Gebruik van vergelijkingen voor het schatten van de totale voorraad van vitamine A met behulp van stabiele isotoopmethoden

Samenvatting

Het protocol beschrijft vergelijkingen voor het schatten van vitamine A totale lichaamsvoorraden (TBS) met behulp van retinolisotoopverdunningsmethodologie, en er wordt een kort overzicht gegeven over het gebruik van modelgebaseerde compartimentanalyse met een supersubject-studieontwerp voor het schatten van groeps- en individuele TBS.

Samenvatting

Stabiele isotoopmethoden om vitamine A totale lichaamsvoorraden (TBS) kwantitatief te schatten, zijn gebaseerd op het principe van isotoopverdunning. Kort gezegd wordt een enkele orale dosis ²H- of ¹³C-gelabelde vitamine A toegediend aan een individu, en plasmaconcentraties van gelabelde en niet-gelabelde retinol worden gemeten met massaspectrometrie op een vooraf bepaald tijdstip na dosering, meestal 14-21 dagen. TBS wordt berekend met behulp van de retinolisotoopverdunningsvergelijking (RID) of de massabalansvergelijking. De RID- en massabalansvergelijkingen vereisen informatie over retinolspecifieke activiteit in plasma (SA_p; d.w.z. tracer-tracee-ratio), die wordt verkregen uit massaspectrometriemetingen. Beide vergelijkingen vereisen waarden voor coëfficiënten om rekening te houden met absorptie en opslag van de orale dosis stabiele isotoop-gelabelde retinol op het moment van TBS-schatting. Gepubliceerde waarden voor de coëfficiënten kunnen in de vergelijkingen worden gebruikt. Alternatief kan TBS worden bepaald door modelgebaseerde compartimentanalyse van plasmaretinolkinetische data met behulp van WinSAAM Simulation, Analysis, and Modeling software. Kort gezegd kan een supersubject-onderzoeksontwerp met modelgebaseerde compartimentanalyse van plasmaretinolkinetische gegevens worden gebruikt om groeps-TBS- en populatiespecifieke waarden voor de samengestelde coëfficiënt (FaS) te bepalen, die vervolgens wordt gebruikt in de RID-vergelijking om individuele TBS te bepalen. Het supersubject-ontwerp vereist een schatting van de gemiddelde vitamine A-inname in het dieet voor de groep deelnemers, en bloedmonsters op ~11-16 tijdstippen over ~28-91 d, met 5-7 deelnemers per tijdstip, maar elke deelnemer levert slechts 2-3 bloedmonsters. De vitamine A-concentratie van de lever kan worden geschat uit TBS, met een aanname voor het aandeel TBS dat in de lever wordt aangetroffen en een schatting van het levergewicht. De vitamine A-status wordt beoordeeld door de geschatte vitamine A-concentratie in de lever te vergelijken met voorgestelde cutoffwaarden voor het categoriseren van status over het volledige continuüm, van tekort tot overtollige vitamine A-voorraden.

Inleiding

Stabiele isotoopmethoden geven een kwantitatieve schatting van de totale lichaamsreserves van vitamine A (TBS) en kunnen worden gebruikt om de vitamine A-status van kinderen en volwassenen in gemeenschapsomgevingen^{te beoordelen 1}. Omdat ze een kwantitatieve schatting van TBS geven over het volledige continuüm van status, van tekorten tot overtollige voorraden, worden ze beschouwd als de beste indirecte methoden om de vitamine A-status bij mensen te beoordelen¹. Daarentegen worden serumconcentraties van retinol of retinolbindend eiwit vaak gebruikt om de status te beoordelen; echter, ze weerspiegelen de voorraden van het lichaam vitamine A niet, tenzij de voorraden zeer laag zijn, omdat serumretinol onder homeostatische controle staat; Bovendien nemen ze tijdelijk af tijdens ontsteking, wat de interpretatie van resultaten in populaties met hoge infectiecijfers bemoeilijkt². De aangepaste relatieve dosisrespons (MRDR) test geeft een schatting van de adequaatheid van levervitamine A-reserves, maar geeft geen kwantitatieve schatting van leverconcentratie^{vitamine A 2}. Over het algemeen worden stabiele isotoopmethoden gebruikt om het metabolisme van vitamine A te bestuderen en om de impact van vitamine A-interventies in populaties met risico op een tekort^{te schatten} 3,4,5,6,7,8,9,10. Ze zijn ook nuttig om het risico op overmatige vitamine A-voorraden te beoordelen in populaties die zijn blootgesteld aan meerdere bronnen van vitamine A, zoals verrijkte voedingsmiddelen, vitamine A-supplementen met hoge doses en/of micronutriëntenpoeders ^1,11. Deze toepassingen zijn belangrijk om het vitamine A-metabolisme gedurende de levenscyclus beter te begrijpen, de vitamine A-behoefte te verfijnen en de effectiviteit en veiligheid van vitamine A-interventies te beoordelen die gericht zijn op het verbeteren van voeding en gezondheidsuitkomsten bij kinderen en vrouwen in hulpbronnenarme gemeenschappen. TBS wordt geschat met behulp van de retinolisotopenverdunningsmethode (RID) en ofwel de RID-vergelijking of de massabalansvergelijking. Alternatief kan TBS worden geschat door modelgebaseerde compartimentanalyse van plasmaretinolkinetische data met WinSAAM Simulation, Analysis, and Modeling software (www.winsaam.org) met een supersubjectontwerp¹². Kort gezegd vereisen deze methoden 1) het toedienen van een enkele orale dosis stabiele isotoop-gelabelde vitamine A aan deelnemers, 2) het verzamelen van 1-2 bloedmonsters ~14-21 dagen na isotooptoediening voor RID-methoden, (of het afnemen van 2-3 bloedmonsters per deelnemer gedurende 28-91 dagen, en een schatting van de gemiddelde vitamine A-inname in de groep voor modelgebaseerde compartimentanalyse), en 3) toegang tot een geschikte massaspectrometer (GC-C-IRMS, GC/MS, LC/MS/MS) om plasmaconcentraties van gelabelde en niet-gelabelde retinol te meten.

