Glicogenoses hepáticas : estudo do uso de diferentes amidos e caracterização do perfil de parâmetros do metabolismo do ferro

Abstract

Introdução: As Glicogenoses (GSD) hepáticas são doenças genéticas relativamente frequentes. Entre as suas manifestações clínicas, a que mais se destaca é a ocorrência de hipoglicemias de repetição. O tratamento com amido de milho cru é o mais largamente utilizado atualmente. Contudo, tem sido observado na prática clínica que os pacientes apresentam resposta metabólica diferente ao uso de diferentes amidos de milho. Além disso, complicações a longo prazo vêm sendo descritas nos pacientes com GSD hepáticas, especialmente na GSD I, considerada a mais grave, entre elas anemia ferropriva e de doença crônica. Objetivos: 1) Analisar a digestão de amidos de milho de diferentes marcas e provenientes de diferentes países, e de possíveis substitutos aos mesmos, por meio do modelo gastrointestinal, in vitro, TIM-1 (TNO in vitro model of the gastrointestinal tract - 1); 2) Determinar as frações de amido e a razão de amilose/amilopectina de amidos de milho de diferentes marcas e provenientes de diferentes países, e possíveis substitutos aos mesmos; 3) Caracterizar o perfil de hepcidina, de IL-6 e de outros parâmetros do metabolismo do ferro (ferritina, ferro e saturação de transferrina), em plasma de pacientes com GSD hepáticas, e avaliar a sua associação com a presença de anemia, de forma a contribuir para a melhor compreensão da fisiopatogenia dessa complicação nessas condições. Metodologia: Para as análises com amidos, foram estudados as seguintes marcas: Argo® e Great Value® provenientes dos Estados Unidos da América; Maizena Duryea® e Yoki® provenientes do Brasil; Maizena Duryea® proveniente dos Países Baixos; Glycosade®, um amido modificado; e polvilho doce, amido brasileiro extraído da mandioca. As frações de amido (amido rapidamente disponível – RAG; amido lentamente disponível – SAG; e amido resistente – RS) foram analisadas por meio do método GTI (Glycemic TNO Index). A razão de amilose/amilopectina foi determinada por meio de ensaio com kit comercial. A digestão dos amidos foi determinada por meio do sistema TIM-1 (TNO in vitro model of the gastrointestinal tract - 1), um modelo gastrointestinal dinâmico, controlado por computador, que simula os processos sucessivos do estômago e do intestino curto. Para estudo de hepcidina e IL-6 nos pacientes com GSD hepáticas, foi realizado um estudo transversal com amostragem por conveniência. Foram determinadas as concentrações de hepcidina e de IL-6, por meio de kits comerciais ELISA, e de parâmetros do metabolismo do ferro (Hb, ferro, ferritina, transferrina e saturação de transferrina), em 32 pacientes com GSD hepática em tratamento com amido de milho (GSD Ia= 18, GSD Ib= 7, GSD III= 3, GSD IXa= 3; GSD IXb= 1; sexo feminino= 17; mediana de idade= 9,5 anos). Dados adicionais de tratamento, clínicos e bioquímicos, foram obtidos por meio de revisão de prontuário dos pacientes. Para fins de comparação, foram determinadas concentrações de hepcidina em 20 controles, não aparentados aos pacientes (sexo feminino= 10, mediana de idade= 12 anos). Adicionalmente foram determinados níveis de hepcidina e IL-6 em 8 indivíduos heterozigotos para GSD hepáticas (mediana de idade= 33,5 anos; mães de pacientes= 6). Para análise dos dados, foram utilizados métodos não paramétricos. Resultados: Nos experimentos com os amidos, todos os amidos de milho estudados apresentaram valores semelhantes