד (g)
    השתמשו בערך TBS מנתוני המשתתפים לעיל (364 מיקרומול), וערך משוער של 0.8 עבור שיעור ה-TBS שנמצא בכבד (מצב ויטמין A באוכלוסיית המחקר נחשב מספק בהתבסס על שכיחות רטינול סרום נמוך <2%) וערך משקל כבד מחושב (1258 גרם) מהחלק העליון:
    ריכוז ויטמין A בכבד = 364 מיקרומול * 0.8 / 1258 = 0.232 מיקרומול/גרם כבד

4. TBS החזוי על ידי מודל עבור הקבוצה

  1. כדי לחשב TBS שחזוי על ידי מודל עבור קבוצת המחקר (אוכלוסיית המחקר) באמצעות עיצוב מחקר סופר-נבדק, השתמש בתוצאות המידול ההיפותטיות הבאות ממחקר סופר-נבדק שנערך בקרב נשים בגיל רבייה (לפרטים על גישה זו, ראו גרין ואח' 15):
    פלט מודל היפותטי:
    M(6) = 973.281 מיקרומול
    M(7) = 55.7646 מיקרומול
  2. חשב TBS עבור הקבוצה באמצעות מודל הסופר-סובייקט שסופק והמשוואה למטה:
    TBS = M(6) + M(7)
    השתמשו במסת ויטמין A בתאים 6 ו-7 (מהפלט של המודל):
    TBS = 973.281 + 55.7646 = 1029 מיקרומול
    הערה: דוגמה לאופן חישוב ערכים למקדם המורכב FaS בהתבסס על פלט המודל היא מעבר להיקף הסקירה הזו. למידע נוסף, ראו גרין ואח' 12,15.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פרוטוקול זה מציג דוגמאות לאופן שבו ניתן להעריך TBS באופן כמותי במבוגרים או ילדים באמצעות שיטת דילול איזוטופים של רטינול וכן משוואת RID או משוואת איזון המסה. משוואת RID משמשת כאשר משתמשים ב-2H או 13וויטמין A מסומן ב-C למינון, ו-LC/MS/MS או GC/MS משמשים למדידת ריכוזי רטינול מסומן ולא מסומן בפלזמה. משוואת RID דורשת מידע על פעילות ספציפית לפלזמה רטינול (יחס טרייסר למעקב) באמצעות מדידות ספקטרומטריית מסה, מינון אוראלי של ויטמין A המסומן (μmol RE), וערך למקדם המורכב FaS. ערכים שפורסמו עבור מקדם המורכב FaS זמינים; לחילופין, ניתן להעריך ערכים ספציפיים לאוכלוסייה באמצעות מודל תחום מבוסס מודל של נתוני הקינטיקה של רטינול בפלזמה. משוואת ה-RID מיושמת בדרך כלל ~14 עד 21 ימים לאחר המינון, אך ניתן להחיל אותה מאוחר יותר אם קיים ערך מתאים למקדם המורכב FaS . הערך של TBS בדוגמה המוצגת כאן היה 364 מיקרומול.

משוואת איזון המסה משמשת כאשר משתמשים ב-13ויטמין A מסומן ב-C למינון, ו-GC-C-IRMS משמש למדידת שפע איזוטופים של 13C בפלזמה. משוואת מאזן המסה דורשת את יחס המעקב לעקבות (שפע איזוטופים של 13C בפלזמה) וערכים של גורמים (מקדמים) כדי להתחשב בספיגה ואחסון של מינון של 13ויטמין A מסומן ב-C בזמן הערכת TBS. ערכים שפורסמו עבור המקדמים זמינים לשימוש במשוואה. משוואת איזון המסה מיושמת 14 ימים לאחר המינון. הערך של TBS בדוגמה המוצגת כאן היה 155 מיקרומול.

ניתוח מחוזי מבוסס מודל של נתוני רטינול בפלזמה עם עיצוב סופר-נבדק משמש להערכת TBS עבור קבוצת משתתפי מחקר, ולקביעת ערכים למקדם FaS לקביעת TBS עבור משתתפים בודדים. TBS בקבוצה מחושבת כמסה של ויטמין A במאגרי האחסון הניתנים להחלפה של ויטמין A בגוף; ו-TBS עבור משתתפי המחקר הבודדים מחושב 14 ימים לאחר המינון ו/או בזמנים מאוחרים יותר, באמצעות ערך הפעילות הסגולי של רטינול בפלזמה (SAp) של כל משתתף והערך המתאים שנגזר על ידי המודל עבור מקדם FaS בזמן(ים) שנבחרו עם משוואת RID. הערך של TBS בדוגמה המוצגת כאן היה 1029 מיקרומול.

