Stabil İzotop Yöntemleriyle Tüm Vitamin A Vücut Depolarını Tahmin Etmek İçin Denklemlerin Kullanımı

Özet

Protokol, retinol izotop seyreltme metodolojisi kullanarak A vitamini toplam vücut depolarının (TBS) tahmini denklemlerini tanımlar ve grup ve bireysel TBS tahmini için süper konu çalışma tasarımı ile model tabanlı bölmesel analizin kullanımı üzerine kısa bir genel bakış sunulur.

Özet

Vitamin A toplam vücut depolarını (TBS) nicel olarak tahmin etmek için kararlı izotop yöntemleri, izotop seyreltme prensibine dayanır. Kısaca, bir kişiye tek bir oral ^{dozda 2}H- veya ¹³C etiketli vitamin A verilir ve etiketlenmiş ve etiketlenmemiş retinol plazma konsantrasyonları, dozdan sonra genellikle 14-21 gün içinde önceden belirlenmiş bir zamanda kütle spektrometrisiyle ölçülür. TBS, retinol izotop seyreltme (RID) denklemi veya kütle dengesi denklemi kullanılarak hesaplanır. RID ve kütle dengesi denklemleri, plazmada retinol spesifik aktivite (SA_p; yani izleyici-iz oranı) hakkında bilgi gerektirir; bu bilgi kütle spektrometrisi ölçümlerinden elde edilir. Her iki denklemde de, TBS tahmini sırasında stabil izotop etiketli retinolün oral dozunun emilimine ve depolanmasına göre katsayılar için değerler gerektirir. Katsayıların yayımlanan değerleri denklemlerde kullanılabilir. Alternatif olarak, TBS, WinSAAM Simülasyon, Analiz ve Modelleme yazılımı kullanılarak plazma retinol kinetik verilerinin model tabanlı bölmesel analiziyle belirlenebilir. Kısaca, plazma retinol kinetik verilerinin model tabanlı bölmesel analiziyle süper denek çalışma tasarımı, grup TBS ve bileşik katsayı (FaS) için popülasyona özgü değerleri belirlemek için kullanılabilir; bu değerler daha sonra bireysel TBS'yi belirlemek için RID denkleminde kullanılır. Süper denek tasarımı, katılımcı grubu için ortalama diyet vitamin A alımının tahminini ve ~28-91 d üzerinde ~11-16 zaman noktasında, 5-7 katılımcı/zaman noktasında kan örneklemesini gerektirir, ancak her katılımcı sadece 2-3 kan örneği verir. Karaciğer A vitamini konsantrasyonu, karaciğerdeki TBS oranı ve karaciğer ağırlığı tahmini kullanılarak TBS ile tahmin edilebilir. Vitamin A durumu, tahmini karaciğer vitamin A konsantrasyonu ile önerilen kesme değerleri ile karşılaştırılır; bu durum eksiklikten fazla A vitamin deposuna kadar tüm süreklilik boyunca kategorize edilir.

Giriş

Kararlı izotop yöntemleri, A vitamini toplam vücut depolarının (TBS) nicel bir tahminini sağlar ve topluluk ortamlarında çocukların ve yetişkinlerin A vitamini durumunu değerlendirmek için kullanılabilir¹. Eksiklikten fazla depoya kadar tüm statü sürekliliği boyunca TBS'nin nicel bir tahminini sundukları için, insanlarda vitamin A durumunu değerlendirmek için en iyi dolaylı yöntemler olarak kabul^{edilirler 1}. Buna karşılık, retinol veya retinol bağlayan protein serum konsantrasyonları genellikle durumu değerlendirmek için kullanılır; ancak serum retinol homeostatik kontrol altındadır, ancak depolar çok düşük değilse, vücut A vitamini depolarını yansıtmazlar; Ayrıca, iltihaplanma sırasında geçici olarak azalır ve yüksek enfeksiyon oranlarına sahip popülasyonlarda sonuçların yorumlanmasını^{zorlaştırır 2}. Değiştirilmiş göreli doz yanıtı (MRDR) testi, karaciğer vitamin A rezervlerinin yeterliliğini tahmin eder, ancak karaciğer vitamin^{A konsantrasyonu 2'nin} nicel bir tahminini sağlamaz. Genel olarak, stabil izotop yöntemleri, vitamin A metabolizmasını incelemek ve vitamin A müdahalelerinin eksikliği riski olan popülasyonlarda^{etkisini tahmin etmek için kullanılır} 3,4,5,6,7,8,9,10. Ayrıca, takviye edilmiş gıdalar, yüksek doz A vitamini takviyeleri ve/veya mikrobesin tozları gibi birden fazla vitamin A kaynağına maruz kalan popülasyonlarda aşırı A vitamini depolarının riskini^{değerlendirmek için de faydalıdır 1,11}. Bu uygulamalar, vitamin A metabolizmasının yaşam döngüsü boyunca daha iyi anlaşılması, vitamin A gereksinimlerinin iyileştirilmesi ve kaynak yoksulluğu olan topluluklarda üreme çağındaki çocuklar ve kadınlar arasında beslenme ve sağlık sonuçlarını iyileştirmeyi amaçlayan vitamin A müdahalelerinin etkinliği ve güvenliğinin değerlendirilmesi için önemlidir. TBS, retinol izotop seyreltme (RID) metodolojisi ve ya RID denklemi ya da kütle dengesi denklemi kullanılarak tahmin edilir. Alternatif olarak, TBS, WinSAAM Simülasyon, Analiz ve Modelleme yazılımı (www.winsaam.org) kullanılarak plazma retinol kinetik verilerinin model tabanlı bölmesel analiziyle ve süper konu tasarımı¹² ile tahmin edilebilir. Kısaca, bu yöntemler 1) katılımcılara tek dozda stabil izotop etiketli A vitamini verilmesini, 2) RID yöntemleri için izotop verildikten ~14-21 gün sonra 1-2 kan örneği toplanmasını (veya katılımcı başına 28-91 gün içinde 2-3 kan örneği toplamayı ve model tabanlı bölümsel analiz için grup ortalama diyet A vitamini alımının tahminini) gerektirir. ve 3) etiketlenmiş ve etiketlenmemiş retinol plazma konsantrasyonlarını ölçmek için uygun bir kütle spektrometresine (GC-C-IRMS, GC/MS, LC/MS/MS) erişim.

