Food Matrix Delivery Systemin vaikutus D3-vitamiinin biologiseen hyötyosuuteen (DFORT)

TAUSTA Tämä projekti on osa D-vitamiinin lisäämistä tehostetulla biosaatavuustutkimusohjelmalla (lyhenne: DFORT), joka on tieteidenvälinen hanke, johon kuuluu Tanskan, Espanjan ja Hollannin tutkimusryhmiä, joita tukee Tanskan innovaatiosäätiö. DFORT:n yleisenä tavoitteena on kehittää tehokkaampia strategioita D-vitamiinin lisäämiseen tutkimalla toimitusmatriisin vaikutusta D-vitamiinin biologiseen hyötyosuuteen. DFORT on organisoitu neljään tieteelliseen työpakettiin (WP).

Kahdessa ensimmäisessä työryhmässä on pyritty tutkimaan, voiko D-vitamiinin kompleksin muodostuminen (nanokapselointi) eri proteiinien kanssa parantaa D-vitamiinin stabiilisuutta (WP 1, prof. Daniel Otzen, AU-iNANO) ja kompleksien muodostumisen vaikutus todellisissa elintarvikejärjestelmissä, mukaan lukien tutkimukset säilytyksen stabiilisuudesta, valolle ja lämmölle altistumisesta (WP 2, apulaisprofessori Trine Kastrup Dalsgaard, AU-FOOD). WP 1+2 ovat osoittaneet, että D-vitamiini voidaan stabiloida muodostamalla komplekseja heraproteiinin kanssa ja että kapselointi voi aiheuttaa vähemmän oksidatiivista hajoamista, mikä parantaa D-vitamiinin stabiilisuutta eri ruokajärjestelmissä.

Tässä tutkimuksessa (WP 3, jota johtaa prof. Lars Rejnmark, AU-Health), D-vitamiinin biologista hyötyosuutta eri ruokamatriiseissa (mukaan lukien kompleksin muodostuminen heraproteiinin kanssa) tutkitaan ihmisillä. WP 3:ssa kerätään biologisia näytteitä, jotka mahdollistavat metabolomiikkatutkimukset mahdollisista yhteyksistä eri ruokamatriisien kautta saatavan D-vitamiinilisän ja metabolisen fenotyypin välillä (WP 4, jota johtaa prof. Hanne C. Bertram, AU-FOOD).

Vaikka suurin osa koko kehon D-vitamiinista syntetisoituu ihossa UV-valolle altistumisen jälkeen (aallonpituus 290-315 nm), useimmat ihmiset tarvitsevat ainakin jonkin verran ravinnosta D-vitamiinia ylläpitääkseen täyden D-vitamiinistatuksen. Tämä pätee erityisesti talviaikaan. Tanskan leveysasteella 56° N ei tapahdu endogeenistä D-vitamiinin synteesiä lokakuusta huhtikuuhun, mikä tarkoittaa, että asukkaiden on turvauduttava ravintolähteisiin säilyttääkseen täyden D-vitamiinitilanteen. Kolekalsiferoli (D3-vitamiini [D3]) on tärkein ravinnon D-vitamiinin lähde, mutta sitä on vain rajoitetussa määrässä elintarvikkeita (kuten rasvaista kalaa), mikä vaikeuttaa suositeltua 10 µg D3:n päivittäistä saantia.

D-vitamiinin tilaa voidaan parantaa vasteena lisääntyneeseen D-vitamiinin saantiin joko tabletteilla tai ravintolisillä. Lukuisat tutkimukset ovat osoittaneet kohonneita 25-hydroksi-D-vitamiinin (25OHD) tasoja vasteena lisääntyneeseen D-vitamiinin saantiin. Yleisesti oletetaan, että 25OHD:n keskimääräiset pitoisuudet kasvavat 0,7 nmol/L vastauksena lisääntyneeseen pitkäaikaiseen 1 µg:n saantiin. D-vitamiinia päivässä, vaikka suhteellinen lisäys lisättyä mikrogrammaa kohti voi olla suurempi, jos lähtötasot ovat alhaiset. Huolimatta tästä hyvin tunnetusta annos-vaste-suhteesta ihmisryhmissä, useat tutkimukset ovat dokumentoineet, että seerumin 25OHD-tasojen muutos vasteena D-vitamiinilisään vaihtelee suuresti.

