Stabilní izotopová studie k vyhodnocení biologické dostupnosti systému dodávky železa na bázi ovesného proteinu

Nedostatek železa (Fe) je celosvětově nejběžnějším nedostatkem živin (1). Pro lepší absorpci jsou zapotřebí alternativní řešení kvůli nevýhodám, které jsou spojeny s gastrointestinálními vedlejšími účinky doplňků Fe soli (2). Kromě toho je obtížné přidávat Fe jako posilující činidlo do potravin kvůli organoleptickým změnám, které způsobuje (3, 4). Snížení velikosti částic solí železa zlepšuje jejich absorpci a sloučeniny Fe o submikronové velikosti jsou slibným řešením v potravinových matricích (5-7), ačkoli jejich tendence k oxidaci a rychlé agregaci v roztoku omezuje jejich použití při fortifikaci (8, 9). .

Nová sloučenina β-laktoglobulinových (BLG) fibril-Fe pro použití při obohacování Fe byla vyvinuta Shenem a kol. z mléčných bílkovin a bylo publikováno jeho hodnocení jak ve studiích trávení in vitro, tak ve studiích biologické dostupnosti in vivo (krysy) (9). Bylo pozorováno, že materiál má redukční účinek, koloidní stabilitu, zlepšený senzorický výkon a vysokou biologickou dostupnost, díky čemuž je slibný pro nutriční aplikace (9).

V současné studii se podobná strategie používá k izolaci amyloidních fibril z veganského a udržitelnějšího zdroje, konkrétně ovesného proteinu. Redukční schopnost amyloidních fibril na Fe soli - FeCl3 v přítomnosti askorbátu sodného (SA) nebo hydroxidu sodného (NaOH), obou potravinářských činidel, ukázala tvorbu směsi částic Fe2+ a Fe3+ bez pozorované agregace. (nepublikovaná data, Mezzenga Lab, ETH). Předchozí studie na lidech provedená Baumgartnerem et al. ukázaly, že ionty Fe3+ z fosforečnanu železitého o submikronové velikosti měly podobnou frakční absorpci Fe (FIA) ve srovnání se síranem železnatým (FeSO4), což je současný standard péče (10). Systémy amyloidních fibril pomocí mléčné bílkoviny jako účinné nosiče pro fortifikaci železa. Hodnocení in vitro trávení a in vivo biologické dostupnosti ukázalo, že fibrily β-laktoglobulinu (β-lg) mléčným proteinem zmizely 4 hodiny po podání tohoto doplňku bohatého na amyloid ve střevním traktu okamžitě. Kromě toho část mozku myší doplněná p-lg amyloidní fibrilou nevykazovala po 1 měsíci krmení žádný amyloidní mor. (Mezzenga & Zhou et al, rukopis předložen). β-laktoglobulinové (β-lg) fibrily a rostlinný oves sdílejí stejnou strukturu v amyloidu prostřednictvím mléčné bílkoviny. (11) Na základě těchto výsledků se fibrily z ovsa považují za bezpečné pro výživu.

Navíc nedávná studie Zhou et al. ukázaly možnost produkovat amyloidní fibrily z ovsa zcela analogicky k těm, které získal BLG (11). V této studii budou fibrily OAT - Fe SA (Fe-oves 1) a OAT fibril - Fe NaOH (Fe-oves 2) obě studovány in vivo, samotné jsou ovesné fibrily v prášku s přidáním železa, které je rozpustné ve vodě a ovsu. Doplněk železa s přidáním fibril prášku je rozpustný ve vodě v potravinové matrici (pyré acai a med), aby bylo možné posoudit jejich příslib jako potravinových fortifikantů Fe.

Toto je první ve studii na lidech ke krátkodobému hodnocení bezpečnosti potravin a nepříznivému účinku OAT fibril - Fe SA (Fe-oves 1), OAT fibril - Fe NaOH (Fe-oves 2) a v potravinové matrici k posouzení jejich příslibu jako Fe potravinové fortifikanty.

