D3-クレアチン希釈法を使用した、体のクレアチンプールのサイズと骨格筋量の総体の縦方向の変化

背景：最近、経口投与からのD3-クレアチン希釈と、同位体比量質量分析（IRMS）による尿クレアチニン濃縮の検出に基づいて、全身クレアチンプールのサイズと骨格筋量を決定する新しい方法を断面研究で検証しました。老化と疾患における方法の日常的な臨床使用には、縦断的研究における骨格筋質量の変化の決定を可能にするために、IRMSよりも広く利用可能な技術を備えた方法の繰り返しの適用が必要です。したがって、この方法を液体クロマトグラフィータンデム質量分析（LC-MS/MS）テクノロジーに適合させ、縦断的研究における方法の繰り返し適用のための概念の証明を確立しようとしました。クレアチンの転換は遅いため、筋肉量の変化のその後の縦方向の測定に対する経口D3-クレアチンの初期用量からのバックグラウンド濃縮の影響を判断することも重要でした。 方法：ラットに、10週齢および17週齢でD3-クレアチン（1.0 mg/kg体重）の経口トレーサー用量を投与しました。LC-MS/MSを使用して、D3-クレアチン投与後の時間間隔で、尿中D3-クレアチン、および尿中D3-クレアチニン濃縮を決定しました。D3-クレアチントレーサーの投与後72時間後、同位体定常状態で尿中D3-クレアチニン濃縮から総体クレアチンプールのサイズが計算されました。 結果：10週齢で、クレアチンプールのサイズと相関する定量的磁気共鳴で測定されたラットleanせた体重（LBM）（r = 0.92、p = 0.0002）。次の7週間で、尿中D3-クレアチニン濃縮の減少は遅く線形で、速度定数は2.73±0.06％/日でした。17週間のD3-クレアチンの2回目の用量に続いて、クレアチンプールサイズの繰り返し計算を許可した後、上昇した濃縮からのバックグラウンドの尿微生物濃縮を減算しました。10週間で、17週間のLBMはクレアチンプールのサイズと相関していました（r = 0.98、p <0.0001）。さらに、クレアチンプールサイズの変化は、測定間の7週間のラット成長の間にLBMの変化と相関していました（r = 0.96、p <0.0001）。 結論：LC-MS/MSベースのD3-クレアチン希釈法を繰り返し適用して、縦断研究における全身クレアチン骨格筋の質量変化を測定できます。

BACKGROUND: We recently validated in cross-sectional studies a new method to determine total body creatine pool size and skeletal muscle mass based on D3-creatine dilution from an oral dose and detection of urinary creatinine enrichment by isotope ratio mass spectrometry (IRMS). Routine clinical use of the method in aging and disease will require repeated application of the method, with a more widely available technology than IRMS, to enable determination of change in skeletal muscle mass in longitudinal studies. We therefore adapted the method to liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) technology, and sought to establish proof of concept for the repeated application of the method in a longitudinal study. Because the turnover of creatine is slow, it was also critical to determine the impact of background enrichment from an initial dose of oral D3-creatine on subsequent, longitudinal measurements of change in muscle mass. METHODS: Rats were given an oral tracer dose of D3-creatine (1.0 mg/kg body weight) at 10 and 17 weeks of age. LC-MS/MS was used to determine urinary D3-creatine, and urinary D3-creatinine enrichment, at time intervals after D3-creatine administration. Total body creatine pool size was calculated from urinary D3-creatinine enrichment at isotopic steady state 72 h after administration of D3-creatine tracer. RESULTS: At 10 weeks of age, rat lean body mass (LBM) measured by quantitative magnetic resonance correlated with creatine pool size (r = 0.92, P = 0.0002). Over the next 7 weeks, the decline in urinary D3-creatinine enrichment was slow and linear, with a rate constant of 2.73 ± 0.06 %/day. Subtracting background urinary D3-creatinine enrichment from the elevated enrichment following a second dose of D3-creatine at 17 weeks permitted repeat calculations of creatine pool size. As at 10 weeks, 17-week LBM correlated with creatine pool size (r = 0.98, P <0.0001). In addition, the change in creatine pool size was correlated with the change in LBM during the 7 weeks of rat growth between measurements (r = 0.96, P <0.0001). CONCLUSION: The LC-MS/MS-based D3-creatine dilution method can be applied repeatedly to measure total body creatine skeletal muscle mass change in longitudinal study.