Useat syyt voivat selittää yksilöiden välisen vaihtelun vasteessa D-vitamiinilisään. Yleisesti ottaen vaihtelu voi johtua annostelun epätarkkuuksista (epäjohdonmukaisuuksista D-vitamiinin väitettyjen ja todellisten arvojen välillä) ja D-vitamiinin biologisen hyötyosuuden vaihteluista.

Epäjohdonmukaisuudet D-vitamiinitablettien ja elintarvikkeilla täydennettyjen tuotteiden D-vitamiinipitoisuuden väitettyjen ja mitattujen arvojen välillä voivat johtua täydentämiseen käytetyn annoksen epäjohdonmukaisuudesta tai vitamiinin epävakaudesta sinänsä. D-vitamiinin stabiilisuudesta eri ruokamatriiseissa ja erilaisille fysiokemiallisille vaaroille on raportoitu ristiriitaisia ​​tuloksia. Jotkut tutkijat ovat raportoineet D-vitamiinin olevan epävakaa, kun taas toiset ovat havainneet sen olevan huomattavan stabiili, kun se altistuu hapettumiselle, valolle sekä hapoille ja emäksille.

Vain harvat tutkimukset ovat etsineet tekijöitä, jotka ovat vastuussa yksilöiden välisestä vaihtelusta 25OHD-tasoissa vasteena D-vitamiinilisälle. Nämä tutkimukset ovat ehdottaneet, että kehon koostumus (mukaan lukien rasvamassapitoisuus), D-vitamiinia sitovan proteiinin (VDBP) geneettiset variantit ja seerumin 24,25-dihydroksi-D-vitamiinin (24,25(OH)2D) ja 25OHD:n suhde edistää seerumin 25OHD-tasojen vaihtelua. Äskettäisessä tutkimuksessa kuitenkin vain 47 % vaihteluista D-vitamiinilisän saannissa voitiin selittää tekijöillä, joilla tiedetään olevan merkitystä 25OHD-tasojen muutoksille.

Edellä mainittujen indeksien lisäksi D-vitamiinin suolistosta imeytymisen kannalta tärkeät tekijät sekä ravintomatriisi, jonka avulla D-vitamiinilisä tarjotaan, voivat vaikuttaa yksilöiden välisiin vaihteluihin 25OHD-vasteissa. Kuitenkin vain vähän tutkimuksia on saatavilla D-vitamiinin biologisesta hyötyosuudesta eri ruokamatriiseista ja D-vitamiinin imeytymisestä suolistosta, mukaan lukien intraluminaalinen kohtalo, ja imeytymistä helpottavia molekyylimekanismeja tunnetaan vielä vain osittain.

Koska D-vitamiini on rasvaliukoinen molekyyli, on yleisesti oletettu, että D-vitamiini imeytyy ohutsuolessa yksinkertaisella passiivisella diffuusiolla, jolloin D-vitamiini liitetään misellin sisään ja kuljetetaan kylomikronien välityksellä imusuonien kautta maksaan. Tämä on sopusoinnussa tutkimusten kanssa, jotka osoittavat suurentuneen riskin alhaiseen 25OHD-tasoon potilailla, joilla on rasvan imeytymishäiriö. Näin ollen on ehdotettu, että D-vitamiinin nauttiminen runsaan rasvaisen aterian yhteydessä voi lisätä sapen vapautumista, mikä mahdollistaa D-vitamiinin lisääntyneen sisällyttämisen sappisuolamiselliin, mikä parantaa D-vitamiinin biologista hyötyosuutta. Kuitenkin ristiriitaisia ​​tuloksia on saatu. raportoivat siitä, vaikuttaako D-vitamiinin nauttimiseen käytettyjen ruokamatriisien koostumus (ja sen rasvapitoisuus) sen biologiseen hyötyosuuteen.

