Een stabiele isotopenstudie om de biologische beschikbaarheid van een op haverproteïne gebaseerd ijzerafgiftesysteem te evalueren

IJzer (Fe)-tekort is wereldwijd het meest voorkomende tekort aan voedingsstoffen (1). Er zijn alternatieve oplossingen nodig voor een betere opname vanwege de nadelen die gepaard gaan met gastro-intestinale bijwerkingen van Fe-zoutsupplementen (2). Bovendien is Fe moeilijk toe te voegen als versterkend middel aan voedingsmiddelen vanwege de organoleptische veranderingen die het veroorzaakt (3, 4). Het verkleinen van de deeltjesgrootte van ijzerzouten verbetert hun absorptie, en Fe-verbindingen van submicronformaat zijn een veelbelovende oplossing in voedselmatrices (5-7), hoewel hun neiging om te oxideren en snel te aggregeren in oplossing hun gebruik in verrijking beperkt (8, 9) .

Een nieuwe β-lactoglobuline (BLG) fibrillen-Fe-verbinding voor gebruik in Fe-verrijking werd ontwikkeld door Shen et al. van melkeiwitten, en de evaluatie ervan in zowel in vitro verterings- als in vivo (rat) biologische beschikbaarheidsstudies is gerapporteerd (9). Er werd waargenomen dat het reducerende effect, de colloïdale stabiliteit, verbeterde sensorische prestaties en hoge biologische beschikbaarheid van het materiaal, waardoor het veelbelovend is voor voedingstoepassingen (9).

In de huidige studie wordt een vergelijkbare strategie gebruikt om amyloïde fibrillen te isoleren van een veganistische en duurzamere bron, namelijk havereiwit. Het reducerende vermogen van de amyloïde fibrillen op het Fe-zout - FeCl3 in aanwezigheid van natriumascorbaat (SA) of natriumhydroxide (NaOH), beide reagentia van voedingskwaliteit, heeft de vorming van een mengsel van Fe2+- en Fe3+-deeltjes aangetoond zonder waargenomen aggregatie (niet-gepubliceerde gegevens, Mezzenga Lab, ETH). Een eerdere menselijke studie uitgevoerd door Baumgartner et al. toonde aan dat Fe3+-ionen uit ferrifosfaat ter grootte van een micron een vergelijkbare fractionele Fe-absorptie (FIA) hadden in vergelijking met die van ferrosulfaat (FeSO4), de huidige zorgstandaard (10). De amyloïde fibrilsystemen door melkeiwitten als efficiënte dragers voor ijzerverrijking. De evaluatie in vitro vertering en in vivo biologische beschikbaarheid toonde aan dat β-lactoglobuline (β-lg) fibrillen door melkeiwit 4 uur na toediening van dit amyloïde-rijke supplement onmiddellijk verdwenen in het darmkanaal. Bovendien vertoonde het hersengedeelte van de muizen die waren aangevuld met β-lg amyloïde fibril geen amyloïde plaag na 1 maand voeding. (Mezzenga & Zhou et al, manuscript ingediend). De β-lactoglobuline (β-lg) fibrillen en plantaardige haver delen dezelfde structuur in het amyloïde door melkeiwit. (11) Uit deze resultaten blijkt dat fibrillen van haver veilig zijn voor voeding.

Bovendien heeft een recente studie van Zhou et al. toonde de mogelijkheid om amyloïde fibrillen te produceren uit haver in volledige analogie met die verkregen door BLG (11). In de huidige studie zullen de OAT-fibril - Fe SA (Fe-haver 1) en OAT-fibril - Fe NaOH (Fe-haver 2) beide in vivo worden bestudeerd, alleen zijn haverfibrilpoeder en ijzersupplement is oplosbaar in water en haver fibrilpoeder voeg ijzersupplement toe is oplosbaar in water in een voedselmatrix (acai-puree en honing) om hun belofte als Fe-voedselversterkers te beoordelen.

Dit is de eerste in humane studie naar voedselveiligheidsbeoordeling op korte termijn en het nadelige effect van de OAT-fibril - Fe SA (Fe-oat 1), OAT-fibril - Fe NaOH (Fe-oat 2) en in een voedselmatrix om hun belofte als Fe voedselversterkers.

