Uso de Equações para Estimar os Estoques Corporais Totais de Vitamina A usando Métodos de Isótopos Estáveis

Resumo

O protocolo descreve equações para estimar os estoques totais do corpo de vitamina A (TBS) usando a metodologia de diluição de isótopos de retinol, e uma breve visão geral é apresentada sobre o uso de análise compartimental baseada em modelos com um desenho de estudo super-sujeito para estimar TBS de grupo e indivíduo.

Resumo

Métodos de isótopos estáveis para estimar quantitativamente os estoques totais de vitamina A (TBS) baseiam-se no princípio da diluição de isótopos. Resumidamente, uma única dose oral de ^{vitamina A marcada com 2}H- ou ¹³C é administrada a um indivíduo, e concentrações plasmáticas de retinol marcado e não marcado são medidas por espectrometria de massa em um tempo pré-especificado após a dosagem, geralmente entre 14 e 21 dias. O TBS é calculado usando a equação de diluição de isótopos do retinol (RID) ou a equação do balanço de massa. As equações de RID e balanço de massa requerem informações sobre a atividade específica do retinol no plasma (SA_p; ou seja, razão traçador-traço), que é obtida por meio de medições por espectrometria de massas. Ambas as equações exigem valores de coeficientes para considerar a absorção e o armazenamento da dose oral de retinol marcado com isótopos estáveis no momento da estimativa do TBS. Valores publicados para os coeficientes podem ser usados nas equações. Alternativamente, o TBS pode ser determinado por análise compartimental baseada em modelos de dados cinéticos de retinol do plasma usando o software WinSAAM Simulation, Analysis, and Modeling. Resumidamente, um desenho de estudo super-sujeito com análise compartimental baseada em modelos de dados cinéticos de retinol plasmático pode ser usado para determinar valores de TBS de grupo e específicos da população para o coeficiente composto (FaS), que é posteriormente usado na equação RID para determinar TBS individuais. O desenho super-sujeito exige uma estimativa da ingestão média de vitamina A na dieta para o grupo de participantes, e coleta de sangue em ~11-16 pontos de tempo ao longo de ~28-91 dias, com 5-7 participantes/ponto de tempo, mas cada participante fornece apenas 2-3 amostras de sangue. A concentração de vitamina A no fígado pode ser estimada a partir da TBS, usando uma suposição para a proporção de TBS encontrada no fígado e uma estimativa do peso do fígado. O status da vitamina A é avaliado comparando a concentração estimada de vitamina A no fígado com os valores de corte propostos para categorizar o status ao longo de todo o continuum, desde reservas deficientes até excesso de vitamina A.

Introdução

Métodos de isótopos estáveis fornecem uma estimativa quantitativa das reservas totais de vitamina A no corpo (TBS) e podem ser usados para avaliar o status de vitamina A de crianças e adultos em ambientes^{comunitários 1}. Como fornecem uma estimativa quantitativa da TBS em todo o continuum de status, desde reservas deficientes até excedentes, são consideradas os melhores métodos indiretos para avaliar o status da vitamina A em^{humanos 1}. Em contraste, concentrações séricas de retinol ou proteína de ligação ao retinol são comumente usadas para avaliar o status; no entanto, eles não refletem as reservas corporais de vitamina A, a menos que estejam muito baixas, pois o retinol sérico está sob controle homeostático; além disso, eles diminuem transitoriamente durante a inflamação, complicando a interpretação dos resultados em populações com altas taxas^{de infecção 2}. O teste de resposta à dose relativa modificada (MRDR) fornece uma estimativa da adequação das reservas de vitamina A do fígado, mas não fornece uma estimativa quantitativa^{da concentração} 2 de vitamina A do fígado. Geralmente, métodos de isótopos estáveis são usados para estudar o metabolismo da vitamina A e estimar o impacto das intervenções com vitamina A em populações com risco de deficiência 3,4,5,6,7,8,9,10. Eles também são úteis para avaliar o risco de reservas excessivas de vitamina A em populações expostas a múltiplas fontes de vitamina A, como alimentos fortificados, suplementos de vitamina A em alta dose e/ou pós de^{micronutrientes 1,11}. Essas aplicações são importantes para compreender melhor o metabolismo da vitamina A ao longo do ciclo de vida, refinar as necessidades de vitamina A e avaliar a eficácia e segurança das intervenções com vitamina A que visam melhorar a nutrição e os resultados de saúde entre crianças e mulheres em idade reprodutiva em comunidades com poucos recursos. A TBS é estimada usando a metodologia de diluição de isótopos de retinol (RID) e a equação RID ou a equação do balanço de massa. Alternativamente, o TBS pode ser estimado por análise compartimental baseada em modelos de dados cinéticos de retinol do plasma usando o software WinSAAM Simulation, Analysis, and Modeling (www.winsaam.org) com um projeto^{super-sujeito 12}. Resumidamente, esses métodos exigem 1) administração de uma dose oral única de vitamina A marcada com isótopos estáveis aos participantes, 2) coleta de 1-2 amostras de sangue ~14-21 dias após a administração de isótopos para métodos de RIM, (ou coleta de 2-3 amostras de sangue por participante durante 28-91 dias, e uma estimativa da ingestão média de vitamina A na dieta do grupo para análise compartimental baseada em modelos), e 3) acesso a um espectrômetro de massa apropriado (GC-C-IRMS, GC/MS, LC/MS/MS) para medir as concentrações plasmáticas de retinol marcado e não marcado.