Raimundon et al.:n satunnaistetussa kontrolloidussa tutkimuksessa 25OHD-tasojen keskimääräinen muutos kaksi viikkoa hoidon jälkeen suurella 50 000 IU:n D3-annoksella suun kautta oli suurempi, kun ateria sisälsi vähintään 15 g rasvaa rasvaan verrattuna. -ilmainen ateria. Sitä vastoin ruokamatriisien rasvapitoisuuden ei havaittu vaikuttavan aika-pitoisuusprofiiliin mitattuna D2-vitamiinitasoilla plasmassa 2, 4, 8, 12, 48 ja 72 tuntia kerta-annoksen 25 000 IU:n nauttimisen jälkeen. D2 lisätään joko täysmaitoon, rasvattomaan maitoon tai liuotetaan 0,1 ml:aan maissiöljyä ja levitetään paahtoleipää. Molempia tutkimuksia rajoittaa kuitenkin erittäin korkeiden (farmakologisten) D-vitamiiniannosten käyttö, mikä voi ohittaa kaikki elintarvikematriisien koostumuksen fysiologiset vaikutukset.

D-vitamiinia nauttivan ruoan rasvapitoisuuden vaikutuksen puutetta tukevat myös appelsiinimehun D-vitamiinipitoisuutta koskevat tutkimukset. Appelsiinimehuun lisätyn tai kapseleina lisätyn D-vitamiinin biologisen hyötyosuuden vertailu osoitti samanlaisen nousun 25OHD-pitoisuuksissa vasteena 11 viikon lisäykseen 1000 IU D-vitamiinilla päivässä, ja lisäys oli merkittävä verrattuna lumelääkkeeseen. Se, että D-vitamiini voi imeytyä riittävästi rasvattoman aterian (kuten appelsiinimehun) jälkeen, voidaan selittää viimeaikaisilla löydöillä D-vitamiinin imeytymismekanismista. Näyttää siltä, ​​että D-vitamiini ei imeydy pelkästään yksinkertaisella passiivisella diffuusiolla (liittymällä miselliin), koska kolesterolikalvon kuljettajien, kuten SR-BI, CD36 tai NPC1L1, on osoitettu osallistuvan imeytymiseen. Erot ilmentymistasoissa ja funktionaalisten polymorfismien olemassaolo näitä proteiineja koodaavissa geeneissä voivat myös myötävaikuttaa suuriin yksilöiden välisiin vaihteluihin aterian jälkeisissä vasteissa D-vitamiinille.

Vain hyvin vähän tutkimuksia on saatavilla D-vitamiinin aika-plasmapitoisuusprofiilista suun kautta otetun annoksen jälkeen. Denker et ai. tutki D3-vitamiinin farmakokineettistä profiilia joko 2 800 tai 5 600 IU:n kerta-annoksen jälkeen, mikä osoitti, että plasman D3-tasot nousivat tasaisesti nauttimisen jälkeen ja saavuttivat huippunsa 9 ± 2,3 tunnissa pitoisuuksien palatessa lähelle lähtötasoa 72 tunnin kuluttua. Ei tiedetä, vaikuttaako ruokamatriisi (mukaan lukien D-vitamiinin monimutkainen muodostuminen kapseloimalla heraproteiineihin) D-vitamiinin biologiseen hyötyosuuteen, joka on arvioitu plasman aikakonsentraatioprofiilien perusteella ja voiko tämä vaikuttaa yksilöiden väliseen vaihteluun vasteessa D-vitamiinille. täydennystä.

Kalsiumin ja erityisesti maitotuotteista ja tableteista (lisäravinteista) saatavan kalsiumin saannin merkitystä on tutkittu useissa tutkimuksissa, joista on saatu ristiriitaisia ​​tuloksia. Cochranen meta-analyysi on ehdottanut maitotuotteista ja kalsiumlisistä saatavan lisääntyneen kalsiumin saannin yleistä myönteistä vaikutusta. Äskettäisessä tutkimuksessa on kuitenkin ehdotettu verenpaineen nousua 1000 mg:n kalsiumsitraatin nauttimisen jälkeen plaseboon verrattuna. Toistaiseksi ei ole tutkittu, aiheuttaako maidon nauttiminen samanlaisia ​​vaikutuksia sydän- ja verisuoniterveyteen, mukaan lukien verenpaine ja valtimoiden jäykkyys.