תוצאות TBS ניתנות לפירוש על ידי המרת TBS לריכוז ויטמין A בכבד, והשוואת ריכוזי ויטמין A בכבד לערכי חיתוך לסיווג מצב ויטמין A על פני הרצף; יש לשים לב שערכי החיתוך בין מאגרים חסרים למאגרים רעילים שהוצעו ב-2015 צפויים להשתפר ככל שיהיו זמינים יותר נתונים2. ריכוז ויטמין A בכבד בדוגמה המוצגת כאן היה 0.232 מיקרומול/גרם כבד

איור 1
איור 1: מודל תחום למטבוליזם של ויטמין A בכל הגוף בבני אדם. מעגלים מייצגים תאים; המלבנים הם אלמנטים עיכובים; החצים בין רכיבים הם מקדמי העברה חלקיים [L(I,J)s, או שבר הרטינול בתא J המועבר לתא I מדי יום] וזמני עיכוב [DT(I)s, או ימים שהועברו לאלמנט השהיה I]. תא 1 הוא המקום שבו נכנסו מעקב (*) וויטמין A תזונתי [U(1)]. רכיבים 1 - 4 מייצגים את העיכול, הספיגה ועיבוד הכילומיקרון עד לספיגה על ידי הפטוציטים (תא 4), עם הפרשת רטינול הקשור לחלבון הקשור לרטינול לתא הפלזמה 5, שהוא אתר הדגימה (משולש). רכיב 8 מאפשר ספיגת רטינול פלזמה בלתי הפיכה על ידי רקמות מהן רטינול אינו ממוחזר. רטינול בפלזמה יכול גם להחליף עם ויטמין A בשני בריכות חוץ-כלי דם (תא 6 גדול יותר ותא קטן 7), כאשר תאים 6 ו-8 הם אתרי אובדן בלתי הפיך מהמערכת. VA = ויטמין A. מספר זה שונהמ-15. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.

טבלה 1: ערכים מוערכים למקדם המורכב FaS עבור מבוגרים וילדים תיאורטיים בזמנים נבחרים. מומלץ 14 ימים או מאוחר יותר ליישום משוואת RID להערכת TBS במבוגרים. קיצורים: GM = ממוצע גיאומטרי; NA = לא רלוונטי. טבלה זו שונתהמ-15. אנא לחצו כאן להורדת הטבלה הזו.

טבלה 2: סף שכיחות אוכלוסייה לחוסר בוויטמין A. קיצורים: VAD = חוסר בוויטמין A; MRDR = מבחן תגובה למינון יחסי מותאם; ארגון הבריאות העולמי = ארגון הבריאות העולמי. טבלה זו שונתהמ-21. אנא לחצו כאן להורדת הטבלה הזו.

טבלה 3: מספר המשתתפים בכל פעם במחקר סופר-נבדק בן 91 ימים. דגימת דם מתבצעת בכל המשתתפים (n=105) ביום ה-14, וכל משתתף מוקצה באקראי לנקודת זמן שנייה במהלך 91 היום, כך שלפחות 7 משתתפים בכל פעם, וכל משתתף מספק סך הכל 2 דגימות דם. אנא לחצו כאן להורדת הטבלה הזו.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