Este protocolo tem como objetivo fornecer orientações para novos usuários da metodologia RID sobre como calcular TBS usando tanto a equação RID quanto a equação do balanço de massa. Além disso, é apresentada uma breve visão geral sobre o uso da análise compartimental baseada em modelos com um desenho de estudo super-sujeito para estimar a TBS para um grupo de participantes do estudo e para participantes individuais; no entanto, detalhes sobre a modelagem compartimental de dados cinéticos do retinol plasmático estão além do escopo deste manuscrito (para mais informações sobre essa abordagem, veja Green et ^al.12). Para uma visão geral dos métodos de isótopos estáveis da vitamina A, veja Lietz et ^al.1.

Equação RID para estimativa de TBS
A equação RID é usada quando uma dose oral de vitamina A marcada com isótopos estáveis é administrada a um indivíduo, e LC/MS/MS ou GC/MS é usada para medir retinol marcado e não marcado no plasma para obter atividade específica de retinol no plasma (SA_p) (ou seja, razão traçador-traço no plasma^)13,14. Uma única amostra de sangue ~14-21 dias após a dosagem do isótopo é necessária para estimar o TBS usando a equação do DRI. A equação RID mostrada abaixo é usada para estimar TBS em adultos e ^{crianças 15}:

TBS = Fa × S × (1/_{SA p})

onde TBS é μmol de vitamina A, Fa é a fração da dose oral de vitamina A que é absorvida e encontrada nas reservas do corpo no tempo t, e S é a razão entre a atividade específica do retinol no plasma (SA_p) e a das reservas (SA₎ no tempo t. A SA_p é a atividade específica do retinol plasmático, expressa como fração da dose no plasma: (retinol marcado / não marcado + retinol marcado) no plasma / dose oral de retinol marcado (μmol)¹². Note que a contribuição do retinol não marcado para o retinol total no denominador é desprezível de 14 a 21 dias após a dosagem de isótopos, quando geralmente se estima a TBS. Para uma discussão detalhada da equação do DRI, veja Green et ^al.12.

Como os coeficientes Fa e S são multiplicados na equação RID, eles são comumente chamados de coeficiente composto FaS. Valores publicados para o coeficiente composto FaS, baseados em adultos e crianças teóricos com uma ampla variedade de TBS, estão disponíveis em múltiplos períodos após a dosagem de isótopos (Tabela 1; adaptada de Green e^{Green 15}). Esses valores podem ser usados na equação RID para calcular a TBS de indivíduos de populações^{semelhantes 15}. Alternativamente, a análise compartimental baseada em modelos dos dados cinéticos do retinol do plasma pode ser usada para determinar valores específicos da população para o coeficiente composto FaS ^12,16.

