Un estudio de isótopos estables para evaluar la biodisponibilidad de un sistema de suministro de hierro basado en proteína de avena

La deficiencia de hierro (Fe) es la deficiencia de nutrientes más común presente en todo el mundo (1). Se necesitan soluciones alternativas para una mejor absorción debido a los inconvenientes asociados con los efectos secundarios gastrointestinales de los suplementos de sal de Fe (2). Además, el Fe es difícil de agregar como fortificante de los alimentos debido a los cambios organolépticos que provoca (3, 4). La reducción del tamaño de partícula de las sales de hierro mejora su absorción, y los compuestos de Fe de tamaño submicrónico son una solución prometedora en matrices alimentarias (5-7), aunque su tendencia a oxidarse y agregarse rápidamente en solución limita su uso en la fortificación (8, 9) .

Shen et al. a partir de proteínas de la leche, y se ha informado su evaluación tanto en la digestión in vitro como en estudios de biodisponibilidad in vivo (rata) (9). Se observó que el efecto reductor del material, la estabilidad coloidal, el rendimiento sensorial mejorado y la alta biodisponibilidad, lo hacen prometedor para aplicaciones nutricionales (9).

En el estudio actual, se utiliza una estrategia similar para aislar las fibrillas de amiloide de una fuente vegana y más sostenible, a saber, la proteína de avena. La capacidad reductora de las fibrillas de amiloide sobre la sal de Fe - FeCl3 en presencia de ascorbato de sodio (SA) o hidróxido de sodio (NaOH), ambos reactivos de grado alimentario, ha demostrado la formación de una mezcla de partículas de Fe2+ y Fe3+ sin agregación observada. (datos no publicados, Mezzenga Lab, ETH). Un estudio humano anterior realizado por Baumgartner et al. mostró que los iones Fe3+ del fosfato férrico de tamaño submicrónico tenían una absorción fraccional de Fe (FIA) similar en comparación con la del sulfato ferroso (FeSO4), el tratamiento estándar actual (10). Los sistemas de fibrillas amiloides por la proteína de la leche como transportadores eficientes para la fortificación con hierro. La evaluación de la digestión in vitro y la biodisponibilidad in vivo mostró que las fibrillas de β-lactoglobulina (β-lg) por la proteína de la leche desaparecieron 4 horas después de proporcionar este suplemento rico en amiloide en el tracto intestinal de inmediato. Además, la sección del cerebro de los ratones suplementados con fibrillas de amiloide \beta - 1g no mostró plaga de amiloide después de 1 mes de alimentación. (Mezzenga & Zhou et al, manuscrito enviado). Las fibrillas de β-lactoglobulina (β-lg) y la avena de origen vegetal comparten la misma estructura en el amiloide de la proteína de la leche. (11) A partir de estos resultados, se entiende que las fibrillas de avena son seguras para la nutrición.

Además, un estudio reciente de Zhou et al. mostró la posibilidad de producir fibrillas de amiloide a partir de avena en total analogía con las obtenidas por BLG (11). En el estudio actual, la fibrilla de OAT - Fe SA (Fe-avena 1) y la fibrilla de OAT - Fe NaOH (Fe-oat 2) se estudiarán in vivo, solo el polvo de fibrilla de avena y el suplemento de hierro son solubles en agua y avena. El suplemento de fibrilla en polvo con hierro es soluble en agua en una matriz alimenticia (puré de acai y miel) para evaluar su promesa como fortificantes de alimentos Fe.

Este es el primero en un estudio en humanos para evaluar la seguridad alimentaria a corto plazo y el efecto adverso de la fibrilla OAT - Fe SA (Fe-oat 1), la fibrilla OAT - Fe NaOH (Fe-oat 2) y en una matriz alimentaria para evaluar su promesa como Fortificantes de alimentos fe.

