Bewertung der Bioverfügbarkeit von Eisen aus Eisenchlorophyllin

Neue Ansätze zur Behandlung von Eisenmangel umfassen die Entwicklung neuartiger Eisenverbindungen mit möglichen Eisenabsorptionswegen, die die Bioverfügbarkeit von Eisen erhöhen und gastrointestinale Nebenwirkungen reduzieren. Häm-Eisen gilt als hochgradig bioverfügbar (10-20 %) und wird weniger von der Zusammensetzung der Mahlzeit beeinflusst als Nicht-Häm-Eisen. Häm-Eisen ist Eisen (Fe2+), das an die prosthetischen Eisen-Protoporphyrin-IX-Gruppen von Proteinen gebunden ist, hauptsächlich Hämoglobin und Myoglobin, die in tierischem Gewebe vorhanden sind. Häm wird während der Verdauung aus Hämoglobin freigesetzt, damit es von den duodenalen Enterozyten aufgenommen werden kann. Das intakte Eisenporphyrin wird vom Heme Carrier Protein 1 (HCP1) über die Bürstensaummembran transportiert. Sobald es sich in der Zelle befindet, wird das Eisen freigesetzt und gelangt dann wahrscheinlich in den Eisenpool mit niedrigem Molekulargewicht. Die Verwendung von Häm-Analoga pflanzlichen Ursprungs könnte eine alternative Eisenquelle mit potenziell hoher Bioverfügbarkeit darstellen.

Natrium-Eisen-Chlorophyllin (SIC) ist ein wasserlösliches halbsynthetisches Chlorophyll-Derivat, bei dem das Magnesium im Porphyrinring durch Eisen ersetzt wurde. Es ist ein grünlich-braunes Pigment, das sich in Wasser, Alkoholen und Chloroform, aber nicht in Ethern auflöst. SIC ist für seine gegenüber Chlorophyll überlegene Verarbeitungsstabilität bekannt und wird in asiatischen Ländern, einschließlich Korea und Japan, häufig als Lebensmittelfarbe für Lebensmittel verwendet, die kein Fleisch oder Fisch enthalten. Magnesiumchlorophyllin hat die E-Nummer E140 und ist als Lebensmittelzusatzstoff in Europa zugelassen. Derzeit ist Natrium-Eisen-Chlorophyllin in der Designated Additives List in Japan unter der Nummer 261 enthalten. Ausgewiesene Zusatzstoffe sind solche, die vom Minister für Gesundheit, Arbeit und Soziales gemäß Artikel 10 des Lebensmittelhygienegesetzes als Stoffe bezeichnet werden, die die menschliche Gesundheit voraussichtlich nicht schädigen.

Angesichts der Porphyrinring-Häm-ähnlichen Struktur von SIC könnte es ein alternativer Verabreichungsweg für Eisen sein, der auch für Vegetarier und Veganer geeignet ist, aber es gibt nur wenige Studien, die die Verwendung von SIC für diesen Zweck untersuchen.

Eine aktuelle Studie von Ding et al. 2019 deutet auf eine positive Wirkung von SIC auf die Hämoglobin (Hb)-Werte bei Eisenmangelanämie (IDA) bei Kindern und Erwachsenen nach 1-monatiger Behandlung hin. Sie gehen davon aus, dass SIC vom Trägerprotein Häm aufgenommen wird. Die Forscher verwendeten Shengxuening-Tabletten, auch bekannt als SXN, die auf Chlorophyll/Porphyrin-Strukturen basieren, die aus Seidenraupen extrahiert wurden, in denen das Mg durch das Fe ersetzt und dann Coadjutanten hinzugefügt wurden. Diese Studie lieferte keine Daten zum Absorptionsweg der SXN-Verbindung. Somit bleibt unklar, ob es vom Häm-Transporter aufgenommen wurde oder ob es verdaut und das Fe im Darmlumen freigesetzt wurde, um sich dem Nicht-Häm-Fe-Pool anzuschließen und dadurch das Hb bei den IDA-Probanden zu verbessern. Die Autoren beschreiben auch Röntgenbeugungsassays, um festzustellen, ob der Chlorophyllin-Porphyrin-Ring Fe und nicht Mg enthielt, diese Daten werden jedoch nicht berichtet.

Miret et al. (2010) untersuchten die Stabilität der Häm-analogen SIC-Absorption unter Verwendung des Caco-2-Zellmodells. Das SIC blieb stabil und nur 5 % des Fe aus der Verbindung wurden bei pH 2 bis 4 freigesetzt. Interne Auflösungsstudien, die am Human Nutrition Laboratory (HNL) durchgeführt wurden, zeigen nur eine 2 %ige Freisetzung von Fe aus der Verbindung bei ähnlichem pH-Wert Ebenen. Unter Verwendung der Festphasenextraktion bei einem höheren pH-Wert von 7, ähnlich dem im Zwölffingerdarm, beobachteten wir einen 5%igen Fe-Verlust, der freiem Eisen oder freigesetztem Eisen von anderen Bindungsstellen an der Chlorophyllstruktur entsprechen kann.

Toyodaet al. (2014) führten eine Toxizitätsstudie von SIC durch, die an männlichen und weiblichen Ratten mit oraler Verabreichung von SIC in ihrer Nahrung in Konzentrationen von 0 %, 0,2 %, 1,0 % und 5,0 % für 13 Wochen durchgeführt wurde. Während des Experiments wurden in keiner der Gruppen abnorme klinische Anzeichen, keine Sterblichkeit und keine abnormen hämatologischen Veränderungen beobachtet. Basierend auf der Histopathologie der Ohrspeicheldrüsen wurde der No-Observed-Adverse-Effect-Level (NOAEL) von SIC in dieser Studie auf 1,0 % geschätzt (609 mg SIC/kg Körpergewicht (KG)/Tag für Männer und 678 mg/ kg Körpergewicht/Tag für Frauen). In der vorliegenden Studie verwenden wir 6 mg elementares Eisen in 100 mg SIC, 0,002 % der von Toyoda et al.

SIC wurde am HNL mit einem 75%igen Einbau von Eisen in das Chlorophyll hergestellt. Unser Protokoll basiert auf einem nicht mehr aktiven Unilever-Patent mit hausinterner Anpassung. Das SIC hat einen neutralen Geschmack und wird als dunkelgrüne Flüssigkeit dargereicht, die die Lösung von SIC in Wasser ist.

Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer neuartigen Eisenverbindung, die als Nahrungsergänzungsmittel eingesetzt werden kann. Der Eisengehalt in unserem SIC wird auf 6 mg pro Dosis begrenzt und übersteigt damit nicht die in der Schweiz als gesetzliche Höchstmenge für Nahrungsergänzungsmittel vorgeschriebene tägliche Eisendosis von 14 mg. SIC wird bereits vielfach als Lebensmittelfarbstoff verwendet und ist für den menschlichen Verzehr unbedenklich.

Wir schlagen vor, unser SIC gegen einen bekannten Vergleichsstoff, Eisensulfat, zu testen, um festzustellen, ob SIC eine wirksame Verbindung zur Eisenabgabe ist. Wenn sich SIC, wie hypothetisch angenommen, ähnlich wie Häm verhält, dann werden üblicherweise verwendete Eisenabsorptionsverstärker, die auf Eisensulfat wirken, wie Ascorbinsäure, keine Wirkung auf die Absorption von Eisen aus SIC haben