Une étude d'isotopes stables pour évaluer la biodisponibilité d'un système d'administration de fer à base de protéines d'avoine

La carence en fer (Fe) est la carence en nutriments la plus courante dans le monde (1). Des solutions alternatives sont nécessaires pour une meilleure absorption en raison des inconvénients associés aux effets secondaires gastro-intestinaux des suppléments de sel de Fe (2). De plus, le Fe est difficile à ajouter comme fortifiant aux aliments en raison des changements organoleptiques qu'il provoque (3, 4). La réduction de la taille des particules de sels de fer améliore leur absorption, et les composés de Fe de taille submicronique sont une solution prometteuse dans les matrices alimentaires (5-7), bien que leur tendance à s'oxyder et à s'agréger rapidement en solution limite leur utilisation dans l'enrichissement (8, 9) .

Un nouveau composé de fibrilles de β-lactoglobuline (BLG)-Fe destiné à être utilisé dans l'enrichissement en Fe a été développé par Shen et al. à partir des protéines du lait, et son évaluation dans des études de digestion in vitro et de biodisponibilité in vivo (rat) a été rapportée (9). Il a été observé que l'effet réducteur du matériau, sa stabilité colloïdale, ses performances sensorielles améliorées et sa biodisponibilité élevée le rendent prometteur pour les applications nutritionnelles (9).

Dans la présente étude, une stratégie similaire est utilisée pour isoler les fibrilles amyloïdes d'une source végétalienne et plus durable, à savoir la protéine d'avoine. La capacité réductrice des fibrilles amyloïdes sur le sel de Fe - FeCl3 en présence d'ascorbate de sodium (SA) ou d'hydroxyde de sodium (NaOH), tous deux réactifs de qualité alimentaire, a montré la formation d'un mélange de particules de Fe2+ et Fe3+ sans agrégation observée (données non publiées, Mezzenga Lab, ETH). Une précédente étude humaine menée par Baumgartner et al. ont montré que les ions Fe3+ du phosphate ferrique de taille submicronique avaient une absorption fractionnaire de Fe (FIA) similaire à celle du sulfate ferreux (FeSO4), la norme de soins actuelle (10). Les systèmes de fibrilles amyloïdes par les protéines du lait comme supports efficaces pour l'enrichissement en fer. L'évaluation de la digestion in vitro et de la biodisponibilité in vivo a montré que les fibrilles de β-lactoglobuline (β-lg) par les protéines du lait disparaissaient 4 heures après l'administration immédiate de ce supplément riche en amyloïde dans le tractus intestinal. De plus, la section du cerveau des souris supplémentées avec de la fibrille amyloïde β-lg n'a montré aucune peste amyloïde après 1 mois d'alimentation. (Mezzenga & Zhou et al, manuscrit soumis). Les fibrilles de β-lactoglobuline (β-lg) et l'avoine d'origine végétale partagent la même structure dans l'amyloïde par les protéines du lait. (11) D'après ces résultats, les fibrilles d'avoine sont considérées comme sans danger pour la nutrition.

De plus, une étude récente de Zhou et al. ont montré la possibilité de produire des fibrilles amyloïdes à partir d'avoine en pleine analogie avec celles obtenues par BLG (11). Dans l'étude actuelle, la fibrille d'OAT - Fe SA (Fe-oat 1) et la fibrille d'OAT - Fe NaOH (Fe-oat 2) seront toutes deux étudiées in vivo, seules la poudre de fibrilles d'avoine ajoute un supplément de fer est soluble dans l'eau et l'avoine La poudre de fibrilles ajouter un supplément de fer est soluble dans l'eau dans une matrice alimentaire (purée d'açai et miel) pour évaluer leur promesse en tant que fortifiants alimentaires Fe.

Cette première étude humaine sur l'évaluation de la sécurité alimentaire à court terme et l'effet indésirable de la fibrille d'OAT - Fe SA (Fe-oat 1), de la fibrille d'OAT - Fe NaOH (Fe-oat 2) et dans une matrice alimentaire pour évaluer leur promesse en tant que Fe fortifiants alimentaires.