TARKOITUS Tutkimuksen yleistavoitteena on tutkia eri ruokamatriisien (mukaan lukien kompleksin muodostuminen heraproteiinien kanssa) vaikutusta D-vitamiinin biologiseen hyötyosuuteen, arvioituna maksimipitoisuusprofiileilla (Cmax) ja D3:n aika-konsentraatiokäyrällä. plasmassa ja siten voiko yksilöiden välinen vaihtelu D-vitamiinin imeytymisessä riippua annostelujärjestelmästä.

Ensisijainen (nolla-) hypoteesi:

• Ruokamatriisi, jonka kautta D3 toimitetaan, ei vaikuta D3:n Cmax-arvoon, joka on määritetty 10 tuntia annostelun jälkeen.
• Absorptioprofiili (aika-pitoisuuskäyrä käyrän alaisena alueena 0-12h [AUC0-12h]) ei eroa sen mukaan, minkä ruokamatriisin kautta D3 toimitetaan.

Toissijaiset (nolla-)hypoteesit

• Verrattuna pisaraina tarjottavaan D-vitamiiniin, D3:n imeytyminen ei tehostu kunkin testatun ruokamatriisin läpi tapahtuvassa toimituksessa (eli lisääntynyt Cmax).
• Verrattuna mehuun lisättyyn D-vitamiiniin, heraproteiinikompleksiin sitoutunut D3 (eli kohonnut Cmax) ei lisää D3:n imeytymistä.
• Hoidot eivät vaikuta lisäkilpirauhashormonin (PTH) ja ionisoidun kalsiumin tasoihin plasmassa.
• D-vitamiinilisän vaihtelu Cmax-arvon suhteen on pienempi, jos D-vitamiini on kompleksisesti sitoutunut heraproteiineihin verrattuna muihin testattuihin lisäravintoihin.
• Maidon juonti ei vaikuta tonometrialla määritettyyn valtimon jäykkyyteen.

Selittäviä hypoteeseja D-vitamiinilisän saamisen kannalta merkittävien indeksien lisätutkimuksia varten kerätään tietoa kehon koostumuksesta, geneettisistä polymorfismista, kolesterolin tilasta ja tavanomaisista ruokailutottumuksista.

MATERIAALIT JA MENETELMÄT

TUTKIMUKSEN SUUNNITTELU Tutkimus suoritetaan moninkertaisena ristikkäisenä tutkimuksena käyttäen tasapainoista latinalaisen neliön suunnittelua. Tämä suunnittelu mahdollistaa sen, että jokainen osallistuja voi toimia omana kontrollinaan, mikä tasapainottaa riskiä haitallisista vaikutuksista hoitojärjestyksen tuloksiin tai muihin tekijöihin, kuten ajanjakson vaikutukseen, sekä yksilöiden välisiin vaihteluihin, jotka johtuvat esim. geneettisistä vaihteluista, kehosta. paino jne. Satunnaistamalla jokainen osallistuja saa kaikki viisi hoito-ohjelmaa ennalta määritetyssä järjestyksessä siten, että kunkin hoitohaaran välillä on 10–21 päivän pesujakso.

Hoitojaksot ovat:

Hoitojakso 1: A B E C D

Hoitojakso 2: B C A D E

Hoitojakso 3: C D B E A

Hoitojakso 4: D E C A B

Hoitojakso 5: E A D B C

Hoitojakso 6: D C E B A

Hoitojakso 7: E D A C B

Hoitojakso 8: A E B D C

Hoitojakso 9: B A C E D

Hoitojakso 10: C B D A E

D-VITAMIINILISÄN KÄSITTELYMÄÄRÄT Lisäaine hankitaan kaupallisesti ja varastoidaan Aarhusin yliopistollisen sairaalan Osteoporoosiklinikalla ja säilytetään erillään muista lääkkeistä ja lisäravinteista. Osatutkija on vastuussa D-vitamiinilisän oikeasta käsittelystä ja annostelusta sekä varmistaa, että lisäravinnetta käytetään vain pöytäkirjassa kuvatulla tavalla ja että osallistujia ohjeistetaan ottamaan se oikein.

