En stabil isotopundersøgelse for at evaluere biotilgængeligheden af ​​et havreproteinbaseret jernleveringssystem

Jern-(Fe)-mangel er den mest almindelige næringsstofmangel på verdensplan (1). Alternative løsninger er nødvendige for bedre absorption på grund af ulemper, der er forbundet med gastrointestinale bivirkninger fra Fe-salttilskud (2). Derudover er Fe vanskelig at tilføje som et forstærkende middel til fødevarer på grund af de organoleptiske ændringer, som det forårsager (3, 4). Reduktion af partikelstørrelsen af ​​jernsalte forbedrer deres absorption, og Fe-forbindelser af submikronstørrelse er en lovende løsning i fødevarematricer (5-7), selvom deres tendens til at oxidere og hurtigt aggregere i opløsning begrænser deres anvendelse i berigelse (8, 9) .

En ny β-lactoglobulin (BLG) fibriller-Fe-forbindelse til anvendelse i Fe-berigelse blev udviklet af Shen et al. fra mælkeproteiner, og dets evaluering i både in vitro-fordøjelse og in vivo (rotte) biotilgængelighedsundersøgelser er blevet rapporteret (9). Det blev observeret, at materialets reducerende effekt, kolloide stabilitet, forbedrede sensoriske ydeevne og høje biotilgængelighed, hvilket gør det lovende til ernæringsmæssige anvendelser (9).

I den aktuelle undersøgelse bruges en lignende strategi til at isolere amyloidfibriller fra en vegansk og mere bæredygtig kilde, nemlig havreprotein. Amyloidfibrillernes reducerende evne på Fe-saltet - FeCl3 i nærvær af natriumascorbat (SA) eller natriumhydroxid (NaOH), begge fødevarekvalitetsreagenser, har vist dannelsen af ​​en blanding af Fe2+ og Fe3+ partikler uden observeret aggregering (upublicerede data, Mezzenga Lab, ETH). En tidligere menneskelig undersøgelse udført af Baumgartner et al. viste, at Fe3+ ioner fra submikronstørrelse jernfosfat havde en lignende fraktioneret Fe-absorption (FIA) sammenlignet med jernsulfat (FeSO4), den nuværende standard for pleje (10). Amyloid fibril systemer af mælkeprotein som effektive bærere til jernberigelse. Evalueringen in vitro fordøjelse og in vivo biotilgængelighed viste, at β-lactoglobulin (β-lg) fibriller af mælkeprotein forsvandt 4 timer efter at have givet dette amyloid-rige supplement i tarmkanalen med det samme. Desuden viste hjernesektionen af ​​musene suppleret med β-lg amyloidfibril ingen amyloidpest efter 1 måneds fodring. (Mezzenga & Zhou et al, indsendt manuskript). β-lactoglobulin (β-lg) fibriller og plantebaseret havre deler den samme struktur i amyloidet af mælkeprotein. (11) Ud fra disse resultater forstås havrefibriller at være sikre til ernæring.

Derudover har en nylig undersøgelse af Zhou et al. viste muligheden for at producere amyloidfibriller fra havre i fuld analogi med dem opnået af BLG (11). I den aktuelle undersøgelse vil OAT-fibrillen - Fe SA (Fe-havre 1) og OAT-fibrillen - Fe NaOH (Fe-havre 2) begge blive undersøgt in vivo, alene er havrefibrillpulver tilsat jerntilskud er opløseligt i vand og havre fibril pulver tilføje jern supplement er opløseligt i vand i en fødevare matrix (acai puree og honning) for at vurdere deres løfte som Fe fødevarer berigende.

Dette første i et menneskeligt studie til kortsigtet fødevaresikkerhedsvurdering og uønsket effekt af OAT-fibrillen - Fe SA (Fe-oat 1), OAT-fibrillen - Fe NaOH (Fe-oat 2) og i en fødevarematrix for at vurdere deres løfte som Fe fødemidler.