De studie zal een single-center, prospectieve cross-over studie zijn waarin elke proefpersoon 6 testcondities krijgt. De studie zal worden uitgevoerd aan het Institute of Nutrition, Mahidol University, Nakhon Pathom, Thailand. De studie is goedgekeurd door de Ethical Board van Mahidol University en zal worden geregistreerd op www.clinicaltrials.gov. Alle proefpersonen zullen schriftelijke geïnformeerde toestemming geven voordat er onderzoeksprocedures plaatsvinden. Tijdens de screening, ongeveer 2 weken voor aanvang van het onderzoek, worden vrouwen beoordeeld op geschiktheid. De onderzoeksprocedures zullen in detail aan hen worden uitgelegd in een lokale taal en na het verkrijgen van geïnformeerde toestemming zal een aderpunctie bloedmonster (6 ml) worden afgenomen voor de bepaling van hemoglobine (Hb), serumferritine (SF), c-reactief proteïne (CRP), thalassemie en zwangerschap. Het gewicht wordt gemeten tot op 0,1 kg nauwkeurig en de lengte tot op 0,5 cm nauwkeurig om de BMI te berekenen. Er zal een interview worden gehouden om andere in- en uitsluitingscriteria te beoordelen. Vrouwen worden uitgenodigd om te screenen totdat er 52 in aanmerking komende vrouwen zijn ingeschreven voor deelname aan het onderzoek. Elke proefpersoon voltooit de zes ijzerabsorptiestudies waarin ze aanvullende ijzerdoses van 4 mg ijzer uit de zes producten zullen ontvangen: (i) Fe-oat 1 alleen, (ii) Fe-oat 1 met 30 ml acai puree met honing, (iii) Fe-haver 2 alleen, (iv) Fe-haver 2 met 30 ml acai puree met honing, (v) FeSO4 alleen, (vi) FeSO4 met 30 ml acai puree en honing. Het polyfenolgehalte van de acaipuree wordt gemeten in het Laboratorium voor Humane Voeding.

De experimentele fase duurt 37 dagen. De eerste drie gelabelde ijzerdoses worden toegediend op dag 1, 3 en 5 tussen 07:00 en 09:00 uur 's ochtends na een nacht vasten. Na de derde interventie zal er een wachttijd van 14 dagen zijn om het gelabelde ijzer in de erytrocyten te laten inwerken. Op dag 19, 21 en 23 worden het vierde, vijfde en zesde interventieproduct aan de deelnemers uitgereikt. Er wordt op toegezien dat de randomisatie van de interventieproducten zodanig gebeurt dat er in dezelfde week geen twee interventies met dezelfde stabiele isotoop aan deelnemers worden gegeven. Producten 1, 3 en 5 van de lijst worden in één week gegeven, en 2, 4 en 6 in de tweede week. Er zijn drie bloedafnamepunten exclusief de screening: een basisafname op dag 1, afname op dag 17 en een definitieve afname 14 dagen na het vierde interventieproduct, op dag 37, de laatste dag van het onderzoek. Deze veneuze bloedmonsters zullen worden verzameld om Hb, SF en CRF en erytrocyten isotopenverrijking te bepalen.

Vrouwen worden gerandomiseerd voor de interventietoedieningsopdracht met behulp van een Python-code. De deelnemers consumeren de gelabelde interventionele producten in de vorm van een oplossing onder toezicht van de onderzoekers met of zonder acaipuree, afhankelijk van het interventietype van de dag. Na het nuttigen van de testproducten mogen de deelnemers gedurende 3 uur niet eten of drinken.

De Fe-oat 1- en Fe-oat 2-oplossingen zullen worden geproduceerd bij ETH Zürich in het Laboratorium voor Voedsel en Zachte Materialen met chemicaliën van voedingskwaliteit of farmacopee en met behulp van 57Fe of 58Fe verrijkte elementaire ijzerpoeders (Chemgas, Boulogne, Frankrijk), en rekening houdend met de Good Manufacturing Practice-voorschriften. De SOP voor de bereiding van de Fe-oat 1 en 2 wordt op verzoek verstrekt. De gelabelde FeSO4-oplossingen zullen in het Human Nutrition Laboratory (HNL) worden bereid uit met 54Fe verrijkte elementaire ijzerpoeders (Chemgas, Boulogne, Frankrijk). De ijzerpoeders worden bij kamertemperatuur opgelost in 1,7 M zwavelzuur (1,21 ml/100 mg Fe) in HDPE-flessen van 100 ml (Semadeni, Ostermundingen, Zwitserland) gespoeld met argon. De resulterende oplossingen worden met steriel zuiver water op een concentratie van 4 mg Fe/g oplossing gebracht. De oplossingen worden verdeeld in porties van 1 g in PFA-flesjes. De injectieflacons worden gespoeld met argon, goed afgesloten en tot gebruik bewaard bij 4-8°C. De reagentia zullen van reagenskwaliteit van de Europese Farmacopee zijn (zwavelzuur 95-97%, Sigma-Aldrich, Buchs, Zwitserland; Aqua ad iniect. B. Braun, Kantonsapotheke Zürich).