Equação do balanço de massa para estimar TBS:
A equação do balanço de massa é usada para calcular a TBS quando uma dose oral de ^{vitamina A marcada com C}é administrada a um indivíduo, e o GC-C-IRMS é usado para medir o enriquecimento ^{de 13}C (¹³C/C total) no^{soro 10,17}. A equação do balanço de massa requer duas amostras de sangue: uma amostra de base para medir a abundância natural de ¹³C no soro, e uma segunda amostra 14 dias após a dosagem para medição do ^{enriquecimento de 13}C no soro. No entanto, se um pesquisador estiver interessado em estimar a média de TBS para um grupo de indivíduos, a coleta de sangue inicial pode ser feita em 5-6 participantes, e a abundância média ^{de 13}C para esses indivíduos pode ser usada como estimativa da abundância inicial ^{de 13}C no soro para indivíduos do grupo. A abundância natural de ¹³C é ~1,1%, mas como isso pode variar com a dieta, deve ser medida com precisão no soro no início da dose para corrigir a abundância ^{pós-dose de 13}C, como mostrado em um exemplo abaixo de¹⁰. A equação do balanço de massa exige medições da abundância de isótopos (¹³C/C total) para: 1) a dose de ¹³vitamina A marcada com C (_{Ff a}), 2) retinol sérico de base (F_b) e 3) retinol sérico pós-dose (F_c). As medições de abundância de isótopos são usadas para calcular a razão traçador-traço e, posteriormente, a TBS. Fatores adicionais são incluídos na equação para levar em conta a absorção e armazenamento da dose de ^{vitamina A marcada com 13}C no momento da avaliação da TBS. Para uma discussão detalhada da equação do balanço de massa, veja Gannon e Tanumihardjo¹⁰.

A equação de balanço de massa mostrada abaixo é usada para estimar a TBS em adultos ou crianças:

TBS = a x (1/TTR) x (fator para absorção x fator para armazenamento)

onde TTR é a razão traçador sérico para traço. O fator a leva em conta a perda do traçador de vitamina A marcado com ¹³C, entre o momento da dosagem e a amostragem de sangue, e é calculado como ^e-kt, onde k = ln(2)/meia-vida do retinol, e t = dias desde a dose¹⁰. O fator para absorção da dose rastreadora é assumido como 0,8-1,0 (80%-100%) para adultos, ou 0,75-0,9 (75%-90%) para crianças^{de 10} anos. O fator de armazenamento (a proporção de TTR no soro para as reservas) é assumido como 0,8 quando a ingestão de vitamina A na dieta não é controlada durante o período de 14 dias entre a dosagem e a coleta de sangue, ou 1,0 quando a ingestão de vitamina A na dieta é baixa e controlada¹⁰.

Estimativa da concentração de vitamina A no fígado
A reserva total de vitamina A no fígado pode ser estimada com base na proporção de TBS encontrada no fígado. Presume-se que ~50% da TBS está no fígado quando o status de vitamina A está baixo e ~80% quando o status de vitamina A é suficiente; Essas suposições se baseiam em dados limitados que mostram que a vitamina A hepática, como porcentagem da vitamina A total do corpo, depende do status de vitamina A e pode variar de ~40% a 90%^18,19. Mais dados são necessários para determinar como estimar melhor a vitamina A do fígado como porcentagem da vitamina A total do corpo. Até lá, as informações da Tabela 2 podem ser úteis para estimar o status de vitamina A de uma população estudada e determinar se assumir um valor de 50% ou 80%. Além disso, se a prevalência de concentrações séricas de retinol <0,7 μmol/L for ≤10% entre crianças de 6 a 59 meses de idade, o status de vitamina A da população é considerado adequado; observe que esse corte se sobrepõe à categoria da OMS de deficiência de vitamina A como um problema leve de saúde pública (Tabela 2)^20,21. A concentração de vitamina A no fígado é calculada a partir das reservas totais do fígado com base no peso do fígado, que pode ser estimado em 3% do peso corporal das crianças e 2,4% do peso corporal dos adultos^{com 22} anos. Alternativamente, o peso do fígado pode ser estimado usando a área de superfície corporal (BSA) e uma equação de^{predição 23}.