Dit protocol is bedoeld om nieuwe gebruikers van de RID-methodologie te adviseren over hoe TBS te berekenen met behulp van de RID-vergelijking of de massabalansvergelijking. Daarnaast wordt een kort overzicht gepresenteerd over het gebruik van modelgebaseerde compartimentanalyse met een supersubject-studieontwerp om TBS te schatten voor een groep studiedeelnemers en voor individuele deelnemers; echter, details over het uitvoeren van compartimentaire modellering van plasma-retinol kinetische gegevens vallen buiten de reikwijdte van dit manuscript (voor meer informatie over deze benadering, zie Green et ^al.12). Voor een overzicht van vitamine A-methoden voor stabiele isotoopen, zie Lietz et ^al.1.

RID-vergelijking voor het schatten van TBS
De RID-vergelijking wordt gebruikt wanneer een orale dosis stabiele, isotoopgelabelde vitamine A aan een individu wordt toegediend, en LC/MS/MS of GC/MS wordt gebruikt om gelabelde en niet-gelabelde retinol in plasma te meten om retinolspecifieke activiteit in plasma te verkrijgen (d.w.z. tracer-tracer-verhouding in plasma)^13,14. Een enkel bloedmonster is ~14-21 dagen na isotoopdosering nodig om TBS te schatten met behulp van de RID-vergelijking. De onderstaande RID-vergelijking wordt gebruikt om TBS te schatten bij volwassenen en kinderen ¹⁵:

TBS = Fa × S × (1/SA_p)

waarbij TBS μmol vitamine A is, Fa het deel van de orale tracerdosis vitamine A dat wordt opgenomen en aangetroffen in lichaamsvoorraden op tijdstip t, en S de verhouding is van retinolspecifieke activiteit in plasma (SA_p) tot die in opslag (SA_s) op tijdstip t. SA_p is plasma-retinolspecifieke activiteit, uitgedrukt als een fractie van de dosis in plasma: (gelabeld retinol / ongelabeld + gelabeld retinol) in plasma / orale dosis van gelabeld retinol (μmol))¹². Let op dat de bijdrage van niet-gelabeld retinol aan het totale retinol in de noemer verwaarloosbaar is 14-21 dagen na isotoopdosering, wanneer TBS meestal wordt geschat. Voor een gedetailleerde bespreking van de RID-vergelijking, zie Green et ^al.12.

Omdat de coëfficiënten Fa en S in de RID-vergelijking worden vermenigvuldigd, worden ze gewoonlijk aangeduid als de samengestelde coëfficiënt FaS. Gepubliceerde waarden voor de samengestelde Coëfficiënt FaS, gebaseerd op theoretische volwassenen en kinderen met een breed bereik van TBS, zijn beschikbaar op meerdere momenten na isotopdosering (Tabel 1; aangepast van Green en Green¹⁵). Deze waarden kunnen worden gebruikt in de RID-vergelijking om de TBS te berekenen van individuen uit vergelijkbare populaties¹⁵. Alternatief kan modelgebaseerde compartimentanalyse van plasmaretinol kinetische gegevens worden gebruikt om populatiespecifieke waarden te bepalen voor de samengestelde coëfficiënt FaS ^12,16.