Studie bude jednocentrová, prospektivní křížová studie, ve které každý subjekt obdrží 6 testovacích podmínek. Studie bude provedena na Institutu výživy, Mahidol University, Nakhon Pathom, Thajsko. Studie byla schválena etickou radou Mahidol University a bude registrována na www.clinicaltrials.gov. Všechny subjekty poskytnou písemný informovaný souhlas před provedením jakýchkoli studijních postupů. Během screeningu, asi 2 týdny před zahájením studie, bude u žen posouzena způsobilost. Postupy studie jim budou podrobně vysvětleny v místním jazyce a po získání informovaného souhlasu bude odebrán vzorek krve z venepunkce (6 ml) pro stanovení hemoglobinu (Hb), sérového feritinu (SF), c-reaktivního proteinu (CRP), talasémie a těhotenství. Pro výpočet BMI bude váha změřena s přesností na 0,1 kg a výška s přesností na 0,5 cm. K posouzení dalších kritérií pro zařazení a vyloučení bude proveden pohovor. Ženy budou zvány ke screeningu, dokud nebude k účasti ve studii zapsáno 52 způsobilých žen. Každý subjekt dokončí šest studií absorpce železa, ve kterých dostane doplňkové dávky železa 4 mg železa ze šesti produktů: (i) Fe-oves 1 samotný, (ii) Fe-oves 1 s 30 ml acai pyré s medem, (iii) Fe-oves 2 samotný, (iv) Fe-oves 2 s 30 ml acai pyré s medem, (v) FeSO4 samotný, (vi) FeSO4 s 30 ml acai pyré a med. Obsah polyfenolů v acai pyré bude měřen v Human Nutrition Laboratory.

Experimentální fáze bude trvat 37 dní. První tři označené dávky železa budou podávány 1., 3. a 5. den mezi 7:00 a 9:00 ráno po celonočním hladovění. Po třetím zásahu bude čekací doba 14 dnů, aby bylo možné zabudovat značené železo do erytrocytů. V den 19, 21 a 23 bude účastníkům předán čtvrtý, pátý a šestý intervenční produkt. Bude zajištěno, že randomizace intervenčních produktů bude provedena takovým způsobem, aby nebyly účastníkům ve stejném týdnu poskytnuty dvě intervence se stejným stabilním izotopem. Produkty 1, 3 a 5 ze seznamu budou uvedeny v jednom týdnu a 2, 4 a 6 ve druhém týdnu. Budou tři místa odběru krve s výjimkou screeningu: základní odběr v den 1, odběr v den 17 a konečný odběr 14 dnů po čtvrtém intervenčním produktu, v den 37, poslední den studie. Tyto vzorky žilní krve budou odebírány za účelem stanovení Hb, SF a CRF a izotopového obohacení erytrocytů.

Ženy budou randomizovány pro příkaz k administraci intervence pomocí kódu Python. Účastníci budou konzumovat označené intervenční produkty ve formě roztoku pod dohledem vyšetřovatelů s nebo bez acai pyré v závislosti na typu intervence pro daný den. Po konzumaci testovaných produktů se účastníci zdrží jídla a pití po dobu 3 hodin.

Roztoky Fe-oves 1 a Fe-oat 2 se budou vyrábět v ETH Zurich v Laboratoři potravin a měkkých materiálů s chemikáliemi potravinářské nebo lékopisné kvality a za použití prášků elementárního železa obohaceného 57Fe nebo 58Fe (Chemgas, Boulogne, Francie) a s ohledem na předpisy správné výrobní praxe. SOP pro přípravu Fe-ovesa 1 a 2 poskytneme na vyžádání. Značené roztoky FeSO4 budou připraveny v Human Nutrition Laboratory (HNL) z 54Fe obohacených elementárních železných prášků (Chemgas, Boulogne, Francie). Železné prášky budou rozpuštěny při pokojové teplotě v 1,7 M kyselině sírové (1,21 ml/100 mg Fe) ve 100 ml HDPE lahvičkách (Semadeni, Ostermundingen, Švýcarsko) propláchnutých argonem. Výsledné roztoky budou upraveny na koncentraci 4 mg Fe/g roztoku sterilní čistou vodou. Roztoky se rozdělí na 1 g dávky v PFA lahvičkách. Lahvičky budou propláchnuty argonem, těsně uzavřeny a udržovány při 4-8°C až do použití. Reagencie budou v čistotě podle Evropského lékopisu (kyselina sírová 95-97 %, Sigma-Aldrich, Buchs, Švýcarsko; Aqua ad iniect. B. Braun, Kantonsapotheke Zürich).