Visão geral da análise compartimental baseada em modelos com um design de super-sujeito para estimar TBS de grupos e individuais
A análise compartimental baseada em modelos pode ser usada para estudar a cinética individual do retinol com amostragem frequente, mas tem se mostrado especialmente útil em populações onde a amostragem frequente não é viável, como crianças pequenas e em idade pré-escolar, e possivelmente mulheres grávidas e lactantes, em ambientes comunitários com poucos recursos 11,24,25,26,27. A análise compartimental baseada em modelos é usada com um desenho de estudo super-sujeito para prever a TBS para o grupo de participantes do estudo e para estimar valores populacionais específicos para o coeficiente composto FaS, que podem então ser usados para determinar a TBS dos participantes individuais do estudo com a equação^{RID 12,24}. O design super-sujeito é usado em ambientes comunitários para minimizar o número de amostras de sangue coletadas de cada^{indivíduo 12, 24, 26}. Um exemplo do desenho é mostrado na Tabela 3 para um estudo de 91 dias com 105 participantes e 16 períodos de coleta de sangue. Neste exemplo, cada participante ingere uma única dose oral de vitamina A marcada como isótopo estável e fornece uma amostra de sangue 14 dias após a dosagem para estimar o TBS de cada indivíduo usando a equação RID, com o valor de FaS derivado do modelo em 14 dias; e uma segunda amostra de sangue em um dos 15 momentos restantes para obter os dados cinéticos do retinol plasmático necessários para análise compartimental baseada em modelos. Neste desenho, são 7 indivíduos designados para cada um dos 15 horários adicionais de coleta de sangue. Geralmente, 5 participantes por tempo são considerados suficientes, mas como alguns podem perder um horário designado para coleta de sangue, recomenda-se ~7 indivíduos por vez. O plasma é analisado por espectrometria de massas para obter medições de retinol marcado e não marcado, e a fração da dose de isótopo de vitamina A no plasma (FD_p) é calculada. Resumidamente, a média geométrica_{FD p} versus o tempo é plotada e ajustada a um modelo compartimental usando o software^WinSAAM 12,24,26. Um exemplo de modelo de 8 compartimentos para o metabolismo da vitamina A do corpo inteiro é mostrado na Figura 1¹⁵. O modelo inclui compartimentos que representam a vitamina A plasmática (compartimento 5) e dois reservatórios de vitamina A intercambiáveis (compartimentos 6 (grande) e 7 (pequeno)). A soma da massa da vitamina A nos dois compartimentos de armazenamento intercambiáveis é usada como estimativa do TBS:

TBS (μmol) = M(6) + M(7)

onde M(I) é μmol vitamina A no compartimento I

Valores específicos da população para os coeficientes Fa e S podem ser calculados a qualquer momento (t) durante a duração de um estudo de supersujeitos usando as seguintes equações^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)]}

onde Fa_t é a fração da dose de traçador ingerida absorvida e encontrada nos estoques no tempo t; F(I)_t é fração da dose traçadora presente no compartimento I no tempo t; S_t é a atividade específica no plasma em comparação com os estoques no tempo t; SA é a atividade específica do retinol no plasma (p) ou nos estoques (s) no momento t; e M(I) é μmol vitamina A no compartimento I. Veja Green et ^al.12 para uma discussão detalhada sobre análise compartimental baseada em modelos.

Protocolo

Os dados são hipotéticos; Nenhum participante humano esteve envolvido neste estudo.

1. Estimativa TBS usando a equação RID

1. Para estimar o TBS usando a equação do DRID, utilize os seguintes dados hipotéticos de participantes:
   Idade: 25 anos
   Concentração marcada de retinol no plasma: 0,0163 μmol/L
   Concentração de retinol não marcado no plasma: 1,154 μmol/L
   Dose de vitamina A rotulada oralmente: 6,838 μ38 μmol RE
   Coeficiente composto FaS publicado aos 14 dias¹⁵: 0,727
   NOTA: A quantidade da dose de isótopo de vitamina A é baseada na atividade da vitamina A do composto de vitamina A marcado ^{(geralmente 2}H ou ¹³acetatos de retinil marcados com C) e é expressa como μmol retinol equivalente (RE). Por exemplo ^{, se 2}H_6-retinil acetato for usado para a dosagem oral e se desejar uma dose de 2000 μg de RE, a dose de ²H_6-retinil acetato é calculada com base nos pesos moleculares de ²H_6-retinilo acetato (328,49 μg/μmol) e ²H_6-retinol (292,49 μg/μmol): 2000 x (328,49/292,49) = 2246 μg ²H₆-Acetato de retinila. A dose de 2000 μg RE expressa em μmol é calculada dividindo a dose (μg RE) pelo peso molecular de ²H_6-retinol: 2000/292,49 = 6,838 μmol.
2. Calcule SA_p usando a equação abaixo:
   SA_p = [retinol marcado / (retinol marcado + retinol não marcado) no plasma] / dose (μmol)
   Use os dados dos participantes acima para resolver a equação:
   SA_p = [0,0163 / (0,0163 + 1,154)] / 6,838 = 0,0020 μmol
3. Calcule o TBS usando a equação RID mostrada abaixo:
   TBS = FaS x (1/SA_p)
   Use os dados dos participantes acima para obter o valor FaS e o valor_{SA p} calculado a partir da etapa 2:
   TBS = 0,727 x (1/ 0,0020) = 364 μmol