Massabalansvergelijking voor het schatten van TBS:
De massabalansvergelijking wordt gebruikt om TBS te berekenen wanneer een orale dosis van ¹³C-gelabelde vitamine A aan een individu wordt toegediend, en GC-C-IRMS wordt gebruikt om ¹³C-verrijking (¹³C/totaal C) in serum^10,17 te meten. De massabalansvergelijking vereist twee bloedmonsters: een basismonster om de natuurlijke abundantie van ¹³C in serum te meten, en een tweede monster 14 dagen na dosering voor de meting van ¹³C-verrijking in serum. Als een onderzoeker echter geïnteresseerd is in het schatten van gemiddelde TBS voor een groep individuen, kan een basisbloedmonster worden uitgevoerd bij 5-6 deelnemers, en kan de gemiddelde ^{abundantie van 13}C voor die individuen worden gebruikt als schatting van de basisabundantie ^{van 13}C in serum voor individuen in de groep. De natuurlijke abundantie van ¹³C is ~1,1%, maar omdat dit kan variëren met het dieet, moet deze nauwkeurig worden gemeten in serum bij de baseline om de post-dosis ¹³C te corrigeren, zoals te zien is in een voorbeeld onder¹⁰. De massabalansvergelijking vereist metingen van isotoopabundantie (¹³C/totaal C) voor: 1) de dosis ^{van 13}C-gelabelde vitamine A (F_a), 2) basis serumretinol (F_b), en 3) post-dosis serumretinol (F_c). De isotoopabundanmetingen worden gebruikt om de tracer-tracer-traceeverhouding te berekenen, en vervolgens TBS. Extra factoren worden in de vergelijking opgenomen om rekening te houden met absorptie en opslag van de dosis ^{van 13}C-gelabelde vitamine A op het moment van TBS-beoordeling. Voor een gedetailleerde bespreking van de massabalansvergelijking, zie Gannon en Tanumihardjo¹⁰.

De hieronder getoonde massabalansvergelijking wordt gebruikt om TBS bij volwassenen of kinderen te schatten:

TBS = a x (1/TTR) x (factor voor absorptie x factor voor opslag)

waarbij TTR de serum-tracer-tracee-verhouding is. De factor a houdt rekening met het verlies van de ¹³C-gelabelde vitamine A-tracer tussen het moment van dosering en bloedafname, en wordt berekend als ^e-kt, waarbij k = ln(2)/halfwaardetijd van retinol, en t = dagen sinds dosering¹⁰. De factor voor opname van de tracer-dosis wordt aangenomen 0,8-1,0 (80%-100%) voor volwassenen, of 0,75-0,9 (75%-90%) voor kinderen^{van 10} jaar. De factor voor opslag (de verhouding van TTR in serum tot voorraad) wordt verondersteld 0,8 te zijn wanneer de vitamine A-inname in de voeding niet wordt gecontroleerd gedurende de 14 dagen tussen dosering en bloedafname, of 1,0 wanneer de vitamine A-inname laag is en de inname^{van 10} keer gecontroleerd is.

Schatting van de leverconcentratie vitamine A
De totale leverreserve van vitamine A kan worden geschat op basis van het aandeel TBS dat in de lever wordt aangetroffen. Er wordt aangenomen dat ~50% van de TBS in de lever zit wanneer de vitamine A-status laag is en ~80% wanneer de vitamine A-status voldoende is; deze aannames zijn gebaseerd op beperkte gegevens waaruit blijkt dat levervitamine A als percentage van het totale lichaamsvitamine A afhankelijk is van vitamine A-status en kan variëren van ~40% tot 90%^18,19. Meer gegevens zijn nodig om te bepalen hoe vitamine A in de lever beter kan worden ingeslagen als percentage van de totale lichaamsvitamine A. Tot die tijd kan de informatie in Tabel 2 nuttig zijn om de vitamine A-status van een studiepopulatie te schatten en te bepalen of een waarde van 50% of 80% moet worden aangenomen. Ook, als de prevalentie van serumretinolconcentraties <0,7 μmol/L ≤10% is bij kinderen van 6-59 maanden, wordt aangenomen dat de vitamine A-status van de bevolking voldoende is; let op dat deze grens overlapt met de WHO-categorie vitamine A-tekort als een milde volksgezondheidsaandoening (Tabel 2)^20,21. De vitamine A-concentratie van de lever wordt berekend uit de totale leverreserves op basis van het levergewicht, dat kan worden geschat op 3% van het lichaamsgewicht voor kinderen en 2,4% van het lichaamsgewicht voor volwassenen^22. Als alternatief kan het levergewicht worden geschat met behulp van het lichaamsoppervlak (BSA) en een voorspellingsvergelijking²³.