Bu protokol, RID metodolojisinin yeni kullanıcılarına TBS'nin RID denklemi veya kütle dengesi denklemi kullanılarak nasıl hesaplanacağı konusunda rehberlik sağlamak amacıyla tasarlanmıştır. Ayrıca, bir grup katılımcı ve bireysel katılımcılar için TBS'yi tahmin etmek amacıyla süper konu çalışma tasarımı ile model tabanlı bölümsel analizin kullanımı üzerine kısa bir genel bakış sunulmaktadır; ancak, plazma retinol kinetik verilerinin bölmesel modellemesi ile ilgili ayrıntılar bu makalenin kapsamının dışındadır (bu yaklaşım hakkında daha fazla bilgi için Green ve ^ark.12'ye bakınız). Vitamin A stabil izotop yöntemlerinin genel bir özeti için bkz. Lietz ve ^ark.1.

TBS tahmini için RID denklemi
RID denklemi, bir bireye stabil izotop etiketli A vitamini ağızdan doz verildiğinde kullanılır ve LC/MS/MS veya GC/MS kullanılarak plazmada etiketlenmiş ve etiketlenmemiş retinol ölçülür; böylece plazmada retinol spesifik aktivite (SA_p) elde edilir (yani plazmada izleyici-iz oranı)^13,14. İzotop dozundan ~14-21 gün sonra tek bir kan örneği gereklidir; TBS RID denklemi kullanılarak tahmin edilir. Aşağıda gösterilen RID denklemi, yetişkinlerde ve çocuklarda TBS tahmini ^{için kullanılır 15}:

TBS = Fa × S × (1/SA_p)

TBS μmol A vitamini olduğunda, Fa , t zamanında vücut depolarında emilen ve bulunan oral iz A vitamini dozunun oranıdır ve S , plazmadaki retinol spesifik aktivitenin (SA_p) t zamanındaki depodaki (SA_s) oranıdır. SA_p , plazmada dozun bir fraksiyonu olarak ifade edilen plazma retinol spesifik aktivitesidir: (etiketlenmiş retinol / etiketlenmemiş + etiketlenmiş retinol / ağızdan etiketli retinol dozu (μmol))¹². TBS genellikle tahmin edildiğinde, izotop dozundan 14-21 gün sonra etiketlenmemiş retinolün toplam retinole katkısının önemsiz olduğunu unutmayın. RID denkleminin ayrıntılı bir tartışması için Green ve ^ark.12'ye bakınız.

RID denkleminde Fa ve S katsayıları çarpıldığından, genellikle bileşik katsayısı FaS olarak adlandırılır. Teorik yetişkinler ve geniş bir aralıkta TBS olan çocuklara dayanan bileşik katsayı FaS için yayımlanmış değerler, izotop dozlamasından sonra birden fazla kez mevcuttur (Tablo 1; Green ve Green^15'ten uyarlanmıştır). Bu değerler, benzer popülasyonlardan bireylerin TBS sayısını hesaplamak için RID^{denkleminde kullanılabilir 15}. Alternatif olarak, plazma retinol kinetik verilerinin model tabanlı bölmesel analizi, bileşik katsayıya göre FaS ^12,16 için popülasyona özgü değerleri belirlemek için kullanılabilir.