El estudio será un estudio cruzado prospectivo de un solo centro en el que cada sujeto recibe 6 condiciones de prueba. El estudio se llevará a cabo en el Instituto de Nutrición de la Universidad de Mahidol, Nakhon Pathom, Tailandia. El estudio ha sido aprobado por la Junta Ética de la Universidad de Mahidol y se registrará en www.clinicaltrials.gov. Todos los sujetos darán su consentimiento informado por escrito antes de que se lleve a cabo cualquier procedimiento del estudio. Durante la selección, aproximadamente 2 semanas antes del inicio del estudio, se evaluará la elegibilidad de las mujeres. Se les explicarán en detalle los procedimientos del estudio en un idioma local y, luego de obtener el consentimiento informado, se recolectará una muestra de sangre por punción venosa (6 ml) para la determinación de hemoglobina (Hb), ferritina sérica (SF), proteína c reactiva (PCR), talasemia y embarazo. El peso se medirá con una precisión de 0,1 kg y la altura con una precisión de 0,5 cm para calcular el IMC. Se realizará una entrevista para valorar otros criterios de inclusión y exclusión. Se invitará a las mujeres a examinarse hasta que se hayan inscrito 52 mujeres elegibles para participar en el estudio. Cada sujeto completará los seis estudios de absorción de hierro en los que recibirá dosis suplementarias de hierro de 4 mg de hierro de los seis productos: (i) Fe-oat 1 solo, (ii) Fe-oat 1 con 30 mL de puré de acai con miel, (iii) Fe-avena 2 sola, (iv) Fe-avena 2 con 30 mL de puré de acai con miel, (v) FeSO4 solo, (vi) FeSO4 con 30 mL de puré de acai y miel. El contenido de polifenoles del puré de acai se medirá en el Laboratorio de Nutrición Humana.

La fase experimental tendrá una duración de 37 días. Las tres primeras dosis de hierro etiquetadas se administrarán los días 1, 3 y 5 entre las 07:00 y las 09:00 de la mañana después de un ayuno nocturno. Después de la tercera intervención, habrá un período de espera de 14 días para permitir la incorporación del hierro marcado en los eritrocitos. Los días 19, 21 y 23 se entregarán a los participantes los productos de intervención cuarto, quinto y sexto. Se asegurará de que la aleatorización de los productos de la intervención se realice de tal manera que no se administren dos intervenciones con el mismo isótopo estable a los participantes en la misma semana. Los productos 1, 3 y 5 de la lista se entregarán en una semana y los 2, 4 y 6 en la segunda semana. Existirán tres puntos de muestreo de sangre excluyendo el cribado: un muestreo inicial el día 1, un muestreo el día 17 y un muestreo final 14 días después del cuarto producto de intervención, el día 37, el último día del estudio. Estas muestras de sangre venosa se recogerán para determinar Hb, SF y CRF, y enriquecimiento isotópico de eritrocitos.

Las mujeres serán aleatorias para el orden de administración de la intervención utilizando un código Python. Los participantes consumirán los productos de intervención etiquetados en forma de solución bajo la supervisión de los investigadores con o sin puré de acai, según el tipo de intervención del día. Después de consumir los productos de prueba, los participantes se abstendrán de comer o beber durante 3 h.

Las soluciones de Fe-avena 1 y Fe-avena 2 se producirán en ETH Zurich en el Laboratorio de Alimentos y Materiales Blandos con productos químicos de grado alimentario o de farmacopea y utilizando polvos de hierro elemental enriquecidos con 57Fe o 58Fe (Chemgas, Boulogne, Francia), y teniendo en cuenta las normas de Buenas Prácticas de Manufactura. El SOP para la preparación de Fe-oat 1 y 2 se proporcionará a pedido. Las soluciones de FeSO4 etiquetadas se prepararán en el Laboratorio de Nutrición Humana (HNL) a partir de polvos de hierro elemental enriquecidos con 54Fe (Chemgas, Boulogne, Francia). Los polvos de hierro se disolverán a temperatura ambiente en ácido sulfúrico 1,7 M (1,21 ml/100 mg Fe) en botellas de HDPE de 100 ml (Semadeni, Ostermundingen, Suiza) enjuagadas con argón. Las soluciones resultantes se llevarán a una concentración de 4 mg Fe/g de solución con agua pura estéril. Las soluciones se dividirán en porciones de 1 g en viales de PFA. Los viales se lavarán con argón, se cerrarán herméticamente y se mantendrán a 4-8 °C hasta su uso. Los reactivos serán del grado reactivo de la Farmacopea Europea (ácido sulfúrico 95-97%, Sigma-Aldrich, Buchs, Suiza; Aqua ad iniect. B. Braun, Kantonsapotheke Zürich).