2. Estimativa TBS usando a equação do balanço de massa

1. Para estimar o TBS usando a equação do balanço de massa, use os seguintes dados hipotéticos de participantes:
   Idade: 4 anos
   F_a (2 carbonos rotulados mais abundância natural): 0,11
   F_b: 0,010745
   F_c: 0,0110476
   Dose aplicada do traçador: 1,0 μmol RE
   Fatores para absorção e armazenamento:
   Absorção: 0,8
   Armazenamento: proporção de TTR no soro para fígado (dieta não controlada): 0,8
   NOTA: ¹³vitamina A marcada com₂ C é usada para a dosagem, e a abundância isotópica da dose (F_a) é calculada como: ([¹³C₂] rotulada na síntese + abundância natural (¹³C/20C total)¹⁰. O valor assumido para absorção neste exemplo é 0,8; um valor entre 0,8-1,0 pode ser selecionado com base em fatores que podem afetar a absorção de vitamina A na população do estudo (ou seja, taxas de inflamação/infecção podem reduzir a^{absorção 1}). Note que F_a aqui não é o mesmo que o coeficiente Fa na equação RID.
2. Calcule a Razão Traçador-Tracee (TTR) usando a equação mostrada abaixo:
   TTR = (F_{c-F b})/(F_{A-F c})
   onde, F_a = ^{abundância de isótopos de 13}C na dose ^{de vitamina A marcada com 13}C; F_b = abundância isotópica de ¹³C de retinol sérico no ponto de partida; F_c = ¹³C Abundância de isótopos de retinol sérico após a dosagem
   Use os valores para F_a, F_b e F_c dos dados dos participantes acima para calcular TTR:
   TTR = (0,0110476 - 0,010745) / (0,11 - 0,0110476) = 0,003058035
3. Depois, calcule 1/TTR
   1/TTR = 1 / 0,003058035 = 327,01
4. Em seguida, calcule o fator a usando a equação abaixo:
   fator a = ¹³dose de vitamina A marcada com C (μmol) x ^e-kt
   1. Primeiro, calcule k usando a equação mostrada abaixo:
      K=Ln(2)/meia-vida do retinol
      O logaritmo natural de 2 (ln(2)) é igual a 0,693147181; Estima-se que a meia-vida do retinol seja de 32 dias* para crianças; Usando essas informações, calcule k
      k= 0,693147181 / 32 = 0,021660849
      *Valores estimados são usados para a meia-vida do retinol (32 a 136 dias para crianças; 140 dias para adultos); ou os valores podem ser estimados com base na taxa de decaimento da dose rastreadora em indivíduos do grupo controle durante o^{estudo 3,10}.
   2. Em seguida, calcule ^e-kt, onde t é o tempo (dias desde a dosagem do isótopo; t = 14 dias para a equação do balanço de massa). Use estas informações com o valor calculado para k a partir do passo 4.1:
      ^e-kt = ^{e-0,02166 x 14} = 0,738413073
   3. Por fim, calcule o fator a, usando a equação mostrada abaixo, a quantidade da dose de isótopo a partir dos dados dos participantes acima (1,0 μmol) e o valor calculado para ^e-kt
      fator a = ¹³dose de vitamina A marcada com C (μmol) x ^e-kt
      fator a = 1,0 x 0,738413073 = 0,738413073
5. Calcule o TBS usando a equação do balanço de massa mostrada abaixo:
   TBS = um x (1/TTR) x fator para absorção x fator para armazenamento
   Use o fator calculado a (0,738413073) e o valor calculado de 1/TTR (327) dos passos acima, e os valores fixos para absorção (0,8) e armazenamento (0,8):
   TBS = 0,738413073 x 327 x 0,8 x 0,8 = 155 μmol

