Vakaa isotooppitutkimus kauraproteiinipohjaisen raudanjakelujärjestelmän biologisen hyötyosuuden arvioimiseksi

Raudan (Fe) puute on yleisin maailmanlaajuisesti esiintyvä ravinteiden puute (1). Vaihtoehtoisia ratkaisuja tarvitaan parempaan imeytymiseen johtuen haitoista, jotka liittyvät Fe-suolan lisäravinteiden maha-suolikanavan sivuvaikutuksiin (2). Lisäksi Fe on vaikea lisätä elintarvikkeisiin vahvistavana aineena sen aiheuttamien organoleptisten muutosten vuoksi (3, 4). Rautasuolojen hiukkaskoon pienentäminen parantaa niiden imeytymistä, ja submikronin kokoiset Fe-yhdisteet ovat lupaava ratkaisu elintarvikematriiseissa (5-7), vaikka niiden taipumus hapettua ja aggregoitua nopeasti liuoksessa rajoittaa niiden käyttöä väkevöityksissä (8, 9). .

Shen et ai. kehittivät uuden β-laktoglobuliinin (BLG) fibrilli-Fe-yhdisteen käytettäväksi Fe:n vahvistamisessa. maitoproteiineista, ja sen arviointi on raportoitu sekä in vitro -sulatus- että in vivo (rotta) biosaatavuustutkimuksissa (9). Havaittiin, että materiaalin pelkistävä vaikutus, kolloidinen stabiilius, parantunut sensorinen suorituskyky ja korkea biologinen hyötyosuus tekevät siitä lupaavan ravitsemussovelluksiin (9).

Tässä tutkimuksessa samanlaista strategiaa käytetään amyloidifibrillien eristämiseen vegaanisesta ja kestävämmästä lähteestä, nimittäin kauraproteiinista. Fe-suolan FeCl3:n amyloidifibrillien pelkistyskyky natriumaskorbaatin (SA) tai natriumhydroksidin (NaOH) läsnä ollessa, molemmat elintarvikelaatuiset reagenssit, on osoittanut Fe2+- ja Fe3+-hiukkasten seoksen muodostumisen ilman havaittua aggregaatiota. (julkaisematon data, Mezzenga Lab, ETH). Edellinen ihmistutkimus, jonka ovat suorittaneet Baumgartner et al. osoitti, että submikronin kokoisesta rautafosfaatista saaduilla Fe3+-ioneilla oli samanlainen Fe:n fraktioabsorptio (FIA) kuin rautasulfaatilla (FeSO4), joka on nykyinen hoitostandardi (10). Maitoproteiinin amyloidifibrillijärjestelmät tehokkaina kantajina raudan vahvistamisessa. Arviointi in vitro -digestio ja in vivo -biologinen hyötyosuus osoittivat, että maitoproteiinin aiheuttamat β-laktoglobuliini (β-lg) fibrillit hävisivät 4 tunnin kuluttua tämän amyloidipitoisen lisäosan antamisesta välittömästi suolistossa. Lisäksi β-lg-amyloidifibrillillä täydennettyjen hiirten aivoosassa ei havaittu amyloidiruttoa 1 kuukauden ruokinnan jälkeen. (Mezzenga & Zhou et al, käsikirjoitus lähetetty). β-laktoglobuliini (β-lg) fibrillit ja kasvipohjainen kaura jakavat saman rakenteen maitoproteiinin amyloidissa. (11) Näiden tulosten perusteella kauran fibrillien katsotaan olevan turvallisia ravinnoksi.

Lisäksi Zhoun et al. osoitti mahdollisuuden tuottaa amyloidifibrillejä kaurasta täysin analogisesti BLG:llä saatujen fibrillien kanssa (11). Tässä tutkimuksessa OAT fibrilliä - Fe SA (Fe-kaura 1) ja OAT fibrilliä - Fe NaOH (Fe-kaura 2) tutkitaan molemmat in vivo, yksinään ovat kauran fibrillijauhe ja rautalisäaine liukenee veteen ja kaura fibrillijauhe ja rautalisäaine liukenee veteen elintarvikematriisissa (acai sose ja hunaja), jotta voidaan arvioida niiden lupaus Fe-ravintoaineina.

Tämä on ensimmäinen ihmisillä tehdyssä tutkimuksessa, joka koskee lyhyen aikavälin elintarviketurvallisuusarviointia ja OAT-fibrillien - Fe SA (Fe-kaura 1), OAT-fibrillien - Fe NaOH (Fe-kaura 2) haittavaikutuksia sekä elintarvikematriisissa arvioidakseen niiden lupauksia Fe elintarvikelisäaineita.