TBS tahmini için kütle dengesi denklemi:
Kütle dengesi denklemi, bir kişiye ¹³C-etiketli A vitamini dozu verildiğinde TBS hesaplamak için kullanılır ve GC-C-IRMS kullanılarak serum ^{10,17'de 13}C zenginleşmesi (^{toplam 13}C) ölçülür. Kütle dengesi denklemi için iki kan örneği gerekir: serumdaki ^{doğal bolluğu ölçmek}için bir temel örnek ve serumda ¹³C-zenginleşme ölçümü için dozdan 14 gün sonra ikinci bir örnek. Ancak, bir araştırmacı bir grup birey için ortalama TBS tahmini yapmak isterse, 5-6 katılımcıda başlangıç kan örneği alınabilir ve bu bireylerin ortalama ¹³C bolluğu, gruptaki bireyler için serumda başlangıç ¹³C bolluğunun tahmini olarak kullanılabilir. ¹³C'nin doğal bolluğu %~1,1'dir, ancak bu diyetle değişebileceği için,^10'un altındaki bir örnekte gösterildiği gibi, doz sonrası ¹³C bolluğunu düzeltmek için başlangıçta serumda doğru ölçülmelidir. Kütle dengesi denklemi, izotop bolluğunun (^{toplam 13}C) ölçümlerini gerektirir: 1) ¹³C etiketli vitamin A (F_a), 2) başlangıç serum retinol (F_b) dozu ve 3) doz sonrası serum retinol (F_c). İzotop bolluğu ölçümleri, izleyici-iz oranı ve ardından TBS hesaplamak için kullanılır. TBS değerlendirmesi sırasında ¹³C etiketli vitamin A dozunun emilimi ve depolanmasını hesaba katmak için denkleme ek faktörler dahil edilmiştir. Kütle dengesi denkleminin ayrıntılı bir tartışması için bkz. Gannon ve Tanumihardjo¹⁰.

Aşağıda gösterilen kütle dengesi denklemi, yetişkinlerde veya çocuklarda TBS tahmini için kullanılır:

TBS = a x (1/TTR) x (soğurma faktörü x depolama faktörü)

burada TTR , serum izleyici-iz oranıdır. A faktörü, doz ile kan örnekleme arasındaki ¹³C etiketli vitamin A izleyicisinin kaybını açıklar ve ^e-kt olarak hesaplanır; burada k = ln(2)/retinol yarı ömrü, t =¹⁰ dozdan sonraki günlerdir. İzleyici dozunun emilim faktörünün yetişkinler için 0,8-1,0 (%80-%100), çocuklar için ise %75-%90 (%75-%90) olarak^{varsayılır 10}. Depolanma faktörü (serumdaki TTR ile depo oranı), doz ile kan örnekleme arasındaki 14 günlük sürede diyet A vitamini alımı kontrol edilmediğinde 0.8, diyet A vitamini alımı düşük ve^{kontrollü 10} olduğunda 1.0 olarak varsayılır.

Karaciğer vitamin A konsantrasyonunun tahmini
A vitamininin toplam karaciğer rezervi, karaciğerde bulunan TBS oranına göre tahmin edilebilir. TBS'nin %%50'sinin karaciğerde olduğu varsayılmaktadır; vitamin A seviyesi düşük olduğunda ~%80; bu varsayımlar, karaciğer vitamin A'nın toplam vücut vitamin A seviyesinin yüzde olarak Vitamin A seviyesine bağlı olduğunu ve ~%40-%90 arasında değişebileceğini gösteren sınırlı ^{verilere dayanmaktadır18,19}. Karaciğer vitamin A'nın toplam vücut vitamin A'sının yüzde yüzdesi olarak nasıl daha iyi tahmin edileceğini belirlemek için daha fazla veriye ihtiyaç var. O zamana kadar, Tablo 2'deki bilgiler, bir çalışma popülasyonunun vitamin A durumunu tahmin etmek için faydalı olabilir ve %50 mi yoksa %80 mi varsayılmayacağını belirleyebilir. Ayrıca, serum retinol konsantrasyonlarının <0,7 μmol/L yaygınlığı 6-59 aylık çocuklarda %≤10 ise, popülasyonun vitamin A durumu yeterli olarak kabul edilir; bu kesitin WHO kategorisiyle örtüştüğü ve hafif bir halk sağlığı sorunu olarak vitamin A eksikliği (Tablo 2)^20,21. Karaciğer A vitamini konsantrasyonu, karaciğer ağırlığına dayalı toplam karaciğer rezervlerinden hesaplanır; bu rezerv çocuklarda vücut ağırlığının %3'ü, yetişkinlerde ise %2,4 olarak tahmin edilebilir^. Alternatif olarak, karaciğer ağırlığı vücut yüzey alanı (BSA) ve tahmin^{denklemi 23} kullanılarak tahmin edilebilir.