3. Estimativa de vitamina A hepática

1. Para calcular as reservas totais de vitamina A no fígado e a concentração de vitamina A, utilize os seguintes dados dos participantes:
   Idade: 25 anos
   Peso: 61,0 kg
   Altura: 156,8 cm
   TBS: 364 μmol (estimado por RID)
   A prevalência de concentrações plasmáticas de retinol <0,7 μmol/L na população do estudo é de <2%.
2. Primeiro, calcule o peso do fígado com base na área da superfície corporal (BSA) usando a equação mostrada abaixo:
   BSA (^{m 2}) = sqrt [peso corporal (kg) x altura (cm)/3600]
   Use os dados dos participantes acima para calcular a BSA:
   BSA (^{m 2}) = sqrt [61,0 x 156,8/3600] = 1,63 m²
3. Em seguida, calcule o peso do fígado usando a equação apropriada mostrada abaixo e o valor do BSA calculado acima:
   Se a área de superfície corporal (BSA) for <1:
   Peso do fígado (g) = 772 (g/^{m 2}) x área de superfície corporal (BSA) - 38
   Se a área de superfície corporal (BSA) for ≥1:
   Peso hepático (g) = 772 (g/^{m 2}) x área de superfície corporal (BSA)
   Calcule a BSA usando a equação mostrada abaixo; (note que BSA é ≥1 do passo 2 acima):
   Peso hepático (g) = 772 (g/^{m 2}) x área de superfície corporal (BSA)
   Peso hepático (g) = 772 (g/^{m 2}) x 1,63 m² = 1258 g
4. Por fim, calcule a concentração de vitamina A no fígado usando a equação mostrada abaixo:
   Concentração de vitamina A no fígado = TBS (μmol) * proporção da TBS encontrada no fígado/peso do fígado (g)
   Use o valor de TBS dos dados dos participantes acima (364 μmol) e um valor assumido de 0,8 para a proporção de TBS encontrada no fígado (o status de vitamina A da população do estudo é considerado adequado com base na prevalência de baixo retinol sérico <2%) e no valor calculado do peso hepático (1258 g) acima:
   Concentração de vitamina A no fígado = 364 μmol * 0,8 / 1258 = 0,232 μmol/g de fígado

4. TBS previsto por modelo para o grupo

1. Para calcular a TBS prevista pelo modelo para o grupo (população do estudo) usando um desenho de estudo com supersujeito, utilize os seguintes resultados hipotéticos de modelagem de um estudo com supersujeitos realizado entre mulheres em idade reprodutiva (para detalhes sobre essa abordagem, veja Green et ^al.15):
   Resultado hipotético do modelo:
   M(6) = 973,281 μmol
   M(7) = 55,7646 μmol
2. Calcule o TBS para o grupo usando a saída do modelo super-sujeito fornecida e a equação abaixo:
   TBS = M(6) + M(7)
   Use a massa de vitamina A nos compartimentos 6 e 7 (a partir da saída do modelo):
   TBS = 973,281 + 55,7646 = 1029 μmol
   NOTA: Um exemplo de como calcular valores para o coeficiente composto FaS com base na saída do modelo está além do escopo desta visão geral. Para mais informações, veja Green et ^al.12,15.

Resultados

Este protocolo apresenta exemplos de como estimar a TBS quantitativamente em adultos ou crianças usando a metodologia de diluição de isótopos de retinol e tanto a equação RID quanto a equação do balanço de massa. A equação RID é ^{usada quando 2}H ou ¹³vitamina A marcada com C é usada para a dosagem, e LC/MS/MS ou GC/MS é usada para medir concentrações plasmáticas de retinol marcado e não marcado. A equação RID requer informações sobre a atividade específica do retinol plasmático (razão traçador-traçador) usando as medições de espectrometria de massa, a dose oral de vitamina A marcada (μmol RE) e um valor para o coeficiente composto FaS. Valores publicados para o coeficiente composto FaS estão disponíveis; Alternativamente, valores específicos da população podem ser estimados por modelagem compartimental baseada em modelos dos dados cinéticos do retinol plasmático. A equação RID geralmente é aplicada entre ~14 e 21 dias após a dosagem, mas pode ser aplicada posteriormente se houver um valor correspondente para o coeficiente composto FaS . O valor do TBS para o exemplo mostrado aqui era de 364 μmol.

