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Impact of Phenylalanine on Cognitive, Cerebral and Neurometabolic Parameters in Adult Patients with Phenylketonuria - a Randomized, Placebo-Controlled, Crossover, Non-inferiority Trial

English title PICO Study
Applicant Everts Regula
Number 192706
Funding scheme Project funding
Research institution Neuropsychologie Neuropädiatrie, Entwicklung, Rehabilitation Universitäts-Kinderklinik
Institution of higher education University of Berne - BE
Main discipline Clinical Endocrinology
Start/End 01.04.2020 - 30.11.2023
Approved amount 516'911.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Clinical Endocrinology
Psychology

Keywords (7)

Phenylalanine; Phenylketonuria; Cognition; Neuropsychology; Neurometabolism; Neuroimaging; PKU

Lay Summary (German)

Lead
Wie strikt müssen erwachsene Patienten mit Phenylketonurie (PKU) die in der Kindheit bei dieser Erkrankung unabdingbare Ernährungsrestriktion weiter einhalten? Um dieser Frage auf den Grund zu gehen, untersucht die PICO-Studie den Einfluss eines simulierten Abbruchs der Ernährungsrestriktion auf die Kognition und das Gehirn.
Lay summary

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

Durch einen seltenen Stoffwechseldefekt können Patienten mit PKU die Aminosäure Phenylalanin (Phe) nicht umwandeln. Eine Anlagerung von Phe im Körper verursacht bei Kindern schwere Gehirnschäden und Entwicklungsstörungen. Um diese Anlagerung zu vermeiden, muss bei Kindern mit PKU eine Phe-arme (d.h. proteinarme) Diät eingehalten werden. Inwiefern erwachsene Patienten mit PKU eine solch strikte Diät verfolgen müssen, bleibt bis heute unklar. Die PICO-Studie erforscht den Einfluss von erhöhten Phe-Werten auf das erwachsene Gehirn von Patienten mit PKU. Dazu wird durch Gabe von Phe-Kapseln ein kurzfristiger Behandlungsstopp simuliert und mithilfe von neuropsychologischen Tests und strukturellem und funktionellem MRI Veränderungen des Gehirns untersucht.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext

Dank des 1965 in der Schweiz eingeführten Neugeborenen-Screenings für PKU werden heute alle betroffenen Patienten früh erkannt und behandelt. Dadurch steigt die Zahl der erwachsenen Patienten ohne schwere neurologische Schäden seit Mitte 1980er-Jahre jährlich an. Klarer formulierte langfristig gültige Ernährungsrichtlinien sind zentral für die richtige Behandlung und die Lebensqualität dieses seltenen Patientenkollektivs.

Direct link to Lay Summary Last update: 30.03.2020

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Project partner

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
184453 Impact of Phenylalanine on Cognitive, Neural and Neurometabolic Parameters in Adult Patients with Phenylketonuria - a Randomised, Placebo-Controlled, Cross-Over Trial 01.03.2019 Doc.CH

Abstract

Background and rationaleThe population of adults with phenylketonuria (PKU) that by early dietary intervention during childhood have been freed from severe neurological disabilities has been growing substantially since thrly 1980ies. Association studies and only one small interventional study flawed by substantial methodological limitations led to highly controversial discussions on how to treat adult patients with early-treated PKU. Therefore, prospective intervention studies are strongly needed to evaluate the effects of dietary restrictions on cognition, quality of life and well-being.Overall objectivesEvaluation of cognitive and advanced neuroimaging outcomes in a single center (Inselspital), double-blind, randomized, placebo-controlled, crossover, 4-week Phe loading, non-inferiority trial in 30 early-treated adults with classical PKU. The primary objective is to prospectively assess whether higher Phe load does not negatively impact on cognitive performance in adults with early-treated PKU. The secondary objective is to elucidate accompanying cerebral and neurometabolic mechanism.Specific aims and methodsHypothesis related to primary outcome: In adult patients with early-treated classical PKU, a 4-week period of Phe load does not negatively influence working memory performance measured by accuracy in the 2-back test of the computerized test of attentional performance.Aims related to secondary and other outcomes: In adult patients with early-treated classical PKU, we assess the influence of a 4-week period of Phe load on inhibition, cognitive flexibility, mood, sustained and divided attention, fine motor control, verbal and design fluency, processing speed, health-related quality of life, and using advanced neuroimaging methods intensity of neural activation, strength of connectivity in brain regions, brain Phe concentrations, and other functional neuroimaging parameters.Expected results and their impactA confirmation as well as a rejection of the hypothesized non-inferiority of being «off diet» could already help to formulate much needed more evidence-based guidelines as to if a rigorous, lifelong Phe-restricted diet is indispensable to adhere to for adults suffering from PKU. Moreover, a confirmation of the hypothesized non-inferiority could justify a larger long-term trial and support the willingness of patients and treating metabolic specialists to participate in such a long-term trial.
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