Overzicht van modelgebaseerde compartimentanalyse met een supersubjectontwerp om groep- en individuele TBS te schatten
Modelgebaseerde compartimentanalyse kan worden gebruikt om individuele retinolkinetiek te bestuderen met frequente bemonstering, maar is vooral nuttig gebleken in populaties waar frequente steekproeven niet haalbaar zijn, zoals jonge en kleuterleeftijd, en mogelijk zwangere en zogende vrouwen, in hulpbronnenarme gemeenschappen 11,24,25,26,27. Modelgebaseerde compartimentanalyse wordt gebruikt met een supersubject-studieontwerp om TBS te voorspellen voor de groep studiedeelnemers en om populatiespecifieke waarden voor de samengestelde FaS-coëfficiënt te schatten, die vervolgens kan worden gebruikt om TBS van individuele studiedeelnemers te bepalen met de RID-vergelijking ^12,24. Het supersubject-ontwerp wordt in gemeenschapsomgevingen gebruikt om het aantal bloedmonsters dat van elk individu wordt verzameld te minimaliseren:^{12, 24, 26}. Een voorbeeld van het ontwerp is te zien in Tabel 3 voor een studie van 91 dagen met 105 proefpersonen en 16 bloedmonstertijden. In dit voorbeeld neemt elke proefpersoon een enkele orale dosis stabiele isotoop gelabeld vitamine A in, en levert een bloedmonster 14 dagen na dosering om de TBS van elk individu te schatten met behulp van de RID-vergelijking en de modelafgeleide FaS-waarde na 14 dagen; en een tweede bloedmonster bij een van de resterende 15 tijden om de plasma-retinolkinetische gegevens te verkrijgen die nodig zijn voor modelgebaseerde compartimentanalyse. In dit ontwerp zijn er 7 personen toegewezen aan elk van de 15 extra bloedmonstertijden. Over het algemeen wordt 5 deelnemers per tijd als voldoende beschouwd, maar omdat sommige deelnemers een toegewezen bloedmonstertijd missen, wordt ~7 personen per tijd aanbevolen. Plasma wordt geanalyseerd met massaspectrometrie om metingen te verkrijgen van gelabelde en niet-gelabelde retinol, en de fractie van de vitamine A-isotoopdosis in plasma (FD_p) wordt berekend. Kort gezegd wordt het geometrisch gemiddelde FD_{p versus} tijd uitgezet en aangepast aan een compartimentmodel met WinSAAM-software 12,24,26. Een voorbeeld van een 8-compartimentmodel voor de vitamine A-stofwisseling van het hele lichaam is te zien in Figuur 1¹⁵. Het model bevat compartimenten die plasmavitamine A vertegenwoordigen (compartiment 5), en twee uitwisselbare vitamine A-opslagpools (compartimenten 6 (groot) en 7 (klein)). De som van de massa vitamine A in de twee uitwisselbare opslagcompartimenten wordt gebruikt als schatting van TBS:

TBS (μmol) = M(6) + M(7)

waarbij M(I) μmol vitamine A is in compartiment I

Populatiespecifieke waarden voor de coëfficiënten Fa en S kunnen op elk moment (t) worden berekend gedurende de duur van een supersubjectstudie met behulp van de volgende vergelijkingen:^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)]}

waarbij Fa_t het aandeel is van de ingenomen tracer-dosis die op tijd t in de opslag wordt geabsorbeerd en aangetroffen; F(I)_t is een fractie van de tracer-dosis aanwezig in compartiment I op tijdstip t; S_t is specifieke activiteit in plasma vergeleken met opslagen op tijdstip t; SA is retinolspecifieke activiteit in ofwel plasma (p) of opgeslagen (s) op tijdstip t; en M(I) is μmol vitamine A in compartiment I. Zie Green et ^al.12 voor een gedetailleerde bespreking van modelgebaseerde compartimentele analyse.

Protocol

De gegevens zijn hypothetisch; Er waren geen menselijke deelnemers betrokken bij deze studie.

1. TBS-schatting met behulp van de RID-vergelijking

1. Om TBS te schatten met behulp van de RID-vergelijking, gebruik de volgende hypothetische deelnemersgegevens:
   Leeftijd: 25 jaar
   Gelabelde retinolconcentratie in plasma: 0,0163 μmol/L
   Ongelabelde retinolconcentratie in plasma: 1,154 μmol/L
   Orale vitamine A-dosis gelabeld: 6,838 μmol RE
   Gepubliceerde samengestelde coëfficiënt FaS op 14 dagen¹⁵: 0,727
   OPMERKING: De hoeveelheid vitamine A-isotoopdosis is gebaseerd op de vitamine A-activiteit van de gelabelde vitamine A-verbinding (meestal ²H- of ¹³C-gelabeld retinylacetaat) en wordt uitgedrukt als μmol retinolequivalent (RE). Als ^{bijvoorbeeld 2}H 6-retinylacetaat wordt gebruikt voor orale dosering en een dosis van 2000 μg RE gewenst is, wordt de dosis ²H_{6-retinylacetaat} berekend op basis van de molecuulgewichten van ²H_{6-retinylacetat} (328,49 μg/μmol) en ²H_6-retinol (292,49 μg/μmol): 2000 x (328,49/292,49) = 2246 μg ²H₆-Retinylacetaat. De dosis van 2000 μg RE uitgedrukt in μmol wordt berekend door de dosis (μg RE) te delen door het molecuulgewicht van ²H 6-retinol: 2000/292,49 = 6,838 μmol.
2. Bereken SA_p met behulp van de onderstaande vergelijking:
   SA_p = [gelabeld retinol / (gelabeld retinol + niet-gelabeld retinol) in plasma] / dosis (μmol)
   Gebruik bovenstaande deelnemersgegevens om de vergelijking op te lossen:
   SA_p = [0,0163 / (0,0163 + 1,154)] / 6,838 = 0,0020 μmol
3. Bereken TBS met behulp van de onderstaande RID-vergelijking:
   TBS = FaS x (1/SA_p)
   Gebruik de hierboven genoemde deelnemersgegevens om de FaS-waarde te verkrijgen, en de berekende SA_p-waarde uit stap 2:
   TBS = 0,727 x (1/ 0,0020) = 364 μmol