SATUNNISTUSMENETTELYT Satunnaistaminen tehdään tietokoneella luodun listan avulla. Hoitoja ei sokeuteta tutkijalle. Mitä tulee mehun vertailuun heraproteiineihin sitoutuneiden kompleksien kanssa tai ilman niitä, sovelletaan yksisokkomallia, koska osallistujille ei kerrota, mitä hoitoja he saavat. Jokainen hoitojakso kohdistetaan samalle määrälle potilaita - esim. 3 osallistujaa on hoitojaksossa 1, 3 hoitojaksossa 2 jne.

VÄESTÖ Kolmekymmentä osallistujaa rekrytoidaan yleisestä taustaväestöstä suorapostituksella käyttäen Statens Serum Institutin "Tutkimuspalveluiden" luomaa listaa satunnaisesti valituista Århusin alueella asuvista henkilöistä. Tutkimus suoritetaan talvikaudella (marraskuu-huhtikuu).

PERUUTTAMINEN JA POISTAMINEN Jokainen osallistuja voi milloin tahansa keskeyttää tutkimuksen ilman mitään selitystä, eikä hänen tarvitse käydä läpi loppukoetta. Tutkija voi poistaa osallistujan, jos se näyttää tarpeelliselta osallistujan turvallisuuden vuoksi. Keskeyttämiset ja peruutukset merkitään muistiin ja selitetään CRF:ssä.

Kotiuttaminen tapahtuu, jos jokin seuraavista ehdoista täyttyy:

• D-vitamiinilisän muutos
• Ionisoitua kalsiumia ≥1,40 mmol/L
• Sairaus tai uusi lääke, joka vaikuttaa tutkimukseen
• Vakavat haittavaikutukset/oireet, joiden odotetaan aiheutuvan D-vitamiinilisän saamisesta Sairaudet, jotka ilmenevät 7 päivän sisällä hoidosta, voivat olla mahdollinen syy tutkimukseen osallistumiseen. Osatutkijaan voidaan tässä ajassa ottaa yhteyttä selvittääkseen, onko se syy D-vitamiinilisän saamiseen. Siinä tapauksessa oireita tai sairautta seurataan, kunnes se on parantunut tai muuttunut krooniseksi.

TUTKIMUKSET Osallistujat tutkitaan 5 kertaa 6-12 viikon aikana. Jokaisella käynnillä osallistujat saapuvat paastoon ennen klo 9.00 ja oleskelevat osastolla, kunnes verinäytteet otetaan klo 12.00. Tämän jälkeen osallistujat voivat vapaasti mennä kotiin ja palata seuraavana päivänä 24 tunnin verinäytteenottoa ja virtsanäytteiden toimittamista varten tai jäädä yöksi sairaalaan. Osaston 12 tunnin aikana osallistujat saavat vakioruokaa.

Terveyden perustiedot ja kyselylomakkeet:

Osallistujat vastaavat yleistä terveyttään sekä ruokailutottumuksiaan ja auringolle altistumista koskeviin kyselyihin.

Biokemia:

Verinäytteet otetaan eri ajankohtina (0, 2, 4, 6, 8, 10, 12 ja 24 tuntia).

Kaikki mittaukset suoritetaan, kun kaikki materiaali kaikilta 30 osallistujalta on kerätty, jotta vältytään tulosten vaihteluilta. Verinäytteitä säilytetään biopankissa enintään 15 vuotta tutkimuksen päättymisen jälkeen.

Virtsanäytteet:

Virtsa kerätään 3 erässä jokaisen annostelun ensimmäisenä päivänä, eli 0-4 tuntia, 4-8 tuntia ja 8-24 tuntia.

Kaikki mittaukset suoritetaan, kun kaikki materiaali kaikilta 30 osallistujalta on kerätty.