Grup ve bireysel TBS'yi tahmin etmek için süper konu tasarımı ile model tabanlı bölümsel analizin genel büzülüşü
Model tabanlı bölmesel analiz, sık örnekleme ile bireysel retinol kinetiklerini incelemek için kullanılabilir, ancak özellikle sık numune alınmasının mümkün olmadığı popülasyonlarda, örneğin küçük ve okul öncesi çağındaki çocuklar ve potansiyel olarak hamile ve emziren kadınlarda, kaynakları yoksul topluluk ortamlarında faydalı^olmuştur 11,24,25,26,27 . Model tabanlı bölmesel analiz, katılımcı grubu için TBS'yi tahmin etmek ve bileşik katsayıya göre FaS için popülasyona özgü değerleri tahmin etmek için süper denek çalışma tasarımıyla birlikte kullanılır; bu da RID^{denklemi 12,24} ile bireysel katılımcıların TBS'sini belirlemek için kullanılabilir. Süper denek tasarımı, topluluk ortamlarında her bireyden^{toplanan kan örneklerinin sayısını en aza indirmek için kullanılır:} 12,24,26. Tasarımın bir örneği, 105 denek ve 16 kan örnekleme süresiyle yapılan 91 günlük bir çalışma için Tablo 3'te gösterilmiştir. Bu örnekte, her denek tek bir oral dozda stabil izotopu A vitamini olarak alır ve dozdan 14 gün sonra her bireyin TBS testi için RID denklemini kullanarak kan örneği verir; modelden türetilen FaS değeri 14 gün olur; ve kalan 15 kez ikinci bir kan örneği kullanılarak model tabanlı bölümsel analiz için gereken plazma retinol kinetik verilerini elde etmek. Bu tasarımda, 15 ek kan örnekleme zamanının her birine 7 kişi atanmıştır. Genel olarak, her zaman 5 katılımcı yeterli kabul edilir, ancak bazı katılımcılar belirlenmiş kan örnekleme süresini kaçırabilir, bu yüzden her zaman ~7 kişi önerilir. Plazma, etiketlenmiş ve etiketlenmemiş retinol ölçümleri elde etmek için kütle spektrometrisiyle analiz edilir ve plazmadaki vitamin A izotopu dozunun (FD_p) oranı hesaplanır. Kısaca, geometrik ortalama FD_p ile zaman karşılaştırması WinSAAM^yazılımı 12,24,26 kullanılarak bir bölmesel modele gösterilir ve uyarlanır. Tüm vücut vitamin A metabolizması için 8 bölmeli bir model örneği Şekil 1^15'te gösterilmiştir. Model, plazma vitamin A (bölme 5) temsil eden bölmeler ve iki değiş tokuş edilebilir vitamin A depolama havuzunu (6 (büyük) ve 7 (küçük)) içerir. TBS tahmini olarak iki değiştirilebilir depolama bölmesindeki A vitamini kütlesinin toplamı kullanılır:

TBS (μmol) = M(6) + M(7)

burada M(I), bölme I'de μmol vitamin A

Fa ve S katsayıları için popülasyona özgü değerler, süper denek çalışması süresi boyunca aşağıdaki^{denklemler 12,24} kullanılarak herhangi bir zamanda (t) hesaplanabilir:

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)]}

burada Fa_t, t zamanında emilen ve depolarda bulunan tüketilen iz dozunun oranıdır; F(I)_t, t zamanında bölme I'de bulunan iz dozunun bir kısmıdır; S_t, plazmadaki belirli aktivite miktarı depolara kıyasla t zamanındadır; SA, t zamanında plazmada (p) veya depolarda (s) retinol spesifik aktivitedir; ve M(I), bölme I'de μmol vitamin A içerir. Model tabanlı bölmesel analizin ayrıntılı bir tartışması için Green ve ^ark.12'ye bakınız.

Protokol

Veriler varsayımsaldır; Bu çalışmaya insan katılımcılar dahil edilmedi.

1. RID denklemi kullanılarak TBS tahmini

1. TBS'yi RID denklemi kullanarak tahmin etmek için aşağıdaki varsayımsal katılımcı verilerini kullanın:
   Yaş: 25
   Etiketlenmiş retinol plazma konsantrasyonu: 0.0163 μmol/L
   Plazmada etiketlenmemiş retinol konsantrasyonu: 1.154 μmol/L
   Oral etiketli vitamin A dozu: 6.838 μmol RE
   14 gün¹⁵: 0.727 tarihinde yayımlanan bileşik katsayı FaS
   NOT: Vitamin A izotopu dozunun miktarı, etiketlenmiş vitamin A bileşiğinin (genellikle ²H veya ¹³C etiketli retinil asetat) vitamin A aktivitesine dayanır ve μmol retinol eşdeğeri (RE) olarak ifade edilir. Örneğin, oral dozlama ^{için 2}H 6-retinil asetat kullanılırsa ve 2000 μg RE doz isteniyorsa, ²H_6-retinil asetat dozu ²H_6-retinil asetat (328,49 μg/μmol) ve ²H_6-retinol (292,49 μg/μmol) moleküler ağırlıklarına göre hesaplanır: 2000 x (328,49/292,49) = 2246 μg ²H₆-Retinil asetat. 2000 μg RE dozu, μmol cinsinden ifade edilen doz, dozun (μg RE) ²H 6-retinol'ün moleküler ağırlığına bölünmesiyle hesaplanır: 2000/292.49 = 6.838 μmol.
2. Aşağıdaki denklemi kullanarak SA_p'yi hesaplayın:
   SA_p = [etiketli retinol / (etiketli retinol + etiketlenmemiş retinol) plazmada] / doz (μmol)
   Yukarıdaki katılımcı verilerini kullanarak denklemi çözebilirsiniz:
   SA_p = [0.0163 / (0.0163 + 1.154)] / 6.838 = 0.0020 μmol
3. Aşağıda gösterilen RID denklemi kullanarak TBS hesaplayın:
   TBS = FaS x (1/SA_p)
   Yukarıdaki katılımcı verilerini kullanarak FaS değerini ve 2. adımdan hesaplanan SA_p değerini elde edinin:
   TBS = 0.727 x (1/ 0.0020) = 364 μmol