de frações de amido, o Glycosade® apresentou valor superior de RAG e inferior de RS, enquanto o polvilho doce apresentou valor inferior de RAG e superior de RS, comparado aos demais amidos. O estudo da razão de amilose/amilopectina apresentou valores semelhantes para os amidos de milho, o Glycosade® apresentou valor superior de amilopectina, conforme descrito pelo fabricante, e o polvilho apresentou valor ligeiramente superior de amilopectina, comparado aos amidos de milho, e apresentou estabilidade nos diferentes lotes estudados. No estudo de digestão, utilizando a TIM-1, a quantidade final digerida foi entre 84 e 86% para os amidos de milho e para o Glycosade®, e foi de 75,5% para o polvilho doce. Aos 180 minutos do experimento, um ponto de tempo importante para pacientes com GSD, a quantidade digerida dos amidos era correspondente a 67,9-71,5% para os amidos de milho e o Glycosade®, enquanto para o polvilho doce esse valor era de 55,5%. No experimento realizado com uma mistura de amido de milho (Maizena Duryea® brasileira) e polvilho doce, a quantidade final digerida foi de 78,4%, enquanto o valor no momento de 180 minutos foi de 61,7%. No estudo com pacientes com GSD hepática, nove pacientes (GSD Ia= 3; GSD Ib= 6) apresentavam anemia (leve= 4; moderada=5). Cinco pacientes apresentavam adenoma hepático. A hepcidina correlacionou-se positivamente com os níveis de ferritina (r = 0,375; p= 0,034). Já a IL-6 correlacionou-se com níveis de Hb (r= - 0,572; p= 0,001), ferro (r= -0,538; p= 0,001), transferrina (r = -0,550; p= 0,001) e saturação de transferrina (r= -0,425; p= 0,015). Não foi encontrada correlação entre os níveis de hepcidina e IL-6 (p= 0,057) e dessas variáveis em relação a outros parâmetros bioquímicos e nutricionais estudados. Os pacientes com GSD Ib apresentaram níveis mais elevados de IL-6. Não foi encontrada relação entre a presença de adenomas e anemia, e pacientes com doença inflamatória intestinal apresentaram valores superiores de hepcidina. Pacientes apresentaram níveis de IL-6 superiores aos indivíduos heterozigotos (p= 0,003). Além disso, os níveis de hepcidina diferiram entre os grupos estudados (p= 0,006), estando aumentados em pacientes (mediana= 58,6 ng/mL; IQR= 41,7-71,9) e em indivíduos heterozigotos (mediana= 60,7 ng/mL, IQR= 51,7-68,3) quando comparados aos controles (mediana= 42,8 ng/mL, IQR= 30,9-50,5) (p= 0,005 e 0,006, respectivamente). Conclusões: Os amidos de milho e o amido comercial estudados apresentaram pequenas diferenças na liberação de glicose nos experimentos realizados no sistema TIM-1. Esses achados sugerem que diferenças nas respostas glicêmicas em pacientes com GSD hepáticas, podem ser relacionadas à variações inter- e intraindivíduos e/ou ainda relacionadas à adesão ao tratamento. Cabe ressaltar que as pequenas diferenças encontradas na digestão in vitro podem ter o seu efeito amplificado in vivo, quando variáveis como a resposta hormonal e o fenótipo da doença estão presentes. O polvilho doce apresentou uma liberação de glicose mais lenta e parece ser um produto interessante para ser melhor estudado como alternativa de tratamento, com intuito de prolongar a normoglicemia, para pacientes com GSD hepáticas. Em relação a anemia, a mesma apresentou-se como um achado frequente nas GSD hepáticas, sendo mais frequente na GSD Ib, tipo que apresenta os níveis mais elevados de IL-6. Nossos achados sugerem que a inflamação está relacionada à ocorrência de anemia nas GSD hepáticas, principalmente na GSD Ib.