Undersøgelsen vil være et enkeltcenter, prospektivt krydsningsstudie, hvor hvert forsøgsperson modtager 6 testbetingelser. Undersøgelsen vil blive udført på Institute of Nutrition, Mahidol University, Nakhon Pathom, Thailand. Undersøgelsen er blevet godkendt af Mahidol Universitys Ethical Board og vil blive registreret på www.clinicaltrials.gov. Alle forsøgspersoner vil give skriftligt informeret samtykke, før nogen undersøgelsesprocedurer finder sted. Under screeningen, ca. 2 uger før undersøgelsens start, vil kvinder blive vurderet for egnethed. Undersøgelsesprocedurerne vil blive forklaret detaljeret for dem på et lokalt sprog, og efter at have opnået informeret samtykke, vil der blive indsamlet en venepunkturblodprøve (6 ml) til bestemmelse af hæmoglobin (Hb), serumferritin (SF), c-reaktivt protein (CRP), thalassæmi og graviditet. Vægt vil blive målt til nærmeste 0,1 kg og højde til nærmeste 0,5 cm, for at beregne BMI. En samtale vil blive gennemført for at vurdere andre inklusions- og eksklusionskriterier. Kvinder vil blive inviteret til at screene, indtil 52 kvalificerede kvinder er blevet tilmeldt til at deltage i undersøgelsen. Hvert forsøgsperson vil gennemføre de seks jernabsorptionsundersøgelser, hvor de vil modtage supplerende jerndoser på 4 mg jern fra de seks produkter: (i) Fe-havre 1 alene, (ii) Fe-havre 1 med 30 ml acai-puré med honning, (iii) Fe-havre 2 alene, (iv) Fe-havre 2 med 30 mL acai-puré med honning, (v) FeSO4 alene, (vi) FeSO4 med 30 mL acai-puré og honning. Polyphenolindholdet i acai-puréen vil blive målt på Human Nutrition Laboratory.

Forsøgsfasen vil vare i 37 dage. De første tre mærkede jerndoser vil blive indgivet på dag 1, 3 og 5 mellem 07:00 og 09:00 om morgenen efter en natlig faste. Efter den tredje intervention vil der være en venteperiode på 14 dage for at tillade inkorporering af det mærkede jern i erytrocytter. På dag 19, 21 og 23 vil det fjerde, femte og sjette interventionsprodukt blive givet til deltagerne. Det vil blive sikret, at randomiseringen af ​​interventionsprodukterne sker på en sådan måde, at der ikke gives to interventioner med samme stabile isotop til deltagerne i samme uge. Produkter 1, 3 og 5 fra listen vil blive givet i løbet af en uge og 2, 4 og 6 i den anden uge. Der vil være tre blodprøvepunkter eksklusive screeningen: en baseline prøvetagning på dag 1, prøvetagning på dag 17 og en sidste prøvetagning 14 dage efter det fjerde interventionsprodukt, på dag 37, undersøgelsens sidste dag. Disse venøse blodprøver vil blive indsamlet for at bestemme Hb, SF og CRF og erytrocytisotopberigelse.

Kvinder vil blive randomiseret til interventionsadministrationen ved hjælp af en Python-kode. Deltagerne vil indtage de mærkede interventionsprodukter i form af en opløsning under opsyn af efterforskerne med eller uden acai-puré afhængigt af interventionstypen for dagen. Efter indtagelse af testprodukterne vil deltagerne afholde sig fra at spise eller drikke i 3 timer.

Fe-oat 1- og Fe-oat 2-opløsningerne vil blive produceret på ETH Zürich ved Laboratory of Food and Soft Materials med kemikalier af fødevarekvalitet eller farmakopé og ved brug af 57Fe eller 58Fe berigede elementære jernpulvere (Chemgas, Boulogne, Frankrig) og i betragtning af reglerne om god fremstillingspraksis. SOP'en for tilberedning af Fe-oat 1 og 2 vil blive udleveret efter anmodning. De mærkede FeSO4-opløsninger vil blive fremstillet på Human Nutrition Laboratory (HNL) ud fra 54Fe-berigede elementære jernpulvere (Chemgas, Boulogne, Frankrig). Jernpulverne vil blive opløst ved stuetemperatur i 1,7 M svovlsyre (1,21 ml/100 mg Fe) i 100 ml HDPE-flasker (Semadeni, Ostermundingen, Schweiz) skyllet med argon. De resulterende opløsninger bringes til en koncentration på 4 mg Fe/g opløsning med sterilt rent vand. Opløsningerne vil blive opdelt i 1 g portioner i PFA-hætteglas. Hætteglassene skylles med argon, lukkes tæt og opbevares ved 4-8°C indtil brug. Reagenserne vil være af European Pharmacopoeia-reagenskvalitet (svovlsyre 95-97 %, Sigma-Aldrich, Buchs, Schweiz; Aqua ad iniect. B. Braun, Kantonsapotheke Zürich).