2. Kütle dengesi denklemi kullanılarak TBS tahmini

1. Kütle dengesi denklemini kullanarak TBS'yi tahmin etmek için aşağıdaki varsayımsal katılımcı verileri kullanılır:
   Yaş: 4 yaş
   F_a (2 karbon etiketli artı doğal bolluk): 0.11
   F_b: 0.010745
   F_c: 0.0110476
   Uygulanan izleyici dozu: 1.0 μmol RE
   Emilim ve depolama faktörleri:
   Soğurma: 0.8
   Depolanma: Serumda TTR ile karaciğer oranı (diyet kontrol edilmemiş): 0.8
   NOT: ^{Dozajda 13}C₂ etiketli vitamin A kullanılır ve dozun (F_a) izotop bolluğu şu şekilde hesaplanır: ([¹³C₂] sentezde + doğal bolluk (^{toplamda 13}C/20C)¹⁰. Bu örnekte soğurma için varsayılan değer 0.8'dir; 0.8-1.0 arasında bir değer, çalışma popülasyonunda vitamin A emilimini etkileyebilecek faktörlere göre seçilebilir (örneğin, iltihap/enfeksiyon oranları emilimi^{azaltabilir 1}). Burada F_a'nın RID denklemindeki katsayısı Fa ile aynı olmadığını unutmayın.
2. Aşağıda gösterilen denklem kullanılarak İzleyici-İz Oranı (TTR) hesaplayın:
   TTR = (F_{c-F b})/(F_{a-F c})
   burada, F_a = 13 C izotop bolluğu ¹³C etiketli vitamin A dozunda; F_b = ¹³C izotopu serum retinolünün başlangıç seviyesinde; F_c = 13 C izotop serum retinol bolluğu doz sonrası
   TTR hesaplamak için yukarıdaki katılımcı verilerinden F_a, _{F b} ve F_c değerleri kullanılır:
   TTR = (0.0110476 - 0.010745) / (0.11 - 0.0110476) = 0.003058035
3. Sonra, 1/TTR hesaplayın
   1/TTR = 1 / 0.003058035 = 327.01
4. Sonra, aşağıdaki denklemi kullanarak a faktörünü hesaplayın:
   faktör a = ¹³C etiketli vitamin A dozu (μmol) x ^e-kt
   1. İlk olarak, aşağıda gösterilen denklemi kullanarak k hesaplayın:
      k=LN(2)/retinolün yarı ömrü
      2'nin doğal logu (ln(2)) 0.693147181'e eşittir; Retinol'ün yarı ömrü çocuklar için 32 gün* olarak tahmin edilmektedir; Bu bilgiyi kullanarak hesaplayın k
      k= 0.693147181 / 32 = 0.021660849
      *retinolün yarı ömrü için tahmini değerler kullanılır (çocuklar için 32 ila 136 d; yetişkinler için 140 d); veya değerler^{, çalışma 3,10} sırasında kontrol grubundaki bireylerde tracer dozunun azalma hızına göre tahmin edilebilir.
   2. Sonra, ^e-kt hesaplayın, burada t zamandır (izotop dozlanmasından sonraki günler; t = kütle dengesi denklemi için 14 gün). Bu bilgiyi, 4.1. adımdan k için hesaplanan değerle kullanın:
      ^e-kt = ^{e-0.02166 x 14} = 0.738413073
   3. Son olarak, aşağıda gösterilen denklemi kullanarak yukarıdaki katılımcı verilerinden alınan izotop dozunun miktarı (1.0 μmol) ve ^e-kt için hesaplanan değer faktörü hesaplayın
      faktör a = ¹³C etiketli vitamin A dozu (μmol) x ^e-kt
      faktör a = 1.0 x 0.738413073 = 0.738413073
5. Aşağıda gösterilen kütle dengesi denklemini kullanarak TBS hesaplayın:
   TBS = a x (1/TTR) absorbsiyon x faktörü depolama için x faktör
   Yukarıdaki adımlardan hesaplanan faktör a (0.738413073) ve hesaplanan 1/TTR değeri (327) ile soğurma (0.8) ve depolama (0.8) için sabit değerler kullanılır:
   TBS = 0.738413073 x 327 x 0.8 x 0.8 = 155 μmol

