双标水一般采用口服的方式给药 ,事先按照一定的比例配制 ,消毒灭菌后用于人体。目前双标水的应用剂量为:
2H (0 . 05 ～0 . 70) g/ kg T BW (TotalBodyWater) ,18O ( 0 . 12～0 . 40) g/ kg T BW,未成年人剂量要稍微高于成人。二者的浓度没有严格的比例限制 ,以同位素测试仪器的精确度为准。同位素的剂量与同位素丰度测试的误差有关 ,剂量大 ,费用增加 ,剂量小 ,精度低于 5%。根据以往的研究经验 ,2H和18O的最适同位素剂量见表 1。 表1 最适同位素剂量及实验周期对象 2H/g·( kg- 1T BW) 18O /g·( kg- 1T BW) 实验期 / d 婴儿 0.16 0.40 3~10 儿童 0.14 0.30 3~15 成人 0.15 0.15 5~18 样品经过预处理 ,采用气体同位素比质谱仪( Isotope Rate Mass Spectr ometer, I RMS)进行测定 ,得到样品的δ 18O和δ 2H。上海第二医科大学罗伟等[ 10 ]用双标水示踪法测定 13例正常成年人的能量消耗 ,首次在国内建立了双标水样品测定方法 ,尿样双复管测定的平均 CV%小于 1% ,最大不超过215%。得到样品δ值后 ,结果计算参照以下步骤。
(1) δ值的修正 实验测得的各时间点18O和2H的δ值首先要使用下面的公式进行修正 ,换算成百分数
x = ( ( dpost - dp re ) / ( ddose - dtap ) ) ×(18 . 02a /WA )
x为18O或2H的丰度; dpost为样品的丰度比值(相对于工作标准的比值 δ‰) ; dp re为口服双标水前 ,基线样品的丰度比值 (相对于工作标准的比值δ‰) ; ddose为稀释后双标水的丰度比值 (相对于工作标准的比值δ‰) ; dtap为现场自来水的丰度比值 (相对于工作标准的比值δ‰) ; a为分析用双标水重量( g) ;W为稀释口服双标水所用的重量 ( g) ; A为口服双标水的重量 ( g)。
(2) 同位素消除曲线的绘制 分别用样品18O和2H的丰度值取自然对数为纵坐标 ,以时间为横坐标作图 ,分别得到两条直线 ,即为同位素的消除曲线 ,见图 1。 18O和2H的速率常数分别为各自消除曲线的斜率 KO 和 KD。由两条消除曲线反推到 t = 0,得到截距 ,把截距反对数后再取倒数 ,得出 NO 和ND ,它们分别代表18O和2H代谢池的大小 ,二者的比值应在 1 . 015 - 1 . 06之间。
(3) CO2的产生速率 由同位素的消除曲线 ,可以得到18O和2H的速率常数 KO 和 KD 以及18O和2H代谢池的大小 NO 和 ND ,从而得到 CO2的产生速率。由于尚需考虑标记水分子的分馏因素而加入校正因子 ,因此实际计算用的公式各家报道不尽相同 ,目前国内外文献中常用的是 Speakman mod2el
[ 11 ],它是在 L ifs on model[ 4 ]和 Schoeller model[ 12 ]的基础上 ,综合了 161份双标水测定数据得到的 ,根据Speakman model算出 CO2的产生速率。
rCO2 = (N /2 . 196) ×( Ko - 1 . 0427KD )。
其中 ,N = (N o +ND /1 . 042 7) /2。
(4) 呼吸商 (RQ) 呼吸商是指一定时间内机体 CO2产量与 O2消耗量的比值 , RQ随着受试者摄入的混合食物中蛋白质、 脂肪、 碳水化合物的比例不同会产生 0 . 7～1 . 0的变化。当受试者处于热量平衡状态 (体重恒定 )时 ,可用食物商 ( Food Quo2tient, FQ)代替 RQ,食物商 ( FQ)可由实际摄入的食物组成计算得到[ 13—15 ]。已知食物商 FQ和 CO2 生成率 rCO2 ,则 O2的消耗速率 r O2 = rCO2 /FQ。
(5) 总的能量消耗 ( TEE) 最后 ,总的能量消耗可以依据经典的 Weir公式计算得到。
TEE = 3 . 941 ×r O2 + 1 . 106 ×rCO2 - 2 . 17 × UN
(UN为每天的尿氮量 g/d)