A equação do balanço de massa é usada quando a vitamina A marcada ^{com 13}C é usada para dosagem, e o GC-C-IRMS é usado para medir a abundância de ^{isótopos de 13}C no plasma. A equação do balanço de massa requer a razão traçador-traço (medida na abundância de isótopos ¹³C no plasma) e os valores dos fatores (coeficientes) para levar em conta a absorção e o armazenamento da dose de ^{vitamina A marcada com 13}C no momento da avaliação do TBS. Valores publicados para os coeficientes estão disponíveis para uso na equação. A equação do balanço de massa é aplicada 14 dias após a dosagem. O valor do TBS para o exemplo mostrado aqui era de 155 μmol.

A análise compartimental baseada em modelos de dados cinéticos de retinol plasmático com design de supersujeito é usada para estimar a TBS para um grupo de participantes do estudo e para determinar valores para o coeficiente FaS para a determinação subsequente da TBS em participantes individuais. O TBS para o grupo é calculado como a massa de vitamina A nos reservatórios intercambiáveis de vitamina A do corpo; e a TBS para participantes individuais do estudo é calculada 14 dias após a dosagem e/ou em momentos posteriores usando o valor específico de atividade do retinol plasmático (_{SA p}) de cada participante e o valor correspondente derivado do modelo para o coeficiente FaS no(s) momento(s) escolhido(s) com a equação do DRT. O valor do TBS para o exemplo mostrado aqui era de 1029 μmol.

Os resultados da TBS podem ser interpretados convertendo TBS em concentração de vitamina A no fígado e comparando as concentrações de vitamina A no fígado com valores de corte para categorizar o status da vitamina A ao longo do continuum; Note que os valores de corte de lojas deficientes para tóxicas, propostos em 2015, provavelmente serão refinados à medida que mais dados estiverem disponíveis². A concentração de vitamina A no fígado no exemplo mostrado aqui foi de 0,232 μmol/g de fígado

Figura 1: Modelo compartimental para o metabolismo da vitamina A do corpo inteiro em humanos. Círculos representam compartimentos; os retângulos são elementos de atraso; setas entre componentes são coeficientes fracionários de transferência [L(I,J)s, ou a fração de retinol no compartimento J transferida para o compartimento I a cada dia] e tempos de atraso [DT(I)s, ou dias gastos no elemento I de atraso]. O Compartimento 1 é o local de introdução do traçador ingerido (*) e da vitamina A dietética [U(1)]. Os componentes 1 a 4 representam digestão, absorção e processamento de quilomicrônios até a captação pelos hepatócitos (compartimento 4), com subsequente secreção de retinol ligada à proteína que se liga ao retinol no compartimento plasmático 5, que é o local de amostragem (triângulo). O Componente 8 permite a absorção irreversível do retinol plasmático por tecidos dos quais o retinol não é reciclado. O retinol no plasma também pode ser trocado com vitamina A em 2 piscinas extravasculares (um compartimento maior 6 e um compartimento menor 7), sendo os compartimentos 6 e 8 os locais de perda irreversível do sistema. VA = vitamina A. Esse número foi modificado a^{partir de 15}. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

Tabela 1: Valores estimados para o coeficiente composto FaS para adultos e crianças teóricos em momentos selecionados. Recomenda-se 14 dias ou mais para aplicar a equação RID para estimar TBS em adultos. Abreviações: GM = média geométrica; NA = não aplicável. Esta tabela foi modificada a partir de¹⁵. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Tabela 2: Limites de prevalência populacional para deficiência de vitamina A. Abreviações: VAD = deficiência de vitamina A; MRDR = teste de resposta à dose relativa modificada; OMS = Organização Mundial da Saúde. Esta tabela foi modificada a partir do²¹. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Tabela 3: Número de participantes por tempo para um estudo com supersujeitos de 91 dias. A coleta de sangue é feita em todos os participantes (n=105) no dia 14, e cada participante é designado aleatoriamente para um segundo ponto de tempo durante os 91 dias do estudo, de modo que haja pelo menos 7 participantes em cada momento, e cada participante forneça um total de 2 amostras de sangue. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Discussão