3. Karaciğer vitamin A tahmini

1. Toplam karaciğer vitamin A rezervleri ve karaciğer vitamin A konsantrasyonu hesaplamak için aşağıdaki katılımcı verilerini kullanın:
   Yaş: 25
   Ağırlık: 61,0 kg
   Boy: 156,8 cm
   TBS: 364 μmol (RID tarafından tahmin ediliyor)
   Çalışma popülasyonunda plazma retinol konsantrasyonlarının <0,7 μmol/L yaygınlığı %<2'dir.
2. İlk olarak, aşağıda gösterilen denklemi kullanarak vücut yüzey alanına (BSA) göre karaciğer ağırlığını hesaplayın:
   BSA (^{m 2}) = sqrt [vücut ağırlığı (kg) x boy (cm)/3600]
   BSA hesaplamak için yukarıdaki katılımcı verilerini kullanın:
   BSA (^{m 2}) = sqrt [61.0 x 156.8/3600] = 1.63 m²
3. Sonra, aşağıda gösterilen uygun denklemi ve yukarıdan hesaplanan BSA değerini kullanarak karaciğer ağırlığını hesaplayın:
   Vücut yüzey alanı (BSA) <1 ise:
   Karaciğer ağırlığı (g) = 772 (g/^{m 2}) x vücut yüzey alanı (BSA) - 38
   Vücut yüzey alanı (BSA) ≥1 ise:
   Karaciğer ağırlığı (g) = 772 (g/^{m 2}) x vücut yüzey alanı (BSA)
   Aşağıda gösterilen denklemi kullanarak BSA'yı hesaplayın; (BSA'nın yukarıdaki 2. adımdan ≥1 olduğunu unutmayın):
   Karaciğer ağırlığı (g) = 772 (g/^{m 2}) x vücut yüzey alanı (BSA)
   Karaciğer ağırlığı (g) = 772 (g/^{m 2}) x 1.63 m² = 1258 g
4. Son olarak, aşağıda gösterilen denklemi kullanarak karaciğer vitamin A konsantrasyonunu hesaplayın:
   Karaciğer vitamin A konsantrasyonu = TBS (μmol) * TBS oranı karaciğer/karaciğer ağırlığında (g)
   Yukarıdaki katılımcı verilerinden alınan TBS değerini (364 μmol) ve karaciğerde bulunan TBS oranı için varsayılan 0.8 değerini kullanın (çalışma popülasyonunun vitamin A durumu, düşük serum retinolünün yayımlanmasına <%2) ve yukarıdan hesaplanan karaciğer ağırlığı değeri (1258 g) göre yeterli olduğu varsayılır:
   Karaciğer vitamin A konsantrasyonu = 364 μmol * 0.8 / 1258 = 0.232 μmol/g karaciğer

4. Grup için modelle tahmin edilen TBS

1. Süper denek çalışma tasarımı kullanarak grup (çalışma popülasyonu) için model tahmin edilen TBS'yi hesaplamak için, üreme yaşındaki kadınlar arasında yapılan bir süperdenek çalışmasından alınan aşağıdaki varsayımsal modelleme sonuçlarını kullanın (bu yaklaşımın detayları için bkz. Green ve ^ark.15):
   Hipotetik model çıktısı:
   M(6) = 973.281 μmol
   M(7) = 55.7646 μmol
2. Sunulan süper-özne model çıktısı ve aşağıdaki denklemi kullanarak grup için TBS hesaplayın:
   TBS = M(6) + M(7)
   6 ve 7 numaralı bölmelerdeki A vitamini kütlesini kullanın (model çıktısından):
   TBS = 973.281 + 55.7646 = 1029 μmol
   NOT: Model çıktısına dayalı olarak bileşik katsayı FaS değerlerinin nasıl hesaplanacağına dair bir örnek, bu genel bakış kapsamının dışındadır. Daha fazla bilgi için bkz. Green ve ^ark.12,15.

Sonuçlar

Bu protokol, retinol izotop seyreltme metodolojisi ve RID denklemi veya kütle dengesi denklemi kullanılarak yetişkinlerde veya çocuklarda TBS'nin nicel olarak nasıl tahmin edileceğine dair örnekler sunmaktadır. RID denklemi, ^{dozlama için 2}H veya ¹³C etiketli vitamin A kullanıldığında kullanılır ve LC/MS/MS veya GC/MS etiketli ve etiketlenmemiş retinolün plazma konsantrasyonlarını ölçmek için kullanılır. RID denklemi, kütle spektrometrisi ölçümleri kullanılarak plazma retinol spesifik aktivite (tracer-tracer oranı) hakkında bilgi gerektirir; etiketli vitamin A (μmol RE) ağızdan dozu ve bileşik katsayı FaS değeri kullanılır. Bileşik katsayı FaS için yayımlanmış değerler mevcuttur; Alternatif olarak, popülasyona özgü değerler plazma retinol kinetik verilerinin model tabanlı bölmesel modellemesiyle tahmin edilebilir. RID denklemi genellikle dozdan ~14 ila 21 gün sonra uygulanır, ancak bileşik katsayı FaS için uygun bir değer varsa daha sonra da uygulanabilir. Burada gösterilen örnek için TBS değeri 364 μmol idi.

Kütle dengesi denklemi, ^{dozda 13}C etiketli vitamin A kullanıldığında kullanılır ve plazmada ¹³C izotop bolluğunu ölçmek için GC-C-IRMS kullanılır. Kütle dengesi denklemi, TBS değerlendirmesi sırasında ¹³C etiketli vitamin A dozunun emilimi ve depolanmasını hesaba katmak için izleyici-iz oranını (plazmada ^{ölçülen 13}C izotop bolluğu) ve faktörler (katsayılar) değerlerini gerektirir. Katsayıların yayımlanmış değerleri denklemde kullanılmak üzere mevcuttur. Kütle dengesi denklemi, dozdan 14 gün sonra uygulanır. Burada gösterilen örnek için TBS değeri 155 μmol idi.