2. TBS-schatting met behulp van de massabalansvergelijking

1. Om TBS te schatten met behulp van de massabalansvergelijking, gebruik de volgende hypothetische deelnemersgegevens:
   Leeftijd: 4 jaar
   F_a (2 koolstofsoorten gelabeld plus natuurlijke abundantie): 0,11
   F_b: 0,010745
   F_c: 0,0110476
   Toegepaste tracerdosis: 1,0 μmol RE
   Factoren voor absorptie en opslag:
   Absorptie: 0,8
   Opslag: verhouding van TTR in serum tot lever (dieet niet gecontroleerd): 0,8
   OPMERKING: ¹³C 2-gelabelde vitamine A wordt gebruikt voor dosering, en de isotoopabundantie van de dosis (F_a) wordt berekend als: ([¹³C₂] gelabeld in synthese + natuurlijke abundantie (¹³C/20C totaal)¹⁰. De aangenomen absorptiewaarde in dit voorbeeld is 0,8; een waarde tussen 0,8-1,0 kan worden gekozen op basis van factoren die de opname van vitamine A in de studiepopulatie kunnen beïnvloeden (d.w.z. ontstekings-/infectiepercentages kunnen de opname¹ verminderen). Let op dat F_a hier niet hetzelfde is als de coëfficiënt Fa in de RID-vergelijking.
2. Bereken de Tracer-tot-Tracee Ratio (TTR) met behulp van de onderstaande vergelijking:
   TTR = (F_{c-F b})/(F_{a-F c})
   waar, F_a = ¹³C isotoopabundantie in de ¹³C-gelabelde vitamine A-dosis; F_b = ¹³C isotoopabundantie van serumretinol bij baseline; F_c = ¹³C isotoopabundantie van serumretinol na dosering
   Gebruik de waarden voor F_a, F_b en F_c uit de bovenstaande deelnemersgegevens om TTR te berekenen:
   TTR = (0,0110476 - 0,010745) / (0,11 - 0,0110476) = 0,003058035
3. Bereken vervolgens 1/TTR
   1/TTR = 1 / 0,003058035 = 327,01
4. Bereken vervolgens de factor a met behulp van de onderstaande vergelijking:
   factor a = ¹³C-gelabelde vitamine A-dosis (μmol) x ^e-kt
   1. Bereken eerst k met behulp van de onderstaande vergelijking:
      k=ln(2)/halfwaardetijd van retinol
      De natuurlijke logaritme van 2 (ln(2)) is gelijk aan 0,693147181; De halfwaardetijd van retinol wordt geschat op 32 dagen* voor kinderen; Met deze informatie bereken je k
      k= 0.693147181 / 32 = 0.021660849
      *geschatte waarden worden gebruikt voor de halfwaardetijd van retinol (32 tot 136 d voor kinderen; 140 d voor volwassenen); Of waarden kunnen worden geschat op basis van de snelheid van afname van de tracer-dosis bij personen in een controlegroep tijdens de studie ^3,10.
   2. Vervolgens bereken je ^e-kt, waarbij t tijd is (dagen sinds isotoopdosering; t = 14 dagen voor de massabalansvergelijking). Gebruik deze informatie met de berekende waarde voor k uit stap 4.1:
      ^e-kt = ^{e-0,02166 x 14} = 0,738413073
   3. Tot slot bereken je factor a, met behulp van de onderstaande vergelijking, de hoeveelheid isotoopdosis uit de deelnemersgegevens hierboven (1,0 μmol), en de berekende waarde voor ^e-kt
      factor a = ¹³C-gelabelde vitamine A-dosis (μmol) x ^e-kt
      factor a = 1,0 x 0,738413073 = 0,738413073
5. Bereken TBS met behulp van de massabalansvergelijking hieronder weergegeven:
   TBS = een x (1/TTR) x factor voor absorptie x factor voor opslag
   Gebruik de berekende factor a (0,738413073) en de berekende 1/TTR-waarde (327) uit de bovenstaande stappen, en de vaste waarden voor absorptie (0,8) en opslag (0,8):
   TBS = 0,738413073 x 327 x 0,8 x 0,8 = 155 μmol