Luuskannaukset:

Dual-Energy röntgenabsorptiometria (DXA) ja korkearesoluutioinen perifeerinen kvantitatiivinen tietokonetomografia (HRpQCT):

DXA-skannaus Hologic QDR Discovery -skannerilla. Luun mineraalitiheys (BMD) mitataan lannerangan (L1-L4), reisiluun kaulan ja distaalisen kyynärvarren alueella. Lisäksi määritetään kehon kokonaiskoostumus, mukaan lukien rasva- ja vähärasvainen kudosmassa.

Distaalisen säteen ja sääriluun HRpQCT-luukuvaus suoritetaan käyttämällä Xtreme CT-skanneria (SCANCO Medical AG, Sveitsi). Tämä mahdollistaa aivokuoren ja trabekulaarisen luun volumetrinen BMD:n, luun rakenteen ja geometrian (mukaan lukien kortikaalisen ja trabekulaarisen paksuuden, trabekulaarisen erotuksen jne.) ja luun vahvuuden arvioinnin.

Verenpainemittaukset ja tonometria:

Verenpaine ja valtimojäykkyyden mittaukset (tonometria) suoritetaan kahdesti kullekin osallistujalle suhteessa hoito-ohjelmiin "C" ja "D".

Molemmissa tapauksissa mittaukset suoritetaan aamulla paastotilassa. Mittausten jälkeen osallistujalle tarjotaan interventio yhdessä aamiaisaterian kanssa. Tämän jälkeen osallistuja paastoaa, kunnes seuraava mittaus suoritetaan neljä tuntia myöhemmin.

Toimistoverenpaine (BP) mitataan istuma-asennossa 5 minuutin levon jälkeen oikeasta olkavarresta digitaalisella automaattisella verenpainemittarilla. Mitataan kolme verenpainelukemaa, joiden välillä on 2 minuutin lepo. Kahden viimeisen mittauksen keskiarvo kirjataan.

Valtimon jäykkyys ja pulssiaallon nopeus (PWV) arvioidaan tonometrialla käyttämällä SphygmoCor-järjestelmää (Xcel; AtCor Medical, Sydney, NSW, Australia). Kaulavaltimon ja reisiluun välisen PWV:n mittaamiseen käytetään täytettyä reisimansettia, joka asetetaan oikealle reiteen, yhdistettynä kaulavaltimon applanaatiotonometriaan. Mittaukset tehdään hiljaisessa huoneessa. Osallistuja lepää 10 minuuttia makuuasennossa ennen testin alkua. Brakiaalinen verenpaine mitataan oikeasta olkavarresta ja suoritetaan kaksi peräkkäistä verenpainelukemaa. Jos verenpainelukemat eivät eroa > 5 mmHg, viimeinen kirjataan. Jos verenpainelukemat eroavat > 5 mmHg, saadaan neljä verenpainelukemaa. Kahden viimeisen mittauksen keskiarvo kirjataan. AIx arvioidaan aallon heijastusamplitudin ja keskuspulssin paineen suhteena. Analyysissä käytetään kahden mittauksen keskiarvoa. Kaulavaltimon ja reisiluun PWV arvioidaan kuljetun matkan jaettuna kulkuajalla käyttämällä suoraa kaulavaltimon ja mansetin etäisyyttä mitattuna venymättömällä teipillä (infantometri). Mittauksia tehdään vähintään kaksi. Jos mittaukset eroavat < 0,5 m/s, analyyseihin käytetään kahden mittauksen keskiarvoa. Jos PWV eroaa > 0,5 m/s, saadaan kolmas mittaus ja mediaaniarvoa käytetään analyyseihin. Yleisten suositusten mukaan suora kaulavaltimon ja mansetin välisen etäisyyden keskiarvo PWV on moninkertainen arvolla 0,8.

NÄKYMÄT Tutkimus antaa käsityksen D3-vitamiinilisän biologisesta hyötyosuudesta, mukaan lukien vaihtelun lähteet. Koska Tanska on maa, jossa on alhainen leveysaste ja D-vitamiinin puutos on suuri, eikä elintarvikkeiden täydentäminen ole yleistä tai lakisääteistä, tämä tutkimus voi johtaa elintarvikkeiden täydentämiseen Tanskassa.