לסיכום, שיטות איזוטופים יציבות מספקות הערכות כמותיות של TBS במבוגרים וילדים וניתן ליישם אותן בסביבות קהילתיות1. ניתן להעריך TBS של מבוגרים וילדים באמצעות שיטת דילול איזוטופים של רטינול באמצעות משוואת RID או משוואת איזון המסה. למרות ששתי המשוואות מבוססות על עקרון דילול האיזוטופים, קיימות כמה הבדלים. בקיצור, משוואת RID דורשת דגימת דם אחת ומיושמת ב-~14-21 ימים, אך ניתן להחיל אותה גם בזמנים מאוחרים יותר אם קיים ערך מתאים למקדם המורכב FaS . ערכים שפורסמו עבור מקדם המורכב FaS זמינים בזמנים שונים לאחר המינון לשימוש במשוואת RID15; לחילופין, ניתן לקבוע ערכים ספציפיים לאוכלוסייה באמצעות ניתוח מחוזי מבוסס מודל. משוואת איזון המסה דורשת שתי דגימות דם, אחת בבסיס והשנייה 14 ימים לאחר המינון. עם זאת, כפי שצוין קודם, אם מוערך ממוצע ה-TBS בקבוצה, ניתן לבצע דגימת דם בסיסית אצל 5-6 משתתפים, והממוצע של 13C עבור אותם אנשים יכול לשמש כהערכה לשפע בסיסי של 13Cבסרום.

בעת יישום משוואת RID, שיקולים חשובים כוללים ביטוי המינון כפעילות ויטמין A (μmol RE) במקום מיקרומול של רטיניל אסטר מסומן, ואם משתמשים בערכים שפורסמו עבור מקדם FaS , חשוב לבחור ערכי FaS שמקורם באוכלוסייה דומה (ילדים או מבוגרים) ומתאימים לזמן (יום המחקר) שבוSAP נמדדה להערכת TBS. בעת יישום משוואת איזון המסה, חשוב לקחת בחשבון שפע טבעי של 13Cבמינון של 13ויטמין A מסומן ב-C, ולתקן את שפע 13Cבסרום לאחר המנה עבור השפע הטבעי של 13Cבסרום בתחילת הדרך, כדי לקבל הערכות מדויקות של TBS10.

מודלים אזוריים מבוססי מודל משמשים יחד עם עיצוב מחקר סופר-נבדק בסביבות קהילתיות להערכת TBS קבוצתית וערכים ספציפיים לאוכלוסייה עבור מקדם מורכב FaS לאורך תקופת המחקר 12,24. יתרון של גישה זו הוא שהערכים הנגזרים מהמודל עבור מקדם המורכב FaS צפויים לספק הערכה מדויקת יותר של TBS עבור פרטים בקבוצה מאשר ערך שפורסם שמקורו באוכלוסייה אחרת. גישה זו גם מספקת גמישות רבה יותר לתזמון דגימת הדם במחקרי שטח. לדוגמה, אם משתתף אינו זמין בזמן שהוקצה לו ללקיחת הדם של RID, ניתן לאסוף את דגימת הדם במועד מאוחר יותר, וערך המודל המתאים של מקדם המורכב FaS יכול לשמש במשוואת RID להערכת TBS12,24 שלו.

תוצאות TBS ניתנות לפרש על ידי המרת TBS לריכוז ויטמין A בכבד, והשוואת ערכים לנקודות חיתוך מוצעות לריכוז ויטמין A בכבד לסיווג מצב ויטמין A על פני כל הרצף, מחסר למאגרים רעילים2. למרות שהחיתוך המוצע הצביע על כך ש->1 מיקרומול/גרם כבד מצביע על היפרוויטמינוזיס A, מחקרים עדכניים לא הראו תופעות לוואי בין 1-3 מיקרומול/גרם, וכי שינויים היסטופתולוגיים מופיעים ב->3 מיקרומול/גרם11,28. נדרשים נתונים נוספים על ריכוזי ויטמין A בכבד והשפעותיהם הפיזיולוגיות בבני אדם כדי לחדד ערכי חיתוך לקטגוריות מצב תת-רעיל ורעיל.

למרות שגישות איזוטופ יציבות להערכת מצב ויטמין A מספקות הערכות כמותיות של TBS, ונחשבות לשיטות הטובות ביותר להערכת מצב, הן עדיין אינן בשימוש נרחב בשל העלות הגבוהה יחסית לעומת שיטות הערכה אחרות, והגישה המוגבלת ל: איזוטופ יציב מסומן עם ויטמין A ומומחיות להכנת ומתן מינונים; ספקטרומטריית מסה ומומחיות לביצוע ניתוחי פלזמה; מומחיות בתכנון מחקר ויישום משוואות להערכת TBS; ומומחיות בניתוח תחום מבוסס מודל של נתוני קינטיקה של רטינול בפלזמה. עבור משתמשים חדשים, ייעוץ מקצועי/שיתוף פעולה הוא קריטי בשלבי התכנון, היישום והניתוח של המחקר כדי להבטיח הצלחה.