3. Lever vitamine A-schatting

1. Om de totale leverreserves van vitamine A en de vitamine A-concentratie van de lever te berekenen, gebruik je de volgende deelnemersgegevens:
   Leeftijd: 25 jaar
   Gewicht: 61,0 kg
   Hoogte: 156,8 cm
   TBS: 364 μmol (geschat door RID)
   De prevalentie van plasmaretinolconcentraties <0,7 μmol/L in de onderzoekspopulatie is <2%.
2. Bereken eerst het levergewicht op basis van het lichaamsoppervlak (BSA) met behulp van de onderstaande vergelijking:
   BSA (m²) = sqrt [lichaamsgewicht (kg) x lengte (cm)/3600]
   Gebruik de bovenstaande deelnemersgegevens om BSA te berekenen:
   BSA (m²) = sqrt [61,0 x 156,8/3600] = 1,63 m²
3. Vervolgens bereken je het levergewicht met de juiste vergelijking hieronder en de berekende BSA-waarde hierboven:
   Als het lichaamsoppervlak (BSA) <1 is:
   Levergewicht (g) = 772 (g/m²) x lichaamsoppervlak (BSA) - 38
   Als het lichaamsoppervlak (BSA) ≥1 is:
   Levergewicht (g) = 772 (g/m²) x lichaamsoppervlak (BSA)
   Bereken de BSA met behulp van de onderstaande vergelijking; (let op dat BSA ≥1 is uit stap 2 hierboven):
   Levergewicht (g) = 772 (g/m²) x lichaamsoppervlak (BSA)
   Levergewicht (g) = 772 (g/m²) x 1,63 m² = 1258 g
4. Tot slot bereken je de vitamine A-concentratie van de lever met behulp van de onderstaande vergelijking:
   Levervitamine A-concentratie = TBS (μmol) * aandeel TBS gevonden in lever/levergewicht (g)
   Gebruik de TBS-waarde uit de bovenstaande deelnemersgegevens (364 μmol), en een aangenomen waarde van 0,8 voor het aandeel TBS dat in de lever wordt gevonden (vitamine A-status van de studiepopulatie wordt verondersteld voldoende te zijn op basis van de prevalentie van laag serumretinol <2%) en de berekende levergewichtswaarde (1258 g) hierboven:
   Leverconcentratie vitamine A = 364 μmol * 0,8 / 1258 = 0,232 μmol/g lever

4. Modelvoorspelde TBS voor de groep

1. Om modelvoorspelde TBS voor de groep (studiepopulatie) te berekenen met behulp van een supersubject-studieontwerp, gebruik je de volgende hypothetische modelleringsresultaten van een supersubject-studie uitgevoerd onder vrouwen van vruchtbare leeftijd (voor details over deze benadering, zie Green et ^al.15):
   Hypothetische modeloutput:
   M(6) = 973,281 μmol
   M(7) = 55,7646 μmol
2. Bereken TBS voor de groep met behulp van de supersubjectmodel die is gegeven en de onderstaande vergelijking:
   TBS = M(6) + M(7)
   Gebruik de massa vitamine A in compartimenten 6 en 7 (uit modeloutput):
   TBS = 973,281 + 55,7646 = 1029 μmol
   OPMERKING: Een voorbeeld van hoe waarden voor de samengestelde Coëfficiënt FaS op basis van modeloutput berekend kunnen worden, valt buiten de reikwijdte van dit overzicht. Voor meer informatie, zie Green et ^al.12,15.

Resultaten

Dit protocol presenteert voorbeelden van hoe TBS kwantitatief kan worden inberekend bij volwassenen of kinderen met behulp van de retinolisotoopverdunningsmethode en de RID-vergelijking of de massabalansvergelijking. De RID-vergelijking wordt gebruikt wanneer ²H- of ¹³C-gelabelde vitamine A wordt gebruikt voor dosering, en LC/MS/MS of GC/MS wordt gebruikt om plasmaconcentraties van gelabelde en niet-gelabelde retinol te meten. De RID-vergelijking vereist informatie over de specifieke activiteit van plasmaretinol (tracer-naar-tracer-verhouding) met behulp van massaspectrometriemetingen, de orale dosis gelabelde vitamine A (μmol RE), en een waarde voor de samengestelde coëfficiënt FaS. Gepubliceerde waarden voor de samengestelde Coëfficiënt FaS zijn beschikbaar; Alternatief kunnen populatiespecifieke waarden worden geschat door modelgebaseerde compartimentaire modellering van plasmaretinolkinetische gegevens. De RID-vergelijking wordt meestal toegepast ~14 tot 21 dagen na dosering, maar kan later worden toegepast als er een overeenkomstige waarde voor de samengestelde Coëfficiënt FaS beschikbaar is. De waarde van TBS voor het hier getoonde voorbeeld was 364 μmol.

De massabalansvergelijking wordt gebruikt wanneer ¹³C-gelabelde vitamine A wordt gebruikt voor dosering, en GC-C-IRMS wordt gebruikt om de isotopenabundantie van ¹³C in plasma te meten. De massabalansvergelijking vereist de tracer-traceeverhouding (gemeten ^{met 13}C isotoopabundantie in plasma) en waarden voor factoren (coëfficiënten) om rekening te houden met absorptie en opslag van de dosis ^{van 13}C-gelabelde vitamine A op het moment van TBS-beoordeling. Gepubliceerde waarden voor de coëfficiënten zijn beschikbaar voor gebruik in de vergelijking. De massabalansvergelijking wordt toegepast 14 dagen na de dosering. De waarde van TBS voor het hier getoonde voorbeeld was 155 μmol.