Plazma retinol kinetik verilerinin süper denek tasarımıyla model tabanlı bölmesel analizi, bir çalışma katılımcısı grubunda TBS tahmini yapmak ve bireysel katılımcılar için TBS belirlenmesi için FaS katsayısı değerlerini belirlemek amacıyla kullanılır. Grup için TBS, vücudun değiştirilebilir A vitamini depolama havuzlarındaki A vitamini kütlesi olarak hesaplanır; ve bireysel çalışma katılımcıları için TBS, dozdan 14 gün sonra ve/veya daha sonraki zamanlarda, her katılımcının plazma retinol özgül aktivite değeri (SA_p) ve RID denklemi ile seçilen zaman(lar)daki FaS katsayısı için model türetilmiş değeri kullanılarak hesaplanır. Burada gösterilen örnek için TBS değeri 1029 μmol idi.

TBS sonuçları, TBS'nin karaciğer vitamin A konsantrasyonuna dönüştürülmesiyle ve karaciğer vitamin A konsantrasyonlarının kesim değerlerle karşılaştırılarak vitamin A durumunu süreklilik genelinde kategorize etmek için yorumlanabilir; 2015'te önerilen eksiklikten toksik depoya geçiş sınırlarının, daha fazla veri ortaya çıktıkça muhtemelen daha iyi^{değerlendirileceği belirtilecektir 2}. Burada gösterilen örnek için karaciğer vitamin A konsantrasyonu karaciğer olarak 0,232 μmol/g idi

Şekil 1: İnsanlarda tüm vücut vitamin A metabolizması için bölümsel model. Daireler bölmeleri temsil eder; dikdörtgenler gecikme elemanlarıdır; bileşenler arasındaki oklar, kesirli transfer katsayıları [L(I,J)s veya her gün bölme I'ye aktarılan retinol fraksiyonu] ve gecikme süreleri [DT(I), yani gecikme elemanı I'de geçen günlerdir]. Bölme 1, yutulan izleyici (*) ve diyet vitamin A [U(1)]'nin getirildiği yerdir. Bileşenler 1 - 4, hepatositler (bölme 4) tarafından alınana kadar sindirim, emilim ve şilomikron işlemini temsil eder; ardından retinol bağlanan proteine bağlanan retinol, örnekleme yeri olan plazma bölmesi 5'e (üçgen) salgılanır. Bileşen 8, retinolün geri dönüştürülmediği dokular tarafından plazma retinolünün geri dönüş edilemez şekilde alınmasına izin verir. Plazmadaki retinol ayrıca 2 ekstravasküler havuzda (daha büyük 6 ve daha küçük bir bölme 7) A vitamini ile de değişim yapabilir; 6 ve 8 numaralı bölmeler sistemden geri dönüşü olmayan kayıp noktalarıdır. VA = A vitamini. Bu rakam^15'ten değiştirildi. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Tablo 1: Teorik yetişkinler ve çocuklar için seçilmiş zamanlarda bileşik katsayı FaS için tahmini değerler. Yetişkinlerde TBS tahmini için RID denklemini uygulamak için 14 gün veya daha uzun süre önerilir. Kısaltmalar: GM = geometrik ortalama; NA = geçerli değil. Bu tablo^15'ten değiştirilmiştir. Bu tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Tablo 2: Vitamin A eksikliği için nüfus prevalansı sınırları. Kısaltmalar: VAD = vitamin A eksikliği; MRDR = değiştirilmiş göreli doz yanıt testi; WHO = Dünya Sağlık Örgütü. Bu tablo^21'den değiştirilmiştir. Bu tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Tablo 3: 91 günlük süper konu çalışması için zamana katılan katılımcı sayısı. 14. günde tüm katılımcılarda (n=105) kan örneklemesi yapılır ve her katılımcı 91 günlük çalışma boyunca rastgele ikinci bir zaman noktasına atanır; böylece her zaman en az 7 katılımcı olur ve her katılımcı toplamda 2 kan örneği sunar. Bu tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Tartışma

Özetle, kararlı izotop yöntemleri yetişkinlerde ve çocuklarda TBS'nin nicel tahminlerini sağlar ve topluluk ortamlarında uygulanabilir¹. Yetişkinler ve çocuklarda TBS, retinol izotop seyreltme metodolojisi kullanılarak RID denklemi veya kütle dengesi denklemi kullanılarak tahmin edilebilir. Her iki denklem de izotop seyreltme prensibine dayansa da, birkaç fark vardır. Kısaca, RID denklemi tek bir kan örneği gerektirir ve ~14-21 gün içinde uygulanır, ancak bileşik katsayı FaS için uygun bir değer varsa daha sonra da uygulanabilir. Bileşik katsayı FaS için yayımlanmış değerler, RID^{denklemi 15'te} kullanılmak üzere doz sonrası farklı zamanlarda mevcuttur; alternatif olarak, popülasyona özgü değerler model tabanlı bölmesel analiz kullanılarak belirlenebilir. Kütle dengesi denklemi için 2 kan örneği gerekir; biri başlangıçta, diğeri dozdan 14 gün sonra. Ancak, daha önce belirtildiği gibi, bir grubun ortalama TBS tahmini edilirse, 5-6 katılımcıda başlangıç kan örneği alınabilir ve bu bireylerin ortalama ¹³C bolluğu serumda ^{başlangıç 13}C bolluğunun tahmini olarak kullanılabilir.

