Eine stabile Isotopenstudie zur Bewertung der Bioverfügbarkeit eines auf Haferproteinen basierenden Eisenabgabesystems

Eisen(Fe)-Mangel ist der weltweit häufigste Nährstoffmangel (1). Aufgrund von Nachteilen, die mit gastrointestinalen Nebenwirkungen von Fe-Salz-Ergänzungen verbunden sind, werden alternative Lösungen für eine bessere Absorption benötigt (2). Darüber hinaus ist es aufgrund der organoleptischen Veränderungen, die es verursacht, schwierig, Fe als Stärkungsmittel zu Lebensmitteln hinzuzufügen (3, 4). Die Verringerung der Partikelgröße von Eisensalzen verbessert ihre Absorption, und Fe-Verbindungen in Submikrometergröße sind eine vielversprechende Lösung in Lebensmittelmatrizen (5-7), obwohl ihre Tendenz zur Oxidation und schnellen Aggregation in Lösung ihre Verwendung zur Anreicherung einschränkt (8, 9). .

Eine neuartige Fibrillen-Fe-Verbindung aus β-Lactoglobulin (BLG) zur Verwendung bei der Fe-Anreicherung wurde von Shen et al. aus Milchproteinen, und seine Bewertung sowohl in in-vitro-Verdauungs- als auch in-vivo-Bioverfügbarkeitsstudien (Ratte) wurde berichtet (9). Es wurde beobachtet, dass die reduzierende Wirkung, die kolloidale Stabilität, die verbesserte sensorische Leistung und die hohe Bioverfügbarkeit des Materials es für Ernährungsanwendungen vielversprechend machen (9).

In der aktuellen Studie wird eine ähnliche Strategie verwendet, um Amyloidfibrillen aus einer veganen und nachhaltigeren Quelle, nämlich Haferprotein, zu isolieren. Die Reduktionsfähigkeit der Amyloidfibrillen auf dem Fe-Salz – FeCl3 in Gegenwart von Natriumascorbat (SA) oder Natriumhydroxid (NaOH), beides Reagenzien in Lebensmittelqualität, hat die Bildung einer Mischung aus Fe2+- und Fe3+-Partikeln ohne beobachtete Aggregation gezeigt (unveröffentlichte Daten, Mezzenga Lab, ETH). Eine frühere Humanstudie von Baumgartner et al. zeigten, dass Fe3+-Ionen aus submikrongroßem Eisenphosphat eine ähnliche fraktionierte Fe-Absorption (FIA) im Vergleich zu der von Eisensulfat (FeSO4), dem aktuellen Behandlungsstandard, aufwiesen (10). Die Amyloidfibrillensysteme von Milcheiweiß als effiziente Träger für die Eisenanreicherung. Die Bewertung der In-vitro-Verdauung und der In-vivo-Bioverfügbarkeit zeigte, dass β-Lactoglobulin (β-lg)-Fibrillen durch Milchprotein 4 Stunden nach der Bereitstellung dieser amyloidreichen Ergänzung im Darmtrakt sofort verschwanden. Darüber hinaus zeigte der Gehirnschnitt der mit &bgr;-lg-Amyloidfibrillen ergänzten Mäuse nach 1-monatiger Fütterung keine Amyloidplage. (Mezzenga & Zhou et al., eingereichtes Manuskript). Die Fibrillen von β-Lactoglobulin (β-lg) und Hafer auf pflanzlicher Basis haben im Amyloid von Milchprotein die gleiche Struktur. (11) Aus diesen Ergebnissen geht hervor, dass Fibrillen von Hafer für die Ernährung unbedenklich sind.

Darüber hinaus zeigt eine aktuelle Studie von Zhou et al. zeigten die Möglichkeit, Amyloidfibrillen aus Hafer in voller Analogie zu den von BLG erhaltenen herzustellen (11). In der aktuellen Studie werden die OAT-Fibrillen – Fe SA (Fe-Hafer 1) und die OAT-Fibrillen – Fe NaOH (Fe-Hafer 2) beide in vivo untersucht, allein sind Haferfibrillenpulver mit Eisenzusatz, der in Wasser und Hafer löslich ist Fibrillenpulver mit Eisenergänzung ist in einer Lebensmittelmatrix (Acai-Püree und Honig) wasserlöslich, um ihr Potenzial als Fe-Nahrungsstärkungsmittel zu bewerten.

Dies ist die erste Studie am Menschen zur kurzfristigen Bewertung der Lebensmittelsicherheit und nachteiligen Wirkung der OAT-Fibrillen – Fe SA (Fe-Hafer 1), OAT-Fibrillen – Fe NaOH (Fe-Hafer 2) und in einer Lebensmittelmatrix, um deren Versprechen zu bewerten Fe Nahrungsstärkungsmittel.

