Uno studio sugli isotopi stabili per valutare la biodisponibilità di un sistema di somministrazione del ferro a base di proteine ​​dell'avena

La carenza di ferro (Fe) è la carenza di nutrienti più comune presente in tutto il mondo (1). Sono necessarie soluzioni alternative per un migliore assorbimento a causa degli inconvenienti associati agli effetti collaterali gastrointestinali degli integratori di sali di ferro (2). Inoltre, il Fe è difficile da aggiungere come fortificante agli alimenti a causa dei cambiamenti organolettici che provoca (3, 4). La riduzione della dimensione delle particelle dei sali di ferro migliora il loro assorbimento e i composti di Fe di dimensioni inferiori al micron sono una soluzione promettente nelle matrici alimentari (5-7), sebbene la loro tendenza ad ossidarsi e ad aggregarsi rapidamente in soluzione ne limiti l'uso nella fortificazione (8, 9) .

Un nuovo composto di fibrille-Fe β-lattoglobulina (BLG) da utilizzare nella fortificazione con Fe è stato sviluppato da Shen et al. dalle proteine ​​del latte, ed è stata riportata la sua valutazione sia in studi di digestione in vitro che in studi di biodisponibilità in vivo (ratto) (9). È stato osservato che l'effetto riducente, la stabilità colloidale, il miglioramento delle prestazioni sensoriali e l'elevata biodisponibilità del materiale lo rendono promettente per applicazioni nutrizionali (9).

Nel presente studio, viene utilizzata una strategia simile per isolare le fibrille amiloidi da una fonte vegana e più sostenibile, vale a dire la proteina dell'avena. La capacità riducente delle fibrille amiloidi sul sale Fe - FeCl3 in presenza di ascorbato di sodio (SA) o idrossido di sodio (NaOH), entrambi reagenti di grado alimentare, ha mostrato la formazione di una miscela di particelle Fe2+ e Fe3+ senza aggregazione osservata (dati non pubblicati, Mezzenga Lab, ETH). Un precedente studio sull'uomo condotto da Baumgartner et al. hanno dimostrato che gli ioni Fe3+ del fosfato ferrico di dimensioni inferiori al micron avevano un assorbimento frazionario di Fe (FIA) simile a quello del solfato ferroso (FeSO4), l'attuale standard di cura (10). I sistemi di fibrille amiloidi dalle proteine ​​del latte come vettori efficienti per la fortificazione del ferro. La valutazione della digestione in vitro e della biodisponibilità in vivo ha mostrato che le fibrille di β-lattoglobulina (β-lg) da proteine ​​del latte scomparivano 4 ore dopo aver fornito questo integratore ricco di amiloide nel tratto intestinale immediatamente. Inoltre, la sezione del cervello dei topi integrata con fibrilla amiloide β-lg non ha mostrato alcuna piaga amiloide dopo 1 mese di alimentazione. (Mezzenga & Zhou et al, manoscritto presentato). Le fibrille di β-lattoglobulina (β-lg) e l'avena vegetale condividono la stessa struttura nell'amiloide delle proteine ​​del latte. (11) Da questi risultati, si ritiene che le fibrille di avena siano sicure per la nutrizione.

Inoltre, un recente studio di Zhou et al. ha mostrato la possibilità di produrre fibrille amiloidi dall'avena in piena analogia con quelle ottenute con BLG (11). Nel presente studio, la fibrilla dell'OAT - Fe SA (Fe-avena 1) e la fibrilla dell'OAT - Fe NaOH (Fe-avena 2) saranno entrambe studiate in vivo, da sole la polvere di fibrilla di avena aggiunge il supplemento di ferro è solubile in acqua e avena la polvere di fibrille aggiunge l'integratore di ferro è solubile in acqua in una matrice alimentare (purea di acai e miele) per valutare la loro promessa come fortificanti alimentari Fe.

Questo primo studio sull'uomo per la valutazione della sicurezza alimentare a breve termine e gli effetti avversi della fibrilla OAT - Fe SA (Fe-oat 1), fibrilla OAT - Fe NaOH (Fe-oat 2) e in una matrice alimentare per valutare la loro promessa come Fe fortificanti alimentari.