Modelgebaseerde compartimentanalyse van plasmaretinolkinetische data met een supersubjectontwerp wordt gebruikt om TBS voor een groep studiedeelnemers te schatten en om waarden voor de coëfficiënt FaS te bepalen voor latere bepaling van TBS voor individuele deelnemers. TBS voor de groep wordt berekend als de massa vitamine A in de verwisselbare vitamine A-opslagpools van het lichaam; en TBS voor individuele deelnemers wordt berekend 14 dagen na dosering en/of op latere momenten met behulp van de plasmaretinol-specifieke activiteitswaarde (SA_p) van elke deelnemer en de overeenkomstige modelafgeleide waarde voor de FaS-coëfficiënt op het gekozen tijdstip met de RID-vergelijking. De waarde van TBS voor het hier getoonde voorbeeld was 1029 μmol.

TBS-resultaten kunnen worden geïnterpreteerd door TBS om te zetten naar levervitamine A-concentratie en levervitamine A-concentraties te vergelijken met cutoffwaarden om vitamine A-status over het continuüm heen te categoriseren; Let op dat de grenswaarden van tekortschieten tot giftige winkels die in 2015 zijn voorgesteld, waarschijnlijk zullen worden aangepast naarmate er meer gegevens beschikbaar komen². De leverconcentratie vitamine A voor het hier getoonde voorbeeld was 0,232 μmol/g lever

Figuur 1: Compartimentmodel voor het vitamine A-metabolisme van het hele lichaam bij mensen. Cirkels stellen compartimenten voor; de rechthoeken zijn vertragingselementen; pijlen tussen componenten zijn fractionele overdrachtscoëfficiënten [L(I,J)s, oftewel het aandeel retinol in compartiment J dat elke dag naar compartiment I wordt overgedragen] en vertragingstijden [DT(I)s, of dagen doorgebracht in vertragingselement I]. Compartiment 1 is de plaats waar inmiddels ingenomen tracer (*) en vitamine A uit het dieet [U(1)] worden geïntroduceerd. Componenten 1 - 4 vertegenwoordigen vertering, absorptie en chylomicronverwerking tot opname door hepatocyten (compartiment 4), met daaropvolgende afgifte van retinol gebonden aan het retinolbindend eiwit in plasmacompartiment 5, de plaats van bemonstering (driehoek). Component 8 maakt onomkeerbare opname van plasmaretinol mogelijk door weefsels waaruit retinol niet wordt gerecycled. Retinol in plasma kan ook met vitamine A worden uitgewisseld in 2 extravasculaire pools (een groter compartiment 6 en een kleiner compartiment 7), waarbij compartimenten 6 en 8 de plaatsen zijn van onomkeerbaar verlies uit het systeem. VA = vitamine A. Dit cijfer werd aangepast van¹⁵. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Tabel 1: Geschatte waarden voor de samengestelde Coëfficiënt FaS voor theoretische volwassenen en kinderen op geselecteerde tijdstippen. 14 dagen of later wordt aanbevolen om de RID-vergelijking toe te passen voor de schatting van TBS bij volwassenen. Afkortingen: GM = geometrisch gemiddelde; NA = niet van toepassing. Deze tabel is aangepast van¹⁵. Klik hier om deze tabel te downloaden.

Tabel 2: Populatieprevalentiegrens voor vitamine A-tekort. Afkortingen: VAD = vitamine A-tekort; MRDR = aangepaste relatieve dosisresponstest; WIE = Wereldgezondheidsorganisatie. Deze tabel is aangepast van²¹. Klik hier om deze tabel te downloaden.

Tabel 3: Aantal deelnemers per tijd voor een 91-daagse supersubject-studie. Bloedmonsters worden bij alle deelnemers (n=105) op dag 14 uitgevoerd, en elke deelnemer wordt willekeurig toegewezen aan een tweede tijdstip tijdens de 91-daagse studie, zodat er minstens 7 deelnemers per keer zijn en elke deelnemer in totaal 2 bloedmonsters aflevert. Klik hier om deze tabel te downloaden.

Discussie

Samenvattend bieden stabiele isotoopmethoden kwantitatieve schattingen van TBS bij volwassenen en kinderen en kunnen ze worden toegepast in gemeenschapsomgevingen¹. TBS van volwassenen en kinderen kan worden geschat met behulp van retinolisotoopverdunningsmethodologie met ofwel de RID-vergelijking of de massabalansvergelijking. Hoewel beide vergelijkingen gebaseerd zijn op het principe van isotoopverdunning, zijn er enkele verschillen. Kort gezegd vereist de RID-vergelijking één enkel bloedmonster en wordt toegepast na ~14-21 dagen, maar kan ook later worden toegepast als er een overeenkomstige waarde voor de samengestelde Coëfficiënt FaS beschikbaar is. Gepubliceerde waarden voor de samengestelde Coëfficiënt FaS zijn op verschillende momenten na dosering beschikbaar voor gebruik in de RID-vergelijking¹⁵; alternatief kunnen populatiespecifieke waarden worden bepaald met modelgebaseerde compartimentanalyse. De massabalansvergelijking vereist 2 bloedmonsters, één bij de uitgangslijn en de andere 14 dagen na dosering. Zoals eerder vermeld, kan als het gemiddelde TBS voor een groep wordt geschat, een basisbloedmonster worden gedaan bij 5-6 deelnemers, en kan de gemiddelde ^{abundantie van 13}C voor die individuen worden gebruikt als schatting van de basisabundantie ^{van 13}C in serum.