למרות האתגרים, בשנים האחרונות חלו התקדמויות במתודולוגיית איזוטופים יציבות שאפשרו את השימוש בה בסביבות קהילתיות12,29. מחקרים עתידיים המשתמשים בשיטה זו צפויים לייצר מידע חשוב חדש על מטבוליזם ויטמין A ודרישות לאורך מחזור החיים, על היעילות הביולוגית של פרוויטמין A קרוטנואידים בתזונה, ועל היעילות והבטיחות של התערבויות לשיפור מצב ויטמין A באוכלוסיות בסיכון לחסר.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

למחבר אין מה לחשוף.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אני מודה לקורנליה לואכל וורוניקה לופז-טרוס על ההכוונה בנושאים שיש לכלול בפרוטוקול זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
אקסלמיקרוסופטמיקרוסופט אקסל
מחשבון מדעי של Texas Instruments TI-30XIISטקסס אינסטרומנטסTI-30XII

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Lietz, G., et al. Current capabilities and limitations of stable isotope techniques and applied mathematical equations in determining whole-body vitamin A status. Food and Nutr. 37, S87-S103 (2016).
  2. Tanumihardjo, S. A., et al. Vitamin A: biomarkers of nutrition for development. Am J Clin Nutr. 94 (2), 658s-665s (2011).
  3. Gannon, B., et al. Biofortified orange maize is as efficacious as a vitamin A supplement in Zambian children even in the presence of high liver reserves of vitamin A: a community-based, randomized placebo-controlled trial. Am J Clin Nutr. 100 (6), 1541-1550 (2014).
  4. Pinkaew, S., Udomkesmalee, E., Davis, C. R., Tanumihardjo, S. A. Vitamin A-fortified rice increases total body vitamin A stores in lactating Thai women measured by retinol isotope dilution: a double-blind, randomized, controlled trial. Am J Clin Nutr. 113 (5), 1372-1380 (2021).
  5. Haskell, M. J., et al. Daily consumption of Indian spinach (Basella alba) or sweet potatoes has a positive effect on total-body vitamin A stores in Bangladeshi men. Am J Clin Nutr. 80 (3), 705-714 (2004).
  6. Jamil, K. M., et al. Daily consumption of orange-fleshed sweet potato for 60 days increased plasma beta-carotene concentration but did not increase total body vitamin A pool size in Bangladeshi women. J Nutr. 142 (10), 1896-1902 (2012).
  7. Tang, G., et al. Green and yellow vegetables can maintain vitamin A body stores in Chinese children. Am J Clin Nutr. 70, 1069-1076 (1999).
  8. Haskell, M. J., Jamil, K. M., Peerson, J. M., Wahed, M. A., Brown, K. H. The paired deuterated retinol dilution technique can be used to estimate the daily vitamin A intake required to maintain a targeted whole body vitamin A pool size in men. J Nutr. 141 (3), 428-432 (2011).
  9. Valentine, A. R., Davis, C. R., Tanumihardjo, S. A. Vitamin A isotope dilution predicts liver stores in line with long-term vitamin A intake above the current Recommended Dietary Allowance for young adult women. Am J Clin Nutr. 98, 1192-1199 (2013).
  10. Gannon, B. M., Tanumihardjo, S. A. Comparisons among Equations Used for Retinol Isotope Dilution in the Assessment of Total Body Stores and Total Liver Reserves. J Nutr. 145 (5), 847-854 (2015).
  11. Engle-Stone, R., et al. Filipino Children with High Usual Vitamin A Intakes and Exposure to Multiple Sources of Vitamin A Have Elevated Total Body Stores of Vitamin A But Do Not Show Clear Evidence of Vitamin A Toxicity. Curr Dev Nutr. 6 (8), nzac115(2022).
  12. Green, M. H., Green, J. B., Ford, J. L. Better Predictions of Vitamin A Total Body Stores by the Retinol Isotope Dilution Method Are Possible with Deeper Understanding of the Mathematics and by Applying Compartmental Modeling. J Nutr. 150 (5), 989-993 (2020).
  13. Oxley, A., et al. Determination of Vitamin A Total Body Stores in Children from Dried Serum Spots: Application in a Low- and Middle-Income Country Community Setting. J Nutr. 151 (5), 1341-1346 (2021).