Background: The hepatic glycogen storage diseases (GSD) are relatively common genetic disorders. Among their clinical manifestations, the most remarkable is recurrent hypoglycemia. Uncooked cornstarch (UCCS) administration is the most widely used treatment today. However, it has been observed in clinical practice that patients exhibit different metabolic responses to different cornstarches. Furthermore, long-term complications – including iron deficiency anemia and the anemia of chronic disease – have been described in patients with hepatic GSD, especially those with type I, which is considered the most severe form. Objectives: 1) To analyze the digestion of different brands of cornstarch from different countries, and of possible substitutes for these substances, using the TIM-1 (TNO in vitro model of the gastrointestinal tract - 1); 2) To determine the starch fractions and amylose/amylopectin ratios of cornstarches from different brands and countries and of possible substitutes for these substances; 3) To characterize levels of hepcidin, IL-6, and other markers of iron metabolism (ferritin, iron, transferrin saturation) in plasma of patients with hepatic GSD and evaluate the association of these parameters with the presence of anemia, so as to contribute to a better understanding of the pathogenesis of this complication in GSD. Methodology: The following brands and types of straches were studied: Argo® and Great Value®, from the United States of America; Maizena Duryea® and Yoki®, from Brazil; Maizena Duryea®, from the Netherlands; Glycosade®, a modified starch; sweet polvilho, a cassava-derived starch, from Brazil. Starch fractions (rapidly available glucose, RAG; slowly available glucose, SAG; and resistant starch, RS) were analyzed by the glycemic TNO index (GTI) method. The amylose/amylopectin ratio was determined using a commercial kit. Starch digestion was determined in the TIM-1 system, a dynamic, computer-controlled in vitro model of the gastrointestinal tract that simulates successive digestive processes in the stomach and small intestine. To study hepcidin and IL-6 profiles in patients with hepatic GSD, a cross-sectional study with convenience sampling was conducted. Plasma hepcidin and IL-6 levels (using commercial enzyme-linked immunoassay kits) and iron metabolism parameters (hemoglobin, iron, ferritin, transferrin, and transferrin saturation) were measured in 32 patients with hepatic GSD on cornstarch treatment (GSD Ia =18; GSD Ib= 7; GSD III= 3; GSD IXa= 3; GSD IXb= 1; 17 females; median age, 9.5 years). Additional data, about treatment, clinical and biochemical variables, were obtained from patients’ medical records. For comparison purposes, hepcidin levels were quantitated in 20 unrelated healthy controls (10 females; median age= 12 years). Additionally, hepcidin and IL-6 levels were evaluated in eight subjects heterozygous for hepatic GSD (median age= 33.5 years; 6 were mothers of patients with GSD). Nonparametric methods were used for data analysis. Results: All analyzed cornstarches displayed similar values for all starch fractions. Glycosade® had higher RAG and lower RS values, while sweet polvilho had lower RAG and higher RS values, as compared with the other starches. Analysis of amylose/amylopectin ratio revealed similar values for the tested UCCS. Glycosade® had a higher amylopectin content, as described by the manufacturer, whereas sweet polvilho had a slightly higher amylopectin content as compared with cornstarches and was stable across different studied batches. In the digestion study using the TIM-1 system, the final digested amount ranged from 84–86% for the UCCS and Glycosade®, but was 75.5% for sweet polvilho. In an experiment conducted with a mixture of cornstarch (Brazilian Maizena Duryea®) and sweet polvilho, a final digested amount of 78.4% was found, while the value at 180 min was 61.7%. On analysis of GSD patients, nine (GSD Ia= 3; GSD Ib= 6) were anemic (mild= 4; moderate= 5). Five patients had hepatic adenomas. Hepcidin correlated positively with ferritin levels (r= 0.375; p= 0.034), while IL-6 correlated with hemoglobin (r= -0.572; p= 0.001), iron (r= -0.538; p= 0.001), transferrin (r= -0.550; p= 0.001), and transferrin saturation (r= -0.425; p= 0.015). There was no correlation between hepcidin and IL-6 levels (p= 0.057), or between these variables and the other biochemical and nutritional parameters of interest. Patients with GSD Ib had the highest IL-6 levels. There was no association between presence of hepatic adenoma and anemia. Patients with inflammatory bowel disease exhibited higher hepcidin levels. Patients exhibited IL- 6 levels higher than those of heterozygotes (p=0.003). Furthermore, hepcidin levels were significantly different across the tested groups (p= 0.006), being elevated in patients (median= 58.6 ng/mL, IQR 41.7–71.9) and in heterozygous individuals (median= 60.7 ng/mL, IQR 51.7–68.3) as compared with controls (median= 42.8 ng/mL, IQR 30.9–50.5) (p= 0.005 and 0.006, respectively) Conclusions: In experiments performed in the TIM-1 system, the cornstarches and commercial modified starch analyzed in this study displayed only small differences in glucose release. These findings suggest that the differences in glucose response reported in GSD patients may be related to inter- and intraindividual variations and/or to treatment compliance. It is important to take into account that the small difference in glucose release found among the starches could be clinically important in vivo when taking variables such as hormonal responses and disease phenotype into account. Sweet polvilho was associated with slower glucose release and seems to be an interesting product that warrants more in-depth study as an alternative treatment, aiming to extend normoglycemia in patients with hepatic GSD. Anemia is a common finding in hepatic GSD, and was most common in GSD Ib, the type of GSD associated with the highest IL-6 levels. These findings suggest that inflammation is associated with development of anemia in hepatic GSD, particularly in GSD Ib.