Bij het toepassen van de RID-vergelijking zijn belangrijke overwegingen het uitdrukken van de dosis als vitamine A-activiteit (μmol RE) in plaats van μmol gelabelde retinylester, en als gepubliceerde waarden voor de coëfficiënt FaS worden gebruikt, is het belangrijk FaS-waarden te selecteren die afkomstig zijn van een vergelijkbare populatie (kinderen of volwassenen) en die overeenkomen met het tijdstip (studiedag) waarop SA_p werd gemeten om TBS te schatten. Bij het toepassen van de massabalansvergelijking is het cruciaal om rekening te houden met de natuurlijke abundantie van ¹³C in de dosis van ¹³C-gelabelde vitamine A, en om de post-dosis serum ¹³C abundantie te corrigeren voor de natuurlijke abundantie van ¹³C in serum bij de basislijn om nauwkeurige schattingen van TBS¹⁰ te verkrijgen.

Modelgebaseerde compartimentaire modellering wordt gebruikt met een supersubject-studieontwerp in gemeenschapsomgevingen om groeps-TBS en populatiespecifieke waarden voor de samengestelde Coëfficiënt FaS te schatten gedurende de duur van het onderzoek^12,24. Een voordeel van deze aanpak is dat de modelafgeleide waarden voor de samengestelde coëfficiënt FaS waarschijnlijk een nauwkeurigere schatting van TBS voor individuen in de groep geven dan een gepubliceerde waarde die afkomstig is van een andere populatie. Deze aanpak biedt ook meer flexibiliteit voor de timing van bloedmonsters in veldstudies. Als een deelnemer bijvoorbeeld niet beschikbaar is op het toegewezen moment voor de RID-bloedafname, kan het bloedmonster later worden afgenomen en kan de overeenkomstige, modelafgeleide waarde voor de samengestelde Coëfficiënt FaS worden gebruikt in de RID-vergelijking om hun TBS ^12,24 te schatten.

TBS-resultaten kunnen worden geïnterpreteerd door TBS om te zetten naar levervitamine A-concentratie en waarden te vergelijken met voorgestelde cutoffs voor levervitamine A-concentratie om vitamine A-status over het volledige continuüm te categoriseren, van tekorten tot toxische voorraden². Hoewel de voorgestelde cutoffs suggereerden dat >1 μmol/g lever duidt op hypervitaminose A, toonden recente studies geen bijwerkingen aan tussen 1-3 μmol/g, en dat histopathologische veranderingen optreden bij >3 μmol/g^11,28. Er is meer gegevens nodig over vitamine A-concentraties in de lever en hun fysiologische effecten bij mensen om de afkapwaarden voor subtoxische en toxische statuscategorieën te verfijnen.

Hoewel stabiele isotoopbenaderingen voor het beoordelen van vitamine A-status kwantitatieve schattingen van TBS bieden en als de beste methoden worden beschouwd om de status te beoordelen, worden ze nog niet breed gebruikt vanwege de relatief hoge kosten vergeleken met andere beoordelingsmethoden en beperkte toegang tot: stabiele isotoop-gelabelde vitamine A en expertise voor het bereiden en toedienen van doses; massaspectrometrie en expertise voor het uitvoeren van plasma-analyses; expertise in studieontwerp en toepassing van vergelijkingen voor het schatten van TBS; en expertise in modelgebaseerde compartimentanalyse van plasma-retinol kinetische data. Voor nieuwe gebruikers is deskundige consultatie/samenwerking cruciaal tijdens de planning, implementatie en analysefase van een studie om succes te waarborgen.

Ondanks uitdagingen zijn er de afgelopen jaren vooruitgang geboekt in de methodologie van stabiele isotoopen die het gebruik ervan in gemeenschapsomgevingen^hebben vergemakkelijkt ^12,29. Toekomstige studies die deze methodologie toepassen, zullen waarschijnlijk belangrijke nieuwe informatie opleveren over het metabolisme en de behoeften van vitamine A gedurende de levenscyclus, de bioeffectiviteit van voedingsprovitamine A-carotenoïden, en de effectiviteit en veiligheid van interventies om de vitamine A-status te verbeteren bij populaties met risico op tekort.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Excel	Microsoft	Microsoft Excel
Texas Instruments TI-30XIIS Scientific Calculator	Texas Instruments	TI-30XIIS