Tutkimus on yhden keskuksen prospektiivinen ristikkäinen tutkimus, jossa jokainen koehenkilö saa 6 testiehtoa. Tutkimus suoritetaan Mahidolin yliopiston ravitsemusinstituutissa Nakhon Pathomissa Thaimaassa. Tutkimuksen on hyväksynyt Mahidol Universityn eettinen lautakunta, ja se rekisteröidään osoitteessa www.clinicaltrials.gov. Kaikki koehenkilöt antavat kirjallisen tietoon perustuvan suostumuksen ennen tutkimustoimenpiteitä. Seulonnan aikana, noin 2 viikkoa ennen tutkimuksen alkamista, arvioidaan naisten kelpoisuus. Tutkimusmenettelyt selitetään heille yksityiskohtaisesti paikallisella kielellä ja tietoisen suostumuksen saatuaan otetaan laskimopistoverinäyte (6 ml) hemoglobiinin (Hb), seerumin ferritiinin (SF) ja c-reaktiivisen proteiinin määrittämistä varten. (CRP), talassemia ja raskaus. Paino mitataan 0,1 kg:n tarkkuudella ja pituus 0,5 cm:n tarkkuudella BMI:n laskemiseksi. Haastattelussa arvioidaan muita osallistumis- ja poissulkemiskriteereitä. Naisia ​​kutsutaan seulontaan, kunnes 52 soveltuvaa naista on ilmoittautunut osallistumaan tutkimukseen. Jokainen tutkittava suorittaa kuusi raudan imeytymistutkimusta, joissa he saavat 4 mg:n lisärautaannoksen kuudesta tuotteesta: (i) Fe-kaura 1 yksin, (ii) Fe-kaura 1 30 ml acai-sosetta hunajalla, (iii) Fe-kaura 2 yksin, (iv) Fe-kaura 2, jossa on 30 ml acai-sosetta hunajalla, (v) FeSO4 yksin, (vi) FeSO4 30 ml acai-soseella ja hunajalla. Acai-soseen polyfenolipitoisuus mitataan Human Nutrition Laboratoryssa.

Kokeiluvaihe kestää 37 päivää. Ensimmäiset kolme merkittyä rauta-annosta annetaan päivinä 1, 3 ja 5 aamulla klo 07.00-09.00 yön yli paaston jälkeen. Kolmannen toimenpiteen jälkeen on 14 päivän odotusaika, jotta leimattu rauta voi liittyä punasoluihin. Päivänä 19, 21 ja 23 osallistujille jaetaan neljäs, viides ja kuudes interventiotuotteet. Varmistetaan, että interventiotuotteiden satunnaistaminen tapahtuu siten, ettei osallistujille anneta samalla viikolla kahta interventiota samalla stabiililla isotoopilla. Listan tuotteet 1, 3 ja 5 annetaan viikon kuluttua ja 2, 4 ja 6 toisella viikolla. Verinäytteenottopisteitä on kolme, lukuun ottamatta seulontaa: perusnäytteenotto päivänä 1, näytteenotto päivänä 17 ja viimeinen näytteenotto 14 päivää neljännen interventiotuotteen jälkeen, päivänä 37, tutkimuksen viimeisenä päivänä. Nämä laskimoverinäytteet kerätään Hb:n, SF:n ja CRF:n sekä punasolujen isotooppirikastumisen määrittämiseksi.

Naiset satunnaistetaan interventiohoitojärjestykseen Python-koodilla. Osallistujat nauttivat merkittyjä interventiotuotteita liuoksen muodossa tutkijoiden valvonnassa joko acai-soseen kanssa tai ilman, päivän interventiotyypistä riippuen. Testituotteiden nauttimisen jälkeen osallistujat pidättäytyvät syömästä tai juomasta 3 tuntia.

Fe-kaura 1- ja Fe-oat 2 -liuokset valmistetaan ETH Zürichissä elintarvike- ja pehmeiden materiaalien laboratoriossa elintarvikelaatuisilla tai farmakopealaatuisilla kemikaaleilla ja käyttämällä 57Fe- tai 58Fe-rikastettuja alkuainerautajauheita (Chemgas, Boulogne, Ranska) ja ottaen huomioon hyvän valmistustavan säännökset. Fe-kauran 1 ja 2 valmistuksen SOP toimitetaan pyynnöstä. Leimatut FeSO4-liuokset valmistetaan Human Nutrition Laboratoryssa (HNL) 54Fe:llä rikastetuista alkuainerautajauheista (Chemgas, Boulogne, Ranska). Rautajauheet liuotetaan huoneenlämpötilassa 1,7 M rikkihappoon (1,21 ml/100 mg Fe) 100 ml:n HDPE-pulloissa (Semadeni, Ostermundingen, Sveitsi), jotka on huuhdeltu argonilla. Tuloksena olevat liuokset saatetaan pitoisuuteen 4 mg Fe/g liuosta steriilillä puhtaalla vedellä. Liuokset jaetaan 1 g:n annoksiin PFA-pulloissa. Injektiopullot huuhdellaan argonilla, suljetaan tiiviisti ja säilytetään 4-8°C:ssa käyttöön asti. Reagenssit ovat Euroopan farmakopean reagenssilaatua (rikkihappo 95-97%, Sigma-Aldrich, Buchs, Sveitsi; Aqua ad iniect). B. Braun, Kantonsapotheke Zürich).