Lo studio sarà uno studio cross-over prospettico a centro singolo in cui ogni soggetto riceve 6 condizioni di test. Lo studio sarà condotto presso l'Institute of Nutrition, Mahidol University, Nakhon Pathom, Thailandia. Lo studio è stato approvato dal Comitato Etico della Mahidol University e sarà registrato su www.clinicaltrials.gov. Tutti i soggetti forniranno il consenso informato scritto prima che abbia luogo qualsiasi procedura di studio. Durante lo screening, circa 2 settimane prima dell'inizio dello studio, le donne saranno valutate per l'idoneità. Le procedure dello studio saranno spiegate loro in dettaglio in una lingua locale e dopo aver ottenuto il consenso informato, verrà prelevato un campione di sangue da venipuntura (6 mL) per la determinazione di emoglobina (Hb), ferritina sierica (SF), proteina c-reattiva (CRP), talassemia e gravidanza. Il peso sarà misurato con l'approssimazione di 0,1 kg e l'altezza con l'approssimazione di 0,5 cm, per calcolare l'IMC. Sarà condotto un colloquio per valutare altri criteri di inclusione ed esclusione. Le donne saranno invitate allo screening fino a quando 52 donne idonee non saranno state arruolate per partecipare allo studio. Ogni soggetto completerà i sei studi sull'assorbimento del ferro in cui riceverà dosi di ferro supplementari di 4 mg di ferro dai sei prodotti: (i) Fe-avena 1 da solo, (ii) Fe-avena 1 con 30 ml di purea di acai con miele, (iii) Fe-avena 2 da solo, (iv) Fe-avena 2 con 30 ml di purea di acai con miele, (v) FeSO4 da solo, (vi) FeSO4 con 30 ml di purea di acai e miele. Il contenuto di polifenoli della purea di acai sarà misurato presso il Laboratorio di Nutrizione Umana.

La fase sperimentale durerà 37 giorni. Le prime tre dosi di ferro etichettate verranno somministrate nei giorni 1, 3 e 5 tra le 07:00 e le 09:00 del mattino dopo un digiuno notturno. Dopo il terzo intervento, ci sarà un periodo di attesa di 14 giorni per consentire l'incorporazione del ferro marcato negli eritrociti. Nei giorni 19, 21 e 23 verranno consegnati ai partecipanti i prodotti del quarto, quinto e sesto intervento. Ci si assicurerà che la randomizzazione dei prodotti di intervento avvenga in modo tale che ai partecipanti non vengano somministrati due interventi con lo stesso isotopo stabile nella stessa settimana. I prodotti 1, 3 e 5 dell'elenco verranno forniti in una settimana e 2, 4 e 6 nella seconda settimana. Ci saranno tre punti di prelievo del sangue escluso lo screening: un campionamento di base il giorno 1, il campionamento il giorno 17 e un campionamento finale 14 giorni dopo il quarto prodotto di intervento, il giorno 37, l'ultimo giorno dello studio. Questi campioni di sangue venoso saranno raccolti per determinare l'arricchimento isotopico di Hb, SF e CRF e degli eritrociti.

Le donne saranno randomizzate per l'ordine di amministrazione dell'intervento utilizzando un codice Python. I partecipanti consumeranno i prodotti interventistici etichettati sotto forma di una soluzione sotto la supervisione degli investigatori con o senza la purea di acai a seconda del tipo di intervento per la giornata. Dopo aver consumato i prodotti del test, i partecipanti si asterranno dal mangiare o dal bere per 3 ore.

Le soluzioni Fe-oat 1 e Fe-oat 2 saranno prodotte all'ETH di Zurigo presso il Laboratory of Food and Soft Materials con sostanze chimiche di grado alimentare o farmacopea e utilizzando polveri di ferro elementare arricchite con 57Fe o 58Fe (Chemgas, Boulogne, Francia), e tenendo conto delle norme sulle buone pratiche di fabbricazione. La SOP per la preparazione del Fe-oat 1 e 2 sarà fornita su richiesta. Le soluzioni marcate FeSO4 saranno preparate presso il Laboratorio di Nutrizione Umana (HNL) da polveri di ferro elementare arricchite con 54Fe (Chemgas, Boulogne, Francia). Le polveri di ferro saranno sciolte a temperatura ambiente in acido solforico 1.7 M (1.21 ml/100 mg Fe) in flaconi HDPE da 100 ml (Semadeni, Ostermundingen, Svizzera) lavati con argon. Le soluzioni risultanti saranno portate ad una concentrazione di 4 mg Fe/g di soluzione con acqua pura sterile. Le soluzioni saranno divise in porzioni da 1 g in fiale di PFA. Le fiale saranno lavate con argon, ben chiuse e mantenute a 4-8°C fino al momento dell'uso. I reagenti saranno di grado reattivo della Farmacopea Europea (acido solforico 95-97%, Sigma-Aldrich, Buchs, Svizzera; Aqua ad iniect. B. Braun, Kantonsapotheke Zurigo).