RID denklemini uygularken, önemli hususlar arasında dozun etiketli retinil esterin μmol yerine vitamin A aktivitesi (μmol RE) olarak ifade edilmesi yer alır ve FaS katsayısı için yayımlanmış değerler kullanılırsa, benzer bir popülasyondan (çocuklar veya yetişkinler) türetilen ve SA_p'nin çalışma gününe (çalışma gününe) karşılık gelen FaS değerlerinin seçilmesi önemlidir TBS tahmini için ölçüldü. Kütle dengesi denklemi uygulanırken, ¹³C etiketli vitamin A dozunda ¹³C doğal bolluğu hesaba katmak ve serum sonrası ¹³C bolluğunu serumda başlangıçta ¹³C doğal bolluk için düzeltmek kritik öneme sahiptir ki, TBS^10'un doğru tahminleri elde edilsin.

Model tabanlı bölümsel modelleme, topluluk ortamlarında süper denek çalışma tasarımıyla birlikte kullanılarak çalışma süresi boyunca bileşik katsayı FaS için grup TBS ve popülasyona özgü değerleri tahmin edilir^12,24. Bu yaklaşımın bir avantajı, bileşik katsayısı FaS için model türetilmiş değerlerin, farklı bir popülasyondan türetilen yayımlanmış bir değere göre gruptaki bireyler için TBS için daha doğru bir tahmin sağlama olasılığının yüksek olmasıdır. Bu yaklaşım, saha çalışmalarında kan örneklemesinin zamanlaması için daha fazla esneklik sağlar. Örneğin, bir katılımcı RID kan alımı için atanan saatte müsait değilse, kan örneği daha sonra alınabilir ve RID denkleminde bileşik katsayı FaS için model türetilmiş değer RID denkleminde TBS ^12,24 tahmini olarak kullanılabilir.

TBS sonuçları, TBS'nin karaciğer vitamin A konsantrasyonuna dönüştürülmesiyle ve karaciğer vitamin A konsantrasyonu için önerilen kesim sınırlarıyla karşılaştırılarak değerlerin tam süreklilikte, eksiklikten toksik depoya kadar kadar kategorize edilmesi ile yorumlanabilir^. Önerilen kesim değerleri >1 μmol/g karaciğerin hipervitaminoz A işareti olduğunu gösterse de, son çalışmalar 1-3 μmol/g arasında herhangi bir yan etki göstermemiş ve >3 μmol/g^11,28 seviyesinde histopatolojik değişiklikler görülmüştür. Karaciğer vitamin A konsantrasyonları ve insanlardaki fizyolojik etkileri hakkında daha fazla veriye ihtiyaç var; subtoksik ve toksik durum kategorileri için kesme değerleri daha iyi hale getirilmelidir.

Vitamin A durumunu değerlendirmek için kararlı izotop yaklaşımları, TBS'nin nicel tahminlerini sağlasa ve durumu değerlendirmek için en iyi yöntemler olarak kabul edilse de, diğer değerlendirme yöntemlerine kıyasla nispeten yüksek maliyet ve sınırlı erişimleri nedeniyle henüz yaygın olarak kullanılmamaktadır: stabil izotop etiketli vitamin A ve doz hazırlamak ve uygulamak için uzmanlık; plazma analizleri yapmak için kütle spektrometrisi ve uzmanlık; TBS tahmini için denklemlerin çalışma tasarımı ve uygulanmasında uzmanlık; ve plazma retinol kinetik verilerinin model tabanlı bölmesel analizinde uzmanlık kazanmıştır. Yeni kullanıcılar için, çalışmanın planlama, uygulama ve analitik aşamalarında uzman danışmanlığı/iş birliği başarıyı sağlamak için kritik öneme sahiptir.

Zorluklara rağmen, son yıllarda kararlı izotop metodolojisinde ilerlemeler yaşanmış ve bu da topluluk ortamlarında kullanımını^{kolaylaştırmıştır 12,29}. Bu metodolojiyi kullanan gelecekteki çalışmalar, vitamin A metabolizması ve yaşam döngüsü boyunca gereksinimleri, diyet provitamin A karotenoidlerinin biyoetkinliği ve eksiklik riski altındaki popülasyonlarda vitamin A durumunu iyileştirmeye yönelik müdahalelerin etkinliği ve güvenliği hakkında önemli yeni bilgiler üretecektir.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi

Ad	Şirket	Katalog numarası	Yorumlar
Excel	Microsoft	Microsoft Excel
Texas Instruments TI-30XIIS Bilimsel Hesap Makinesi	Texas Instruments	TI-30XIIS