Em resumo, métodos de isótopos estáveis fornecem estimativas quantitativas da TBS em adultos e crianças e podem ser aplicados em ambientes^{comunitários 1}. A TBS de adultos e crianças pode ser estimada usando a metodologia de diluição de isótopos de retinol com a equação RID ou a equação do balanço de massa. Embora ambas as equações sejam baseadas no princípio da diluição isotópica, existem algumas diferenças. Resumidamente, a equação RID requer uma única amostra de sangue e é aplicada em ~14-21 dias, mas também pode ser aplicada em momentos posteriores se houver um valor correspondente para o coeficiente composto FaS disponível. Valores publicados para o coeficiente composto FaS estão disponíveis em diferentes momentos após a dosagem para uso na equação^{RID 15}; alternativamente, valores específicos da população podem ser determinados por meio de análise compartimental baseada em modelos. A equação do balanço de massa requer 2 amostras de sangue, uma no início da linha de partida e outra 14 dias após a dosagem. No entanto, como mencionado anteriormente, se a média de TBS para um grupo for estimada, a coleta de sangue inicial pode ser feita em 5-6 participantes, e a abundância média ^{de 13}C para esses indivíduos pode ser usada como estimativa da abundância inicial ^{de 13}C no soro.

Ao aplicar a equação de RD, considerações importantes incluem expressar a dose como atividade de vitamina A (μmol RE) em vez de μmol de éster retinilo marcado, e se valores publicados para o coeficiente FaS forem usados, é importante selecionar valores de FaS derivados de uma população semelhante (crianças ou adultos) e que correspondam ao horário (dia do estudo) em que a SA_p foi medida para estimar a TBS. Ao aplicar a equação do balanço de massa, é fundamental considerar a abundância natural ^{de 13}°C na dose de vitamina A marcada ^{com 13}°C, e corrigir a abundância ^{sérica de 13}°C pós-dose para a abundância natural de ¹³°C no soro no início da linha, a fim de obter estimativas precisas de^{TBS 10}.

Modelagem compartimental baseada em modelos é usada com um desenho de estudo super-sujeito em ambientes comunitários para estimar TBS de grupo e valores específicos da população para o coeficiente composto FaS ao longo do^{estudo 12,24}. Uma vantagem dessa abordagem é que os valores derivados do modelo para o coeficiente composto FaS provavelmente fornecem uma estimativa mais precisa de TBS para indivíduos do grupo do que um valor publicado derivado de uma população diferente. Essa abordagem também oferece mais flexibilidade quanto ao momento da coleta de sangue em estudos de campo. Por exemplo, se um participante não estiver disponível no horário designado para a coleta de sangue do DID, a amostra pode ser coletada posteriormente, e o valor correspondente derivado do modelo para o coeficiente composto FaS pode ser usado na equação do RID para estimar seu TBS^12,24.

Os resultados da TBS podem ser interpretados convertendo a TBS em concentração de vitamina A no fígado e comparando valores com os cortes propostos para a concentração de vitamina A no fígado, para categorizar o status de vitamina A ao longo de todo o continuum, desde deficiência até reservas^{tóxicas 2}. Embora os cortes propostos sugiram que >1 μmol/g de fígado indica hipervitaminose A, estudos recentes não mostraram efeitos adversos entre 1-3 μmol/g, e que alterações histopatológicas aparecem em >3 μmol/^{g 11,28}. São necessários mais dados sobre as concentrações de vitamina A no fígado e seus efeitos fisiológicos em humanos para refinar os valores de corte para categorias de status subtóxico e tóxico.

Embora abordagens de isótopos estáveis para avaliação do status da vitamina A forneçam estimativas quantitativas da TBS e sejam consideradas os melhores métodos para avaliar o status, elas ainda não são amplamente utilizadas devido ao custo relativamente alto em comparação com outros métodos de avaliação e ao acesso limitado a: vitamina A marcada com isótopos estáveis e expertise para preparar e administrar doses; espectrometria de massa e expertise para conduzir análises de plasma; expertise em desenho de estudos e aplicação de equações para estimar TBS; e expertise em análise compartimental baseada em modelos de dados cinéticos do retinol plasmático. Para novos usuários, a consulta/colaboração com especialistas é fundamental durante as fases de planejamento, implementação e análise de um estudo para garantir o sucesso.

Apesar dos desafios, houve avanços na metodologia de isótopos estáveis nos últimos anos que facilitaram seu uso em ambientes^{comunitários 12,29}. Estudos futuros que utilizem essa metodologia provavelmente gerarão informações importantes sobre o metabolismo e as necessidades da vitamina A ao longo do ciclo de vida, a bioeficácia dos carotenoides da provitamina A na dieta e a eficácia e segurança das intervenções para melhorar o status da vitamina A em populações com risco de deficiência.

Materiais

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