Bei der Studie handelt es sich um eine monozentrische, prospektive Crossover-Studie, bei der jeder Proband 6 Testbedingungen erhält. Die Studie wird am Institute of Nutrition, Mahidol University, Nakhon Pathom, Thailand, durchgeführt. Die Studie wurde von der Ethikkommission der Mahidol University genehmigt und wird unter www.clinicaltrials.gov registriert. Alle Probanden geben eine schriftliche Einverständniserklärung ab, bevor Studienverfahren stattfinden. Während des Screenings, etwa 2 Wochen vor Beginn der Studie, werden die Frauen auf Eignung geprüft. Die Studienverfahren werden ihnen ausführlich in einer Landessprache erklärt und nach Einholung der Einverständniserklärung wird eine Blutprobe aus der Venenpunktion (6 ml) zur Bestimmung von Hämoglobin (Hb), Serumferritin (SF) und c-reaktivem Protein entnommen (CRP), Thalassämie und Schwangerschaft. Das Gewicht wird auf 0,1 kg genau und die Körpergröße auf 0,5 cm genau gemessen, um den BMI zu berechnen. Zur Beurteilung weiterer Ein- und Ausschlusskriterien wird ein Gespräch geführt. Frauen werden zum Screening eingeladen, bis 52 geeignete Frauen für die Teilnahme an der Studie eingeschrieben sind. Jeder Proband wird die sechs Eisenabsorptionsstudien abschließen, in denen er zusätzliche Eisendosen von 4 mg Eisen aus den sechs Produkten erhält: (i) Fe-Hafer 1 allein, (ii) Fe-Hafer 1 mit 30 ml Acai-Püree mit Honig, (iii) Fe-Hafer 2 allein, (iv) Fe-Hafer 2 mit 30 ml Acai-Püree mit Honig, (v) FeSO4 allein, (vi) FeSO4 mit 30 ml Acai-Püree und Honig. Der Polyphenolgehalt des Acai-Pürees wird im Human Nutrition Laboratory gemessen.

Die Versuchsphase dauert 37 Tage. Die ersten drei markierten Eisendosen werden an den Tagen 1, 3 und 5 zwischen 07:00 und 09:00 Uhr morgens nach einer nächtlichen Fastenzeit verabreicht. Nach dem dritten Eingriff wird eine Wartezeit von 14 Tagen eingehalten, damit das markierte Eisen in die Erythrozyten eingebaut werden kann. Am 19., 21. und 23. Tag erhalten die Teilnehmer das vierte, fünfte und sechste Interventionsprodukt. Es wird darauf geachtet, dass die Randomisierung der Interventionsprodukte so erfolgt, dass den Teilnehmern in derselben Woche keine zwei Interventionen mit demselben stabilen Isotop verabreicht werden. Die Produkte 1, 3 und 5 aus der Liste werden in einer Woche und 2, 4 und 6 in der zweiten Woche gegeben. Außer dem Screening wird es drei Blutentnahmestellen geben: eine Grundlinienentnahme an Tag 1, eine Entnahme an Tag 17 und eine letzte Entnahme 14 Tage nach dem vierten Interventionsprodukt, an Tag 37, dem letzten Tag der Studie. Diese venösen Blutproben werden entnommen, um Hb, SF und CRF sowie die Erythrozyten-Isotopenanreicherung zu bestimmen.

Frauen werden für die Interventionsverwaltungsanordnung unter Verwendung eines Python-Codes randomisiert. Die Teilnehmer konsumieren die gekennzeichneten Interventionsprodukte in Form einer Lösung unter Aufsicht der Untersucher mit oder ohne Acai-Püree je nach Interventionstyp für den Tag. Nach dem Verzehr der Testprodukte verzichten die Teilnehmer für 3 h auf Essen und Trinken.

Die Fe-Hafer-1- und Fe-Hafer-2-Lösungen werden an der ETH Zürich am Labor für Lebensmittel und weiche Materialien mit Chemikalien in Lebensmittelqualität oder Arzneibuchqualität und unter Verwendung von mit 57Fe oder 58Fe angereicherten elementaren Eisenpulvern (Chemgas, Boulogne, Frankreich) hergestellt unter Berücksichtigung der Vorschriften der Guten Herstellungspraxis. Die SOP für die Zubereitung von Fe-hafer 1 und 2 wird auf Anfrage zur Verfügung gestellt. Die markierten FeSO4-Lösungen werden im Human Nutrition Laboratory (HNL) aus mit 54Fe angereicherten elementaren Eisenpulvern (Chemgas, Boulogne, Frankreich) hergestellt. Die Eisenpulver werden bei Raumtemperatur in 1,7 M Schwefelsäure (1,21 ml/100 mg Fe) in mit Argon gespülten 100 ml HDPE-Flaschen (Semadeni, Ostermundingen, Schweiz) gelöst. Die resultierenden Lösungen werden mit sterilem Reinwasser auf eine Konzentration von 4 mg Fe/g Lösung gebracht. Die Lösungen werden in 1-g-Portionen in PFA-Fläschchen aufgeteilt. Die Fläschchen werden mit Argon gespült, fest verschlossen und bis zur Verwendung bei 4-8°C aufbewahrt. Die Reagenzien sind von Reagenzqualität des Europäischen Arzneibuchs (Schwefelsäure 95–97 %, Sigma-Aldrich, Buchs, Schweiz; Aqua ad iniect. B. Braun, Kantonsapotheke Zürich).