An examination of parental compliance with vitamin D recommendations and the physiological responses to vitamin D isoform and dosage in breastfed infants from greater Montréal

Vitamin D is important to maintain calcium homeostasis and promote healthy bone development. Breastfed newborns are at heightened risk of vitamin D deficiency because breast milk contains insufficient amounts of vitamin D. Canadian health policy recommends all breastfed infants receive 400 IU/d of vitamin D starting at birth and continuing until infants can obtain this amount through diet. Both dietary and endogenous production of vitamin D are commonly measured using the 25-hydroxyvitamin D metabolite (25(OH)D), as it has a longer half-life and is less hormonally regulated than the active form, 1,25-dihydroxyvitamin D. The Institute of Medicine (IOM) defines the amount necessary to meet the needs of 97.5% of a population group as the Recommended Dietary Allowance (RDA), however due to insufficient supportive data for the 0-12 mo age group an Adequate Intake (AI) level of 400 IU/d was established instead. This amount is thought to maintain circulating 25(OH)D concentrations in the range of 40-50 nmol/L, sufficient for bone health. Others argue concentrations >75 nmol/L are necessary and that some infants and children may require 800 IU/d of vitamin D supplementation. Despite these recommendations, many infants in Canada have low circulating 25(OH)D concentrations. It is unclear whether these low concentrations are due to a lack of compliance or that the recommendations are insufficient to achieve the desired circulating 25(OH)D concentrations. In addition, whether intakes of vitamin D >400 IU/d in infancy are associated with better bone mineral accrual has not been systematically tested. There are two isoforms of vitamin D which are available as supplements in Canada, cholecalciferol (vitamin D3) and ergocalciferol (vitamin D2). Controversy exists regarding the biological effectiveness of both forms to increase 25(OH)D concentrations. Health Canada's 2004 recommendation states vitamin D2 is less effective than D3 for supplementation, yet no studies have directly compared the efficacy these isoforms in infants. The global objectives of this thesis are to: (1) describe vitamin D supplementation practices of mothers of newborns from a large Canadian urban center; (2) compare the biological response to supplemental vitamin D2 and D3 isoforms in breastfed infants from 1 to 4 mo of life; and (3) define the dosage requirement of vitamin D3 based on (a) the amount necessary to raise plasma 25(OH)D to ≥75 nmol/L in 97.5% of infants (as used in setting the RDA) and (b) using measures of mineral homeostasis, growth and bone mass. Study 1 consisted of a telephone survey with 342 mothers who delivered at the Royal Victoria Hospital (Montréal, Québec), representing ~10% of all annual births at this center. Mothers were contacted 6-12 mo post-partum and asked about vitamin D supplementation practices including the amount and frequency of dosage as well as reasons for non-adherence. Study 2 was a randomized clinical trial (RCT) of 52 breastfed infants. At 1 mo of age, infants received 400 IU/d of either vitamin D2 or D3 for 3 mo. The change in plasma 25(OH)D concentrations as well as the proportion of infants which achieved ≥50 and ≥75 nmol/L plasma 25(OH)D targets were compared between groups. Study 3 was a RCT in which 132 healthy, breastfed 1 mo old infants were randomly assigned to receive one of 4 vitamin D dosages (400, 800, 1200 or 1600 IU/d of vitamin D3).La vitamine D est importante pour maintenir l'homéostasie du calcium et pour promouvoir le développement des os. Les nouveau-nés allaités ont un risque accru en carence de vitamine D car le lait maternel est insuffisant en vitamine D. Santé Canada recommande que tous les nourrissons allaités reçoivent 400 UI/jour de vitamine D dès la naissance et jusqu'à ce qu'ils puissent obtenir cette quantité par l'alimentation. La production alimentaire et endogène de la vitamine D est généralement mesurée en utilisant le métabolite 25-hydroxyvitamine D (25(OH)D) car il a une demi-vie plus longue et est moins contrôlé par les hormones que la forme active, soit la 1,25-dihydroxyvitamine D. L'Institute of Médicine (IOM) définit la quantité nécessaire pour répondre aux besoins de 97,5% d'une population avec l'apport nutritionnel recommandé (ANR), mais en raison de l'insuffisance des données scientifiques pour le groupe d'âge 0 à 12 mois, un apport suffisant de 400 UI/jour a été créé à la place. Cette quantité est jugée suffisante pour maintenir les concentrations plasmatique de 25(OH)D dans la gamme de 40-50 nmol/L, suffisante pour la santé des os. D'autres soutiennent que des concentrations >75 nmol/L sont nécessaires et peuvent nécessiter 800 UI/ jour de vitamine D pour certains nourrissons et enfants. Malgré ces recommandations, certains nourrissons au Canada ont des concentrations faibles de 25(OH)D. Il est difficile de savoir si ces faibles concentrations sont dues à un non suivi de la posologie ou parce que les recommandations sont insuffisant pout atteindre des niveau sanguins de 25(OH)D désirée. À ce jour, les résultats quant a savoir si les apports en vitamine D de >400 UI/jour pendant l'enfance ont des conséquences bénéfiques sur l'accumulation du contenu minéral osseux n'ont pas étés explorés scientifiquement. Il existe deux isoformes de la vitamine D qui sont disponibles sous forme de suppléments au Canada, soit cholécalciférol (vitamine D3) et ergocalciférol (vitamine D2). Il y a une controverse quant à l'efficacité biologique de ces deux formes ayant pour effet d'augmenter les niveaux sanguins de 25(OH)D. Santé Canada à stipulé dans sa recommandation de 2004, que la vitamine D2 est moins efficace que la D3 hors, aucune étude n'a comparé l'efficacité de ces isoformes directement chez les nourrissons. L'objectif global de cette thèse est de: (1) décrire les pratiques de suppléments de la vitamine D par la mère du nouveau-né, dans un grand centre urbain au Canada, (2) de comparer la réponse biologique à un supplément de vitamine D2 vs. D3 chez les nourrissons allaités de 1 à 4 mois de la vie, et (3) définir le dosage quotidien de la vitamine D3 en fonction de la quantité nécessaire pour (a) élever les niveaux plasmatique de 25(OH)D ≥75 nmol /L dans 97,5% des nourrissons (telle qu'était utilisée dans la détermination de l'ANR) et (b) utilisant des mesures de l'homéostasie minérale, de la croissance et du contenu de la masse osseuse. L'étude 1 a consisté d'une enquête téléphonique auprès de 342 mères ayant accouchées à l'hôpital Royal Victoria (Montréal, Québec), représentant environ 10% de toutes les naissances annuelles à Royal Victoria. Les mères ont étés contactées entre 6 à 12 mois post-partum, et questionnées sur les pratiques quant aux suppléments en vitamine D, en particulier sur la quantité et la fréquence des doses ainsi que les raisons du non-respect. L'étude 2 était un essai clinique aléatoire (ECR) de 52 nourrissons allaités d'un mois d'âge. Ces nourrissons ont reçu 400 UI/jour de vitamine D2 ou D3 pour une durée de 3 mois. Le changement dans les niveau plasmatique de 25(OH)D ainsi que la proportion de nourrissons qui ont atteint ≥50 et ≥75 nmol/L de 25(OH)D ont été comparés entre les deux groupes. L'étude 3 était un ECR dont 132 bébés allaités d'un mois d'âge, en bonne santé, ont étés assignés au hasard à recevoir l'une des 4 doses de vitamine D3 (400, 800, 1200 ou 1600 UI/jour)