  14. Tang, G., Qin, J., Dolnikowski, G. G. Deuterium enrichment of retinol in humans determined by gas chromatography electron capture negative chemical ionization mass spectrometry. J Nutr Biochem. 9, 408-414 (1998).
  15. Green, M. H., Green, J. B. Use of Model-Based Compartmental Analysis and Theoretical Data to Further Explore Choice of Sampling Time for Assessing Vitamin A Status in Groups and Individual Human Subjects by the Retinol Isotope Dilution Method. J Nutr. 151 (7), 2068-2074 (2021).
  16. Ford, J. L., Green, J. B., Green, M. H. A Population-Based (Super-Child) Approach for Predicting Vitamin A Total Body Stores and Retinol Kinetics in Children Is Validated by the Application of Model-Based Compartmental Analysis to Theoretical Data. Curr Dev Nutr. 2 (11), nzy071(2018).
  17. Tanumihardjo, S. A. Vitamin A status assessment in rats with 13C4-retinyl acetate and gas chromatogrphy/combustion/isotope ratio mass spectrometry. J Nutr. 130 (11), 2844-2849 (2000).
  18. Institute of Medicine. Dietary reference intakes: vitamin A, vitamin K, arsenic, boron, chromium, copper, iodine, iron, manganese, molybdenum, nickel, silicon, vanadium and zinc. , National Academy Press. Washington, DC. (2001).
  19. Raica, N. Jr, Scott, B. S., Lowry, L., Sauberlich, H. E. Vitamin A concentration in human tissues collected from five areas in the United States. Am J Clin Nutr. 25, 291-296 (1972).
  20. Conditions for Scaling Back Universal Vitamin A Supplementation - Policy Brief. , Global Alliance for Vitamin A, Nutrition International, Helen Keller International, UNICEF. https://www.gava.org/resources-tools/ (2019).
  21. Indicators for assessing vitamin A deficiency and their application in monitoring and evaluating intervention programmes. , World Health Organization. https://www.who.int/nutrition/publications/micronutrients/vitamin_a_deficiency/WHO_NUT_96.10/en/ (1992).
  22. Olson, J. A. Recommended dietary intakes (RDI) of vitamin A in humans. Am J Clin Nutr. 45, 704-716 (1987).
  23. Yoshizumi, T., et al. A simple new formula to assess liver weight. Transplant Proc. 35 (4), 1415-1420 (2003).
  24. Ford, J. L., et al. Use of Model-Based Compartmental Analysis and a Super-Child Design to Study Whole-Body Retinol Kinetics and Vitamin A Total Body Stores in Children from 3 Lower-Income Countries. J Nutr. 150 (2), 411-418 (2020).
  25. Lopez-Teros, V., et al. Use of a Super-child Approach to Assess the Vitamin A Equivalence of Moringa oleifera Leaves, Develop a Compartmental Model for Vitamin A Kinetics, and Estimate Vitamin A Total Body Stores in Young Mexican Children. J Nutr. 147 (12), 2356-2363 (2017).
  26. Lopez-Teros, V., et al. The "Super-Child" Approach Is Applied To Estimate Retinol Kinetics and Vitamin A Total Body Stores in Mexican Preschoolers. J Nutr. 150 (6), 1644-1651 (2020).
  27. Green, M. H., Lopez-Teros, V., Avila-Prado, J., Green, J. B. Direct Use of Plasma or Milk Vitamin A Specific Activity Data to Model Retinol Kinetics and Predict Vitamin A Stores in Theoretical Lactating Women. J Nutr. 152 (12), 2993-2999 (2022).
  28. Olsen, K., et al. Serum retinyl esters are positively correlated with analyzed total liver vitamin A reserves collected from US adults at time of death. Am J Clin Nutr. 108 (5), 997-1005 (2018).
  29. Green, M. H., Ford, J. L., Green, J. B. Inclusion of Vitamin A Intake Data Provides Improved Compartmental Model-Derived Estimates of Vitamin A Total Body Stores and Disposal Rate in Older Adults. J Nutr. 149 (7), 1282-1287 (2019).

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

AAA

מאמרים קשורים