L'étude sera une étude croisée prospective monocentrique dans laquelle chaque sujet reçoit 6 conditions de test. L'étude sera menée à l'Institut de nutrition, Université Mahidol, Nakhon Pathom, Thaïlande. L'étude a été approuvée par le Conseil d'éthique de l'Université de Mahidol et sera enregistrée sur www.clinicaltrials.gov. Tous les sujets fourniront un consentement éclairé écrit avant toute procédure d'étude. Au cours de la sélection, environ 2 semaines avant le début de l'étude, les femmes seront évaluées pour leur éligibilité. Les procédures de l'étude leur seront expliquées en détail dans une langue locale et après l'obtention du consentement éclairé, un échantillon de sang de ponction veineuse (6 ml) sera prélevé pour la détermination de l'hémoglobine (Hb), de la ferritine sérique (SF), de la protéine c-réactive (CRP), la thalassémie et la grossesse. Le poids sera mesuré au 0,1 kg près et la taille au 0,5 cm près, pour calculer l'IMC. Une entrevue sera menée pour évaluer d'autres critères d'inclusion et d'exclusion. Les femmes seront invitées à dépister jusqu'à ce que 52 femmes éligibles aient été inscrites pour participer à l'étude. Chaque sujet complétera les six études d'absorption du fer dans lesquelles il recevra des doses supplémentaires de fer de 4 mg de fer provenant des six produits : (i) Fe-oat 1 seul, (ii) Fe-oat 1 avec 30 mL de purée d'açaï au miel, (iii) Fe-oat 2 seul, (iv) Fe-oat 2 avec 30 ml de purée d'açai avec du miel, (v) FeSO4 seul, (vi) FeSO4 avec 30 ml de purée d'açai et du miel. La teneur en polyphénols de la purée d'açai sera mesurée au Laboratoire de Nutrition Humaine.

La phase expérimentale durera 37 jours. Les trois premières doses de fer étiquetées seront administrées les jours 1, 3 et 5 entre 07h00 et 09h00 du matin après une nuit de jeûne. Après la troisième intervention, il y aura une période d'attente de 14 jours pour permettre l'incorporation du fer marqué dans les érythrocytes. Les jours 19, 21 et 23, les quatrième, cinquième et sixième produits d'intervention seront remis aux participants. On veillera à ce que la randomisation des produits d'intervention se fasse de telle manière qu'aucune intervention avec le même isotope stable ne soit administrée aux participants au cours de la même semaine. Les produits 1, 3 et 5 de la liste seront donnés en une semaine, et les 2, 4 et 6 la deuxième semaine. Il y aura trois points de prélèvement sanguin excluant le dépistage : un prélèvement initial au jour 1, un prélèvement au jour 17 et un prélèvement final 14 jours après le quatrième produit d'intervention, au jour 37, le dernier jour de l'étude. Ces échantillons de sang veineux seront prélevés pour déterminer l'Hb, le SF et le CRF, ainsi que l'enrichissement isotopique des érythrocytes.

Les femmes seront randomisées pour l'ordre d'administration de l'intervention à l'aide d'un code Python. Les participants consommeront les produits interventionnels labellisés sous forme de solution sous la supervision des investigateurs avec ou sans la purée d'açai selon le type d'intervention de la journée. Après avoir consommé les produits testés, les participants s'abstiendront de manger ou de boire pendant 3 h.

Les solutions Fe-oat 1 et Fe-oat 2 seront produites à l'ETH Zurich au Laboratoire des aliments et des matériaux mous avec des produits chimiques de qualité alimentaire ou de qualité pharmacopée et en utilisant des poudres de fer élémentaire enrichies en 57Fe ou 58Fe (Chemgas, Boulogne, France), et compte tenu des réglementations relatives aux bonnes pratiques de fabrication. Le SOP pour la préparation des Fe-oat 1 et 2 sera fourni sur demande. Les solutions FeSO4 marquées seront préparées au Laboratoire de Nutrition Humaine (HNL) à partir de poudres de fer élémentaire enrichies en 54Fe (Chemgas, Boulogne, France). Les poudres de fer seront dissoutes à température ambiante dans de l'acide sulfurique 1,7 M (1,21 ml/100 mg Fe) dans des flacons en PEHD de 100 ml (Semadeni, Ostermundingen, Suisse) rincés à l'argon. Les solutions résultantes seront amenées à une concentration de 4 mg Fe/g de solution avec de l'eau pure stérile. Les solutions seront divisées en portions de 1 g dans des flacons en PFA. Les flacons seront rincés à l'argon, hermétiquement fermés et conservés à 4-8°C jusqu'à utilisation. Les réactifs seront de qualité réactif de la Pharmacopée Européenne (acide sulfurique 95-97%, Sigma-Aldrich, Buchs, Suisse ; Aqua ad iniect. B. Braun, Kantonsapotheke Zürich).